甲醇合成的基础知识
甲醇合成的基础知识
一、合成甲醇的化学反应：
（1）主反应：
CO+2H2=CH3OH+102.5kJ/mol
CO2+3H2=CH3OH+H2O+Q kJ/mol
（2）副反应：
2 CO+4H2=CH3OCH3+H2O+200.2 kJ/mol
CO+3H2=CH4+H2O+115.6 kJ/mol
4CO+8H2=C4H9OH +3H2O+49.62 kJ/mol
CO+H2=CO+H2O－42.9 kJ/mol
nCO+2nH2=（CH2）n+nH2O+Q kJ/mol
二、一氧化碳与氢气合成甲醇反应热的计算：
一氧化碳与氢气合成甲醇是一个放热反应，在25℃时，反应热为90.8 kJ/mol。
反应热Q T（kJ/mol）与温度的关系式为：
Q T=－74893.6－64.77T+47.78×10－3T2－112.926×10－3T3
式中T为绝对温度（K）
一氧化碳和氢气合成甲醇是一个气相可逆反应，压力对反应起着重要作用，用气体分压爱表示的平衡常数可用下面公式表示：
k p=p CH3OH /p CO·p H22
式中k p——甲醇的平衡常数
p CH3OH、p CO、p H2——分别表示甲醇、一氧化碳、氢气的平衡分压。
反应温度也是影响平衡的一个重要因素，下面公式用温度来表示合成甲醇的平衡常数：
lgKa=3921/T－7.9711lg T+0.002499 T－2.953×10－7T2+10.20
式中Ka——用温度表示的平衡常数；
T——反应温度，K。
四、温度对甲醇合成反应的影响：
甲醇的合成反应是一个可逆放热反应。从化学平衡考虑，随着温度的提高，甲醇平
衡常数数值将为降低。但从反应速度的观点来看，提高反应温度，反应速度加快。因而，存在一个最佳温度范围。对不同的催化剂，使用温度范围是不同的。C307型合成甲醇催化剂的操作温度：190～300 ℃，而最佳温度：210～260 ℃。
实际生产中，为保证催化剂有较长的使用寿命和尽量减少副反应，应在确保甲醇产量的前提下，根据催化剂的性能，尽可能在较低温度下操作，（在催化剂使用初期，反应温度宜维持较低的数值，随着使用时间增长，逐步提高反应温度）。另外，甲醇合成反应温度越高，则副反应增多，生成的粗甲醇中有机杂质等组分的含量也增多，给后期粗甲醇的精馏加工带来困难。
五、压力对甲醇合成反应的影响：
甲醇的合成反应是一个体积收缩的反应，增加压力，反应向生成甲醇的方向移动；从动力学考虑，增加压力，提高了反应物分压，加快了反应的进行；另外，提高压力也对抑制副反应，提高甲醇质量有利。所以，提高压力对反应是有利的。但是，压力也不宜过高，否则，不仅增加动力消耗，而且对设备和材料的要求也相应提高。
C307型合成甲醇催化剂的操作压力：3～15 MPa。
六、空速对甲醇合成反应的影响：
气体与催化剂接触时间的长短，通常以空速来表示，即单位时间内，每单位体积催化剂所通过的气体量。其单位是m3(标)/( m3催化剂·h)，简写为h-1。
空速是调节甲醇合成塔温度及产醇量的重要手段。在甲醇生产中，气体一次通过合成塔仅能得到3%~6%的甲醇，新鲜气的甲醇合成率不高，因此，新鲜气必须循环使用。在一定条件下，空速增加，气体与催化剂接触时间减少，出塔气体中甲醇含量降低。但由于空速的增加，单位时间内通过催化剂的气体量增加，所以甲醇实际产量是增加的。当空速增大到一定范围时，甲醇产量的增加就不明显了。同时由于空速的增加，消耗的能量也随之加大，气体带走的热量也增加。当气体带走的热量大于反应热时，床层温度会难于维持。
甲醇合成的空速受到系统压力、气量、气体组成和催化剂性能等诸多因素影响。C307型合成甲醇催化剂的操作空速：4000～20000 h-1。
七、碳氢比的控制对甲醇合成反应的影响：
甲醇由一氧化碳、二氧化碳与氢反应生成，反应式如下：
CO+2H2≒CH3OH
CO2+3H2≒CH3OH+H2O
从反应式可以看出，氢与一氧化碳合成甲醇的物质的量比为2，与二氧化碳合成甲
醇的物质的量比为3，当一氧化碳与二氧化碳都有时，对原料气中碳氢比（f或M值）有以下两种表达方式：
f =（H2－CO2）/（CO+ CO2）=2.05~2.15
或M= H2 /（CO+1.5 CO2）=2.0~2.05
不同原料采用不同工艺所制得的原料气组成往往偏离上述f值或M值。
生产中合理的碳氢比应比化学计量比略高些，按化学计量比值，f值或M值约为2，实际控制得略高于2，即通常保持略高的氢含量。过量的氢对减少羰基铁的生成与高级醇的生成及延长催化剂寿命起着有益的作用。
八、惰性气体含量对甲醇合成反应的影响：
甲醇系统的惰性气体是指氮、甲氩气及其他年凝性的有机化合物。系统中惰性气含量高，相应地降低了CO、CO2、H2的有效分压，对合成甲醇反应不利，动力消耗也增加。惰性气体来源于原料气及合成甲醇过程的副反应。对于甲醇生产厂家，循环气中惰性气含量会不断累积，需要经常排放一部分气体来维持惰性气的一定含量。
一般控制原则：在催化剂使用初期活性较好，或者是合成塔的负荷较轻、操作压力较低时，可将循环气中惰性气含量控制在20%~25%；反之，控制在15%~20%左右。
控制循环气中惰性气含量的主要方法是排放粗甲醇分离器后气体。排放气量的计算公式如下：
V放空≈（V新鲜×I新鲜）÷I放空
式中V放空——放空气体的体积，m3(标)/ h；
V新鲜——新鲜气体的体积，m3(标)/ h；
I新鲜——放空气体中惰性气含量，%；
I放空——新鲜气体中惰性气含量，%；
九、二氧化碳含量对甲醇合成反应的影响：
二氧化碳也能参加合成甲醇的反应，对于铜系催化剂，二氧化碳的作用比较复杂，既有动力学方面的作用，还可能具有化学助剂的作用，归纳起来，其有利的方面为：
①含有一定量的CO2可促进甲醇产率的提高；
②提高催化剂的选择性，可降低醚类等副反应的发生；
③可更有利于调节温度，防止超温，延长催化剂的寿命；
④防止催化剂积炭。
其不利方面为：
①与CO合成甲醇相比，每生成1kg甲醇多消耗0.7m3的H2；
②使粗醇中水含量增加，甲醇浓度降低。
总之，在选择操作条件时，应权衡CO2的利弊。通常，在使用初期，催化剂活性较好时，应适当提高原料气中CO2的浓度，使合成甲醇的反应不致过分剧烈，以利于床层温度的控制；在使用后期，可应适当降低原料气中CO2的浓度，促进合成甲醇反应的进行，控制与稳定床层温度。
在采用铜基催化剂是，原料气中CO2的含量通常在6%（体积）左右，最大允许CO2含量为12%~15%。
十、入塔甲醇含量对甲醇合成反应的影响：
入塔甲醇含量越低，越有利于甲醇合成反应的进行，也可减少高级醇等副产物的生成。为此，应尽可能降低水冷却器温度，努力提高甲醇分离器效率，使循环气和入甲醇塔的气体中甲醇含量降到最低限。采用低压合成甲醇时，要求冷却分离后气体中的甲醇含量为0.6%左右。一般控制水冷却器后的气体温度在20~40℃。
十一、氨进入甲醇合成系统的危害：
氨进入甲醇合成塔，将为影响催化剂的活性、寿命及粗甲醇的质量。有关试验表明，当原料气中含氨（50~100）×10－6时，其活性较无氨时（假定不大于1×10－6）将下降10%~20%。另据有关技术资料报道，即使当甲醇合成气含有20×10－6（相当于煤气中含0.015g/m3氨）的微量氨存在时，在甲醇合成的条件下，化学反应过程中就伴随有一甲胺、二甲胺及三甲胺的生成，其化学反应式如下：
CH3OH+NH3→NH2CH3+H2O+20.75 kJ/mol
CH3OH+NH3→NH（CH3）2+2H2O+60.88kJ/mol
CH3OH+NH3→NH（CH3）3+3H2O+407.55kJ/mol
由于上述混胺反应结果，生产出的粗醇夹带有鱼腥味；另一方面，混胺类增多，碱值高，氨化值低，有利于杂醇副反应生成，增加了粗醇精馏过程的难度，既影响精甲醇产品质量，又增加各项物料的消耗。
十二、石蜡类烷烃的生成与危害：
甲醇生产过程中石蜡类烷烃的生成原因是：
①合成反应温度过高，副反应加快，烷烃生成量增加；
②新鲜气中CO过高，合成空速大，使气体在催化剂上接触时间太短。达到一定程度，烷烃生成量就有明显增加；
③开停车处理不当，催化剂在210℃以下与原料气接触时，将使石蜡类烷烃的生成显著增加；
④生产中少量有机酸对设备的腐蚀，进而生成羰基铁积累在铜催化剂表面上，导致其活性下降，促使烷烃的生成，出现明显结蜡现象；
⑤催化剂制造、贮运、充装过程，使铁、钴、镍等混入催化剂中，生产过程可使CO 发生解离吸附而促进烷烃的生成；
⑥当催化剂中含有SiO2或其他酸性氧化物时，则会促进石蜡的生成；
⑦原料气中存在水蒸气时，在含有铁的催化剂上与一氧化碳可发生如下反应：
