甲醇合成-甲醇合成工艺

甲醇生产技术甲醇低压合成工艺

——ICI法I.C.I低压甲醇法为英国I.C.I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51-1型铜基催化剂,合成压力5MPa。I.C.I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。甲醇低压合成工艺——ICI法I.C.I低压甲醇合成工艺特点：合成塔结构简单；粗甲醇中杂质含量低；合成压力低；能耗低。甲醇低压合成工艺——ICI法甲醇生产技术甲醇合成工艺流程

——高压法目前工业上几乎采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。甲醇合成工艺流程——高压法甲醇合成方法高压法中压法低压法甲醇合成工艺流程——高压法高压法一般指的是使用锌铬催化剂，在300-400℃,30MPa高温高压下合成甲醇的过程。甲醇合成工艺流程——高压法低压法是在操作压力为5MPa，反应温度在220-280℃范围下，使用铜基低温高活性催化剂生产甲醇的工艺。甲醇合成工艺流程——高压法中压法是在5-10Mpa压力下采用铜基催化剂合成甲醇。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左右的甲醇合成中压法.它能更有效地降低建厂费用和甲醇生产成本。

甲醇合成工艺流程——高压法高压法合成甲醇是发现最早、使用广泛的工业合成甲醇技术。自从1923年第一次用这种方法合成甲醇成功后,差不多有50年的时间，世界上合成甲醇生产都沿用这种方法,仅在设计上有某些细节不同，例如甲醇合成塔内移热的方法有冷管型连续换热式和冷激型多段换热式两大类，反应气体在催化层中流动的方式有轴向和径向或者二者兼有的混合型式，有副产蒸汽和不副产蒸汽的流程等。我国开发了25-27MPa压力下在铜基催化剂上合成甲醇的技术，出口气体中甲醇含量4％左右，反应温度230-290℃。甲醇合成工艺流程——高压法甲醇合成工艺流程——高压法由压缩工段送来的31.36MPa压力的新鲜原料气先进入铁油分离器，并在此与循环压缩机送来的循环气混合，这两股气体中的油污、水雾及羰基化合物等杂质同时在铁油分离器中除去，然后进入合成塔，CO和H2在塔内于29.4-31.36MPa、360-420℃下在锌铬催化剂上反应生成甲醇。反应后的气体经塔内热交换器预热刚进入塔内的原料气，气温降至160℃以下，甲醇含量约为3%。甲醇合成工艺流程——高压法经塔内热交换后的反应气体出塔后进入喷淋式冷凝器，出冷凝器的反应气体温度下降至30-35℃，再进入甲醇分离器。分离出来的液体甲醇加压至0.98-1.568MPa后送入粗甲醇中间储槽。分离出来的气体压力降至29.99MPa左右，送至往复式循环压缩机提高压力后，返回合成系统内。为了维持循环气中惰性气体含量在15%-20%，在甲醇分离器后设放空管。甲醇合成工艺流程——高压法该流程中采用自热式连续合成塔，原料气分两路进入合成塔。一路经主线由塔顶进入，并由塔壁与内体的环隙流至塔底，再经塔内下部的热交换器预热后进入分气盒，在甲醇生产中可用副线来调节催化剂底层的温度，使H2与CO能在催化剂的活性温度范围内合成甲醇。高压法合成甲醇由于操作压力较高、动力消耗大、设备复杂、产品质量差等缺点现在逐渐被淘汰。甲醇合成工艺流程——高压法甲醇生产技术联醇生产甲醇（二）合成氨联合生产甲醇称为联醇，针对中国中小型合成氨装置的特点，在铜洗工段前，设置甲醇合成塔，用合成氨原料气中的CO、CO2及H2合成甲醇，操作压力10-13MPa，采用铜基催化剂，催化剂床层温度240-280℃，合成塔一般采用自热式合成塔。联醇生产主要特点11.充分利用现有合成氨生产装置，只需增添甲醇合成与精馏两套设备就可以生产甲醇，所以投资省，上马快；2.在合成氨厂设置联醇生产，不仅可以使变换工段CO指标放宽，变换的蒸汽消耗降低，而且可以使铜洗工段进口CO含量降低，铜洗负荷减轻，从而使合成氨厂的变换、压缩和铜洗工段能耗降低。联醇生产主要特点2由变换来经净化的变换气，其中含有约28%左右的CO2，为了减少氢气的消耗与提高粗甲醇的质量，变换气经压缩机加压到2MPa进入水洗塔，用水吸收CO2，使CO2降低到1.5%-3.0%。然后回压缩机进一步加压到13MPa左右，经水冷器和油分离器除去其中的油和水后，与甲醇循环机出口的循环气混合，进循环机滤油器进一步分离油水后，进入活性炭过滤器，除去气体中夹带的少量润滑油、铁锈及其它杂质，出来的是比较纯净的甲醇合成原料气，经甲醇合成塔之主、副线进入甲醇合成塔。原料气在自热式甲醇合成塔内的走向为：由合成塔主线进塔的气体，从塔上部沿塔内壁与催化剂筐之间的环隙向下，进入热交换器的管间，经加热后到塔内换热器上部，与由塔副线进来，未经加热的气体混合进入分气盒，分气盒与插在催化剂内的冷管相连，气体在冷管内受到催化剂层合成反应器的加热。从冷管出来的气体经集气盒进入中心管。冷管的结构、排列方式、长度、传热面积直接催化剂床层的最佳反应温度。中心管内装有电加热器，俗称“电炉”，如果进气经换热后达不到催化剂的起始反应温度，则启用电加热器进一步加热。达到反应温度的气体出中心管，从上部进入催化剂床层，CO和H2在催化剂作用下进行甲醇合成反应，并且释放出热量，加热尚未参加反应的冷管内气体。反应气体到达催化剂床层底部后，出催化剂筐经分气盒外环隙流入热交换器管内，把热量传给进塔冷气，温度小于160℃沿副线管外环隙从塔底出塔。合成塔副线不经过热交换器，通过改变副线进气量来控制催化剂床层温度。维持催化剂床层热点温度在260-280℃之间。出塔气体进入水冷凝器，使合成的气态甲醇、二甲。醚、高级醇、烷烃与水冷凝或溶解为液体，然后在分离器中把液体分离出来。被分离出来的液体粗甲醇减压后到粗甲醇中间储槽，以剩余压力送往精馏工段。经分离后的一部分气体，由循环机加压后，循环回合成塔继续合成甲醇；另一部分气体经醇后气分离器，进一步除去气体中少量甲醇，进铜洗塔、碱洗塔进行精制，使精制后气体中φ(CO+CO2)<25cm3/m3，再回到压缩机，加压到32MPa，送氨合成系统。醇后气分离器分离下来的少量稀甲醇，减压后去粗甲醇中间储槽。甲醇生产技术联醇生产甲醇（一）在合成氨生产中设置联醇工段，是中国合成氨生产工艺开发的一种新的配套工艺，具有中国特色，既生产氨又生产甲醇，达到实现多种经营的目的，提高经济效益。联醇生产是在10-13MPa压力下，采用铜基催化剂，串联在合成氨工艺中，用合成氨原料气中的CO、CO2及H2合成甲醇。因此，联醇生产与传统的甲醇生产工艺相比具有以下特点：

