甲醇生产工艺流程图

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甲醇性质及应用
1 物理性质
甲醇是饱和醇系列中的代表,分子式为CH3OH,相 对分子质量为32.04.在常温常压下,纯甲醇是无色、 不流动、不挥发、可燃的有毒液体,有类似乙醇的 气体。甲醇可以与水、乙醇、乙醚等很多有机液体 互溶,但不能和脂肪烃类化合物互溶。甲醇蒸气和 空气混合,在一定范围内形成爆炸性混合物,爆炸 极限为6.0%~36.5%(体积)。
低,已淘汰 2 氯甲烷水解,水解法价格贵,没有得到工业应
用 3 甲烷部分氧化,生产技术复杂,副反应多,产
品难分离,原料利用率低,尚未广泛应用 4 合成气化学合成法,此法成熟,已工业化生产
合成气为原料生产甲醇主要分为三种方式: 1 高压法
2 中压法
3 低压法
甲醇的生产方法介绍
3、中压法
中压法合成甲醇的工艺流程中,操作压力范围为 10.0~27.0MPa,温度为235~315℃。该法的关键在于使用了
一种新型铜基催化剂,综合利用指标要比低压法好。
4、三种方法的比较
① 高压法生产甲醇的历史悠久,存在一些不足,尤其在温度 和压力方面,由于温度和压力都太高,在生产过程中不易 控制,也容易发生事故。

CH3O CH4 H
0-30-70 2-28-70 4-26-70 6-24-70 8-22-70 10-20-70 20-10-70
11.0 0 68.3 0 56.5 0
250℃ 55.1 0
54.4 0 40.5 0 22.6 2.8
任务点3 典型设备的选择
1、低压甲醇反应器的技术要求
合成塔内部类似于一般的列管式换热器,列管内 装催化剂,管外为沸腾水,甲醇合成反应放出的热很 快被沸腾水移走。合成塔壳程的锅炉给水是自然循环 的,这样通过控制沸腾水上的蒸汽压力,可以保持恒 定的反应温度,变化0.1MPa相当于1.5℃。
如图:
任务点4 安全、节能、环保生产工艺
一 甲醇的毒性
毒性剂防护甲醇为有毒化工产品,具有显著的麻 醉作用,对于视神经危害最为严重。饮入5~10mL/kg 甲醇可致严重中毒,10mL/kg以上有失明危险,饮入 30mL/kg可以致死甲醇经消化道、呼吸道及皮肤渗透 侵入人体导致中毒。吸甲醇蒸汽时,除特有的症状酩 酊、头痛以外,常使视力模糊而眼痛。这些症状有的 在数小时后即能发生,重症时,呈现眩晕、呼吸困难、 胃痛、疝痛、便秘,有时还会有出血,需要数日才能 恢复。在这期间也能引起疲劳、不适。重症时能出现 发绀。不论急性、慢性都需要较长时间才能恢复。工 作场所空气中甲醇蒸汽最高容许浓度260mg/m³。
(2) 入塔气中的H2含量提高,对减少副反应、减少 H延2长S中催化毒剂、寿降命低。羰基镍和高级醇的生成都有利,又可
⑶ 入塔气中的CO含量是一个重要的操作参数,入 塔气 的CO含量一般为8%~11%左右。
⑷ 入塔气中的CO2含量,对水煤浆制甲醇的合成工 序一般为3%~6%的存在可保持催化剂的高活性,对 甲醇合成有利。但当CO2过高时,甲醇产率又会降低。 对 低甲。醇合成有利。但当CO2过高时,甲醇产率又会降
② 发现了铜基催化剂,此催化剂的选择性比锌-铬催化 剂好,消耗在副反应中的原料气和粗甲醇中的杂质 都比较少,并且还大大降低了温度和压力使反应过 程易于控制。
③ 中压法在低压法的程度上又提高了催化剂的性能, 使得流程简单、投资省、见效快,使甲醇工业得到 进一步的发展,但是中压法合成甲醇的原料气中含 硫总量应小于1mL/m3,对原料气的要求很严格,再 者中压法也不适应与大批量生产。
3.169
0.5945 0.140 2.1×10-3
临界压力(pc)/MPa 7.97 空气中最大允许浓度/ g·m-
3
0.05
自燃点/℃ 在空气中 在氧气中
空气中爆炸极限(体积分数)
473 /%
6.0--36.5
461 下限--上限
2 化学性质
甲醇是最简单的饱和脂肪醇,具有脂肪醇的化学性能, 其化学性很活泼,如氧化反应、氨化反应、酯化反应、
600
250℃ 300℃
选用合成压力一般为 4~6Mp。操作压力还受 400
350℃
催化剂活性、负荷高低、
空速大小、冷凝分离好
200 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
