有机化工生产技术与操作教学课件

项目四甲醇的生产项目四甲醇的生产教学目标知识目标：1．了解甲醇的性质、产品质量指标要求、用途及其生产方法；2．了解原料的来源，合成气的制取方法；3．理解甲醇合成的生产原理和影响因素；4．掌握甲醇生产条件的确定、控制及常见异常现象的分析、判断和处理方法；5．掌握工艺流程图及主要设备的基本结构；6．掌握生产过程中的安全、卫生防护、设备维护和保养知识。能力目标：

通过本项目的学习和工作任务的训练，能进行生产方法的选择；能根据生产原理进行生产条件的确定和工业生产的组织；能认真执行工艺规程和岗位操作方法，完成甲醇生产装置的开停车及正常操作，并对异常现象进行分析、判断和处理。教学目标

学习任务任务一生产方法的选择任务二生产准备任务三应用生产原理确定工艺条件任务四生产工艺流程的组织任务五正常生产操作任务六异常生产现象的判断和处理

学习任务甲醇最早是由木材和木质素干馏制得，俗名又称木醇或木精。中压法：10~15MPa，耐高压Cu-Zn-Al高压法：1923年，BASF实现工业化，

300~400℃，30~50MPa，Zn-Cr催化剂低压法：1966年，ICI工艺1971年,Lurgi工艺230-270℃，5MPa，Cu-Zn-Cr或Cu-Zn-Al1．甲烷氧化法

CH4+O2→CH3OH2．合成气生产甲醇

CO+2H2→CH3OH任务一生产方法的选择甲醇最早是由木材和木质素干馏制得，俗名又称木醇开始以煤为主要原料。20世纪50年代开始，天然气成为主要原料。天然气、石油、煤为原料的相对成本比为100:140:150。目前，世界约70%的甲醇以天然气为原料。从长远来看，煤将占主导地位。现在，凡含有碳素的固体、液体和气体均可转化为碳的化合物，再以人工合成法制取甲醇。原料路线：任务一生产方法的选择开始以煤为主要原料。原料路线：任务一生产方法的选择1.甲醇用途传统用途：广泛用于有机合成，如甲醛、醋酸、农药、染料、合成纤维、合成橡胶等。新兴用途：

清洁燃料甲醇蛋白以甲醇为原料生产烯烃和汽油……甲醇是一种基本有机化工原料，其产量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位。任务二生产准备1.甲醇用途传统用途：广泛用于有机合成，如

物性：甲醇（CH3OH）是最简单的饱和一元醇，常温常压下为无色、略带乙醇香味的可燃性液体，常压沸点64.8℃。溶解性：能与水、乙醇、醚、苯酮类和其它有机溶剂混合；能与多种化合物形成共沸物；且能溶解许多气体，如CO2，H2S，CO等。毒性：饮入10mL可使人失明，30mL能致人死亡，空气中允许最高浓度为0.05mg/L。爆炸性：甲醇蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为6.0%～36.5%（体积）。2.甲醇性质任务二生产准备物性：甲醇（CH3OH）是最简单的饱和一元醇，常温常压下为一、生产甲醇的原理1．主、副反应主反应：副反应：△H0298=-90.8KJ/mol△H0298=-49.5KJ/mol任务三应用生产原理确定工艺条件一、生产甲醇的原理1．主、副反应主反应：副反应：△H02这些副反应产物还可以进一步脱水、缩水、酰化或酮化生成烯烃、酯类、酮类等。当催化剂中含有碱性化合物时，这些化合物生成更快。任务三应用生产原理确定工艺条件这些副反应产物还可以进一步脱水、缩水、酰化或酮副反应的危害：副反应不仅消耗原料，而且影响粗甲醇的质量和催化剂的寿命。特别是生成甲烷的反应，是一个强放热反应，不利于操作控制。生成的甲烷不能随产品冷凝，存在于循环系统中，不利于主反应的化学平衡和反应速率。这些副反应在热力学上均比主反应有利。因此，必须选择活性高、选择性好的催化剂以抑制副反应的发生。任务三应用生产原理确定工艺条件副反应的危害：这些副反应在热力学上均比主T<300℃，T↓或P↑，△H↑幅度很大；低P高T时，△H变化小。说明低于300℃下操作比在高温下操作要求严格，T或P有波动时易失控；而选择20MPa，300～400℃，反应易控制。2.反应热效应任务三应用生产原理确定工艺条件T<300℃，T↓或P↑，△H↑幅度很大；2.反应热3.平衡常数加压下气体的性质用逸度表示：