CO+H2O →（－CH2－）+ CO2
⑧入塔气中若乙烯含量较高或混入压缩机的润滑油等，则会有石蜡生成。
石蜡类烷烃的主要危害是：将造成甲醇合成系统水冷却器、甲醇分离器等设备及管线堵塞，系统压差变大，严重时将被迫停产清蜡。另外，C16以上烷烃在常温下不溶于甲醇和水，会在液体中析出结晶或使溶液变浑浊，使甲醇质量下降，造成精甲醇消耗增大、收率下降。
十三、甲醇合成催化剂对原料气净化的要求如何？
为了延长甲醇合成催化剂的使用寿命，提高粗甲醇的质量，必须对原料气进行净化处理，净化的任务是清除油、水、尘粒、羰基铁、氯化物及硫化物等等，其中特别重要的是清除硫化物。
原料气中的硫化物能使催化剂中毒，使用铜基催化剂时硫化物与铜生成硫化铜使催化剂丧失活性。铜基催化剂对硫的要求很高，原料气中的硫含量应小于0.1mL/m3。远；秒度气中夹带油污进入甲醇合成塔对催化剂影响很大，油在高温下分解形成碳和高碳胶质体，沉积于催化剂表面，堵塞催化剂内孔隙，减少活性表面，使催化剂活性降低，而且油中含有硫、磷、砷等会使催化剂发生化学中毒。
十四、催化剂的装填有什么要求？
催化剂状态得4，对日后的正常生产、节能降耗乃至延长催化剂的使用寿命都会带来直接的影响，故要求：
①整个催化剂装填过程中应有专人负责，包括从仓库领出催化剂直至状态完毕；
②催化剂在搬运过程中要轻搬轻放，严禁猛摔猛抛，避免催化剂破损；
③催化剂绝对不能受潮，如遇雨天，露天的催化剂桶应遮油布；
④催化剂装填时严禁任何杂物混入塔内，尤其是装填铜基催化剂时不能混入铁质，这是因为铁质在合成塔内是促使合成气生产甲烷的活性催化剂；
⑤催化剂倒入合成塔内应缓慢，倾倒催化剂时应向四周均匀撒入，以求催化剂间隙松实一致。
十五、铜基催化剂为什么要进行还原？其原理是什么？
铜基催化剂的主要化学组分是CuO-ZnO-Cr2O3或CuO-ZnO-Al2O3，它们在还原前是没有活性的，只有经过还原，将催化剂组分中的CuO还原成金属铜或铜离子，并和组分中的ZnO溶固在一起，才具有活性。
工业上采用氢、一氧化碳或甲醇蒸汽作还原剂，对铜基催化剂进行还原。
铜基催化剂的还原是放热反应：
CuO+H2=Cu+ H2O－86.5KJ/mol
十六、铜基催化剂的升温还原的方法及如何操作？
铜基催化剂的还原过程是有个强放热反应，没消耗1%氢，引起绝热温升28℃。因此，必须十分小心地用氢进行铜基催化剂的还原过程。在工业上一般采用低氢还原法，它是用高纯氮为载体，配入少量的氢（1%～2%）进行还原。该方法注重在温和条件下进行还原，床层温度便于控制，有利于提高催化剂的活性，保护催化剂的强度；不利之处为还原时间长，一般约80～100小时。
（1）铜基催化剂还原用的气质指标：
氧含量＜1000mg/kg；
硫化物0.1mg/m3（标）；
二氧化碳2.0%；
氨200mg/kg；
不含油雾、不饱和烃、氯化物和重金属。
（2）准备工作
①甲醇合成环路试车正常，气密试验合格；
②用氮气置换合成环路直至氧含量＜0.2%；
③有关的分析仪表、热电偶、温度记录仪以及通人还原气和载气的计量要准确可靠。
（3）升温还原操作
用合格氮气将系统充压至指标规定压力，开合成压缩机进行系统循环，用蒸汽喷射器控制升温速度，按升温还原指标进行升温还原操作。（附铜基催化剂低氢还原参考方
①升温还原过程中，应贯彻提温不提氢，提氢不提温的原则；
②还原期间要及时排水，严防醇分离器带水带醇；
③确保合成压缩机运行正常，万一发生故障，应立即切断氢源与热源，加大氮气流量，尽可能保持床层温度稳定。
十七、在升温过程中，温度升到100℃时，会出现什么现象？如何处理？
在升温过程中，有时遇到温度升到100℃时，热电偶总是显示100℃而不再上升。这是由于温度计套管内湿度没有处理干净，在密闭的情况下，产生水蒸汽，使热电偶指示的是这部分水蒸汽的温度，而不是催化剂床层的温度。
处理方法：一是在该温度下恒温一段时间；二是立即请仪表人员进行检查，抽出有问题的热电偶进行吹干。
十八、铜基催化剂的升温还原主要掌握哪些条件？如何保证出水完全？
铜基催化剂的还原一般采用氮气作为载气，补充少量的氢气作为还原剂，随着还原的进行，逐步增加载气中氢气的浓度，以达到铜基催化剂还原的要求。也有用一氧化碳或甲醇蒸气作为还原剂，还原气体中需含少量二氧化碳，并在较低压力下操作，升温还原的关键是控制还原速度，还原速度不宜太快，严格控制氢浓度与温度，还原过程要求升温平稳，出水均匀，以防止温度猛升和出水过快。如遇大量出水应放慢提温速率，甚至恒温，待出水转正常后方可继续升温，否则会影响催化剂的活性与寿命。
还原过程中生成水，因此，在铜基催化剂升温还原前应事先先计算出理论水量，作为升温还原时实际出水量是否完全的参考依据，理论水量计算方法如下。
铜基催化剂在升温还原时其出水分两部分，一部分是物理出水量A，指催化剂本身所含的水，即根据催化剂的装填量和催化剂的含水量可计算出物理水量A：A=催化剂装填量W×催化剂含水量，水%
另一部分是化学出水量，指还原氢与氧化铜中的氧结合生成的化学水B。根据催化剂的反应式
CuO + H2 = Cu + H2O
分子量79.5 18
B = 18÷79.5×催化剂装填量W×氧化铜含量，CuO%
理论水量= A + B
铜基催化剂的升温还原应按照还原操作指标执行，在还原过程中要严格掌握提氢不提温，提温不提氢的原则，即提高气体中氢气含量时合成塔催化剂不要提温，提温时不要提高氢浓度，严禁双向提高操作。这样才能帮助催化剂还原时出水完全。
十九、如何延长甲醇合成催化剂的使用寿命？
影响甲醇合成催化剂的使用寿命有诸多因素，各个环节都要严格把关才能做到延长甲醇合成催化剂的使用寿命，以下几点对其影响较明显：
①催化剂升温还原时，升温还原操作质量的好坏对日后催化剂的使用寿命起决定作用，
还原质量好的的催化剂，其晶粒小、内部空隙多、活性表面积大，这种催化剂投入正常生产后具有反应活性高、催化剂层温度分布均匀、使用寿命长等优点；
②日常生产中防止催化剂超温是延长催化剂的使用寿命的重要措施，尤其是铜基催化剂比锌铬基催化剂的耐热性差得多，更要严格控制好塔温在工艺指标内；
③铜基催化剂对硫的中毒十分敏感，这是因为合成气中的硫化氢与催化剂中的铜结合将生产硫化铜和硫化亚铜，这大大降低催化剂的反应活性，加快催化剂的衰老，故控制进塔气体中的硫化氢含量十分重要，要求进塔原料气体中的硫化氢含量应小于0.1mL/m3。
④提高工艺用水的质量，减少氯离子带入甲醇合成塔，微量的氯对甲醇铜基催化剂的危害是不可忽视的，故工艺用水采用一级脱盐水为宜；
⑤进塔气体中夹带的氨含量和油含量都将对催化剂的活性带来很大影响，油在高温下分解形成碳和高碳胶质物，沉积于催化剂表面，堵塞催化剂内孔隙，而油中的硫、磷、砷等会使催化剂发生永久性化学中毒。氨气会使催化剂活性降低，如氨含量降低或消除后，催化剂活性会恢升，但不能恢复到原来的活性。
⑥开停车频繁。在停车过程中，不可避免地总会损害催化剂的活性。如果处理不当，未及时置换合成塔内的原料气，将使催化剂的活性受到严重损害。
二十、甲醇合成系统原始开车的操作要点有哪些？
（1）本系统压力容器、压力管道、管件及安装均检验合格；
（2）按设计和工艺要求，核对各设备、管道、阀门、分析取样点、电器、仪表及对外联络装置等，确保正常完好；
（3）检查与外工序连接的管道是否接好，该拆芒板是否全部拆除，系统中所加盲板处均作好记录，并挂牌标识；
（4）系统按规程，用空气进行彻底吹净；
（5）系统按规程试气密合格；
（6）合成压缩机在系统开车前，单独试车确保合格；
（7）合成塔锅炉系统煮炉完毕；
（8）催化剂的装填及升温还原操作，按“装填方案”和“催化剂升温还原指标”进行；（9）升温还原结束，换气转入正常生产。
二十一、甲醇合成正常操作要点是什么？
（1）根据催化剂使用状况和甲醇合成系统运行状态，及时与转化、压缩、精馏等有关岗位联系，控制好生产气量和系统压力；
（2）按时排放油水分离器，防止带油、跑气及堵塞；
（3）在控制系统近路阀、合成塔冷副线、蒸汽喷射器等手段调节催化剂床层温度，在工艺指标要求范围内，防止大幅波动；
（4）根据气量大小，调节水冷器水量；
（5）及时排放醇分离器中的甲醇，防止循环气带醇及器底窜气；
（6）按工艺指标要求，管理好闪蒸槽，防止超压超儲；
（7）按设备管理标准，管理好合成压缩机；
（8）加强与脱硫、转化岗位的联系，对气体成分的组成提出适宜要求，保证甲醇合成的稳定运行；
（9）控制好洗醇塔的进液量和液位，努力降低驰放气中的含醇量。
二十二、甲醇催化剂床层温度急剧上升的原因是什么？应如何处理?
