甲醇合成-甲醇合成工藝

甲醇生產(chǎn)技術(shù)甲醇低壓合成工藝

——ICI法I.C.I低壓甲醇法為英國I.C.I公司在1966年研究成功的甲醇生產(chǎn)方法.從而打破了甲醇合成的高壓法的壟斷,這是甲醇生產(chǎn)工藝上的一次重大變革,它采用51-1型銅基催化劑,合成壓力5MPa。I.C.I法所用的合成塔為熱壁多段冷激式,結(jié)構(gòu)簡單,每段催化劑層上部裝有菱形冷激氣分配器,使冷激氣均勻地進(jìn)入催化劑層,用以調(diào)節(jié)塔內(nèi)溫度。甲醇低壓合成工藝——ICI法I.C.I低壓甲醇合成工藝特點：合成塔結(jié)構(gòu)簡單；粗甲醇中雜質(zhì)含量低；合成壓力低；能耗低。甲醇低壓合成工藝——ICI法甲醇生產(chǎn)技術(shù)甲醇合成工藝流程

——高壓法目前工業(yè)上幾乎采用一氧化碳、二氧化碳加壓催化氫化法合成甲醇。甲醇合成工藝流程——高壓法甲醇合成方法高壓法中壓法低壓法甲醇合成工藝流程——高壓法高壓法一般指的是使用鋅鉻催化劑，在300-400℃,30MPa高溫高壓下合成甲醇的過程。甲醇合成工藝流程——高壓法低壓法是在操作壓力為5MPa，反應(yīng)溫度在220-280℃范圍下，使用銅基低溫高活性催化劑生產(chǎn)甲醇的工藝。甲醇合成工藝流程——高壓法中壓法是在5-10Mpa壓力下采用銅基催化劑合成甲醇。中壓法是在低壓法研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展起來的,由于低壓法操作壓力低,導(dǎo)致設(shè)備體積相當(dāng)龐大,不利于甲醇生產(chǎn)的大型化.因此發(fā)展了壓力為10MPa左右的甲醇合成中壓法.它能更有效地降低建廠費用和甲醇生產(chǎn)成本。

