典型石油化工产品生产-甲醇的生产

甲醇生产路线分析及选择提出问题请思考：甲醇的的性质如何？有哪些生产方法？01甲醇的性质-物理性质02甲醇产量及产品目录CONTENTS03甲醇的生产方法04合成气法生产甲醇工艺甲醇的性质-物理性质01甲醇的性质-物理性质01PART分子式：CH3OH甲醇分子量32.04，沸点64.7℃。常温常压下，纯甲醉是无色透明的，易流动的、易挥发的可燃液体，具有与乙醇相似的气味。甲醇可以任意比例与多种有机化合物相混合，而且与其中的一些有机化合物形成共沸混合物。Propertiesofmethanol-physicalproperties甲醇的性质-物理性质01PART甲醇不具有酸性，其分子组成中虽然有碱性极弱的羧基，但也不具有碱性。甲醇是最简单的饱和脂肪醇，具有脂肪醇的化学性能。其化学性质活泼，如氧化反应，氨化反应，酯化反应，羧基化反应，卤化反应，脱水反应，裂解反应。甲醇具有剧烈的毒性，可作用于神经系统。Propertiesofmethanol-physicalproperties甲醇产量及产品02甲醇产量及产品02PARTMethanolproductionandproducts甲醇的生产方法03甲醇的生产方法03PARTMethanolproductionmethod木材干馏法01早期的木材干馏法木材在长时间的加热炭化过程中，产生可凝或不可凝的挥发性物质，通过精馏这些物质，可获得天然甲醇。甲醇的生产方法03PARTMethanolproductionmethod氯甲烷水解法02水解速度慢，价格昂贵；原料利用率低。CH3Cl+H2O+NaOH

CH3OH+NaCl+H2O甲醇的生产方法03PARTMethanolproductionmethod甲烷部分氧化法03甲醇收率不高；工艺流程简单，节省投资。2CH3+O22CH3OH甲醇的生产方法03PARTMethanolproductionmethod合成气法04CO+2H2CH3OH合成气法生产甲醇工艺04合成气法生产甲醇工艺04PART温度：340～420℃；压力：30～50MPa；催化剂：以锌-铬氧化物。特点：生产能力大，单程转化率较高。但是，合成压力和温度高、设备投资和操作费用大、操作复杂、温度压力不易控制、副产物多，原料损失大。Methanolproductionprocessbysyngasmethod高压法合成甲醇工艺流程合成气法生产甲醇工艺04PART温度：275℃；压力：5MPa；催化剂：铜基催化剂特点：选择性高，粗甲醇中的杂质少，精制甲醇质量好。Methanolproductionprocessbysyngasmethod低压法合成甲醇工艺流程合成气法生产甲醇工艺04PART温度：235～275℃；压力：10～27MPa；催化剂：铜基催化剂特点：处理量大、设备庞大、占地面积大、是综合了高压、低压法的优缺点而提出来的。Methanolproductionprocessbysyngasmethod中压法合成甲醇工艺流程小结甲醇的性质甲醇产量及产品甲醇的生产方法合成气法生产甲醇工艺合成气合成甲醇反应原理提出问题甲醇通过什么原料制取？生产原理是什么？01合成气合成甲醇的原料02合成气合成甲醇的原理目录03合成气合成甲醇的催化剂合成气合成甲醇的原料01合成气合成甲醇的原料01PARTRawmaterialformethanolsynthesisfromsyngas合成气——是指主要成分为氢和一氧化碳的气体混合物，含有少量CO、CO2、H2、CH4、SOX、H2S等。合成气合成甲醇的原理02合成气合成甲醇的原理02PARTTheprincipleofmethanolsynthesisfromsyngas主反应：当有二氧化碳存在时，二氧化碳按下列反应生成甲醇：两步反应的总反应式为：合成气合成甲醇的原理02PARTTheprincipleofmethanolsynthesisfromsyngas当有金属铁、钴、镍等存在时，还可以发生生碳反应。01平行副反应副反应合成气合成甲醇的原理02PARTTheprincipleofmethanolsynthesisfromsyngas02连串副反应副反应合成气合成甲醇的原理02PARTTheprincipleofmethanolsynthesisfromsyngas副反应的产物还可以进一步发生脱水、缩水、酰化或酮化等反应，生成烯烃、酯类、酮类等副产物。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。生成甲烷的反应，是一个强放热反应，不利于操作控制，不利于主反应的化学平衡和反应速率。合成气合成甲醇的催化剂03合成气合成甲醇的催化剂03PARTCatalystforsynthesisofmethanolfromsyngas目前工业生产中广泛采用的是ZnO基和CuO基的二元或多元催化剂。ZnO基催化剂中加入的助催化剂：难还原的金属氧化物。CuO基催化剂中加入的助催化剂：Al2O3