（1）催化剂床层温度急剧上升的原因
①补充新鲜气量突然增加，甲醇的合成反应热增加，若不及时调节，则造成催化剂床层温度急剧升高。这种现象多是由生产中加量过急或加量时未及时联系造成；
②循环气量突然减少，使气体与催化剂的接触时间延长，甲醇合成更接近平衡，因此，放出的反应热就会增加，造成催化剂床层温度突然升高。生产中多因合成压缩机故障造成循环量突然减少；
③新鲜气中一氧化碳含量提高，合成反应加剧，反应热增加、造成催化剂床层温度突然升高。
④调节失误造成催化剂床层温度突然升高，如冷副阀开度过小等；
⑤测量仪表失灵。
（2）处理方法
①加大循环气量，当合成压缩机故障造时，倒用备用机；
②适当开大冷副阀；
③必要时适当关小合成塔的的进口阀，但注意开度不能过小，要保证有足够流量，避免塔壁和塔出口温度超标；
④当测量仪表失灵时，联系仪表工检修。
二十三、甲醇催化剂床层温度急剧下降的原因是什么？应如何处理?
（1）催化剂床层温度急剧下降的原因
①补充新鲜气量急剧下降，甲醇的合成反应热减少，若不及时调节，则造成催化剂床层温度急剧下降。生产中，多因合成压缩机跳闸或减量未及时联系造成该现象；
②操作不当，调节过量，如循环量过大；冷副阀开度过大等；
③新鲜气中一氧化碳含量下降，甲醇合成反应热减少；
④液体甲醇带入催化剂床层，使合成塔锦旗中甲醇含量上升，抑制了反应平衡，使甲醇合成反应减缓；
⑤新鲜气中硫化氢含量增加，造成催化剂中毒，反应热减少；
⑥测量仪表失灵。
（2）处理方法
①必要时适当开大合成系统的的进口阀，提高处理量；
②适当开小冷副阀，提高进塔气温度；
③减小系统循环量
④若液体甲醇带入催化剂床层，应立即降低醇分离器的液位；
⑤降低原料气中的硫化氢含量；
⑥当测量仪表失灵时，联系仪表工检修。
二十四、合成塔出口的温度控制有何意义？造成过高的原因是什么？如何处理？
合成系统中所有高压容器及管道，都限定其操作温度范围，一定要严格控制。一般低碳钢材料制造的高压管道，操作温度不高于200℃，这是因为在比较高的温度下，吸附在钢表面的分子氢，发生部分分解而变成原子氢或离子氢。原子氢通过晶格向钢内扩散，引起钢组织的化学变化，使碳化物分解产生甲烷，使钢脱碳并产生大量晶界裂纹，从而使钢的强度和塑性都显著变化，因此，在合成塔操作时，一定要严格控制好合成塔出口气体的温度在指标内，防止在较高温度下氢分子对低碳钢的化学腐蚀。
（1）造成过高的原因
①经过冷副线的气体流量过小，使入塔原料气温度过高；
②原料气中的一氧化碳含量高，生产负荷太重，反应生成热量大。
（2）处理方法
①在操作工况允许的条件下，关小冷副线的阀门，降低入塔气体温度；
②在操作工况允许的条件下，尽量用加大循环量的方法，控制催化剂床层温度。二十五、合成塔进口压力上涨有哪些原因？如何处理？
在合成甲醇时，其反应压力都有一个平衡点，在正常生产时这个压力平衡点较为稳定，如发现合成塔进口压力上涨，可能有以下几个原因：
①催化剂反应温度下跌，合成反应变差，甚至恶化，而新鲜气源又不断入塔，造成系统压力上涨，甚至超压。处理方法：找出温度下跌的原因并积极处理调节，关副线、冷激副线或减少循环量。如系统压力超指标，可适当减量或放空；
②循环气中甲烷含量的增高会引起氢、一氧化碳、二氧化碳有效分压的降低，影响甲醇的合成反应，这也是造成合成塔进口压力上涨的原因之一。处理方法：适量增加塔后放散量或降低新鲜气中的甲烷含量；
③循环气量突然减少或中断也会引起合成塔进口压力上涨。处理方法：寻找循环气量突然减少或中断的原因，主要有电气故障、仪表连锁及设备缺陷引起的压缩机停机。④合成气水冷效果差，引起合成反映不佳也会造成合成塔进口压力上涨。处理方法：增加水冷器冷却水量，如遇事故断水则停车。
⑤其他如增开或倒用压缩机，增加了新鲜气量而未及时通知合成岗位也会引起合成塔进口压力上涨。
二十六、合成塔进口压力下降有哪些原因？如何处理？
在甲醇合成反映趋向平衡时，其系统压力稳定在一定的范围之内，如发现合成塔进口压力突然下降或缓缓下降，应引起重视立即检查，一般有以下几个原因：
①新鲜气量如同减少会引起合成塔进口压力下降，主要原因是压缩机故障跳闸所致。处理方法：迅速组织力量倒开备用压缩机，尽快恢复送气。在恢复送气前，相应减少合成塔循环量及调节主、副线流量来稳定合成塔反应温度。
②粗甲醇分离器液位失控引起跑气也会使合成塔进口压力下降。处理方法：关小或暂时关闭分离器的排液阀，恢复分离器正常液位。
③压缩及合成工段的设备、管道损坏引起泄漏也会使合成塔进口压力下降。处理方法：组织检修人员进行抢修。
④合成塔进口压力下降缓慢，也应引起重视，检查运行中的压缩机是否有故障、系统中是否有泄漏，以及校验确认压力表是否失灵等。
二十七、如何选择合成塔工艺操作条件？
选择合适的工艺操作条件，对获得高产低耗具有重要意义。
使用不同的催化剂和不同结构型式的合成塔，其对工艺操作条件也有不同的要求。
（1）操作压力铜基催化剂由于活性温度较低（230~290℃），低压操作压力为 5 MPa。C307型合成甲醇催化剂的操作压力：3～15 MPa。既可在低压下操作，也可在高压下操作。
（2）操作温度甲醇合成催化床的操作温度主要由催化剂的活性温度所决定。C307型合成甲醇催化剂的操作温度：190～300 ℃，而最佳温度：210～260 ℃。催化剂使用前期的操作温度比后期要低，它的操作温度区间在210～260较适宜。
（3）气体组成对甲醇合成原料气，即合成工序的新鲜气，其氢碳比要求控制在（H2－CO2）/（CO+ CO2）=2.05~2.15，并保持一定量的CO2，一定量CO2的存在对保持催化剂的高活性是有利的，适量的CO2可以降低反应热，这对维持床层温度也是有利的。
（4）空速及气体的循环气体一次通过合成塔仅能得到3%~6%的甲醇。原料气的甲醇合成率不高，因此原料气必须循环使用。在甲醇生产中，空速一般控制在10000~
30000h-1之间。C307型合成甲醇催化剂的操作空速：4000～20000 h-1。
二十八、控制合成水冷器后的气体温度有和意义？
合成塔出口的高温气体经过水冷凝器冷却后，气体中的甲醇和水蒸汽被冷凝成液体，经分离器后甲醇被分离出来。
冷凝量的多少，视气体冷却后的压力和温度而定。一般控制合成水冷后的气体温度在40 ℃以下。采用低压法合成甲醇时，冷却分离后气体中的甲醇含量为0.6%左右，采用高压法则可小于0.1%。
水冷后的温度控制过高，分离气体内的甲醇和水蒸汽含量及气体温度都随着升高。一则增加循环压缩机的动力消耗，二则会抑止甲醇的合成反应。
但是，水冷后的温度也不宜控制过低，气体温度在20 ℃以下时，效果就不明显了。再降低温度就增加设备投资及冷却水的消耗。
一般在操作时控制合成水冷器后的气体温度在20~40℃。
二十九、影响水冷器效果的主要原因是什么？
当生产中发现水冷效果有下降时，一般有以下几个原因：
①冷却水量明显减少。此时应开大冷却水的进水阀门或提高进水压力；
②较长时间不清洗会使水冷器管壁积垢。需加强水质处理及定期清洗设备；
③合成过程中生成的石蜡物质吸附在水冷器管壁上。采取适当减少冷却水量，有温度较高的合成气来熔化石蜡，如情况严重应停车处理。
三十、分离效果对合成反应有何影响？
微量甲醇对合成反应影响很小，但如果水冷效果不好或分离效果差，气体中甲醇将含量明显上升，对合成反应十分不利。首先是离心式压缩机的负荷加重，电机电流上升，严重时叶轮、叶片被击碎。其次，甲醇的气体进入合成塔，表现最明显的是催化剂层最上层温度迅速下跌，若液态甲醇进入合成塔，则汽化时合成反应恶化，塔压上涨，甚至超压被迫放空。
因此，水冷分离效果的好坏对合成反应有很大影响，应该严格控制好水冷器温度和分离器液面，防止甲醇带入合成系统。
三十一、如何分析甲醇分离器的分离效率？影响分离器分离效率的因素是哪些？
甲醇蒸气经冷凝后，甲醇液滴在分离器内沉降分离。
根据斯托克斯公式ωo = 1.74[gd（r s－r）/r]1/2
式中ωo——甲醇液滴在气体中的沉降速度，m /s；
d——液滴颗粒直径，m；
r s——甲醇液的密度，kg/ m3；
r——混合气体的密度，kg/ m3；
g——重力加速度，m/ s2；
由公式可知，甲醇液滴在气体中的沉降速度与液滴颗粒直径、甲醇液与混合气体的密度差的平方根成正比，与混合气体的密度平方根成反比。要提高分离效率，就要提高沉降速度、增加液滴颗粒直径；提高甲醇液与混合气体的密度差；降低混合气体的密度等。其中增加液滴颗粒直径与增加甲醇液与混合气体的密度差，都与分离气体的温度有关。液滴颗粒直径与甲醇液的粘度、表面张力有关，降低温度能增加甲醇液的粘度、表面张力。
混合气体的重度越大，液滴在混合气体中的相对重度降低，沉降速度减少，分离困难。
降低压力能降低混合气体的重度，但是压力的降低也将降低甲醇在气相中的平衡分压，液相的扩散相应增加，使分离变得更困难，并增加了循环机的动力消耗。
影响分离器分离效率的因素如下：
①温度：一定要在临界温度以下，温度越低越好，甲醇的临界温度是239.4℃。
②压力：甲醇的临界压力是8.1 MPa。
③分离器的构造好坏，内件结构合理。
④适当的气体流速，一般气体流速为1～1.5m/s。
⑤分离空间液位的高低。液位过高，则会带甲醇到循环机内，造成循环机的损坏和合成塔塔温猛烈下降，引起上层催化剂粉化。液位过低，则会失去液封作用而跑气，使排液系统压力过高，安全阀起跳，严重时早晨设备与管线的爆炸而引起火灾。
三十二、短期停车，铜催化剂卸压后为何要置换？
（1）短期停车，合成塔卸压后系统内还残留少量一氧化碳和甲醇，在检修时它们流入空气中，当空气中一氧化碳浓度大于0.03mg/L、甲醇浓度大于0.05 mg/L时，吸入人体将有害健康，所以系统卸压后需用氮气置换；
