年产26万吨甲醇制二甲醚工艺设计

摘要
目前国内外二甲醚生产方法主要有两类：合成气一步法和甲醇法，而甲醇法又分为甲醇气相法和甲醇液相法。

合成气一步法工业化技术尚未完全成熟。

按现有技术水平，生产成本比甲醇法高，技术缺陷有待弥补、技术关键有待探索、突破。

目前已投产的和拟建在建的二甲醚生产装置都是甲醇法。

而液相法生产工艺由于操作压力低、单台反应器产能低、有一定污染，造成装置投资高、电力消耗高，不宜大面积推广。

甲醇气相法是现阶段最经济合理的二甲醚生产方法。

目前国内外拟建和在建的上规模的二甲醚生产装置均为甲醇气相法。

甲醇气相法合成二甲醚是目前国内外二甲醚生产的主要工艺，该法以精甲醇为原料，脱水反应副产物少，二甲醚纯度达99.9%，工艺成熟，装置适应性广，后处理简单，可直接建在甲醇生产厂，也可建在其它公用设施好的非甲醇生产厂。

该法要经过甲醇合成、甲醇精馏、甲醇脱水和二甲醚精馏等工艺。

目前国外公布的大型二甲醚建设项目绝大多数采用两步法工艺技术，说明甲醇气相法有较强的综合竞争力。

关键词：甲醇二甲醚气化
Abstract
At home and abrod and dimethyl ether production method basically has two kinds: one step method and methanol synthesis method, and methanol method and divided into methanol gas phase method and methanol liquid phase methods. Syngas technology has not yet been fully one-step industrialization mature. According to the existing technical level, the production cost than methanol method, high technology, key to make up for defects to explore, breakthrough. At present has gone into operation and construction of dimethyl ether under construction unit of production are methanol method. The liquid phase methods and production process due to low operating pressure, single reactor capacity is low, the have certain pollution caused by device, high investment, high power consumption, unfavorable accumulates promotion. Methanol gas phase method at present stage is the most economic and reasonable dimethyl ether production methods. At home and abroad and plans to build and the scale of building in dimethyl ether production device are methanol gas phase method.
Methanol gas phase method synthesis of dimethyl ether is at home and abroad and dimethyl ether, the main technology of production with fine methanol as raw materials, dehydrated, reaction by-products less, dimethyl ether purity of 99.9%, the craft is mature, the device wide adaptability, simple post-treatment, can be directly built in methanol production factory, also can be built in other public facilities good the methanol production factory. The law should pass methanol synthesis, methanol distillation, methanol dehydration and dimethyl ether distillation, etc. Craft. At present foreign large dimethyl ether released most of the construction project by two-step process technology, explain methanol gas phase method has the strong comprehensive competitive power.
Key words：Methanol Dimethyl ether gasification
目录
摘要 (I)