坏、惰性气含量等影响。
P/MPa
3、催化剂
在低压法甲醇合成工业中,催化剂的使用是至关重 要的。
铜基催化剂改进了甲醇合成塔结构,使得反应温 度能够严格控制,从而延长了铜基催化剂的使用寿命。 铜基催化剂的活性与铜含量有关
四、防护措施
呼吸系统防护:可能接触其蒸气时,应该佩戴过滤式防 毒面罩(半面罩)。紧急事态抢救或撤离时,建议佩戴空气呼 吸器。
眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。 身体防护:穿防静电工作服。
手防护:戴橡胶手套。 其它:工作现场禁止吸烟、进食和饮水。工作毕, 淋浴更衣。实行就业前和定期的体检。
五、灭火方法
二、运输注意事项
包装方法:小开口钢桶;安瓿瓶外普通木箱;螺 纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶(罐) 外普通木箱。
运输注意事项:本品铁路运输时限使用钢制企业 自备罐车装运,装运前需报有关部门批准。运输时运 输车辆应配备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急 处理设备。夏季最好早晚运输。运输时所用的槽(罐) 车应有接地链,槽内可设孔隔板以减少震荡产生静电。 严禁与氧化剂、酸类、碱金属、食用化学品等混装混 运。运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。中途停留时 应远离火种、热源、高温区。装运该物品的车辆排气 管必须配备阻火装置,禁止使用易产生火花的机械设 备和工具装卸。公路运输时要按规定路线行驶,勿在 居民区和人口稠密区停留。铁路运输时要禁止溜放。 严禁用木船、水泥船散装运输。
三、泄漏应急处理
迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格 限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸 器,穿防毒服。不要直接接触泄漏物。尽可能切断泄漏源, 防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。小量泄漏:用砂土 或其它不燃材料吸附或吸收。也可以用大量水冲洗,洗液稀 释后放入废水系统。大量泄漏:构筑围堤或挖坑收容;用泡 沫覆盖,降低蒸气灾害。用防爆泵转移至槽车或专用收集器 内。回收或运至废物处理场所处置。
(3)、在材料上,要求具有抗羰基化及抗氢脆的能力。 (4)、在制造、维修、运输、安装上要求方便。
2、Lurgi管壳型甲醇合成塔(见书本46页列 管式等温甲醇合成反应器)
Lurgi型甲醇合成塔是一种管束型副产蒸汽合成 塔,操作压力为5MPa,温度250℃。 Lurgi合成塔既 是反应器又是废热锅炉。
羰基化反应、脱水反应、裂解反应等。
3 用途
⑴碳一化工的支柱 甲醇是一种重要的基础原料,广 泛用于制造各种有机化学品。 ⑵新一代燃料 甲醇是一种易燃液体,燃烧性能好, 辛烷值高,抗爆性能好;而且甲醇是一种洁净染料, 燃烧时无烟,它的燃烧速度快,放热快,热效率高, 能减少排气污染。
⑶有机化工的主要原料 甲醇是重要的化工原料,甲醇主要用于生产甲醛,其 消 耗量约占甲醇总量的30%~40%;其次作为甲基化 剂,生产甲胺、甲烷氯化物、丙烯酸甲酯、甲基丙烯 酸甲酯等。
nCO+2nH2
(CH2)n+nH2O +Q
2、甲醇的生产工艺条件
生产温度 270℃左右
压力
5MPa
催化剂 铜基催化剂(CuO—ZnO—Cr2O3) 气体组成(CO-CO2-H2体积分数)/%为2-28-
70
任务点2 工艺条件影响因素
在甲醇生产过程中,影响甲醇生成的因素很多, 比如:温度、压力、催化剂、空速、气体组分等。
1、温度
从化学平衡考虑,温度提高,对平衡不利;从 动力学考虑,温度提高,反应速率加快。因而,存 在最佳温度。甲醇合成铜基催化剂的使用温度范围 为210~270oC。温度过高,催化剂易衰老,使用寿 命短;温度过低,催化剂活性差,且易生成羰基化 合物。为保证催化剂使用寿命,应在确保质量的前 提下,尽可能控制温度较低些。