（2）合成塔停车卸压后，温度逐渐下降，当温度降到150～200℃时残留在系统中的一氧化碳将对设备、管道的腐蚀速度加快，所以需用氮气置换系统；
（3）合成塔停车卸压后，为防止空气进入系统内氧化催化剂，需用氮气置换系统，略保微正压，确保催化剂的安全；
（4）如床层温度降低到210℃以下时，原料气通过催化剂，将使蜡生成显著。因此，在短期停车卸压后需用氮气对系统进行置换。
三十三、停车卸铜催化剂前，为什么要对其进行钝化？若不钝化可能会造成什么后果？
甲醇合成塔内的铜催化剂在投用前已将其中的氧化铜还原为金属原子态铜，该原子态铜与空气中的氧充分接触，可在短时间内迅速渗透到催化剂的内表面，并产生大量的反应热，以致产生局部温升过高，或温差猛增，由于膨胀应力，将造成合成塔内某些部位的变形，甚至拉裂。
催化剂的钝化是指铜催化剂卸出合成塔前，利用纯氮循环气中通人少量有控制的氧气，进行缓慢的催化剂氧化，在其表面形成氧化覆盖膜，该氧化覆盖膜可阻隔氧气与金属原子铜进一步反应，从而达到保护的目的。
在钝化开始时进塔氧浓度控制在0.4%～0.8%，其反应温度控制在250℃左右，最高不超过300℃，当进塔氧浓度逐步增加到2%～3%，催化剂温度不明显上升则说明钝化工作已结束，降温后即可卸催化剂。
三十四、甲醇塔停塔（更换催化剂）操作程序？
当接到停塔通知后：
①以40℃/h的速度开始降温；
②当温度降至100℃时，通知分析岗位做甲醇气分析，甲醇含量小于0.1%为合格；
③以0.4MPa/min的速度降压，降压至0.5 MPa时，稍开分离器导淋阀并排通，防止堵塞；
④降压至零，通知钳工加盲板，将甲醇塔从系统中隔离出来；
⑤分析氮气中的氧含量小于0.5%，才可向塔内通氮气置换，取样分析氢含量小于0.5%，即置换合格；
⑥通知仪表工拔热电偶，然后交付钳工检修。
煤制甲醇工艺设计
煤制甲醇工艺流程化设计 主反应为：C + O 2 → C O + C O 2 + H 2 → C H 3O 副反应为： 1 造气工段 （1）原料：由于甲醇生产工艺成熟,市场竞争激烈,选用合适的原料就成为项目的关键,以天然气和重油为原料合成工艺简单，投资相对较少，得到大多数国家的青睐，但从我国资源背景看，煤炭储量远大于石油、天然气储量，随着石油资源紧缺、油价上涨，在大力发展煤炭洁净利用技术的形势下，应该优先考虑以煤为原料,所以本设计选用煤作原料。 图1-1 甲醇生产工艺示意图 （2）工艺概述：反应器选择流化床，采用水煤浆气化激冷流程。原料煤通过粉碎制成65%的水煤浆与99.6%的高压氧通过烧嘴进入气化炉进行气化反应，产生的粗煤气主要成分为CO ，CO 2，H ２等。 2423CO H CH H O +?+2492483CO H C H OH H O +?+222CO H CO H O +?+
2 净化工段 由于水煤浆气化工序制得粗煤气的水汽比高达1.4可以直接进行CO变换不需加入其他水蒸气，故先进行部分耐硫变换，将CO转化为CO2，变换气与未变换气汇合进入低温甲醇洗工序，脱除H2S和过量的CO2，最终达到合适的碳氢比，得到合成甲醇的新鲜气。 CO反应式： CO+H O=CO+H 222 3 合成工段 合成工段工艺流程图如图1。 合成反应要点在于合成塔反应温度的控制，另外，一般甲醇合成反应10～15Mpa的高压需要高标准的设备，这一项增加了很大的设备投资，在设计时，选择目前先进的林达均温合成塔，操作压力仅5.2MPa，由于这种管壳式塔的催化剂床层温度平稳均匀，反应的转化率很高。在合成工段充分利用自动化控制方法，实行连锁机制，通过控制壳程的中压蒸汽的压力，能及时有效的掌控反应条件，从而确保合成产品的质量。 合成主反应： CO+2H=CH OH 23 主要副反应： CO+3H=CH OH+H O 2232 4 精馏工段 精馏工段工艺流程图见图2。 合成反应的副产主要为醚、酮和多元醇类，本设计要求产品达质量到国家一级标准，因此对精馏工艺的合理设计关系重大，是该设计的重点工作。设计中选用双塔流程，对各物料的进出量和回流比进行了优化，另外，为了进一步提高精甲醇质量，从主塔回流量中采出低沸点物继续进预塔精馏，这一循环流程能有效的提高甲醇的质量。
年产15万吨甲醇制乙烯精馏工段工艺设计毕业设计
中国矿业大学银川学院本科毕业设计 （2010 届） 题目年产15万吨甲醇制乙烯精馏工段 工艺设计
1.设计年产15万吨甲醇精馏段，年开车时间7920小时，工艺采用以煤制气为原料合成粗甲醇，经预精馏塔、加压精馏塔和常压精馏塔分离后得到精甲醇的新节能型三塔工艺流程开发的 2.计算条件： ①原料气组成 CH3OH H2O CH3CH2OH 轻馏分杂醇 Wt% 95 3.72 0.1 1.11 0.07 ②精甲醇收集：99.6% ③废水中甲醇含量：50ppm 3.设计要求： ①编写计算说明书，其中包括综述，工艺路线选择，物料衡算与工艺计算，主要塔设备计算，热量衡算等。 ②图纸（3张）：甲醇精馏段带控制点工艺流程图，平面布置图，工段主要物料管道图，精馏塔图，主要设备图等 ③说明书可以电脑打字，图纸均为CAD绘图
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：日期： 指导教师签名：日期： 使用授权说明 本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名：日期：
001合成甲醇工艺流程
、工艺流程 A?联氨工艺流程图： 1.Ф2600煤气炉固定层间歇气化、生产的低氮煤气经集中余热回收，集中洗涤降温除尘去气柜。 2.出气柜的低氮煤气罗茨鼓风机加压后经冷却湿法脱硫静电除焦一部分气体进原压缩机一段、二段加压后，去变换将多余的CO变换为氢气，变换率和气体组成由集散控制，如果原小氮肥厂产品为碳铵经碳化系统脱碳并生产碳酸氢铵，碳化气仍然进原压缩系统 3.4段将气体压缩至5.0MPa 。 3.脱硫后大部分低氮煤气经低压机、脱硫、脱碳除去CO2经低压机将煤气压缩至5.0MPa与碳化气汇合去低压甲醇合成。 4.低压甲醇新鲜气组成H2：69.61%，CO:20.33%，N2：9.01%经低压甲醇合成后生产粗甲醇，放空气组成 H2：72.49%，CO：5.4%，CO2:0.33%，N2：20.12% 经原压缩机，将原料气压缩至30.0Mpa经甲醇化将CO，CO2净化并生产粗甲醇，微量的CO，CO2经甲烷化进行氨的合成。
B·低压甲醇工艺 1.小氮肥目前新建低甲醇工程一般方法是保持原化肥生产工艺路线，新建一套低压甲醇生产线，将低压甲醇的放空气回到合成氨系统。 2.煤气、脱硫、变换等必须二个系统，生产二种煤气（半水煤气和水煤气），操作和管理较复杂。 C·工艺流程特点 1.联氨新工艺流程既保留了原小氮肥厂合成氨工艺流程，又发挥了低压甲醇的优越性，避免了低压甲醇煤气化隋性气体过高，合成循环量较大，放空气量大，能耗较高等缺点。 2.采用固定层气化、低氮煤气脱硫等组成个系统，操作和生产管理方便，气体成份容易调节。 3.醇氨比容量调节，根据市场需求，甲醇生产能力或氨生产能力可以增加或减少便于季节调节。 4.由于生产低氮煤气，煤气炉操作与原小氮肥厂相同，工艺指标和气体组成根据醇氨比进行调节，煤气炉生产效率和煤利用率煤气炉发气量均要比单醇高，目前市场原料煤的价格较高，这对降低甲醇的成本有较大的优越性。 5.小氮肥厂工艺流程不变，原有设备全部可以利用，增加煤气炉设备及改造原湿法脱硫，增加低压甲醇圏、低压机、脱碳等，投资省，建设周期短等优点。 6.在合成高压圈内增加了等高压甲醇甲烷化工艺，甲醇化既作为净化装置又生产了部分甲醇，甲烷化代替了铜洗，使合成气净化度大大提高，延长了合成触媒使用寿命，取消铜洗，保护了环境。 7.联氨工艺与单醇比由于气化系统煤利用率高，低压合成圈循环比小，合成率要求低，没有放空气，投资省，因此甲醇的成本低，经估算二者相差150-200元/吨单醇。
生产甲醇的工艺流程
生产甲醇的工艺流程 （一）生产工序 合成气合成甲醇的生产过程，不论采用怎样的原料和技术路线，大致可以分为以下几个工序 1．原料气的制备 合成甲醇，首先是制备原料氢和碳的氧化物。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，用蒸汽转化或部分氧化加以转化，使其生成主要由氢、一氧化碳、二氧化碳组成的混合气体，甲醇合成气要求（H2－CO2）/（CO+CO2）=2.1左右。合成气中还含有未经转化的甲烷和少量氮，显然，甲烷和氮不参加甲醇合成反应，其含量越低越好，但这与制备原料气的方法有关；另外，根据原料不同，原料气中还可能含有少量有机和无机硫的化合物。 为了满足氢碳比例，如果原料气中氢碳不平衡，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；反之，如果碳多，则在以后工序要脱去多余的碳（以CO2形式）。 2．净化 一是脱除对甲醇合成催化剂有毒害作用的杂质，如含硫的化合物。原料气中硫的含量即使降至1ppm，对铜系催化剂也有明显的毒害作用，因而缩短其使用寿命，对锌系催化剂也有一定的毒害。经过脱硫，要求进入合成塔气体中的硫含量降至小于0.2ppm。脱硫的方法一般有湿法和干法两种。脱硫工序在整个制甲醇工艺流程中的位置，要根据原料气的制备方法而定。如以管式炉蒸汽转化的方法，因硫对转化用镍催化剂也有严重的毒害作用，脱硫工序需设置在原料气设备之前；其它制原料气方法，则脱硫工序设置在后面。 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，其方法有两种。 （1）变换。如果原料气中一氧化碳含量过高（如水煤气、重质油部分氧化气），则采取蒸汽部分转换的方法，使其形成如下变化反应：CO+H2O==H2+CO2。这样增加了有效组分氢气，提高了系统中能的利用效率。若造成CO2多余，也比较容易脱除。 （2）脱碳。如果原料气中二氧化碳含量过多，使氢碳比例过小，可以采用脱碳方法除去部分二氧化碳。脱碳方法一般采用溶液吸收，有物理吸收和化学吸收两种方法。（如：低温甲醇洗）