甲醇合成工藝流程——高壓法高壓法合成甲醇是發(fā)現(xiàn)最早、使用廣泛的工業(yè)合成甲醇技術(shù)。自從1923年第一次用這種方法合成甲醇成功后,差不多有50年的時間，世界上合成甲醇生產(chǎn)都沿用這種方法,僅在設(shè)計上有某些細(xì)節(jié)不同，例如甲醇合成塔內(nèi)移熱的方法有冷管型連續(xù)換熱式和冷激型多段換熱式兩大類，反應(yīng)氣體在催化層中流動的方式有軸向和徑向或者二者兼有的混合型式，有副產(chǎn)蒸汽和不副產(chǎn)蒸汽的流程等。我國開發(fā)了25-27MPa壓力下在銅基催化劑上合成甲醇的技術(shù)，出口氣體中甲醇含量4％左右，反應(yīng)溫度230-290℃。甲醇合成工藝流程——高壓法甲醇合成工藝流程——高壓法由壓縮工段送來的31.36MPa壓力的新鮮原料氣先進(jìn)入鐵油分離器，并在此與循環(huán)壓縮機(jī)送來的循環(huán)氣混合，這兩股氣體中的油污、水霧及羰基化合物等雜質(zhì)同時在鐵油分離器中除去，然后進(jìn)入合成塔，CO和H2在塔內(nèi)于29.4-31.36MPa、360-420℃下在鋅鉻催化劑上反應(yīng)生成甲醇。反應(yīng)后的氣體經(jīng)塔內(nèi)熱交換器預(yù)熱剛進(jìn)入塔內(nèi)的原料氣，氣溫降至160℃以下，甲醇含量約為3%。甲醇合成工藝流程——高壓法經(jīng)塔內(nèi)熱交換后的反應(yīng)氣體出塔后進(jìn)入噴淋式冷凝器，出冷凝器的反應(yīng)氣體溫度下降至30-35℃，再進(jìn)入甲醇分離器。分離出來的液體甲醇加壓至0.98-1.568MPa后送入粗甲醇中間儲槽。分離出來的氣體壓力降至29.99MPa左右，送至往復(fù)式循環(huán)壓縮機(jī)提高壓力后，返回合成系統(tǒng)內(nèi)。為了維持循環(huán)氣中惰性氣體含量在15%-20%，在甲醇分離器后設(shè)放空管。甲醇合成工藝流程——高壓法該流程中采用自熱式連續(xù)合成塔，原料氣分兩路進(jìn)入合成塔。一路經(jīng)主線由塔頂進(jìn)入，并由塔壁與內(nèi)體的環(huán)隙流至塔底，再經(jīng)塔內(nèi)下部的熱交換器預(yù)熱后進(jìn)入分氣盒，在甲醇生產(chǎn)中可用副線來調(diào)節(jié)催化劑底層的溫度，使H2與CO能在催化劑的活性溫度范圍內(nèi)合成甲醇。高壓法合成甲醇由于操作壓力較高、動力消耗大、設(shè)備復(fù)雜、產(chǎn)品質(zhì)量差等缺點現(xiàn)在逐漸被淘汰。甲醇合成工藝流程——高壓法甲醇生產(chǎn)技術(shù)聯(lián)醇生產(chǎn)甲醇（二）合成氨聯(lián)合生產(chǎn)甲醇稱為聯(lián)醇，針對中國中小型合成氨裝置的特點，在銅洗工段前，設(shè)置甲醇合成塔，用合成氨原料氣中的CO、CO2及H2合成甲醇，操作壓力10-13MPa，采用銅基催化劑，催化劑床層溫度240-280℃，合成塔一般采用自熱式合成塔。聯(lián)醇生產(chǎn)主要特點11.充分利用現(xiàn)有合成氨生產(chǎn)裝置，只需增添甲醇合成與精餾兩套設(shè)備就可以生產(chǎn)甲醇，所以投資省，上馬快；2.在合成氨廠設(shè)置聯(lián)醇生產(chǎn)，不僅可以使變換工段CO指標(biāo)放寬，變換的蒸汽消耗降低，而且可以使銅洗工段進(jìn)口CO含量降低，銅洗負(fù)荷減輕，從而使合成氨廠的變換、壓縮和銅洗工段能耗降低。