⑸ 入塔气中的惰性气体如CH4、N2、Ar,也影响 甲醇合成。惰性气体含量太高,降低反应速率,循环 动力消耗也大;惰性气体含量太低,弛放损耗加大, 损失有效气体。
由图可以得出,当气体组成(CO-CO2-H2体积分数) /%
进口气体组成对甲醇转化率的影响
气体组成(CO- 反应温 碳转化率
CO2-H2体积分数) /%
灭火方法:尽可能将容器从火场移至空旷处。喷 水保持火场容器冷却,直至灭火结束。处在火场中的 容器若已变色或从安全泄压装置中产生声音,必须马 上撤离。灭火剂:抗溶性泡沫、干粉、二氧化碳、砂 土。
三废情况 (1)废气
甲醇装置废气排放点为一段转化炉烟气囱排出烟道气,其 主要成分为CO2,O2 ,N2 ,对大气无毒害物质,环境无 控制指标;
(1)、温度高会影响催化剂的使用寿命。在温 度高的情况下,铜基催化剂晶格发生变化,催 化剂活性表面逐渐减少。如果温度超过280℃, 催化剂活性很快丧失。
(2)、温度高会影响产品质量。反应温度高, 在CO加H2的反应中,副反应生产量增加,使 粗甲醇中杂质增加,不但影响产品质量,而且 增加了H2的单耗。
从多方面考虑之后,我组决定选用低压法生产 甲醇。
甲醇的生产原理
1、反应原理
合成甲醇的化学反应方程式:
(1)、主来自百度文库应:
CO+2H2 (2)、副反应
CH3OH +102.5kJ/mol
2CO+4H2 CO+3H2 4CO+8H2 CO2+H2
CH3OCH3+H2O +200kJ/mol CH4+H2O +115.6kJ/mol C4H9OH+3H2O +49.2kJ/mol CO+H2O -42.9kJ/mol
1、高压法 用一氧化碳与氢在高温(340~420℃)
高压(30.0~50.0MPa)下用锌-铬氧化物作催化剂 合成甲醇。
2、低压法
一氧化碳与氢气为原料在低压(5.0MPa)和 275℃左右的温度下,采用铜基催化剂合成甲醇。低 压法成功的关键是采用了铜基催化剂,铜基催化剂 比锌-铬催化剂活性好得多,是甲醇合成反应能在较 低的压力和温度下进行。
⑷精细化工与高分子化工的重要原料 在农药、染料、医药、合成树脂与塑料、合成橡胶、 合成橡胶、合成纤维等工业中得到广泛的应用。
⑸生物化工制单细胞蛋白 甲醇蛋白是一种单细胞组成的蛋白,它以甲醇为原料, 通过微生物发酵而制得。
任务点1 生产工艺路线选择
甲醇生产工艺路线: 1 木材或木质素干馏,此法耗用大量木材,产量
(3)、温度高会影响设备使用寿命。高温下由 于甲酸生成,造成设备的氢腐蚀,降低设备机
2、压力
从化学平衡考虑,压

力提高,对平衡有利; 醇 1000
从动力学考虑,压力提
生 成
高,反应速率加快。由
量 (
图可以看出,压力越大, 800
kg/m3
甲醇生成量越多,但相 催
应的能耗增多,而且还 化 受设备强度限制。因而,剂)
4、空速
空速或循环气量是调节合成塔温度及产量的重要 手段。循环量增加,转化率下降,但空速大了,甲 醇产量有所增加。在空速为5000~10000h-1范围内, 空时产率随空速增加而增加,超过104h-1,空速影 响不大。
5 气体组分
(1) 新鲜气中(H2-CO2)/(CO+CO2)摩尔比应控 制在2.0~2.2,一般说来,摩尔比过小,易发生副反 应及易结炭,且催化剂易衰老。摩尔比过大,单耗 增加。
甲醇合成反应器是甲醇生产的核心设备,从操作、结构、 材料、及维修等方面考虑,甲醇反应器的基本要求如下:
(1)、在操作上,要求催化剂床层的温度易控制,调 节灵活,合成反应的转化率高,催化剂的生产强度大,能以 较高能位回收反应热,床层中气体分布均匀,压降低。
(2)、在结构上,要求简单紧凑,高压空间利用率高, 触媒装卸方便。
(2)废水
主要排出废水为甲醇精馏塔塔底废水和转化酸性冷凝液, 废水可送至除盐水再处理后用作锅炉给水,产生的废气进 入转化炉回收利用,做到无污水排放:
项目
数据
项目
数据
液体密度/kg·m-3
蒸气密度/kg·m-3
沸点/℃ 熔点/℃
临界温度(Tc)/℃
791.3
1.43
64.7 -97.8
240
蒸发潜热 (64.7℃)/kJ·mol-1
熔融热(— 97.1℃)/kJ·mol-1
液体黏度(20℃)
蒸气黏度(15℃)
热导率/[J/(m·s·K)]
35.295
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