低温对反应有利；甲醇合成主反应是分子数减少最多的反应，所以高压对主反应有利；从热力学角度分析，温度降低，所需压力可相应降低。任务三应用生产原理确定工艺条件3.平衡常数加压下气体的性质用逸度表示：低温对反应有利；4．催化剂（1）ZnO-Cr2O3，活性低，所需反应温度高380~400℃，为提高转化率必须在高压下进行。（2）1966，铜基催化剂

，活性高，适宜温度230~270℃，可以在低压下合成甲醇。正是因为找到了高效脱硫剂，并且改进了甲醇合成塔结构，使得反应温度能够严格控制，延长了催化剂的使用寿命。使低压法实现了工业化。C.我国目前广泛使用的C301型Cu基催化剂：CuO45~55%，ZnO25~35%，Al2O32~6%。B.CuO-ZnO-Al2O3A.CuO-ZnO-Cr2O3铬对人体有害任务三应用生产原理确定工艺条件4．催化剂（1）ZnO-Cr2O3，活性低，所需反应温度高1.反应温度二、工艺条件的选择可逆放热反应，具有最适宜温度不同的移热方式对应不同的工艺流程。实际生产中的操作温度取决于催化剂、压力、原料气组成、空速和设备使用情况等。高压法：380～400℃；低、中压：240～270℃。任务三应用生产原理确定工艺条件1.反应温度二、工艺条件的选择可逆放热反应，具有最适宜温度2.反应压力主反应是摩尔数减少最多而平衡常数最小的反应，因此增加压力对提高甲醇的平衡浓度和加快主反应速率都是有利的。但是增加压力要消耗能量，而且还受设备强度限制，因此需要综合各项因素确定合理的操作压力。ZnO-Cr2O3：反应温度高，必须采用高压；铜基催化剂，反应温度较低，压力降至5~10Mpa。任务三应用生产原理确定工艺条件2.反应压力主反应是摩尔数减少最多而平衡常数最小的反应，因3.原料气组成（1）H2/COH2:CO的化学计量比为2:1。但实践证明CO含量高，对温度控制不利，还会引起羰基铁在催化剂上的积聚。生产一般采用H2过量。可以抑制高级醇、高级烃和还原性物质的生成，提高粗甲醇的浓度和纯度。因氢的导热性能好，过量的H2有利于防止局部过热和控制整个催化剂床层的温度。H2过量反应速度快，CO转化率高。但是，氢过量太多会降低设备的生产能力。低压法甲醇合成，一般控制H2:CO=(2.2~3.0):1。任务三应用生产原理确定工艺条件3.原料气组成（1）H2/COH2:CO的化学计量比为2任务三应用生产原理确定工艺条件任务三应用生产原理确定工艺条件（2）CO2CO2比热容，加氢热效应小，所以原料气中有一定含量CO2时，可降低反应峰值温度。低压法合成甲醇，含CO25%时甲醇收率最高。二氧化碳的存在也可抑制二甲醚的生成。氮、甲烷等使H2及CO分压降低，转化率下降。一般控制循环气量为新鲜原料气量的3.5~6倍。高产——低惰气含量；低耗——高惰气含量（3）惰性气体任务三应用生产原理确定工艺条件（2）CO2CO2比热容，加氢热效应小，所以原料气中有一4.空间速度低空速：加剧副反应，生产能力低高空速：甲醇纯度高，生产能力大，有利于反应热的移出；但空速太高，甲醇浓度太低难分离。循环气量增加，甚至带出热量太多，造成合成塔内的催化剂温度难以控制。低压法10000~20000h-1，高压法35000~40000h-1。任务三应用生产原理确定工艺条件4.空间速度低空速：加剧副反应，生产能力低任务三应空间速度/h-1CO转化率/%粗甲醇产量/m3/（m3催化剂·h）2000050.125.83000041.526.14000032.228.4任务三应用生产原理确定工艺条件空间速度/h-1CO转化率/%粗甲醇产量/2000050.1（一）生产工序任务四生产工艺流程的组织（一）生产工序任务四生产工艺流程的组织说明：调节原料气的组成，使氢碳比符合要求如果原料气中CO含量过高（如煤、重油），则变换，增加了有效组分氢气，若造成CO2多余，也比较容易脱除。当氢多碳少时（如以甲烷为原料），则在制造原料气时，还要补碳，一般采用二氧化碳，与原料同时进入设备。说明：调节原料气的组成，使氢碳比符合要求如果原料气中CO含量（二）低压法合成甲醇工艺流程ICI法1－加热炉；2－转化炉；3－废热锅炉；4－加热器；5－脱硫器；6，12，17，21，24－水冷器；7－气液分离器；8－合成气压缩机；9－循环气压缩机；10－甲醇合成塔；11，15－热交换器；13－甲醇分离器；14－粗甲醇中间槽；16－脱轻组分塔；18－分离塔；19，22－再沸塔；20－甲醇精馏塔；23－CO2吸收塔（二）低压法合成甲醇工艺流程ICI法1－加热炉；2－转化炉有机化工生产技术与操作教学课件（1）设计要求