ABSTRACT ............................................................................................................................. I I 前言 . (1)
第一章综述 (2)
1.1绪论 (2)
1.2甲醇的性质 (2)
1.2.1甲醇的物理化学性质 (2)
1.2.2甲醇生产工艺方法 (5)
1.3甲醇原料气的制造与净化 (6)
1.3.1甲醇合成催化剂与工序 (7)
1.3.2粗甲醇精馏工艺 (8)
1.3.3甲醇生产技术的三种工艺 (8)
1.3.4煤、天然气、焦炉气制甲醇的生产方法 (10)
1.4目前生产技术主要特点 (11)
1.4.1来源路线丰富化 (11)
1.4.2大型装置普遍化 (12)
1.4.3能源节省多样化 (12)
1.4.4机器控制自动化 (13)
1.5甲醇的用途 (14)
1.6中国煤制甲醇发展历史及现状 (15)
第二章设计依据 (16)
2.1原料及产品规格 (16)
2.2设计规模和设计要求 (16)
2.3设计参数 (16)
2.4反应原理 (16)
2.5反应条件 (16)
2.6反应选择性和转化率 (17)
2.8流程叙述 (17)
第三章二甲醚合成工段物料衡算、能量衡算 (18)
3.1物料衡算 (18)
3.2计算催化剂床层体积 (20)
3.3反应器管子数 (20)
3.4热量衡算 (20)
第四章甲醚精馏塔计算 (22)
4.1甲醚精馏塔的物料衡算 (22)
4.2甲醚精馏塔理论板数计算 (23)
4.2.1塔顶（露点）温度的计算 (23)
4.2.2塔底（泡点）温度的计算 (24)
4.2.3相对挥发度的计算 (25)
4.2.4最小回流比的计算 (26)
4.2.5理论板数的确定 (27)
4.3实际板层数的确定 (28)
4.4精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (29)
4.4.1操作压力的计算 (29)
4.4.2操作温度的计算 (30)
4.4.3平均摩尔质量计算 (31)
4.4.4平均密度计算 (32)
4.4.5液体平均表面张力的计算 (34)
4.4.6液体平均黏度的计算 (35)
4.5精馏塔的塔体工艺尺寸计算 (36)
4.5.1汽液相负荷计算 (36)
4.5.2气、液相体积流率的计算 (37)
4.5.3精馏塔塔径的计算 (38)
4.5.4精馏塔有效高度的计算 (41)
4.5.5实际塔高的计算 (41)
4.6塔板主要工艺尺寸的计算 (42)
4.6.2塔板布置 (45)
4.7浮阀塔板的流体力学验算 (48)
4.7.1塔板压降 (48)
4.7.2液泛 (50)
4.7.3雾沫夹带 (51)
4.8塔板负荷性能图 (52)
4.8.1雾沫夹带上限线 (52)
4.8.2液泛线 (53)
4.8.3液相负荷上限线 (53)
4.8.4泄漏线—气相负荷下限线 (54)
4.8.5液相负荷下限线 (54)
4.8.6塔的操作弹性 (54)
4.9精馏塔接管尺寸计算 (55)
4.9.1塔顶蒸气出口管的直径 (55)
4.9.2回流管的直径 (56)
4.9.3加料管的直径 (56)
4.9.4塔底出料管的直径 (56)
4.10精馏塔筒体壁厚计算 (56)
第五章甲醇回收塔计算 (58)
5.1设计方案的确定 (58)
5.2回收塔的物料衡算 (58)
5.2.1原料液及塔顶和塔底的摩尔分数 (58)
5.2.2原料液及塔顶和塔底产品的平均摩尔质量 (58)
5.2.3物料衡算 (58)
5.3塔板数的确定 (59)
5.3.1理论板层数的求取 (59)
5.3.2实际板层数的求取 (61)
5.4回收塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (61)
5.4.1操作温度计算 (61)
5.4.3平均密度计算 (62)
5.4.4液体平均表面张力的计算 (63)
5.4.5液体平均粘度 (64)
5.5回收塔的塔体工艺尺寸计算 (64)
5.5.1气液相负荷计算 (64)
5.5.2回收塔有效高度的计算 (66)
5.5.3实际塔高的计算 (66)
5.6塔板主要工艺尺寸的计算 (67)
5.6.1溢流装置计算 (67)
5.6.2塔板布置 (70)
5.7塔板的流体力学验算 (72)
5.7.1塔板压降 (72)
5.7.2液泛 (73)
5.7.3雾沫夹带 (74)
5.8塔板负荷性能图 (75)
5.8.1雾沫夹带上线 (75)
5.8.2液泛线 (75)
5.8.3液相负荷上限线 (76)
5.8.4泄漏线-气相负荷下限线 (76)
5.8.5液相负荷下限线 (77)
5.8.6塔的操作弹性 (77)
5.9回收塔接管尺寸计算 (78)
5.9.1塔顶蒸气出口管的直径 (78)
5.9.2回流管的直径 (78)
5.9.3加料管的直径 (79)
5.9.4排液排出管径 (79)
5.10回收塔筒体壁厚计算 (79)
第六章辅助设备设计 (81)
6.1储罐的选择 (81)
6.2泵的选型 (82)
6.3换热器的选型 (83)
6.3.1甲醇预热器 (83)
6.3.2甲醇汽化器 (87)
6.3.3换热器 (88)
6.3.4冷却器 (88)
6.3.5DME精馏塔全凝器 (89)
6.3.6DME精馏塔再沸器 (90)
6.3.7DME冷却器 (91)
6.3.8甲醇水换热器 (92)
6.3.9甲醇精馏塔全凝器 (92)
6.3.10甲醇精馏塔再沸器 (93)
6.3.11甲醇水换热器 (94)
参考文献 (95)
附录 (97)
致谢 (98)
前言
近几年来，在各国寻求清洁燃料的过程中，二甲醚的良好燃烧性能和低污染排放的特性使其日益受到重视。