合成气合成甲醇的催化剂03PARTCatalystforsynthesisofmethanolfromsyngasCuO和ZnO两种组分有相互促进的作用。CuO-ZnO催化剂的活性比任何单独一种氧化物都高。工业上CuO-ZnO-Al2O3应用更为普遍。合成气合成甲醇的催化剂03PARTCatalystforsynthesisofmethanolfromsyngas铜基催化剂的活性与铜含量有关。铜含量增加则活性增加,但耐热性和抗毒(硫)性下降；铜含量降低，使用寿命延长。我国目前使用的C301型铜基催化剂为CuO-ZnO-Al2O3三元催化剂，其大致组成(质量分数)为：CuO含量45%~55%、ZnO含量25%~

35%、Al2O3含量2%~

6%。合成气合成甲醇的催化剂03PARTCatalystforsynthesisofmethanolfromsyngas铜基催化剂一般采用共沉淀法制备。小结合成气合成甲醇的原料合成气合成甲醇的原理合成气合成甲醇的催化剂低压合成甲醇的工艺流程01合成气化学合成法生产甲醇的一般工序02低压法合成甲醇的工艺流程目录合成气化学合成法生产甲醇的一般工序01合成气化学合成法生产甲醇的一般工序01PARTGeneralprocessofproducingmethanolbysyntheticgaschemicalsynthesis合成气生产甲醇的全流程框图合成气化学合成法生产甲醇的一般工序01PARTGeneralprocessofproducingmethanolbysyntheticgaschemicalsynthesis合成气合成甲醇的生产过程，可以大致分为以下几个工序：01030204原料气的制备压缩净化合成05精馏合成气化学合成法生产甲醇的一般工序01PARTGeneralprocessofproducingmethanolbysyntheticgaschemicalsynthesis原料气的制备01一般以含碳氢或含碳的资源如天然气、石油气、石脑油、重质油、煤和乙炔尾气等为原料，用水蒸气转化法或部分氧化法加以转化，使其生成主要由氢、一氧化碳、二氧化碳组成的混合气体。合成气化学合成法生产甲醇的一般工序01PARTGeneralprocessofproducingmethanolbysyntheticgaschemicalsynthesis净化02一是脱除对催化剂有毒害作用的杂质，如含硫的化合物；二是调节原料气的组成,使氢碳比例达到前述甲醇合成的比例要求。合成气化学合成法生产甲醇的一般工序01PARTGeneralprocessofproducingmethanolbysyntheticgaschemicalsynthesis压缩03将净化后的气体压缩至合成甲醇所需要的压力合成气化学合成法生产甲醇的一般工序01PARTGeneralprocessofproducingmethanolbysyntheticgaschemicalsynthesis合成04在催化剂的作用下，进行合成反应，生成甲醇。合成气化学合成法生产甲醇的一般工序01PARTGeneralprocessofproducingmethanolbysyntheticgaschemicalsynthesis精馏05出除去粗甲醇中的有机杂质和水，制得精甲醇。低压法合成甲醇的工艺流程02低压法合成甲醇的工艺流程02PARTProcessflowofmethanolsynthesisbylowpressuremethod1－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吸收塔低压法甲醇合成流程图低压法合成甲醇的工艺流程02PARTProcessflowofmethanolsynthesisbylowpressuremethod三个工段：010302原料预处理工段产物分离工段反应工段低压法合成甲醇的工艺流程02PARTProcessflowofmethanolsynthesisbylowpressuremethod01原料预处理工段原料合成塔转化炉废热锅炉、换热器脱硫器水冷器、气液分离器三段离心式压缩机循环压缩机加热炉合成气低压法合成甲醇的工艺流程02PARTProcessflowofmethanolsynthesisbylowpressuremethod反应工段02催化剂：CuO-ZnO-Al2O3压力5MPa温度在240～270℃合成后气体中送入加热器以预热合成气，塔釜部物料在水冷器中冷却后进入分离器。粗甲醇送中间槽，未反应的气体返回循环压缩机。低压法合成甲醇的工艺流程02PARTProcessflowofmethanolsynthesisbylowpressuremethod产物分离工段03粗甲醇中甲醇含量约80%，其余大部分是水。此外，还含有二甲醚及可溶性气体，称为轻馏分。水、酯、醛、酮、高级醇称为重馏分。低压法合成甲醇的工艺流程02PARTProcessflowofmethanolsynthesisbylowpressuremethod产物分离工段03粗甲醇混合物送往脱轻组分塔，塔顶引出轻馏分，塔底物送甲醇精馏塔；甲醇精馏塔塔顶引出产品精甲醇，塔底为水。小结合成气化学合成法生产甲醇装置特点低压法合成甲醇的工艺流程甲醇合成反应器的选用提出问题甲醇通过什么原料制取？生产原理是什么？01生产工艺对反应器的要求02反应器的结构目录03反应器的材质生产工艺对反应器的要求01生产工艺对反应器的要求01PARTReactorrequirementsforproductionprocess合成反应器及时将反应放出的热量移出；充分利用合成塔的容积,尽量多装催化剂；合成塔的流体阻力小，结构必须简单、紧凑、坚固、气密性好；尽量组织热量交换，充分利用反应余热，降低能耗；合成反应器应能防腐蚀；便于操作控制和工艺参数调节。