a.维持适宜反应温度，确保优化确定的转化率、选择性和空速。避免催化剂烧结，关键是移走反应热，避免飞温。b.使反应器的生产能力尽可能大。c.流体阻力尽可能小

d.结构简单，便于装卸催化剂。e.充分利用反应余热，降低能耗

f.便于操作控制和工艺参数调节

（三）甲醇合成塔（1）设计要求（三）甲醇合成塔（2）反应器类型根据移走热量的方式：等温式、绝热式根据冷却方式：直接冷却——冷激式间接冷却——列管式（2）反应器类型根据移走热量的方式：等温式、绝热式a.冷激式绝热反应器优点：结构简单、生产能力较大、催化剂装卸方便缺点：床层轴向温差大床层阻力大、能耗大、反应速度减小，催化剂寿命也短a.冷激式绝热反应器有机化工生产技术与操作教学课件b.列管式等温反应器

特点：（1）可通过调节蒸汽压力来控制温度，催化层温度分布均匀，可防止催化剂局部过热，延长使用寿命，同时副反应大大减少。（2）单程转化率高，循环气量少，设备管道尺寸小，能耗低

（3）副产中压蒸汽（4）合成塔结构较复杂，装卸催化剂不太方便。b.列管式等温反应器特点：（四）粗甲醇的精馏分离(1)双塔精馏（四）粗甲醇的精馏分离(1)双塔精馏预精馏塔①作用:脱除轻组分有机杂质以及溶解的合成气。加水萃取，脱除与甲醉沸点相近的轻馏分，以及分离与甲醇沸点接近的甲醇-烷烃共沸物。如对精甲醇中乙醇含量有特殊要求时，则预精馏塔对乙醇的共沸物有部分脱除的作用。②两级冷凝：第一级冷凝温度较高，减少返回塔内的轻组分；第二级则为常温，尽可能回收甲醇。B.主精馏塔一般采用板式塔，需75~85层塔板。预精馏塔有机化工生产技术与操作教学课件有机化工生产技术与操作教学课件(2)双效法三塔精馏(2)双效法三塔精馏（1）采用两个主精馏塔，第一主精馏塔加压蒸馏，压力为0.56~0.6MPa，第一塔塔顶汽相的冷凝潜热可用作常压塔塔釜再沸器的热源，不仅节省了加热蒸汽，也节省了冷却用水，较双塔流程节约热能30％~40％左右，有效利用了能量。两个主精馏塔塔板数增加一倍，分离效率大大提高。（2）加压塔对于向塔内提供热源的蒸汽要求较高，对受压容器的材质、壁厚，制造也有相应的要求，投资较大，对于精馏规模较大的装置，效益是明显的。（3）加压操作使混合物组分问相对挥发度减小，且无侧线馏出口。因此，为保证产品质量，对操作温度控制就较为严格。