二甲醚作为清洁燃料具备如下特征：（1）资源量丰富，来源广；（2）环境友好，其排放物对环境的影响很小；（3）技术可行、成熟，可在大范围内使用；（4）经济可行，其成本有竞争力；（5）易于实现，其运行所需要的基础设施和现有基础设施基本相容，不需要另装一套装置。

二甲醚又称甲醚、木醚氧、二甲，是最简单的脂肪醚重要的甲醇下游产品之一。

二甲醚的理化性质比较独特，热值高，无毒、无害，具有潜在的广泛用途，除作为有机化工原料广泛用于制药、染料、农药等，还用于替代氟里昂用作汽溶胶喷射剂和制冷剂，由于其良好的燃料性能，具有实用、通用、环保、安全、质优价廉的优点，最近作为民用代用燃料和柴油代用燃料，二甲醚受到人民的日益重视。

本设计包括设计说明书和图纸两部分。

说明书主要包括工艺流程的确定，物料衡算，热量衡算，工艺设备的设计及选型等。

图纸包括设备一览表，管道仪表流程图，平面布置图等。

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2012年6月
第一章综述
1.1 绪论
甲醇在常温常压下是易挥发和易燃的无色液体，具有酒精气味，比水轻。

甲醇蒸汽与空气能形成爆炸性混合物，它是一种用途广泛的基本有机化工原料，在世界发达国家，其产量仅次于乙烯、丙烯和苯。

甲醇主要用于制造甲醛、氯甲烷、甲胺、醋配、丙烯酸甲酷、对苯二甲酸二甲酷、甲基叔丁基醚等一系列有机化工产品，产品品种达到百余种，是大有发展的一碳化学产品。

甲醇还是一种性能良好的液体燃料，可用作环保燃料。

另外它在化学、医药、轻工、纺织等行业有着广泛的用途，己成为世界大宗化工产品之一。

随着我国环保意识的加强，对甲基叔丁基醚的需求也会增加，而且合成醋酸、甲醇燃料电池、直接用作机动车辆的燃料、合成烯烃等先进技术的推广也会推动甲醇的消费，其应用前景必将更加广泛。

在过去的5年中，世界甲醇消耗的平均年增长率为3.7%，中国甲醇消耗的平均年增长率为19.3%，可见由煤制甲醇及其下游产品的前景十分可观。

可以预见在今后相当长的一段时间内甲醇的产量和消费量会持续增长。

甲醇工业与能源工业关系密切。

甲醇生产需以各种燃料为原料，生产过程中还需燃料供给能量，因此，甲醇是一种能源消耗较大的化工产品，在节能减耗方面有许多潜力可挖。

同时，甲醇本身可直接用于或间接用于汽车燃料，被称为洁净、高效的液体燃料，其用途不断地在扩大。

所以说，甲醇将成为新一代能源化工的起始原料，以生产一系列深度加工产品，成为碳一化工的关键产品。

1.2 甲醇的性质
1.2.1甲醇的物理化学性质
甲醇又名：木醇，木酒精，沸点65℃，溶点-97.8℃，和水相对密度为0.7915。

能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶但不形成共沸物。

从木焦油中获得的粗甲醇有难闻、刺鼻气味。

甲醇有较强的毒性，对人体的神经系统和血液系统影响最大，它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应，甲醇蒸汽能损害人的呼吸道粘膜和视力。