反应器的结构02反应器的结构02PARTStructureofreactor根据反应热移出方式不同，可分为绝热式和等温式两大类；根据冷却方式不同，可分为直接冷却的冷激式和间接冷却的列管式两大类。反应器的结构02PARTStructureofreactor冷激式绝热反应器01结构简单，催化剂装填方便，生产能力大，但要有效控制反应温度，避免过热现象发生反应器的结构02PARTStructureofreactor冷激式绝热反应器01冷激式绝热反应器的温度分布如图反应器的结构02PARTStructureofreactor列管式等温反应器02温度易于控制，单程转化率较高，循环气量小，能量利用较经济，反应器生产能力大，设备结构紧凑。反应器的材质03反应器的材质03PARTCatalystforsynthesisofmethanolfromsyngas氢气在高温高压下会和钢材发生脱碳反应，降低钢材的性能；一氧化碳在高温高压下易和铁发生作用生成五羰基铁，引起设备的腐蚀合成气中含有氢和一氧化碳小结生产工艺对反应器的要求反应器的结构反应器的材质甲醇生产的影响因素及工艺过程参数控制背景Background合成气化学合成法制甲醇生产工艺较新，选择性高，杂质少，产品质量好，可行性高。在化工生产过程中，工艺条件对化学反应的影响关系到生产过程的能力和效率。对于甲醇的生产，选择完合适的生产路线后，明确工艺条件尤为重要。提出问题合成气生产甲醇是在什么操作条件下进行的，操作条件对生产过程会产生怎样的影响？01温度02压力目录CONTENTS03原料组成04空速温度的影响分析01温度的影响分析01PART放热反应温度降低，Kp增大，正向移动，放热增加图中压力一定，298K时热量值最大，反应温度难控制压力改变，1173K时热量值变化最小，反应温度易控制一般选择573K左右，热量值变化较小，温度又不高，能耗较少Analysisoftheinfluenceoftemperature温度对热力学的影响温度的影响分析01PART可逆反应温度升高，反应速率加快，逆反应速率也加快，总反应速率随温度的变化有一最大值最大值对应的温度，即为最适宜反应温度。Analysisoftheinfluenceoftemperature温度对动力学的影响温度的影响分析01PART操作温度还取决于催化剂的活性温度催化剂的活性不同，最适宜的反应温度也不同。反应初期宜采用较低温度，使用一定时间后再升至适宜温度。Analysisoftheinfluenceoftemperature温度对催化剂的影响压力的影响分析02压力的影响分析02PARTInfluenceanalysisofpressure压力对热力学的影响主反应摩尔数减少，增加压力对提高甲醇的平衡浓度，甲醇生成量越多。温度。压力的影响分析02PARTInfluenceanalysisofpressure压力对动力学的影响增加压力，原料分压提高，可以加快主反应速率。压力的影响分析02PARTInfluenceanalysisofpressure压力对其他方面的影响反应压力越高，增加压力消耗的能量越高；压力的高低还受设备强度限制。压力影响催化剂原料组成的影响分析03原料组成的影响分析03PARTImpactanalysisofrawmaterialcomposition一种主要反应物（CO）为基准，其他原料(H2)与之比较。增加氢气浓度，提高一氧化碳的转化率。原料组成的影响分析03PARTImpactanalysisofrawmaterialcomposition提高粗甲醇的浓度和纯度；稀释作用，控制整个催化剂床层的温度；降低一氧化碳含量，提高一氧化碳的转化率；延长催化剂的寿命。氢过量：氢过量太多，会降低反应设备的生产能力。原料组成的影响分析03PARTImpactanalysisofrawmaterialcomposition一定二氧化碳含量，可以降低反应峰值温度；氮及甲烷等惰性物存在时，使氢气及一氧化碳的分压降低，反应转化率下降。空速的影响分析04空速的影响分析04PARTAnalysisoftheinfluenceofairspeed空速/h-1CO转化率/%粗甲醇产量/[m3/(m3催化剂•h)]2000050.125.83000041.526.1增加空速，甲醇产量增加。空速的影响分析04PARTAnalysisoftheinfluenceofairspeed空速大，接触时间短，单程转化率低；能耗增加；增加分离设备和换热设备负荷，分离效果降低；塔内触媒温度难以控制。空速的影响分析04PARTAnalysisoftheinfluenceofairspeed铜基催化剂，一般控制空速为10000~20000h-1；锌基催化剂，一般控制空速为35000~40000h-1。小结温度压力原料空速甲醇合成装置认知01甲醇合成装置简述02反应原理目录CONTENTS03主要设备介绍04工艺流程介绍05控制难点甲醇合成装置简述01危险性及急救措施01PARTHazardsandfirstaidmeasures合成气化学合成法是目前应用最广泛的生产甲醇的方法，本仿真软件是根据甘肃某化工厂年产20万吨甲醇项目开发的一种低压法生产甲醇的工艺。以H2、CO、CO2为原料气，在一定压力、温度、催化剂的作用下，合成粗甲醇，生产的粗甲醇送入精制工段进行纯化。危险性及急救措施01PARTHazardsandfirstaidmeasures反应原理02反应原理02PARTReactionprinciple合成气生产甲醇的原理为：CO+2H2=CH3OH