双效法的特点：双效法的特点：ICI中低压Lurgi中低压高压反应压力（MPa)5-105-1032反应温度（℃）230－270240－265370－410空速（h-1)6000-80008000-1500030000-40000催化剂CuO-ZnO-Al2O3CuO-ZnO-Al2O3-V2O5ZnO-Cr2O3催化床最大温降（℃）314－11催化剂寿命>1>1>3CO单程转化率15-2050CO总利用率85-9090特点能耗低，成本低，产品纯度高能耗更低，反应温度最佳材质苛刻，投资高，能耗物耗高ICI中低压Lurgi中低压高压反应压力（MPa)5-105一、合成单元开停车操作以低压法甲醇合成系统为例（采用列管式等温反应器）（一）开车操作1．开车前的准备工作2．正常开车（二）停车操作1．正常停车操作2．紧急停车操作（1）蒸汽系统故障紧急停车操作（2）冷却水突然中断紧急停车操作（3）仪表风突然中断紧急停车操作（4）突然停电紧急停车操作（5）原料气突然中断紧急停车操作任务五正常生产操作一、合成单元开停车操作任务五正常生产操作二、合成单元正常生产操作1．正常操作（1）调整稳定好系统的负荷。（2）控制好系统压力，保持系统压力稳定。（3）根据系统负荷，相应调整好循环量。（4）控制好合成塔入口CO2，CO含量，从而稳定新鲜气的H/C。（5）控制好汽包压力，稳定触媒床层温度，保证触媒安全运行，并稳定副产蒸汽量。（6）控制稳定好汽包、甲醇分离器液位。任务五正常生产操作二、合成单元正常生产操作任务五正常生产操作二、合成单元正常生产操作2．日常工作（1）总控随时注意所有指示，记录仪表，二小时记录一次，每二小时现场巡检一次，检查设备运转情况，各动静密封点的严密性，发现问题立即通知总控室及班长。（2）巡检内容如下：第一站：合成系统。检查各机泵的运行状况，如电流、压力、温度、润滑油及备用情况；检查各静设备的液位、温度、压力等参数；检查跑冒滴漏情况。第二站：甲醇罐区。检查各机泵的运行状况，如电流、压力、温度、润滑油及备用情况；检查各储罐的液位、压力、温度、氮封等情况，检查跑冒滴漏情况。第三站：循环机。检查循环压缩机的转速、振动、润滑油系统运行情况；检查各静设备的温度、压力、液位等参数；检查跑冒滴漏情况。第四站：粗甲醇精馏系统。检查各机泵运行状，如电流、压力、温度、润滑油及备用情况；检查各静设备的液位、压力、温度等参数；检查跑冒滴漏情况。