一、详细参数说明[1]：
分子式CH3OH
分子量32.04
闪点16℃（开口容器）、12℃（闭口容器）
自然点473℃（空气中）
凝固点-97～-97.8℃
临界温度240℃
比重0.7913
密度0.81g/ml（0℃）
比热 2.470-2.533J/g℃(20-25℃）
粘度液体：5.945×10-4Pa·s（20℃）
液体：11.4×10-6Pa·s（65℃）
导热系数 2.09×1000J/cm·S·K
表面张力22.55×10-5N/cm
蒸发潜热35.295KJ/mol（64.7℃）
爆炸极限6%-36.5%（空气中）
折光系数 1.32874（20℃）
膨胀系数0.00119/℃
蒸汽压力-44.4℃131.45 Pa 20℃11825.48 Pa
-20℃939.9 Pa 50℃50888.2 Pa
0℃3572.98 Pa 64.5℃10132.2 Pa
10℃6679.3 Pa 100℃320634.6 Pa 燃烧热1129.5kJ/kg
熔融热68.67～83.74 kJ/kg
液体热容24.9～2.53kJ/kg
气体热容 1.63 kJ/kg（77℃）
二、安全机理
甲醇被大众所熟知，甲醇有较强的毒性，对人体的神经系统和血液系统影响最大，它经消化道、呼吸道或皮肤摄入都会产生毒性反应，甲醇蒸汽能损害人的呼吸道粘膜和视力。

甲醇的致命剂量大约是30毫升。

甲醇的中毒机理是，甲醇经人体代谢产生甲醛
和甲酸（俗称蚁酸），然后对人体产生伤害。

急性中毒症状有：头疼、恶心、胃痛、疲倦、视力模糊以至失明，继而呼吸困难，最终导致呼吸中枢麻痹而死亡。

慢性中毒反应为：眩晕、昏睡、头痛、耳鸣、视力减退、消化障碍。

甲醇摄入量超过4克就会出现中毒反应，误服一小杯超过10克就能造成双目失明，饮入量大造成死亡。

甲酸进入血液后，会使组织酸性越来越强，损害肾脏导致肾衰竭。

甲醇中毒，通常可以用乙醇解毒法。

其原理是，甲醇本身无毒，而代谢产物有毒，因此可以通过抑制代谢的方法来解毒。

甲醇含有一个甲基与一个羟基。

因它含有羟基，所以具有醇类的典型反应；因它又含有甲基，所以又能进行甲基化反应。

甲醇可以与一系列物质反应，所以甲醇在工业上有着十分广泛的应用
(1) 甲醇的氧化反应，生成甲醛、甲酸
甲醇在空气中可被氧化为甲醛，然后被氧化为甲酸
CH
3OH+1/2O
2 →HCHO+H2O （1.1）
HCHO+1/2O
2 → HCOOH （1.2）
由甲醇制取甲醛，在600—700℃通过浮石银催化剂或其他固体催化剂，如铜、五氧化二钒等直接氧化为甲醛。