聯(lián)醇生產(chǎn)主要特點2由變換來經(jīng)凈化的變換氣，其中含有約28%左右的CO2，為了減少氫氣的消耗與提高粗甲醇的質(zhì)量，變換氣經(jīng)壓縮機(jī)加壓到2MPa進(jìn)入水洗塔，用水吸收CO2，使CO2降低到1.5%-3.0%。然后回壓縮機(jī)進(jìn)一步加壓到13MPa左右，經(jīng)水冷器和油分離器除去其中的油和水后，與甲醇循環(huán)機(jī)出口的循環(huán)氣混合，進(jìn)循環(huán)機(jī)濾油器進(jìn)一步分離油水后，進(jìn)入活性炭過濾器，除去氣體中夾帶的少量潤滑油、鐵銹及其它雜質(zhì)，出來的是比較純凈的甲醇合成原料氣，經(jīng)甲醇合成塔之主、副線進(jìn)入甲醇合成塔。原料氣在自熱式甲醇合成塔內(nèi)的走向為：由合成塔主線進(jìn)塔的氣體，從塔上部沿塔內(nèi)壁與催化劑筐之間的環(huán)隙向下，進(jìn)入熱交換器的管間，經(jīng)加熱后到塔內(nèi)換熱器上部，與由塔副線進(jìn)來，未經(jīng)加熱的氣體混合進(jìn)入分氣盒，分氣盒與插在催化劑內(nèi)的冷管相連，氣體在冷管內(nèi)受到催化劑層合成反應(yīng)器的加熱。從冷管出來的氣體經(jīng)集氣盒進(jìn)入中心管。冷管的結(jié)構(gòu)、排列方式、長度、傳熱面積直接催化劑床層的最佳反應(yīng)溫度。中心管內(nèi)裝有電加熱器，俗稱“電爐”，如果進(jìn)氣經(jīng)換熱后達(dá)不到催化劑的起始反應(yīng)溫度，則啟用電加熱器進(jìn)一步加熱。達(dá)到反應(yīng)溫度的氣體出中心管，從上部進(jìn)入催化劑床層，CO和H2在催化劑作用下進(jìn)行甲醇合成反應(yīng)，并且釋放出熱量，加熱尚未參加反應(yīng)的冷管內(nèi)氣體。反應(yīng)氣體到達(dá)催化劑床層底部后，出催化劑筐經(jīng)分氣盒外環(huán)隙流入熱交換器管內(nèi)，把熱量傳給進(jìn)塔冷氣，溫度小于160℃沿副線管外環(huán)隙從塔底出塔。合成塔副線不經(jīng)過熱交換器，通過改變副線進(jìn)氣量來控制催化劑床層溫度。維持催化劑床層熱點溫度在260-280℃之間。出塔氣體進(jìn)入水冷凝器，使合成的氣態(tài)甲醇、二甲。醚、高級醇、烷烴與水冷凝或溶解為液體，然后在分離器中把液體分離出來。被分離出來的液體粗甲醇減壓后到粗甲醇中間儲槽，以剩余壓力送往精餾工段。經(jīng)分離后的一部分氣體，由循環(huán)機(jī)加壓后，循環(huán)回合成塔繼續(xù)合成甲醇；另一部分氣體經(jīng)醇后氣分離器，進(jìn)一步除去氣體中少量甲醇，進(jìn)銅洗塔、堿洗塔進(jìn)行精制，使精制后氣體中φ(CO+CO2)<25cm3/m3，再回到壓縮機(jī)，加壓到32MPa，送氨合成系統(tǒng)。醇后氣分離器分離下來的少量稀甲醇，減壓后去粗甲醇中間儲槽。甲醇生產(chǎn)技術(shù)聯(lián)醇生產(chǎn)甲醇（一）在合成氨生產(chǎn)中設(shè)置聯(lián)醇工段，是中國合成氨生產(chǎn)工藝開發(fā)的一種新的配套工藝，具有中國特色，既生產(chǎn)氨又生產(chǎn)甲醇，達(dá)到實現(xiàn)多種經(jīng)營的目的，提高經(jīng)濟(jì)效益。聯(lián)醇生產(chǎn)是在10-13MPa壓力下，采用銅基催化劑，串聯(lián)在合成氨工藝中，用合成氨原料氣中的CO、CO2及H2合成甲醇。因此，聯(lián)醇生產(chǎn)與傳統(tǒng)的甲醇生產(chǎn)工藝相比具有以下特點：