CO2+3H2=CH3OH+H2O甲醇合成是一个可逆放热反应，为了使反应过程能够向着有利于生成甲醇的方向进行，以达到较好的产量，要求采取措施移走热量。在有催化剂时，合成反应才能较快进行，没有催化剂时，即使在较高的温度和压力下，反应仍极慢地进行。主要设备介绍03主要设备介绍03PARTIntroductiontomainequipment设备合成塔（V601）：一氧化碳和氢气发生反应合成甲醇的场所蒸汽透平（T601）：为压缩机提供动力甲醇分离器（V602）：进行气液分离，收集产物循环气压缩机（C601），使系统内物料循环并提供动力工艺流程介绍04工艺流程介绍04PARTIntroductiontoprocessflow控制难点05控制难点05PARTControldifficulties该工艺仿真软件的控制难点在于系统反应温度、系统压力、气相中的组分控制。温度控制：反应放出的大量热通过蒸汽包V601移走。如果反应器的温度较高并且升温速度较快，可以将汽包蒸汽出口开大，增加蒸汽采出量，降低汽包压力，使反应器温度降低或温升速度减小。控制难点05PARTControldifficulties控制难点05PARTControldifficulties压力控制：低压合成甲醇的理想合成压力为4.8-5.5MPa，系统压力主要靠混合气入口量FIC6001，H2入口量FIC6002，以及放空量PIC6004和甲醇在分离罐中的冷凝量来控制。控制难点05PARTControldifficulties控制难点05PARTControldifficulties循环气组分控：合成原料气在反应器入口处各组分的含是通过混合气入口量FIC6001、H2入口FIC6002以及循环来控制的。控制难点05PARTControldifficulties甲醇合成工段开车操作甲醇合成工段开车操作Startupoperationofmethanolsynthesissection甲醇生产仿真软件是根据甘肃某化工厂年产20万吨甲醇项目开发的。甲醇合成工段开车操作Startupoperationofmethanolsynthesissection甲醇生产工艺合成工段精制工段01系统置换02建立氮气循环目录CONTENTS03建立汽包液位04氢气置换充压05投原料气06反应器升温07调至正常系统置换01系统置换01PARTSystemreplacement视频1.系统置换建立氮气循环02建立氮气循环02PARTEstablishnitrogencirculation视频2.建立氮气循环建立汽包液位03建立汽包液位03PARTEstablishdrumlevel视频3.建立汽包液位氢气置换充压04氢气置换充压04PARTHydrogenreplacementpressurization视频4.

氢气置换充压投原料气05投原料气05PARTFeedgasfeeding视频5.投原料气反应器升温06反应器升温06PARTReactortemperaturerise视频6.反应器升温调至正常07调至正常07PARTAdjusttonormal视频7.调至正常小结在操作过程中，要尤其注意对系统温度、压力及气相组分的控制。甲醇精制装置认知甲醇精制装置认知Methanolrefiningunit甲醇合成甲醇精制对粗甲醇进行纯化01甲醇精制装置简述02主要设备介绍目录CONTENTS03工艺流程介绍04工艺特点05复杂控制说明甲醇精制装置简述01甲醇精制装置简述01PARTBriefdescriptionofmethanolrefiningunit甲醇生产仿真软件是根据甘肃某化工厂年产20万吨甲醇项目开发的。甲醇精制采用四塔精馏工艺，包括预塔、加压塔、常压塔及甲醇回收塔。这是甲醇精制的工艺流程图。甲醇精制装置简述01PARTBriefdescriptionofmethanolrefiningunit甲醇精制的工艺流程图主要设备介绍02主要设备介绍02PARTIntroductiontomainequipment设备预塔（