CH
3
OH→ HCHO+H2 －83.68J/mol (1.3)
(2) 与有机酸反应，与乙酸作用，发生酯化反应，生成乙酸乙酯
CH
3OH+CH
3
COOH → CH
3
COOCH
3
+H
2
O (1.4)
(3) 甲醇酯化，生成各种酯类化合物与硫酸作用
a 甲醇与甲酸反应生成甲酸甲酯
CH3OH+HCOOH →CH3COOH (1.5)
b 甲醇与硫酸作用生成硫酸氢甲酯﹐硫酸二甲酯
CH
3OH+H2SO
4
→ CH3HSO4+H2O (1.6)
2CH3OH+H2SO4→ (CH3)2SO
4
+H2S (1.7) c 与硝酸作用，生成硝酸甲酯
CH
3OH+HNO
3 → CH3ONO2+H2O (1.8)
d 与盐酸作用，生成氯甲烷
CH
3OH+HCl → CH
3
Cl+H
2
O (1.9)
(4) 与氨反应生成甲胺（一甲胺、二甲胺、三甲胺）
将甲醇与氨以一定比例混合，在370—420℃，5.0—20.0MPa压力下，以活性氧化铝
为催化剂进行合成，得一甲胺、二甲胺、三甲胺的混合物，再经精馏，可得一、二或三甲胺产品
CH
3OH+NH
3 → CH3NH2+H2O +20.75J/mol (1.10)
2CH
3OH+NH
3 → (CH3)2NH+2H2O +60.88J/mol (1.11)
3CH
3OH+NH
3 → (CH3)3N+3H2O +07.35J/mol (1.12)
(5) 与一氧化碳作用，生成醋酸
甲醇与一氧化碳在碘化钴均相催化剂存在，压力65.0MPa温度250℃下，或者在非均相铑催化剂（以碘为助催化剂）存在，压力3.0—4.0MPa,温度180℃下，能合成醋酸。

CH
3OH+CO → CH
3
COOH (1.13)
(6) 甲醇与氢氧化钠反应，生成甲醇钠
甲醇与氢氧化钠在85—100℃下反应脱水可生成甲醇钠
CH3OH+NaOH →CH3ONa+H2O (1.14) (7) 甲醇的脱水
在高温下，在ZSM-5型分子筛甲醇可脱水生成二甲醚
2CH3OH →(CH
3
)2O+H2O (1.15)
1.2.2甲醇生产工艺方法
目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。

典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序
甲醇生产的特点是工艺复杂，技术密集。

天然气与石脑油的蒸汽转化需在结构复杂造价很高的转化炉中进行。

转化炉设置有辐射室与对流室，在高温、催化剂存在下进行烃类蒸汽转化反应。

转化炉的设计、操作，炉管的材料都有非常严格的要求。

重油部分氧化需在高温气化炉中进行。

碳黑的回收，热量的利用，高温下油、气混合喷嘴的结构与材料等都是很复杂的技术问题。

甲醇的合成是在高温、高压、催化剂存在下进行的，是典型的复合气固相催化反应过程。

由于甲醇合成铜基催化剂很易受含硫化合物的毒害，所以原料气在送往甲醇合成前需净化，去除毒物。

甲醇生产的发展与脱硫等气体净化技术的发展有十分密切的联系。

粗甲醇存在水分、高级醇、醚、酮等杂质，需要进行精制。

因此，
甲醇生产总流程长，工艺复杂，根据不同原料与不同的净化方法可以演变为多种流程。

1.3 甲醇原料气的制造与净化
天然气、石脑油、重油、煤及其加工产品（焦炭、焦炉煤气）、乙炔尾气等均可作为生产甲醇合成气的原料。

甲醇合成气要求
22
2.10 2.15H CO CO CO -=−+, 不同原料中氢、碳比不同，所以生产流程也不同。

(1) 以天然气为原料
以天然气为原料有以下几种原则流程：
a 蒸汽转化前补加二氧化碳
原料天然气与一定量的二氧化碳（由外部供给，或从转化炉烟道气中回收），经钴 钼加氢、串联氧化锌脱硫后，与本工序产生的蒸汽按预定比例混合，进入转化炉管，在 2—3MPa,600—800℃下进行转化反应。