一、聯(lián)醇工藝的特點

特點：1.聯(lián)醇生產(chǎn)串聯(lián)在合成氨工藝中，所以既要滿足合成氨的工藝條件，又要滿足合成甲醇的要求。任何一方工藝條件變化都會影響合成氨與甲醇合成的生產(chǎn)與操作，因此在生產(chǎn)中要有補(bǔ)充的調(diào)節(jié)手段，以維持兩個合成生產(chǎn)的正常進(jìn)行。一、聯(lián)醇工藝的特點

特點：2.由于聯(lián)醇生產(chǎn)串聯(lián)在合成氨工藝中，合成甲醇后的氣體還需精制，才能進(jìn)行合成氨反應(yīng)。所以原料氣經(jīng)甲醇合成后必須滿足合成氨生產(chǎn)的需要。合成甲醇后的氣體采用部分循環(huán)，合成甲醇不是全部生產(chǎn)工藝的終端。一、聯(lián)醇工藝的特點

特點：3.與合成氨工藝相比，聯(lián)醇采用銅基催化劑，其抗毒性較差，因此必須采用特殊的凈化措施，既保證合成甲醇所需的CO、CO2及H2，又要保證總硫含量小于1.0mL/m3。一、聯(lián)醇工藝的特點

聯(lián)醇生產(chǎn)與傳統(tǒng)的甲醇生產(chǎn)有上述區(qū)別，所以聯(lián)醇生產(chǎn)工藝除有一般甲醇生產(chǎn)的工藝要求外，還有聯(lián)醇工藝的特殊要求。二、聯(lián)醇生產(chǎn)的工藝要求（一）甲醇生產(chǎn)一般要求1.原料氣進(jìn)入甲醇反應(yīng)器前必須把主要組分分配成一定比例，并清除對催化劑有害的物質(zhì)，特別是設(shè)備、管道中的鐵、鎳所生成的羰基鐵Fe（CO）5與羰基鎳Ni（CO）4，以及溶解性的鐵、鎳化合物，防止堿性氧化物與堿金屬隨氣體帶入催化劑床層。因為微量鐵、鎳化合物的帶入會使CO和H2生成烷烴的反應(yīng)增加，堿金屬的帶入會使高級醇生成量增加，使合成的粗甲醇中雜質(zhì)含量增加，并使有效氣體消耗上升。二、聯(lián)醇生產(chǎn)的工藝要求（一）甲醇生產(chǎn)一般要求2.合成催化劑在200℃以上開始反應(yīng)，為使整個催化劑床層均勻達(dá)到活化溫度，入塔氣體必須經(jīng)過預(yù)熱。同時為了防止碳鋼設(shè)備在高溫下產(chǎn)生氫腐蝕，出塔氣體必須經(jīng)過冷卻。為了滿足入塔與出塔氣體對溫度的要求，采用在塔內(nèi)進(jìn)行換熱的方法，既提高了入塔氣體的溫度，又降低了出塔氣體的溫度。二、聯(lián)醇生產(chǎn)的工藝要求（一）甲醇生產(chǎn)一般要求3.經(jīng)合成反應(yīng)生成的甲醇與未反應(yīng)的H2、N2、CO、CO2等氣體必須得到及時分離，降低反應(yīng)生成物的溫度，這樣有利于提高合成反應(yīng)的速率。二、聯(lián)醇生產(chǎn)的工藝要求（二）聯(lián)醇生產(chǎn)的特殊要求1.聯(lián)醇工藝與合成氨生產(chǎn)串聯(lián)，但為了提高催化劑的利用效率，經(jīng)合成分離后的一部分氣體可去銅洗進(jìn)行精制，除去殘存的CO、CO2后作為合成氨的原料氣體使用，而另一部分氣體則用循環(huán)機(jī)進(jìn)行循環(huán)，繼續(xù)合成甲醇。二、聯(lián)醇生產(chǎn)的工藝要求（二）聯(lián)醇生產(chǎn)的特殊要求2.由于聯(lián)醇工藝與合成氨生產(chǎn)串聯(lián)，因此生產(chǎn)能力是以合成氨產(chǎn)量與甲醇產(chǎn)量之和，即所謂“總氨”產(chǎn)量來表示。在“總氨”生產(chǎn)能力不變的情況下，甲醇生產(chǎn)能力用醇氨比（甲醇產(chǎn)量/總氨產(chǎn)量）來表示，醇氨比可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整。調(diào)整的方法，一般是以改變原料氣中n（H2）/n（CO）的比例，精確地說是調(diào)整n（H2-CO2）/n(CO+CO2)=f。因此在聯(lián)醇生產(chǎn)中，既要有合成氨生產(chǎn)時調(diào)節(jié)氫氮比的手段，又必須有能夠f值的控制手段。一般說來，聯(lián)醇生產(chǎn)中經(jīng)常用改變CO在變換反應(yīng)中的轉(zhuǎn)化率，或在變換爐進(jìn)、出口之間設(shè)置一條近路，來調(diào)節(jié)原料氣中CO的含量，對氨醇比進(jìn)行調(diào)節(jié)。二、聯(lián)醇生產(chǎn)的工藝要求（二）聯(lián)醇生產(chǎn)的特殊要求3.聯(lián)醇生產(chǎn)作為合成氨流程中的一個環(huán)節(jié)，甲醇生產(chǎn)會影響合成氨及整個系統(tǒng)的生產(chǎn)，如催化劑活性的衰退，甲醇反應(yīng)器的開停及操作條件變化等原因，都會造成銅洗氣中CO、CO2的含量變化，使銅洗負(fù)荷產(chǎn)生波動，甚至影響氨合成塔的正常生產(chǎn)；甲醇反應(yīng)器后的氣液分離情況，會影響銅液組成；在甲醇生產(chǎn)不正常或事故狀態(tài)下，要維持合成氨的生產(chǎn)等。二、聯(lián)醇生產(chǎn)的工藝要求甲醇生產(chǎn)技術(shù)煤制甲醇合成