甲醇精馏的方法
1.4.2 甲醇精馏的典型工艺流程甲醇精馏产生工艺有多种，分为单塔精馏，双塔精馏，三塔精馏与四塔精馏(即三塔加回收塔) (1) 单塔流程描述 采用铜系催化剂低压法合成甲醇,由于粗甲醇中不仅还原性杂质的含量大大减少,而且二甲醚的含量几十倍地降低,因此在取消化学净化的同时,可将预精馏及甲醇-水-重组分的分离在一台主精馏塔内同时进行,即单塔流程,就能获得一般工业上所需要的精甲醇。单塔流程更适用于合成甲基燃料的分离,很容易获得燃料级甲醇。 单塔流程(见图1.1)为粗甲醇产品经过一个塔就可以采出产品。粗甲醇塔中部加料口送入,轻组分由塔顶排出,高沸点的重组分在进料板以下若塔板处引出,水从塔底排出,产品甲醇在塔顶以下若干块塔板引出。 (2) 双塔流程描述 双塔工艺是由脱醚塔,甲醇精馏塔或者主塔组成。主塔在工厂中产量在100万吨/年以下,仅仅能提供简单的过程,所以设备和投资较低。 传统的工艺流程，是最早用于30MPa压力下以锌铬催化剂合成粗甲醇的精制。主要步骤有：中和、脱醚、预精馏脱轻组分杂质、氧化净化、主精馏脱水和重组分，最终得到精甲醇产品。在传统工艺流程上，取消脱醚塔和高锰酸钾的化学净化，只剩下双塔精馏(预精馏塔和主精馏塔)。其高压法锌铬催化剂合成甲醇和中、低压法铜系催化剂合成甲醇都可适用。 从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，此塔为常压操作。为了提高预精馏塔后甲醇的稳定性，并尽可能回收甲醇，塔顶采用两级冷凝。塔顶经部分冷凝后的
大部分甲醇、水及少量杂质留在液相作为回流返回塔，二甲醚等轻组分(初馏分)及少量的甲醇、水由塔顶逸出，塔底含水甲醇则由泵送至主精馏塔。主精馏塔操作压力稍高于预精馏塔，但也可以认为是常压操作，塔顶得到精甲醇产品，塔底含微量甲醇及其它重组分的水送往水处理系统（见图1.2）。 (3) 三塔流程描述 三塔工艺是由脱醚塔，加压精馏塔和常压精馏塔组成，形成二效精馏与二甲醇精馏塔甲醇产品的镏出物的混合物。三塔流程（见图1.3）的主要特点是，加压塔塔顶冷凝潜热用作常压塔塔釜再沸器的热源，形成双效精馏二效精馏，因此热量交换在加压塔顶部和常压塔底部之间进行。这种形式节省大约30%~40%的能源，同时降低了循环冷却水的速度。 从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，在塔顶除去轻组分及不凝气，塔底含水甲醇由泵送加压塔。加压塔操作压力为57bar(G)，塔顶甲醇蒸气全凝后，部分作为回流经回流泵返回塔顶，其余作为精甲醇产品送产品储槽，塔底含水甲醇则进常压塔。同样，常压塔塔顶出的精甲醇一部分作为回流，一部分与加压塔产品混合进入甲醇产品储槽。 (4) 四塔流程描述 四塔流程（见图1.4）包含预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔和甲醇回收塔。粗甲醇经换热后进入预精馏塔，脱除轻组分后(主要为不凝气、二甲醚等)，塔底甲醇及高沸点组分加压后进入加压精馏塔，加压精馏塔顶的气相进入冷凝蒸发器，利用加压精馏塔和常压精馏塔塔顶、塔底的温差，为常压塔塔底提供热源，同时对加压塔塔顶气相冷凝。冷凝后的精甲醇进入回流罐，一部分作为加压塔回流，一部分作为精甲醇产品出装置，加压塔塔底的甲醇、高沸组分、
年产50万吨甲醇合成工艺初步设计
年产50万吨甲醇合成工艺初步设计 摘要 本设计重点讨论了合成方案的选择，首先介绍了国内外甲醇工业的现状、甲醇原料的来源和甲醇本身的性质及用途。其次介绍了合成甲醇的基本原理以、影响合成甲醇的因素、甲醇合成反应速率的影响。在合成方案里面主要介绍了原料路线、不同原料制甲醇的方法、合成甲醇的三种方法、生产规模的选择、改善生产技术来进行节能降耗、引进国外先进的控制技术，进一步提高控制水平，来发展我国甲醇工业及简易的流程图。在工艺条件中，主要介绍了温度、压力、氢与一氧化碳的比例和空间速度。主要设备冷激式绝热反应器和列管式等温反应器介绍。最后进行了简单的物料衡算。 关键词:甲醇，合成塔
一、综述 (一)国内外甲醇工业现状 甲醇是重要的化工原料，应用广泛，主要用于生产甲醛，其消耗量约占甲醇总量的30%～40%;其次作为甲基化剂，生产甲胺、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基叔丁基醚、对苯二甲酸二甲酯;甲醇羰基化可生产醋酸、酸酐、甲酸甲酯、碳酸二甲酯等。其次，甲醇低压羰基化生产醋酸，近年来发展很快。随着碳化工的发展，由甲醇出发合成乙二醇、乙醛、乙醇等工艺正在日益受到重视。国内甲醇装置规模普遍较小，且多采用煤头路线，以煤为原料的约占到78%;单位产能投资高，约为国外大型甲醇装置投资的2倍，导致财务费用和折旧费用高，这些都会影响成本。据了解，我国有近200家甲醇生产企业，但其中10万吨/年以上的装置却只占20%，最大的甲醇生产装置产能也就是60万吨/年，其余80%都是10万吨/年以下的装置。根据这样的装置格局，业内普遍估计，目前我国甲醇生产成本大约在1400,1800元/吨(约200美元/吨)，一旦出现市场供过于求的局面，国内甲醇价格有可能要下跌到约2000元/吨，甚至更低。这对产能规模小，单位产能投资较高的国内大部分甲醇生产企业来讲会加剧增。 而以中东和中南美洲为代表的国外甲醇装置普遍规模较大。目前国际上最大规模的甲醇装置产能以达到170万吨/年。2008年4月底，沙特甲醇公司170万吨/年的巨型甲醇装置在阿尔朱拜勒投产，使得
年产40万吨甲醇精馏工艺设计概述
毕业设计（论文）任务书 设计（论文）题目：年产40万吨甲醇精馏工艺设 计 学院：专业：班 级：晋艺 学生：指导教师： 1．设计（论文）的主要任务及目标 (1) 结合专业知识和工厂实习、分析选定合适的工艺参数。 (2) 进行工艺计算和设备选型能力的训练。 (3) 进行工程图纸设计、绘制能力的训练。 2．设计（论文）的基本要求和内容 (1) 本车间产品特点及工艺流程。 (2) 主要设备物料、热量衡算、结构尺寸计算及辅助设备的选型计算。 (3) 参考资料 3．主要参考文献 [1] 谢克昌、李忠.甲醇及其衍生物.北京.化学工业出版社.2002.5～7 [2] 冯元琦.联醇生产.北京.化学工业出版社.1989.257～268. [3] 柴诚敬、张国亮。化工流体流动与传热。北京。化学工业出版社。2000.525-530 4．进度安排 设计（论文）各阶段名称起止日期 1 收集有关资料2010-01-28~2010-02-11 2 熟悉资料，确定方案2010-02-12~2010-02-26 3 论文写作2010-02-27~2010-03-19 4 绘制设计图纸2010-03-20~2010-04-03 5 准备答辩2010-4-10 目录 摘要 (1) 第1章甲醇精馏的工艺原理 2 第1.1节基本概念 2 第1.2节甲醇精馏工艺 3 1.2.1 甲醇精馏工艺原理 3 1.2.2 主要设备和泵参数 3 1.2.3膨胀节材料的选用 6 第2章甲醇生产的工艺计算7 第2.1节甲醇生产的物料平衡计算7 第2.2 节生产甲醇所需原料气量9
2.2.1生产甲醇所需原料气量9 第2.3节联醇生产的热量平衡计算15 2.3.1甲醇合成塔的热平衡计算15 2.3.2甲醇水冷器的热量平衡计算18 第2.4节粗甲醇精馏物料及热量计算21 2.4.1 预塔和主塔的物料平衡计算21 2.4.2 预塔和主塔的热平衡计算25 第3章精馏塔的设计计算33 第3.1节精馏塔设计的依据及任务33 3.1.1设计的依据及来源33 3.1.2设计任务及要求33 第3.2节计算过程34 3.2.1塔型选择34 3.2.2操作条件的确定34 3.2.2.1 操作压力34 3.2.2.2进料状态35 3.2.2.3 加热方式35 3.2.2.4 热能利用35 第3.3节有关的工艺计算36 3.3.1 最小回流比及操作回流比的确定36 3.3.2 塔顶产品产量、釜残液量及加热蒸汽量的计算37 3.3.3 全凝器冷凝介质的消耗量37 3.3.4热能利用38 3.3.5 理论塔板层数的确定38 3.3.6全塔效率的估算39 3.3.7 实际塔板数40 第3.4节精馏塔主题尺寸的计算40 3.4.1 精馏段与提馏段的体积流量40 3.4.1.1 精馏段40 3.4.1.2 提馏段42 第3.5节塔径的计算43 第3.6节塔高的计算45 第3.7节塔板结构尺寸的确定46 3.7.1 塔板尺寸46 3.7.2弓形降液管47 3.7.2.1 堰高47 3.7.2.2 降液管底隙高度h0 47 3.7.3进口堰高和受液盘47 3.7.4 浮阀数目及排列47 3.7. 4.1浮阀数目48 3.7. 4.2排列48 3.7. 4.3校核49 第3.8节流体力学验算49 3.8.1 气体通过浮阀塔板的压力降(单板压降) 49
煤气化制甲醇工艺流程