任务五正常生产操作二、合成单元正常生产操作任务五正常生产操作1.合成塔温度升高原因分析判断操作处理方法①汽包压力控制过高②循环量过小，带出热量少③汽包液位低④入塔气中CO含量过高，反应激烈⑤温度表失灵，指示假温度①调整汽包压力在指标范围内②加大循环量③适当加大软水入汽包量④适当降低CO含量⑤联系仪表维修，校正温度计任务六异常生产现象的判断和处理1.合成塔温度升高原因分析判断操作处理方法①汽包压力控制过高2.合成塔温度突然降低原因分析判断操作处理方法①CO含量突然降低②带醇①减小循环量，同时通知造气岗位②放低醇分器液位，减小循环量，启用电加热器任务六异常生产现象的判断和处理2.合成塔温度突然降低原因分析判断操作处理方法①CO含量突3.合成塔压力升高原因分析判断操作处理方法①催化剂层温度低，反应状态恶化②负荷增大③惰性气体含量增大，反应差④氢碳比失调，合成反应差①适当提高催化剂温度②负荷增大后，其他工艺指标相应调整③开大吹除气体，降低惰性气体含量④联系变换岗位作相应调整任务六异常生产现象的判断和处理3.合成塔压力升高原因分析判断操作处理方法①催化剂层温度低，4.压差过大原因分析判断操作处理方法①催化剂局部烧结或粉化②阀门开得太小或阀头脱落③设备内件损坏，零部件堵塞气体管道④循环量过大①停车更换，调整工艺指标②将阀门开大或停车检修③停车检查、更换、清理④减小循环量任务六异常生产现象的判断和处理4.压差过大原因分析判断操作处理方法①催化剂局部烧结或粉化①5.醇分离器液位突然上涨原因分析判断操作处理方法①放醇阀阀头脱落，醇送不出去②系统负荷增大，而放醇阀未相应开大③输醇管被蜡堵塞④液位计失灵，发出假液位指示①开旁路阀或停车检修②开大放醇阀③停车处理④联系仪表维修，校正液位计任务六异常生产现象的判断和处理5.醇分离器液位突然上涨原因分析判断操作处理方法①放醇阀阀头6.催化剂中毒及老化原因分析判断操作处理方法①原料气中硫化物、氯化物超标②气体中含油水，覆盖在催化剂表面③催化剂长期处高温下，操作波动频繁①加强精制脱硫效果，严格控制气体质量②各岗位加强油水排放③保持稳定操作任务六异常生产现象的判断和处理6.催化剂中毒及老化原因分析判断操作处理方法①原料气中硫化物本章结束本章结束项目四甲醇的生产项目四甲醇的生产教学目标知识目标：1．了解甲醇的性质、产品质量指标要求、用途及其生产方法；2．了解原料的来源，合成气的制取方法；3．理解甲醇合成的生产原理和影响因素；4．掌握甲醇生产条件的确定、控制及常见异常现象的分析、判断和处理方法；5．掌握工艺流程图及主要设备的基本结构；6．掌握生产过程中的安全、卫生防护、设备维护和保养知识。能力目标：

通过本项目的学习和工作任务的训练，能进行生产方法的选择；能根据生产原理进行生产条件的确定和工业生产的组织；能认真执行工艺规程和岗位操作方法，完成甲醇生产装置的开停车及正常操作，并对异常现象进行分析、判断和处理。教学目标

学习任务任务一生产方法的选择任务二生产准备任务三应用生产原理确定工艺条件任务四生产工艺流程的组织任务五正常生产操作任务六异常生产现象的判断和处理

学习任务甲醇最早是由木材和木质素干馏制得，俗名又称木醇或木精。中压法：10~15MPa，耐高压Cu-Zn-Al高压法：1923年，BASF实现工业化，

300~400℃，30~50MPa，Zn-Cr催化剂低压法：1966年，ICI工艺1971年,Lurgi工艺230-270℃，5MPa，Cu-Zn-Cr或Cu-Zn-Al1．甲烷氧化法

CH4+O2→CH3OH2．合成气生产甲醇

CO+2H2→CH3OH任务一生产方法的选择甲醇最早是由木材和木质素干馏制得，俗名又称木醇开始以煤为主要原料。20世纪50年代开始，天然气成为主要原料。天然气、石油、煤为原料的相对成本比为100:140:150。目前，世界约70%的甲醇以天然气为原料。从长远来看，煤将占主导地位。现在，凡含有碳素的固体、液体和气体均可转化为碳的化合物，再以人工合成法制取甲醇。原料路线：任务一生产方法的选择开始以煤为主要原料。原料路线：任务一生产方法的选择1.甲醇用途传统用途：广泛用于有机合成，如甲醛、醋酸、农药、染料、合成纤维、合成橡胶等。新兴用途：