转化气的组成符合甲醇合成新鲜气要求，经废热 锅炉回收热量，及水冷却后送往压缩合成工序。

转化炉的对流段与废热锅炉回收热量， 产生蒸汽，除自供工艺蒸汽外，还可外供。

b 蒸汽转化后补加二氧化碳原则
为使转化气的组成符合甲醇合成气要求，经脱硫后的二氧化碳于转化后补加。

与转 化前相比，在转化后补加的二氧化碳量较少，蒸汽转化的负荷可以减轻。

c 二段转化法
以天然气为原料的二段转化法，在第一段管式转化中，只有约四分之一的甲烷进行蒸汽转化反应，第二段进行的是天然气部分氧化。

由于第二段进行放热反应，温度高达800℃以上，残留的甲烷减少。

但本法需要氧气。

(2) 石脑油为原料
石脑油经蒸汽转化后，其组成恰可满足合成甲醇之需要。

既无需在转化前后补加二氧化碳或设二段转化，也无需经变换、脱碳调整其组成。

(3) 以重油为原料
重油部分氧化法所生成的合成气，由于原料重油中碳氢比高，合成气中一氧化碳与二氧化碳含量过量，需将部分合成气经过变换，使一氧化碳与水蒸气作用生成氢气与二氧化碳，然后脱除二氧化碳，以达所需之组成。

同时由于重油原料中含硫高，需对合成
气进行湿法脱硫，保证净化后的合成气中含硫量小于0.1ppm.。

根据通过变换的气量是全气量还是部分气量，可以分为以下两种流程：
a 部分气量通过变换
以重油为原料，在加压（6MPa ）下以部分氧化法制气，采用石脑油萃取法回收炭黑，在常温下用甲醇—二乙醇氨法脱出硫化物，脱硫后气体分俩路，一路气体经变换，甲基吡咯烷酮法脱出二氧化碳后至甲醇合成;另一路气体直接送往甲醇合成。

以重油为原料的鲁奇低压法就用此流程。

这种部分气量通过变换的流程一定要建立在脱硫方法十分可靠、保证达到高净化度的基础上。

b 全气量通过变换
以重油为原料，在加压（1.6MPa ）下部分氧化法制气，采用重油萃取回收碳黑，在常温下用改良A.D.A 法脱除硫化物，全气量通过变换，变换率为50%—60%，变换气经改良A.D.A 法二次脱硫，及氨基乙酸法脱除二氧化碳，并经干法脱硫“把关”后，送往压缩机至甲醇合成。

我国南化公司氮肥厂就用此流程。

国内所采用的脱硫方法尚不能达到很高的净化要求，特别对有机硫脱除效率差。

采用全气量通过变换，可以使有机硫转化为硫化氢，通过二次脱硫后除去，以延长催化剂使用寿命。

(4) 以固体燃料为原料
以固体燃料为原料时，可用间歇气化或连续气化制水煤气。

间歇气化法以空气、蒸汽为气化剂，将吹风、制气阶段分开进行；连续气化以氧气、蒸汽为气化剂，过程连续进行。

固体燃料气化所得之水煤气，需经脱硫、变换、脱碳，调整气体组成及清除杂质后送往甲醇合成。

1.3.1 甲醇合成催化剂与工序
一氧化碳，二氧化碳加氢合成甲醇是可逆热反应
2323223CO H CH OH
CO H CH OH H O +→+→+
为了加速反应，必须采用催化剂，因此甲醇合成的操作条件决定于催化剂活性。

目前甲醇生产主要采用两类催化剂。

锌﹑铬催化剂 反应温度350—420℃，压力30MPa 。

出塔甲醇含量3%—5%。

能量高，
副反应多，产品质量差。

粗甲醇中含有二甲醚5000—10000ppm ，高
级醇3000—5000ppm，甲酸甲酯80—200 ppm
铜基催化剂反应温度230—290℃，压力5—10MPa。

出塔甲醇含量5%—7%。

能量低，副反应少，产品质量好，粗甲醇中杂质少，煤制粗甲醇含二甲
醚150 ppm，高级醇700 ppm
甲醇合成与氨合成类似，合成工序采用循环流程，但甲醇从循环气中分离比氨的分离容易，只需水冷即可，无需多级氨冷。