煤气化制甲醇工艺流程 1 煤制甲醇工艺 气化 a）煤浆制备 由煤运系统送来的原料煤干基（<25mm）或焦送至煤贮斗，经称重给料机控制输送量送入棒磨机，加入一定量的水，物料在棒磨机中进行湿法磨煤。为了控制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性加入添加剂，为了调整煤浆的PH值，加入碱液。出棒磨机的煤浆浓度约65%，排入磨煤机出口槽，经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。煤浆制备首先要将煤焦磨细，再制备成约65%的煤浆。磨煤采用湿法，可防止粉尘飞扬，环境好。用于煤浆气化的磨机现在有两种，棒磨机与球磨机；棒磨机与球磨机相比，棒磨机磨出的煤浆粒度均匀，筛下物少。煤浆制备能力需和气化炉相匹配，本项目拟选用三台棒磨机，单台磨机处理干煤量43～ 53t/h，可满足60万t/a甲醇的需要。 为了降低煤浆粘度，使煤浆具有良好的流动性，需加入添加剂，初步选择木质磺酸类添加剂。 煤浆气化需调整浆的PH值在6～8，可用稀氨水或碱液，稀氨水易挥发出氨，氨气对人体有害，污染空气，故本项目拟采用碱液调整煤浆的PH值，碱液初步采用42％的浓度。 为了节约水源，净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。 b）气化 在本工段，煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。 煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉，在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应： CmHnSr+m/2O2—→mCO+（n/2-r）H2+rH2S CO+H2O—→H2+CO2 反应在6.5MPa（G）、1350～1400℃下进行。 气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。 离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。 气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，排入锁斗，定时排入渣池，由扒渣机捞出后装车外运。 气化炉及碳洗塔等排出的洗涤水（称为黑水）送往灰水处理。 c）灰水处理 本工段将气化来的黑水进行渣水分离，处理后的水循环使用。 从气化炉和碳洗塔排出的高温黑水分别进入各自的高压闪蒸器，经高压闪蒸浓缩后的黑水混合，经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽，水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽，经由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水，渣饼由汽车拉出厂外。 闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后，通过气液分离器分离掉冷凝液，然后进入变换工段汽提塔。 闪蒸出的低压气体直接送至洗涤塔给料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水泵分别送至洗涤塔给料槽、气化锁斗、磨煤水槽，少量灰水作为废水排往废水处理。 洗涤塔给料槽的水经给料泵加压后与高压闪蒸器排出的高温气体换热后送碳洗塔循环
甲醇精馏工艺流程
甲醇精馏工艺流程 由合成工序闪蒸槽来的粗甲醇在正常情况下直接进入本工序的粗甲醇预热器（E11101）预热至65℃后进入预精馏塔（T11101）（在非正常情况下，粗甲醇来自甲醇罐区粗甲醇储槽，经粗甲醇泵加压后进粗甲醇预热器预热。粗甲醇预热器的热源来自常压塔再沸器出来的精甲醇冷凝液温度。）预精馏塔（T11101）作用是除去溶解在粗甲醇中的气体和沸点低于甲醇的含氧有机物，以及C10以下的烷烃。预精馏塔顶部出来的甲醇蒸汽温度为73.6℃，压力为0.0448MPa，塔顶出来进入预塔冷凝器Ⅰ（E11103），塔顶蒸汽中所含的大部分甲醇在第一冷凝器中被冷凝下来，流入预塔回流槽（V11103)经预塔回流泵（P11102AB）打回流。未冷凝的少部分甲醇蒸汽，低沸点的组分和不凝气进入塔顶冷凝器Ⅱ（E11104）继续冷凝，冷凝液可进入网流槽也可作为杂醇采出，不凝气经排放槽中的脱盐水吸收其中的甲醇后放空排放。用不凝气的排放量控制预精馏塔（T11101）塔顶压力，排放槽吸收液达到一定浓度后作为杂醇送入杂醇储槽或返回粗甲醇储槽重新精馏。预塔再沸器（E11102）的热源采用0.5MPa的低压饱和蒸汽。蒸汽冷凝液回冷凝液水槽（V11112）经冷凝水泵（P11110AB）送往动力站循环使用。为中和粗甲醇中的少量有机酸，在配碱槽中加入定量固体NaOH配置碱溶液储存在配碱槽（V11101）中。经碱液泵（P11101AB）进入扬碱器（V11110AB）再进入预塔回流槽（V11103）经过预塔回流泵（P11102AB）沿预精馏塔（T11101）进料管线加入预塔，控制预塔塔釜溶液PH值为9—10，预精馏塔（T11101）塔釜维持一定液位，塔釜甲醇溶液经加压塔进料泵（P11103AB）加压后进入加压塔进料预热器（E11105）预热后的甲醇进入加压塔（T11102）进料口，塔顶出来的甲醇气体温度121℃压力约0.574MPa 进过常压塔再沸器（E11107）将甲醇冷凝下来，冷凝后的甲醇液进入加压塔回流槽（V11111）。回流槽中的甲醇一部分经加压塔回流泵（P11104AB）后打回流入加压精馏塔（T11102），其余部分经粗甲醇预热器（E11101）与粗甲醇换热降温后再经精甲醇冷却器（E11110）冷却作为产品送往精甲醇中间槽（V11106）。加压塔再沸器的热源采用0.5MPa饱和蒸汽，蒸汽冷凝液回冷凝液水槽（V11112）经P11110AB冷凝水泵送往动力站循环使用。 常压塔部分：加压精馏塔（T11102）塔釜维持一定液位，甲醇溶液靠自压进入常压精馏塔（T11103）进料口，从常压精馏塔（T11103）塔顶出来的甲醇蒸汽温度气体温度为66℃，压力为0.008MPa,经常压塔冷凝器（E11108）冷凝，冷凝下来的甲醇进入常压塔回流槽（V11104），一部分经常压塔回流泵（P11105AB）打回流进入精馏塔（T11103），其余作为产品进入精甲醇冷却器（E11110）冷却到40℃送往精甲醇中间槽（V11106）,另有一部分
甲醇工艺流程
甲醇的工艺流程 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. 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.天然气与石脑油的蒸气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气转化反应.重油部分氧化需在高温气化炉中进行.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. 甲醇生产中所使用的多种催化剂,如天然气与石脑油蒸气转化催化剂、甲醇合成催化剂都易受硫化物毒害而失去活性,必须将硫化物除净.气体脱硫方法可分为两类,一类是干法脱硫,一类是湿法脱硫.干法脱硫设备简单,但由于反应速率较慢,设备比较庞大.湿法脱硫可分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类. 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. 粗甲醇中存在水分、高级醇、醚、酮等杂质,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. 甲醇生产的总流程长,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生产流程. 下面简述高压法、中压法、低压法三种方法及区别 高压法 高压工艺流程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.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.近几年来,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℃. 中压法 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.例如ICI公司研究成功了51-2型铜基催化剂,
年产10万吨粗甲醇精馏工艺设计解析
摘要 (3) 第1章甲醇合成的基本概念 (4) 1.1 甲醇的合成方法 (4) 1.常用的合成方法 (4) 2.本设计所采用的合成方法 (4) 1.2 甲醇的合成路线 (5) 1．常用的合成工艺 (5) 2．本设计的合成工艺 (6) 1.3合成甲醇的目的和意义 (7) 1.4 本设计的主要方法及原理 (8) 造气工段：使用二步法造气 (8) 合成工段 (8) 第2章生产工艺及主要设备计算 (9) 2.1 甲醇生产的物料平衡计算 (10) 2.1.2 粗甲醇精馏的物料平衡计算 (19) 2.2 甲醇生产的能量平衡计算 (22) 2.2.1 合成塔能量计算 (22) 2.2.2 常压精馏塔能量衡算 (24) 2.3.1 常压精馏塔计算 (27) 2.3.2 初估塔径 (29) 2.3.3 理论板数的计算 (31) 2.3.4 塔内件设计 (34)