一、联醇工艺的特点

特点：1.联醇生产串联在合成氨工艺中，所以既要满足合成氨的工艺条件，又要满足合成甲醇的要求。任何一方工艺条件变化都会影响合成氨与甲醇合成的生产与操作，因此在生产中要有补充的调节手段，以维持两个合成生产的正常进行。一、联醇工艺的特点

特点：2.由于联醇生产串联在合成氨工艺中，合成甲醇后的气体还需精制，才能进行合成氨反应。所以原料气经甲醇合成后必须满足合成氨生产的需要。合成甲醇后的气体采用部分循环，合成甲醇不是全部生产工艺的终端。一、联醇工艺的特点

特点：3.与合成氨工艺相比，联醇采用铜基催化剂，其抗毒性较差，因此必须采用特殊的净化措施，既保证合成甲醇所需的CO、CO2及H2，又要保证总硫含量小于1.0mL/m3。一、联醇工艺的特点

联醇生产与传统的甲醇生产有上述区别，所以联醇生产工艺除有一般甲醇生产的工艺要求外，还有联醇工艺的特殊要求。二、联醇生产的工艺要求（一）甲醇生产一般要求1.原料气进入甲醇反应器前必须把主要组分分配成一定比例，并清除对催化剂有害的物质，特别是设备、管道中的铁、镍所生成的羰基铁Fe（CO）5与羰基镍Ni（CO）4，以及溶解性的铁、镍化合物，防止碱性氧化物与碱金属随气体带入催化剂床层。因为微量铁、镍化合物的带入会使CO和H2生成烷烃的反应增加，碱金属的带入会使高级醇生成量增加，使合成的粗甲醇中杂质含量增加，并使有效气体消耗上升。二、联醇生产的工艺要求（一）甲醇生产一般要求2.合成催化剂在200℃以上开始反应，为使整个催化剂床层均匀达到活化温度，入塔气体必须经过预热。同时为了防止碳钢设备在高温下产生氢腐蚀，出塔气体必须经过冷却。为了满足入塔与出塔气体对温度的要求，采用在塔内进行换热的方法，既提高了入塔气体的温度，又降低了出塔气体的温度。二、联醇生产的工艺要求（一）甲醇生产一般要求3.经合成反应生成的甲醇与未反应的H2、N2、CO、CO2等气体必须得到及时分离，降低反应生成物的温度，这样有利于提高合成反应的速率。二、联醇生产的工艺要求（二）联醇生产的特殊要求1.联醇工艺与合成氨生产串联，但为了提高催化剂的利用效率，经合成分离后的一部分气体可去铜洗进行精制，除去残存的CO、CO2后作为合成氨的原料气体使用，而另一部分气体则用循环机进行循环，继续合成甲醇。二、联醇生产的工艺要求（二）联醇生产的特殊要求2.由于联醇工艺与合成氨生产串联，因此生产能力是以合成氨产量与甲醇产量之和，即所谓“总氨”产量来表示。在“总氨”生产能力不变的情况下，甲醇生产能力用醇氨比（甲醇产量/总氨产量）来表示，醇氨比可以在一定范围内调整。调整的方法，一般是以改变原料气中n（H2）/n（CO）的比例，精确地说是调整n（H2-CO2）/n(CO+CO2)=f。因此在联醇生产中，既要有合成氨生产时调节氢氮比的手段，又必须有能够f值的控制手段。一般说来，联醇生产中经常用改变CO在变换反应中的转化率，或在变换炉进、出口之间设置一条近路，来调节原料气中CO的含量，对氨醇比进行调节。二、联醇生产的工艺要求（二）联醇生产的特殊要求3.联醇生产作为合成氨流程中的一个环节，甲醇生产会影响合成氨及整个系统的生产，如催化剂活性的衰退，甲醇反应器的开停及操作条件变化等原因，都会造成铜洗气中CO、CO2的含量变化，使铜洗负荷产生波动，甚至影响氨合成塔的正常生产；甲醇反应器后的气液分离情况，会影响铜液组成；在甲醇生产不正常或事故状态下，要维持合成氨的生产等。二、联醇生产的工艺要求甲醇生产技术煤制甲醇合成