其原则流程如下：以各种原料制得并经净化的甲醇合成新鲜气经加压后，同循环气混合，与出合成塔气体换热，进入合成塔，在合成塔催化床层中进行反应。

出塔气经换热后，通过水冷器冷却，冷凝的粗甲醇在甲醇分离器中分离，送往中间贮槽或直接送往精馏。

为控制循环气中惰性气体含量，一小部分气体放空，大部分气体经循环机加压后循环送往合成塔
甲醇合成工艺与甲醇合成塔近20年来发展趋势很快，主要有以下一些类型
(1) 国内冷管型甲醇合成塔国内多数工厂采用单管逆流、单管并流、三套管等型式。

近年来较有特色的是双层并联式，形冷管式与轴径向冷管式。

(2) 多段绝热、段间冷激型甲醇合成塔典型的有英国I.C.I甲醇合成塔与日本三公
公司甲醇合成塔
(3) 管壳型甲醇合成塔典型的有西德鲁奇甲醇合成塔与日本管壳—冷管复合型的
高转化率合成塔。

1.3.2粗甲醇精馏工艺
粗甲醇中含有多种有机杂质和水分，需要精制。

精制过程包括精馏与化学处理。

化学处理主要用碱破坏在精馏过程中难以分离的杂质，并调节PH。

精馏主要是除去易挥发组分，如二甲醚、以及难以挥发的组分，如乙醇、高级醇、水等
甲醇的精馏普遍采用双塔流程。

第一塔为加压操作，分离易挥发物。

第二塔接近常压操作，主要分离高沸物与水。

近年来，为了提高甲醇收率和降低蒸汽消耗，发展了三塔流程。

即将第二精馏塔分成上、下两塔，上塔加压操作，回收纯甲醇，下塔常压操作分离高沸物与水。

1.3.3甲醇生产技术的三种工艺
甲醇的合成是在高温、高压、催化剂存在下进行的，是典型的复合气-固相催化反
应过程。

随着甲醇合成催化剂技术的不断发展，目前总的趋势是由高压向低、中压发展。

当代甲醇生产技术主要采用中压法和低压两种工艺，并以低压为主，而高压法发展已处停滞状态。

中低压两种工艺生产的甲醇约占世界甲醇总产量的80%以上。

现将三种工艺分别叙述如下:
高压法（19.6～29.4MPa）：高压法是最初生产甲醇的方法，高压工艺流程一般指采用锌铬催化剂，在300～400℃，30MPa高温高压下合成甲醇的流程。

随着脱硫技术的发展，高压法也在逐步采用活性高的铜系催化剂，以改善合成条件，达到提高效率和增产甲醇的效果。

高压法虽有70多年的历史，但由于原料和动力的消耗大，反应温度高，生产粗甲醇中的有机杂质含量高，而且投资太高,其发展长期以来处于停滞状态。

低压法（4.9～9.8MPa）：ICl低压甲醇法为英国ICl公司在1966年研究成功的甲醇生产方法。

从而打破了甲醇合成的高压法的垄断，这是甲醇生产工艺上的一次重大变革，它采用高活性的51-1型铜基催化剂，合成压力5MPa。

低压法的高活性的铜系催化剂，其活性明显高于锌铬催化剂，反应温度低（240～300℃），因此在较低的压力下可获得较高的甲醇收率.。

铜系催化剂不仅活性好，且选择性好，因此减少了副反应，改善了粗甲醇的质量，降低了原料消耗。

此外，由于压力低，动力消耗降低很多，工艺设备制造容易。

ICl法所用的合成塔为热壁多段冷激式，结构简单，每段催化剂层上部装有菱形冷激气分配器，使冷激气均匀地进入催化剂层，用以调节塔内温度。

低压法合成塔的型式还有联邦德国Lurgi公司的管束型副产蒸汽合成塔及美国电动研究所的三相甲醇合成系统。

70年代，我国轻工部四川维尼纶厂从法国Speichim公司引进了一套以乙炔尾气为原料日产300吨低压甲醇装置(英国ICI专利技术)。

80年代，齐鲁石化公司第二化肥厂引进了联邦德国Lurgi公司的低压甲醇合成装置。

中压法（9.8～19.6MPa）：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，导致工艺管路和设备体积相当庞大，不紧凑，不利于甲醇生产的大型化。