2.3.5 塔板流体力学验算 (37) 2.3.6 塔板负荷性能 (39) 2.3.7 常压塔主要尺寸确定 (41) 2.3.8 辅助设备 (43) 参考文献 (44) 致谢 (45)
摘要 甲醇作为及其重要的有机化工原料，是碳一化学工业的基础产品，在国民经济中占有重要地位。长期以来，甲醇都是被作为农药，医药，染料等行业的工业原料，但随着科技的进步与发展，甲醇将被应用于越来越多的领域。甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体，略有酒精气味。分子量32.04，相对密度0.792(20/4℃)，熔点-97.8℃，沸点64.5℃，闪点12.22℃，自燃点463.89℃，蒸气密度1.11，蒸气压13.33KPa(100mmHg 21.2℃)，蒸气与空气混合物爆炸下限6～36.5 % ，能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶，遇热、明火或氧化剂易燃烧。甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧。 我国的甲醇工业经过十几年的发展，生产能力得到了很大提高。1991年，我国的生产能力仅为70万吨，截止2004年底，我国甲醇产能已达740万吨，117家生产企业共生产甲醇440.65万吨，2005年甲醇产量达到500万吨，比2004年增长22.2%，进口量99.1万吨，因此下降3.1%。 于上世纪末相比，现在新建甲醇规模超过百万吨的已不再少数。在2004——2008年新建的14套甲醇装置中平均规模为134万t/a，其中卡塔尔二期工程项目高达230万t/a。最小规模的是智利甲醇项目，产能也达84万t/a，一些上世纪末还称得上经济规模的60万t/a装置因失去竞争力而纷纷关闭。 大型甲醇生产装置必须具备与其规模相适应的甲醇反应器和反应技术。传统甲醇合成反应器有ICI的冷激型反应器，Lungi的管壳式反应器，Topsdpe的径向流动反应器等，近期出现的新合成甲醇反应器有日本东洋工程的MRF--Z反应器等，而反应技术方面则出现了Lurgi推出的水冷一气冷相结合的新流程。 通常的甲醇合成工艺中，未反应气体需循环返回反应器，而KPT则提出将未反应气体送往膜分离器，并将气体分为富含氢气的气体，前者作燃料用，后者返回反应器。 传统甲醇合成采用气相工艺，不足之处是原料单程转化率低，合成气净化成本高，能耗高。相比之下，液相合成由于使用了比热容高，导热系数大的长链烷烃化合物作反应介质，可使甲醇合成在等温条件下进行。
合成气生产甲醇工艺流程
编号：No.20课题：合成气生产甲醇工艺流程授课内容：合成气制甲醇工艺流程 知识目标： ●了解合成气制甲醇过程对原料的要求 ●掌握合成气制甲醇原则工艺流程 能力目标： ●分析和判断合成气组成对反应过程及产品的影响 ●对比高压法与低压法制甲醇的优缺点 思考与练习： ●合成气制甲醇工艺流程有哪些部分构成？ ●对比高压法与低压法制甲醇的优缺点 ●合成气生产甲醇对原料有哪些要求？如何满足？ 授课班级： 授课时间：年月日
四、生产甲醇的工艺流程 （一）生产工序 合成气合成甲醇的生产过程，不论采用怎样的原料和技术路线，大致可以分为以下几个工序，见图5-1。 或氧、空气 图5-1 甲醇生产流程图 1．原料气的制备 合成甲醇，首先是制备原料氢和碳的氧化物。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，用蒸汽转化或部分氧化加以转化，使其生成主要由氢、一氧化碳、二氧化碳组成的混合气体，甲醇合成气要求（H2－CO2）/（CO+CO2）=2.1左右。合成气中还含有未经转化的甲烷和少量氮，显然，甲烷和氮不参加甲醇合成反应，其含量越低越好，但这与制备原料气的方法有关；另外，根据原料不同，原料气中还可能含有少量有机和无机硫的化合物。 为了满足氢碳比例，如果原料气中氢碳不平衡，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；反之，如果碳多，则在以后工序要脱去多余的碳（以CO2形式）。 2．净化 净化有两个方面： 一是脱除对甲醇合成催化剂有毒害作用的杂质，如含硫的化合物。原料气中硫的含量即使降至1ppm，对铜系催化剂也有明显的毒害作用，因而缩短其使用寿命，对锌系催化剂也有一定的毒害。经过脱硫，要求进入合成塔气体中的硫含量降至小于0.2ppm。脱硫的方法
产吨甲醇精馏段工艺毕业设计方案
“搞好高中英语词汇教学的行动研究”课题中期研究报告 竹箦中学李春玲2011-12 一、开题来的研究情况 “搞好高中英语词汇教学的行动研究”课题自2010年12月25日审批立项将近一年时间。这期间我们始终坚持课题研究的五大原则，即动态开放的原则、合作性原则、主体性原则、发展性原则以及求实创新的原则。以科学、探索、求实的态度对待课题工作，充分发挥课题组成员的聪明智慧，为推动课题研究工作的全面铺开而不懈努力。主要做了以下几方面的工作： 1.进行宣传发动，营造良好的课题氛围10年12月我们成立了由各位英语教师组成的课题研究实验小组，由课题带动老师，使课题研究在全校范围内全面开花，营造浓烈的课题研究氛围。10年12月课题经市级审批立项后，我们成立了以课题主持人和核心组成员为首的课题研究指导小组，负责课题研究的管理、指导、协调工作，并及时召开由各位教师参加的课题研究动员大会，印发了本课题研究的学习资料，发动一线教师主动参与课题研究工作，从而拉开了课题研究活动的大幕。 2.组织理论学习，提高研究者理论水平学习是教师成长的不竭动力，要想提高研究者的理论水平，必须丰厚研究者的理论积累，所以加强理论学习成为所有参与研究者的自觉行动。10年12月我们及时上传与课题有关的学习资料，发动广大一线教师参与网上学习与交
流研讨，不断提高一线教师参与课题研究的热情，加深 1 对课题研究目标、研究内容、课题基本理念的理解，掌握课题研究的基本方法。 3.开展阶段活动，普及课题基本理念10年12月我们制定了开展课题研究活动的活动计划。活动形式有四种，即①教学研讨②课堂调研③参加优秀课评选④撰写教学反思及专题论文评选。具体如下： 第一阶段：（10年12月-11年3月）教学研讨活动：课题组在第一阶段调研的基础上采取选调与自主报名相结合的形式组织部分教师 开设公开课教学开展课题研讨活动提高课题理念的运用水平。 第二阶段：（11年3月-11年9月）课堂调研活动：根据参与课题研究的教师花名册，以教学年级为单位，开展一次全面的课堂教学调研，了解申报教师的课堂词汇教学水平，了解申报教师所带班级的学生发展状况，帮助申报教师进一步加深对课题理念的理解。共同学习“搞好高中英语词汇教学的行动研究”课题的研究目标、理论支撑、研究方法。 第三阶段：（11年10月-11年12月）优秀课评选活动：课题组在全体参与课题研究的教师中开展优秀课评选活动。活动分段进行：1、由参加优秀课评选的试验教师提供一份详细的教学设计方案，课题组将组织相关业务人员从中评出优秀教案若干份 2、组织教学案例获选的教师进行说课评比 2 3、优秀课评比获奖者进行课堂教学展示
甲醇工艺流程
编号：No.20 课题：合成气生产甲醇工艺流程 授课内容：合成气制甲醇工艺流程 知识目标： ? 了解合成气制甲醇过程对原料的要求 ?掌握合成气制甲醇原则工艺流程 能力目标： ?分析和判断合成气组成对反应过程及产品的影响 ?对比高压法与低压法制甲醇的优缺点 思考与练习： ?合成气制甲醇工艺流程有哪些部分构成？ ?对比高压法与低压法制甲醇的优缺点 ?合成气生产甲醇对原料有哪些要求？如何满足？
授课班级： 授课时间：年月日 四、生产甲醇的工艺流程 （一）生产工序 合成气合成甲醇的生产过程，不论采用怎样的原料和技术路线，大致可以分为以下几个 工序，见图5-1。 图5-1 甲醇生产流程图 1.原料气的制备 合成甲醇，首先是制备原料氢和碳的氧化物。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，用蒸汽转化或部分氧化加以转化，使其生成主要由氢、一氧化碳、二氧化碳组成的混合气体，甲醇合成气要求（Hz- CQ）/ （CO+CO =2.1 左右。合成气中还含有未经转化的甲烷和少量氮，显然，甲烷和氮不参加甲醇合成反应，其 含量越低越好，但这与制备原料气的方法有关；另外，根据原料不同，原料气中还可能含有 少量有机和无机硫的化合物。 为了满足氢碳比例，如果原料气中氢碳不平衡，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；反之，如果碳多，则在以后工序要脱去多余的碳（以CQ形式）。 2.净化 净化有两个方面： 一是脱除对甲醇合成催化剂有毒害作用的杂质，如含硫的化合物。原料气中硫的含量即 使降至1ppm对铜系催化剂也有明显的毒害作用，因而缩短其使用寿命，对锌系催化剂也有一定的毒害。经过脱硫，要求进入合成塔气体中的硫含量降至小于0.2ppm。脱硫的方法 一般有湿法和干法两种。脱硫工序在整个制甲醇工艺流程中的位置，要根据原料气的制备方 法而定。如以管式炉蒸汽转化的方法，因硫对转化用镍催化剂也有严重的毒害作用，脱硫工 序需设置在原料气设备之前；其它制原料气方法，则脱硫工序设置在后面。
甲醇精馏操作规程
1 岗位生产任务及意义 (1) 2 生产原理和工艺流程 (1) 2.1精馏原理 (1) 2.2工艺流程 (2) 3 生产操作方法 (3) 3.1正常生产时操作方法 (3) 3.2单体设备的开停车与倒车 (5) 3.3系统开车与停车 (6) 3.4停车 (8) 4 建立以岗位责任制为中心的八项管理制度 (9) 5 不正常情况及事故处理 (9) 6 安全技术要点及保安措施 (13) 7 附表 (13) 7.1设备名称代号规格性能一览表 (13) 7.2分析化验项目频次表 (20) 7.3仪表自调一览表 (20) 7.4现场仪表一览表 (21) 7.5DCS系统仪表一览表 (23)
