甲醇合成工艺介绍课件

? ICI 多段百度文库激塔
? 结构特点：
? 反应床层由若干绝热段组成，两段之间 通入冷的原料气，使反应气体冷却，以 使各段的温度维持在一定值；
? 塔体是空筒，塔内无催化剂筐，催化剂 不分层，由惰性材料支撑，冷激气体喷 管直接插入床层，并有特殊设计的菱形 冷却气体分布器；
? 优点：单塔操作能力大，控温方便，冷激 采用菱形分布器专利技术，催化剂层上下 贯通，装卸方便，易于放大，目前普通塔 的容量为2300t/d ，高空隙率塔的容量达 7600t/d ；
? 优点：催化剂床层温差较小、单程转化率较 高（可达50% ）、催化剂使用寿命较长（ 4 年～5年）、热能利用合理、设备紧凑，开停 车方便，合成反应过程中副反应少 ，甲醇质 量高 。
? 缺点：结构复杂、制作较困难、材料要求高、 放大较困难。
? 经典管壳塔的最大生产能力（经济型塔）为 1500 t/d 。全世界现有Lurgi 装置37套，甲醇总 生产能力达1600万t/a 以上。
? 缺点：催化剂床层温差较大（轴向：～ 70℃，径向：～23℃）、有部分气体与未 反应气体之间的返混、催化剂时空产率不 高，用量较大、单程转化率较低（仅为 15% ～20% ）。
ICI多段冷激型甲醇合成反应器
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第二章 液体燃料及其添加剂
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?Lurgi 法低压甲醇合成工艺流程
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二、甲醇的合成方法及流程
（ 1 ）木材干馏法
在1924年以前，甲醇几乎全部是用木材分解干 馏来生产的。甲醇的世界产量当时只有 4500t 。用60 －100kg木材干馏只能获得约1kg的甲醇，1m3白桦木 只能制得5－6kg 的甲醇，而1m 3的针叶树木只能得到 2－3kg的甲醇。这种“森林化学”的甲醇含有丙酮 和其他杂质，要从甲醇中除去这些杂质比较困难。由 于甲醇的需要量与日俱增，木材干馏法不能满足需要。 因此人们开始采用化学合成的方法生产甲醇。
甲醇合成工艺介绍
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一、课题的研究背景和意义
甲醇是一种具有多种用途的基本有机化工产品， 除了在化工方面的多种应用外，它还可以作为清 洁燃料在汽车中代替汽油或与汽油掺混使用，以 甲醇为燃料的燃料电池也即将投入商业运行。
另外，甲醇在变压吸附制氢中作为裂解原料也得 到了初步利用。另一方面，用甲醇制取微生物蛋 白(SCP) 作为饲料乃至食品添加剂有着巨大的市场 潜力。
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?中压法合成甲醇工艺流程
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以上三种方法的流程基本相同。但 所使用的 催化剂 不同，因而操作压力和 操作温度等级不同，反应器的结构也就 有所不同。从合成反应理论上讲， 提高 压力对合成反应有利，但在 高活性铜基 催化剂 研制成功后，降低合成压力就有 了可能。在较低压力和较低温度下合成 甲醇，可以降低对设备的要求，简化压 缩系统，节省动力消耗，可以节省投资 和降低生产成本。
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（3）液相法制备甲醇
气相法合成甲醇存在合成效率低，能耗高等 缺陷。上世纪70年代起人们把甲醇的合成工艺研 究转移到液相法，初步实现了工业化生产。
液相法使用了热容高、导热系数大的石蜡类 长链烃类等化合物作为反应介质，使甲醇的合成 反应在等温条件下进行，同时由于分散在液相介 质中的催化剂的比表面积非常大，所以加速了反 应过程，降低了反应温度和压力。
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（2）气相合成甲醇法
气相合成甲醇的主要反应式为：
? CO+2H 2＝CH 3OH(g)
△H= -90.8kJ/mol ①
? 当有CO 2存在时，CO 2按下列反应生成甲醇：
? CO 2+H2＝CO+H 2O(g) △H= +41.3kJ/mol ②
? CO+2H 2＝CH 3OH(g) △H= -90.8kJ/mol ③
? 上述②、③两步的总反应式为：
? CO 2+3H2＝CH 3OH(g)+H 2O(g) △H= -49.5kJ/mol ? 副反应产物：成烃、高碳醇、醚、醛、酸、酯及单质
碳等；
? 反应特点：强放热反应；
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以甲烷或者一氧化碳与氢气的混合气为原料气 合成甲醇的方法有高压、中压和低压三种方法。 ?高压法：
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?低压法：
即用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（ Cu-Zn-Cr）合成甲醇。低压法成功的 关键是采用了铜基催化剂，它的活性和选择性比锌 -铬催化剂活性 好得多，使甲醇合成反应能在较低的压力和温度下进行。因此， 消耗在副反应中原料气和粗甲醇中的杂质都比较少。
? Lurgi 管壳型甲醇合成反应器
? 结构特点：
? 形似列管式换热器，在塔内，列管中装填催 化剂，管间为沸腾水 ；
? 原料气与出塔气换热至230℃左右进入合成塔， 反应放出的热经管壁传给管间的沸腾水，产 生4MPa 左右的饱和蒸汽，用来驱动透平压缩 机。合成塔全系统的温度条件用蒸汽压来控 制，从而保证催化剂床层大致为等温。
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第二章 液体燃料及其添加剂
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?中压法： 中压法是在低压法研究基础上进一步发展起来
的，由于低压法操作压力低，导致设备体积相当庞 大，不利于甲醇生产的大型化。因此发展了压力为 10MPa 左右的甲醇中压合成法。它能更有效的降低 建厂费用和甲醇生产成本。中压法的操作压力范围 为一般为10~27MPa ，温度为235~315℃。该法的关 键在于使用了一种新型铜基催化剂（Cu-Zn-Al ）， 综合利用指标要比低压法更好。
低压法合成工艺主要有英国帝国化学公司（ ICI）和德国鲁奇 （Lurqi）的工艺
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?ICI法低压甲醇合成工艺流程 工艺流程特点：相对低的温 度和压力下操作，节省能耗， 同时抑制甲烷化反应及其他副 反应；采用多段冷激式合成塔， 结构简单，催化剂装卸方便， 使用寿命长。
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?ICI 多段冷激型甲醇合成反应器
即用二氧化碳与氢在高温（340－420℃）高压 （30.0－50.0MPa ）下用锌-铬氧化物催化剂合成甲 醇。用此法生产甲醇已有七十多年的历史，这是八 十年代以前世界各国生产甲醇的主要方法。
高压法合成甲醇由于操作压力高，动力消耗大， 设备复杂，产品质量差等缺点正在逐渐淘汰。
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?高压法(25MPa~32MPa ）甲醇合成工艺流程