因此在低压法的基础上适当提高合成压力，即发展成为中压法，它能更有效地降低建厂费用和甲醇生产成本。

并且中压法仍采用高活性的铜系催化剂，反应温度与低压法相同，但由于提高了压力，相应的动力消耗略有增加。

例如ICI公司研究成功了51-2型铜基催化剂，其化学组成和活性与低压合成催化剂51-1型差不多，只是催化剂的晶体结构不相同，制造成本比51-1型高贵。

由于这种催化剂在较高压力下也能维持较长的寿命，从而使ICI公司有可能将原有的5MPa的合成压力提高到l0MPa，所用合成塔与低压法相同也是四段冷激式，其流程和设备与低压法类似。

中国所独创的联醇工艺，实际上也是一种中压法合成甲醇的方法。

所谓联醇即与合成氨联合生产甲醇，这是一种合成气的净化工艺，以代替合成氨生产中用铜氨液脱除微量碳氧化物而开发的一种新工艺。

联醇生产时在压缩机五段出口与铜洗工段进口之间增加一套甲醇合成装置，包括甲醇合成塔、循环机、水冷器、分离器和粗甲醇贮槽等有关设备。

1.3.4煤、天然气、焦炉气制甲醇的生产方法
1、煤制甲醇生产工序主要分为原料气制备、变换和脱碳、气体净化、气体压缩、甲醇合成、粗甲醇精馏以及涉及安全环境保护（如废催化剂回收、水处理）等工序。

原料气制备方法主要有煤气化法（德士古TEXACO水煤浆气化、谢尔SHELL干粉煤气化、GSP干粉煤气化、鲁奇碎煤气化和UGI常压气化）、天然气转化法、焦炉煤气法，原料气处理、精制、压缩工艺的生产则同传统的合成氨生产工艺类似。

甲醇合成工艺则有：ICI 低压甲醇合成工艺、Lurgi低压甲醇合成工艺、TEC的新型反应器以及正趋向成熟的液相法甲醇合成工艺。

煤炭气化已有150多年的历史，气化方法达70～80种。

开发新一代煤炭气化技术，不仅是经济、合理、有效地利用煤炭资源的重要途径，也是今后发展煤化工的基础。

由煤生产合成气，工业上应用较广的有固定床汽化和沸腾床汽化法。

通常用的固定床汽化法是将水蒸气通入炙热的煤层，使其发生下列反应而转化为合成气。

C+H
2O→CO+H
2
△H
=118.8kJ/mol (1.17)
C+2H
2O→CO
2
+2H
2
△H
=75.2kJ/mol (1.18)
C+CO
2→2CO △H
=162.4kJ/mol (1.19)
CO+ H
2
O→CO
2
+ H
2
(1.20)
2、天然气为原料生产合成气技术有部分氧化法和蒸汽转化法。

部分氧化法需要使用纯氧为气化剂，目前已较少采用。

蒸汽转化法又有一段蒸汽转化法，加热型两段蒸汽转化法和换热式两段转化法之分。

一段转化法由于流程短，投资省，应用最广泛。

加热型两段转化法第一段用蒸汽转化，第二段用纯氧或富氧作气化剂，但用于制氨时可用空气替代纯氧作气化剂，同时又可减少一段炉的负荷，节省高镍合金钢，故广泛应用于制氨。

换热式两段转化工艺最有发展前途。

其二段转化炉出口高温气体热量供一段炉所需的热量，故可大幅度减少燃料天然气的热用量，存在的问题是副产蒸汽量减少。

但从节能的角度来看，这种方法最有竞争能力，是今后大型装置的主要发展方向。