清洁燃料甲醇蛋白以甲醇为原料生产烯烃和汽油……甲醇是一种基本有机化工原料，其产量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位。任务二生产准备1.甲醇用途传统用途：广泛用于有机合成，如

物性：甲醇（CH3OH）是最简单的饱和一元醇，常温常压下为无色、略带乙醇香味的可燃性液体，常压沸点64.8℃。溶解性：能与水、乙醇、醚、苯酮类和其它有机溶剂混合；能与多种化合物形成共沸物；且能溶解许多气体，如CO2，H2S，CO等。毒性：饮入10mL可使人失明，30mL能致人死亡，空气中允许最高浓度为0.05mg/L。爆炸性：甲醇蒸气与空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为6.0%～36.5%（体积）。2.甲醇性质任务二生产准备物性：甲醇（CH3OH）是最简单的饱和一元醇，常温常压下为一、生产甲醇的原理1．主、副反应主反应：副反应：△H0298=-90.8KJ/mol△H0298=-49.5KJ/mol任务三应用生产原理确定工艺条件一、生产甲醇的原理1．主、副反应主反应：副反应：△H02这些副反应产物还可以进一步脱水、缩水、酰化或酮化生成烯烃、酯类、酮类等。当催化剂中含有碱性化合物时，这些化合物生成更快。任务三应用生产原理确定工艺条件这些副反应产物还可以进一步脱水、缩水、酰化或酮副反应的危害：副反应不仅消耗原料，而且影响粗甲醇的质量和催化剂的寿命。特别是生成甲烷的反应，是一个强放热反应，不利于操作控制。生成的甲烷不能随产品冷凝，存在于循环系统中，不利于主反应的化学平衡和反应速率。这些副反应在热力学上均比主反应有利。因此，必须选择活性高、选择性好的催化剂以抑制副反应的发生。任务三应用生产原理确定工艺条件副反应的危害：这些副反应在热力学上均比主T<300℃，T↓或P↑，△H↑幅度很大；低P高T时，△H变化小。说明低于300℃下操作比在高温下操作要求严格，T或P有波动时易失控；而选择20MPa，300～400℃，反应易控制。2.反应热效应任务三应用生产原理确定工艺条件T<300℃，T↓或P↑，△H↑幅度很大；2.反应热3.平衡常数加压下气体的性质用逸度表示：

低温对反应有利；甲醇合成主反应是分子数减少最多的反应，所以高压对主反应有利；从热力学角度分析，温度降低，所需压力可相应降低。任务三应用生产原理确定工艺条件3.平衡常数加压下气体的性质用逸度表示：低温对反应有利；4．催化剂（1）ZnO-Cr2O3，活性低，所需反应温度高380~400℃，为提高转化率必须在高压下进行。（2）1966，铜基催化剂