1 岗位生产任务及意义 本岗位的任务就是脱除粗甲醇中的二甲醚等轻组分及水、乙醇等其它重组分，生产美国AA级和GB338—92高纯度级的精甲醇，经中间贮槽送往甲醇罐区，同时副产杂醇油及预塔轻馏分。废水经气提塔处理达到排放标准排放。本操作法规定了甲醇精馏岗位的生产任务，生产原理和工艺流程，正常生产操作方法和工艺指标，系统的开车与停车，异常情况及处理，安全技术要点及保安措施等内容。 本操作法适用于甲醇精馏岗位和总控岗位的工艺操作技术。 2 生产原理和工艺流程 2.1 精馏原理 甲醇精馏是根据在相同温度下，同一液体混合物中不同组分的挥发度不同,经多次部分气化和多次部分冷凝最后得到较纯的组分，实现混合物分离的操作过程。如图： 轻组分Y和重组分X混和液X f进入第一分离器，若将第一级溶液部分气化得到气相产品冷凝液，然后再将冷凝液在第二级分离器中部分气化，再经第二级冷凝器冷凝得溶液中的组分Y2必大于Y1，这种部分气化，这种部分气化部分冷凝的次数（即级数）越多，所得轻组分Y浓度越高，最后几乎可得到纯态的易挥发组分.同理，若将从各分离器所得溶液产品进行多次部分气化和分离，那么这种级数愈多，得到的溶液组分X浓度越高，最后可得到几乎纯态的难挥发组分。 就是根据这种原理，每一塔数相当一级分离器，经多次的部分气化和冷凝，会在预精馏塔中将粗甲醇中的轻组分从塔顶中除去,在加压塔和常压塔中，在塔顶得到较高纯度的精甲醇，常压塔底排出精馏残液。 给料就是在塔的适当位置将物料加入塔内,塔顶设有冷凝器,将塔顶甲醇蒸汽冷凝为液体,一部分作为回流液,一部分作为产品采出。在塔底部装有再沸器提供热量，这样蒸汽沿塔
甲醇合成原理方法与工艺
甲醇合成原理方法与工艺 图1煤制甲醇流程示意图 煤气经过脱硫、变换，酸性气体脱除等工序后，原料气中的硫化物含量小于0.1mg／m3。进入合成气压缩机，经压缩后的工艺气体进入合成塔，在催化剂作用下合成粗甲醇，并利用其反应热副产3.9MPa中压蒸汽，降温减压后饱和蒸汽送入低压蒸汽管网，同时将粗甲醇送至精馏系统。 一、甲醇合成反应机理 自CO加氢合成甲醇工业化以来，有关合成反应机理一直在不断探索和研究之中。早期认为合成甲醇是通过CO在催化剂表面吸附生成中间产物而合成的，即CO是合成甲醇的原料。但20世纪70年代以后，通过同位素示踪研究，证实合成甲醇中的原子来源于CO2，所以认为CO2是合成甲醇的起始原料。为此，分别提出了CO和CO2合成甲醇的机理反应。但时至今日，有关合成机理尚无定论，有待进一步研究。 为了阐明甲醇合成反应的模式，1987年朱炳辰等对我国C301型铜基催化剂，分别对仅含有CO或CO2或同时含有CO和CO2三种原料气进行了甲醇合成动力学实验测定，三种情况下均可生成甲
醇，试验说明：在一定条件下，CO和CO2均可在铜基催化剂表面加氢生成甲醇。因此基于化学吸附的CO连续加氢而生成甲醇的反应机理被人们普遍接受。 对甲醇合成而言，无论是锌铬催化剂还是铜基催化剂，其多相(非匀相)催化过程均按下列过程进行： ①扩散——气体自气相扩散到气体一催化剂界面； ②吸附——各种气体组分在催化剂活性表面上进行化学吸附； ③表面吸附——化学吸附的气体，按照不同的动力学假说进行反应形成产物； ④解析——反应产物的脱附； ⑤扩散——反应产物自气体一催化剂界面扩散到气相中去。 甲醇合成反应的速率，是上述五个过程中的每一个过程进行速率的总和，但全过程的速率取决于最慢步骤的完成速率。研究证实，过程①与⑤进行得非常迅速，过程②与④的进行速率较快，而过程③分子在催化剂活性界面的反应速率最慢，因此，整个反应过程的速率取决于表面反应的进行速率。 提高压力、升高温度均可使甲醇合成反应速率加快，但从热力学角度分析，由于CO、C02和H2合成甲醇的反应是强放热的体积 缩小反应，提高压力、降低温度有利于化学平衡向生成甲醇的方向移动，同时也有利于抑制副反应的进行。 二、甲醇合成的主要反应 (1)甲醇合成主要反应 CH3OH CO+2H CO2CH3OH+H2O 同时CO2和H2发生逆变换反应 CO 2CO+H2O
年产8万吨甲醇精馏工艺设计(毕业设计)
· 中国矿业大学银川学院 本科毕业设计 （ 15 届） 题目年产8万吨甲醇精馏装置 工艺设计 : 系别化学工程系 专业班级化学工程与工艺（2）班 学生姓名曾豪 指导教师苗泽凯
教务处制 2015年4月25日^ 中文题目：年产8万吨甲醇精馏装置工艺设计毕业设计共54页 图纸共 4张 说明书共1页 完成日期：15年05月01日 答辩日期：15年05月16日 、 ;
《 ： 摘要 本设计是对年产8万吨甲醇精馏装置工艺设计，长期以来，甲醇都是被作为农药，医药，染料等行业的工业原料，但随着科技的进步与发展，甲醇将被应用于越来越多的领域，为了使甲醇的利用更有竞争力，以便得到更纯度的甲醇而设计，设计中所采用的方法，归纳统计法、逐板计算法、演绎推理法。 本设计是以板式塔作为气液传质设备进行原料的分离，通过对精馏工艺进行物料衡、热量衡算、附属设备的选型计算，得到工艺数据从而绘制精馏塔的负荷性能图，确定操作线，分析结果确定设计是否符合要求。 本设计进料组成：水含量%（摩尔分数，下同），甲醇含量%；塔釜产品组成：水含量%，甲醇含量%。通过设计得到的结论：泡点进料，精馏塔塔径，塔高,理论塔板数为19块，实际塔板数为38块，其实实际塔板数精馏段为21块，提馏段为17块，从第22块开始进料，全塔效率%。 本设计通过各工段的计算、分析、绘图，结果基本符合设计要求。 — 关键词：甲醇；精馏段；提馏段；板式塔；性能图。
; 目录 1 概述 (7) （ 甲醇的生产现状及应用 (7) 甲醇的合成方法及工艺 (7) 甲醇的合成所用的原料 (7) 甲醇合成方法 (7) 甲醇的生产工艺及进展 (8) 甲醇的精馏工艺 (8) 2 设计任务 (9) 设计内容 (9) , 本设计所选的工艺流程 (9) 操作条件的选择 (10) 设计依据 (11) 3 精馏工段的物料衡算 (12)
煤气化制甲醇工艺流程
煤气化制甲醇工艺流程 煤气化制甲醇工艺流程简述 1）气化 a）煤浆制备 由煤运系统送来的原料煤**t/h（干基）（<25mm）或焦送至煤贮斗，经称重给料机控制输送量送入棒磨机，加入一定量的水，物料在棒磨机中进行湿法磨煤。为了控制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性加入添加剂，为了调整煤浆的PH值，加入碱液。 出棒磨机的煤浆浓度约65%，排入磨煤机出口槽，经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。 煤浆制备首先要将煤焦磨细，再制备成约65%的煤浆。磨煤采用湿法，可防止粉尘飞扬，环境好。 用于煤浆气化的磨机现在有两种，棒磨机与球磨机；棒磨机与球磨机相比，棒磨机磨出的煤浆粒度均匀，筛下物少。 煤浆制备能力需和气化炉相匹配，本项目拟选用三台棒磨机，单台磨机处理干煤量43～53t/h，可满足60万t/a甲醇的需要。 为了降低煤浆粘度，使煤浆具有良好的流动性，需加入添加剂，初步选择木质磺酸类添加剂。 煤浆气化需调整浆的PH值在6～8，可用稀氨水或碱液，稀氨水易挥发出氨，氨气对人体有害，污染空气，故本项目拟采用碱液调整煤浆的PH值，碱液初步采用42％的浓度。 为了节约水源，净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。 b）气化 在本工段，煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。 煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉，在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应： CmHnSr+m/2O2—→mCO+（n/2-r）H2+rH2S CO+H2O—→H2+CO2 反应在6.5MPa（G）、1350～1400℃下进行。 气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。 离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。 气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，排入锁斗，定时排入渣池，由扒渣机捞出后装车外运。 气化炉及碳洗塔等排出的洗涤水（称为黑水）送往灰水处理。 c）灰水处理 本工段将气化来的黑水进行渣水分离，处理后的水循环使用。 从气化炉和碳洗塔排出的高温黑水分别进入各自的高压闪蒸器，经高压闪蒸浓缩后的黑水混合，经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽，水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽，经由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水，渣饼由汽车拉出厂外。 闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后，通过气液分离器分离掉冷凝液，然后进入变换工段汽提塔。