，活性高，适宜温度230~270℃，可以在低压下合成甲醇。正是因为找到了高效脱硫剂，并且改进了甲醇合成塔结构，使得反应温度能够严格控制，延长了催化剂的使用寿命。使低压法实现了工业化。C.我国目前广泛使用的C301型Cu基催化剂：CuO45~55%，ZnO25~35%，Al2O32~6%。B.CuO-ZnO-Al2O3A.CuO-ZnO-Cr2O3铬对人体有害任务三应用生产原理确定工艺条件4．催化剂（1）ZnO-Cr2O3，活性低，所需反应温度高1.反应温度二、工艺条件的选择可逆放热反应，具有最适宜温度不同的移热方式对应不同的工艺流程。实际生产中的操作温度取决于催化剂、压力、原料气组成、空速和设备使用情况等。高压法：380～400℃；低、中压：240～270℃。任务三应用生产原理确定工艺条件1.反应温度二、工艺条件的选择可逆放热反应，具有最适宜温度2.反应压力主反应是摩尔数减少最多而平衡常数最小的反应，因此增加压力对提高甲醇的平衡浓度和加快主反应速率都是有利的。但是增加压力要消耗能量，而且还受设备强度限制，因此需要综合各项因素确定合理的操作压力。ZnO-Cr2O3：反应温度高，必须采用高压；铜基催化剂，反应温度较低，压力降至5~10Mpa。任务三应用生产原理确定工艺条件2.反应压力主反应是摩尔数减少最多而平衡常数最小的反应，因3.原料气组成（1）H2/COH2:CO的化学计量比为2:1。但实践证明CO含量高，对温度控制不利，还会引起羰基铁在催化剂上的积聚。生产一般采用H2过量。可以抑制高级醇、高级烃和还原性物质的生成，提高粗甲醇的浓度和纯度。因氢的导热性能好，过量的H2有利于防止局部过热和控制整个催化剂床层的温度。H2过量反应速度快，CO转化率高。但是，氢过量太多会降低设备的生产能力。低压法甲醇合成，一般控制H2:CO=(2.2~3.0):1。任务三应用生产原理确定工艺条件3.原料气组成（1）H2/COH2:CO的化学计量比为2任务三应用生产原理确定工艺条件任务三应用生产原理确定工艺条件（2）CO2CO2比热容，加氢热效应小，所以原料气中有一定含量CO2时，可降低反应峰值温度。低压法合成甲醇，含CO25%时甲醇收率最高。二氧化碳的存在也可抑制二甲醚的生成。氮、甲烷等使H2及CO分压降低，转化率下降。一般控制循环气量为新鲜原料气量的3.5~6倍。高产——低惰气含量；低耗——高惰气含量（3）惰性气体任务三应用生产原理确定工艺条件（2）CO2CO2比热容，加氢热效应小，所以原料气中有一4.空间速度低空速：加剧副反应，生产能力低高空速：甲醇纯度高，生产能力大，有利于反应热的移出；但空速太高，甲醇浓度太低难分离。循环气量增加，甚至带出热量太多，造成合成塔内的催化剂温度难以控制。低压法10000~20000h-1，高压法35000~40000h-1。任务三应用生产原理确定工艺条件4.空间速度低空速：加剧副反应，生产能力低任务三应空间速度/h-1CO转化率/%粗甲醇产量/m3/（m3催化剂·h）2000050.125.83000041.526.14000032.228.4任务三应用生产原理确定工艺条件空间速度/h-1CO转化率/%粗甲醇产量/2000050.1（一）生产工序任务四生产工艺流程的组织（一）生产工序任务四生产工艺流程的组织说明：调节原料气的组成，使氢碳比符合要求如果原料气中CO含量过高（如煤、重油），则变换，增加了有效组分氢气，若造成CO2多余，也比较容易脱除。当氢多碳少时（如以甲烷为原料），则在制造原料气时，还要补碳，一般采用二氧化碳，与原料同时进入设备。说明：调节原料气的组成，使氢碳比符合要求如果原料气中CO含量（二）低压法合成甲醇工艺流程ICI法1－加热炉；2－转化炉；3－废热锅炉；4－加热器；5－脱硫器；6，12，17，21，24－水冷器；7－气液分离器；8－合成气压缩机；9－循环气压缩机；10－甲醇合成塔；11，15－热交换器；13－甲醇分离器；14－粗甲醇中间槽；16－脱轻组分塔；18－分离塔；19，22－再沸塔；20－甲醇精馏塔；23－CO2吸收塔（二）低压法合成甲醇工艺流程ICI法1－加热炉；2－转化炉有机化工生产技术与操作教学课件（1）设计要求

a.维持适宜反应温度，确保优化确定的转化率、选择性和空速。避免催化剂烧结，关键是移走反应热，避免飞温。b.使反应器的生产能力尽可能大。c.流体阻力尽可能小

d.结构简单，便于装卸催化剂。e.充分利用反应余热，降低能耗

f.便于操作控制和工艺参数调节

（三）甲醇合成塔（1）设计要求（三）甲醇合成塔（2）反应器类型根据移走热量的方式：等温式、绝热式根据冷却方式：直接冷却——冷激式间接冷却——列管式（2）反应器类型根据移走热量的方式：等温式、绝热式a.冷激式绝热反应器优点：结构简单、生产能力较大、催化剂装卸方便缺点：床层轴向温差大床层阻力大、能耗大、反应速度减小，催化剂寿命也短a.冷激式绝热反应器有机化工生产技术与操作教学课件b.列管式等温反应器

特点：（1）可通过调节蒸汽压力来控制温度，催化层温度分布均匀，可防止催化剂局部过热，延长使用寿命，同时副反应大大减少。（2）单程转化率高，循环气量少，设备管道尺寸小，能耗低

（3）副产中压蒸汽（4）合成塔结构较复杂，装卸催化剂不太方便。b.列管式等温反应器特点：（四）粗甲醇的精馏分离(1)双塔精馏（四）粗甲醇的精馏分离(1)双塔精馏预精馏塔①作用:脱除轻组分有机杂质以及溶解的合成气。加水萃取，脱除与甲醉沸点相近的轻馏分，以及分离与甲醇沸点接近的甲醇-烷烃共沸物。如对精甲醇中乙醇含量有特殊要求时，则预精馏塔对乙醇的共沸物有部分脱除的作用。②两级冷凝：第一级冷凝温度较高，减少返回塔内的轻组分；第二级则为常温，尽可能回收甲醇。B.主精馏塔一般采用板式塔，需75~85层塔板。预精馏塔有机化工生产技术与操作教学课件有机化工生产技术与操作教学课件(2)双效法三塔精馏(2)双效法三塔精馏（1）采用两个主精馏塔，第一主精馏塔加压蒸馏，压力为0.56~0.6MPa，第一塔塔顶汽相的冷凝潜热可用作常压塔塔釜再沸器的热源，不仅节省了加热蒸汽，也节省了冷却用水，较双塔流程节约热能30％~40％左右，有效利用了能量。两个主精馏塔塔板数增加一倍，分离效率大大提高。（2）加压塔对于向塔内提供热源的蒸汽要求较高，对受压容器的材质、壁厚，制造也有相应的要求，投资较大，对于精馏规模较大的装置，效益是明显的。（3）加压操作使混合物组分问相对挥发度减小，且无侧线馏出口。因此，为保证产品质量，对操作温度控制就较为严格。双效法的特点：双效法的特点：ICI中低压Lurgi中低压高压反应压力（MPa)5-105-1032反应温度（℃）230－270240－265370－410空速（h-1)6000-80008000-1500030000-40000催化剂CuO-ZnO-Al2O3CuO-ZnO-Al2O3-V2O5ZnO-Cr2O3催化床最大温降（℃）314－11催化剂寿命>1>1>3CO单程转化率15-2050CO总利用率85-9090特点能耗低，成本低，产品纯度高能耗更低，反应温度最佳材质苛刻，投资高，能耗物耗高ICI中低压Lurgi中低压高压反应压力（MPa)5-105一、合成单元开停车操作以低压法甲醇合成系统为例（采用列管式等温反应器）（一）开车操作1．开车前的准备工作2．正常开车（二）停车操作1．正常停车操作2．紧急停车操作（1）蒸汽系统故障紧急停车操作（2）冷却水突然中断紧急停车操作（3）仪表风突然中断紧急停车操作（4）突然停电紧急停车操作（5）原料气突然中断紧急停车操作任务五正常生产操作一、合成单元开停车操作任务五正常生产操作二、合成单元正常生产操作1．正常操作（1）调整稳定好系统的负荷。（2）控制好系统压力，保持系统压力稳定。（3）根据系统负荷，相应调整好循环量。（4）控制好合成塔入口CO2，CO含量，从而稳定新鲜气的