甲醇合成
甲醇合成
1.合成工段的主要任务是什么？
答：合成工段是将转化来的含H2、CO、CO2的原料气（3.45Mpa、40℃、81252.26Nm3/h）,在一定压力（5.9 Mpa）、温度（220~260℃）、触媒（NC306）作用下，合成粗甲醇，并利用其反应热副产2.1~3.9 Mpa的中压蒸汽，减压至0.7Mpa并入蒸汽管网。
2.合成甲醇的主要反应式及影响因素？
答：（1）CO+2H2 =CH3OH+Q
（2）CO2+3H2 =CH3OH+H2O+Q
影响因素：操作温度，操作压力，催化剂性能，空速，原料气的氢碳比。
3.合成反应的特点：
答：（1）体积缩小的反应；（2）放热反应；（3）可逆反应；（4）气、固相催化反应；
（5）伴有多种副反应发生。
4.合成工段的主要控制点有那些？
答：（1）合成塔进出口温度；（2）汽包液位；（3）汽包压力；（4）分离器入口温度；
（5）分离器液位；（6）系统压力；（7）原料气氢碳比；（8）膨胀槽压力；（9）弛放气压力。
5.压缩机循环段的作用是什么？
答：合成塔内是个体积缩小的反应，加上甲醇的冷凝分离和系统阻力，反应后的压力要下降，为了保证系统压力稳定不变，除了补充新鲜气外，还要利用循环段将反应后剩余的气体加压，然后送往合成塔循环利用，以提高气体总转化率。6.空速的定义及空速对甲醇合成的影响？
答：空速：单位时间内，单位体积催化剂所通过的气体流量。提高空速，单程转化率下降，减缓催化反应，有利于保护触媒和提高产量。但提高空速，循环段能耗增加，如果空速过高，反应温度下降明显，有时温度难以维持，产量下降。7.压力对甲醇生产的影响是什么？压力的选择原则是什么？
答：甲醇反应是分子数减少的反应，增加压力对正反应有利。如果压力升高，组分的分压提高，因此触媒的生产强度也随之提高。
对于合成塔的操作，压力的控制是根据触媒不同时期，不同的催化活性，做适当的调整，当催化剂使用初期，活性好，操作压力可较低；催化剂使用后期，活性降低，往往采用较高的操作压力，以保持一定的生产强度。总之，操作压力的选用须视催化剂活性、气体组成、反应器热平衡、系统能量消耗等方面的具体情况而定。
8.温度对甲醇生产的影响是什么？温度的选择原则是什么？
答：用来调节甲醇合成反应过程的工艺参数中，温度对反应混合物的平衡和速率都有很大的影响，由H2与CO反应生成甲醇和H2与CO2生成甲醇的反应，均为可逆放热反应。对于可逆放热反应而言，升高温度，虽然可使反应速率常数增大，但平衡常数的数值降低。当反应混合物的组成一定而改变温度时，反应速率受着这两种相互矛盾的因素影响。因此这就需要一个最佳的操作温度。
所谓最佳温度就是：对于一定的反应混合物组成，具有最大反应速率时的温度。研究表明：最佳温度值与组成有关，在同一初始组成情况下则与反应速率有关当甲醇含量较低时，由于平衡的影响相对很小，最佳温度就高，随着反应的进行，
甲醇含量升高，平衡影响增大，最佳温度就低。即先高后低。
实现最佳温度，还要考虑到触媒的特性和寿命，触媒使用初期，活性较好，反应温度可低些，触媒使用后期，温度要适当提高，对铜基触媒而言，其初期，使用温度在220~240℃，中期在250℃左右，后期使用温度可提高到260~270℃。
9.循环气中的惰性气体有哪些成分？对合成甲醇有哪些影响？
答：惰性气体有：CH4、N2、Ar。
惰性气体组分在合成反应中不参与反应，但影响着反应速率。惰性气体含量太高，降低反应速率，生产单位产量的动力消耗增加；维持低惰性气体含量，则放空量增大，有效气体损失多。一般来说，适宜的惰性气含量，要根据具体情况而定，而且也是调节工况的手段之一，触媒使用初期，活性高则可允许较高的惰性气含量；触媒使用后期，一般维持在较低的惰性气含量。目标若是高产则惰性气含量可较低，目标若是低耗，则可维持较高的惰性气含量。
10.合成甲醇的原料气中含有少量的 CO2对合成甲醇的有利影响表现在哪里？答：（1）从反应式看，CO2也能参加生成甲醇的反应，CO2合成甲醇要比 CO多耗1分子H2，同时生成1分子 H2O，因此当原料气中H2含量较低的情况下，应使更多的H2和 CO生成甲醇。
（2）CO2的存在，一定程度上抑制了二甲醚的生成。因为二甲醚是 2
分子甲醇脱水反应的产物，CO2与H2合成甲醇的反应生1分子H2O，H2O的存在对抑制甲醇脱水反应起到了积极的作用。
（3）它阻止 CO转化成 CO2，这个反应在H2O存在时会发生。
（4）更有利于调节温度，防止超温，保护铜基催化剂的活性，延长使用寿命。
（5）能防止催化剂结碳。
因此，原料气中CO2一般控制在3％左右。
11.CO2的存在对合反应的不利影响是什么？
答：①与 CO合成甲醇相比，每生成1千克甲醇多耗 0.7m3的H2；
②粗甲醇中的含水量增加，甲醇浓度降低，导致蒸汽消耗升高。
12.新鲜气氢碳比组成是根据什么来确定的？目的是什么？指标为多少？
答：A：是根据整个合成系统的物料平衡来决定的。
B：为了满足物质反应的要求，以维持系统的稳定生产。
C：（ H2- CO2）/（CO+CO2）
=2.05~2.15。
13气体为什么要循环利用？
答：由于平衡和速率的限制。合成塔的单程转化率不高，特别是低压下操作的情况，因此有效气体需在分离出产物后再循环利用，以提高气体的转化率。
14.吹除气为什么设置在分离器后？其目的是什么？
答：因为分离器出口气体是参加反应后所剩的余气，且甲醇大部分被分离出来，因此惰性气体在此时是浓度最高的。所以在此设置吹除气比较经济，而且利于系统的稳定操作。
15.甲醇分离器液位为什么是一个重要工艺指标？指标为多少？
答：如果分离器液位过高，会使液体随气体带入循环段，严重时产生液击，损坏压缩机，而且人塔气中甲醇含量增高，恶化了合成塔内的反应，加剧了副反应的生成；液位过低，容易发生串气事故，高压气串入低压设备系统，造成爆炸事故。所以液位要求控制在：30~50％。16.汽包排污有几种形式，其作用是什么？
答：有连续排污和间断排污。
作用：①调节水质，提高传热效率。②微调汽包温度。
17.如何何增加空速？
答：（1）关小循环机近路；（2）增加新鲜气量；
（3）减小驰放气含量（提高系统压力）。
18.甲醇装置有哪级够爆，易中毒物质？
答：易燃易爆物质：H2、CO、CH4、CH3OH、CH3OCH3。
易中毒物质有：CO、CH3OH。
19.甲醇膨胀槽的作用是什么？
答：(1)减压。
(2)闪蒸使溶解在甲醇液中的气体释放出来。
20.合成塔温度为什么能够借助于汽包压力来控制？
答：合成塔内壳程的锅炉水吸收管程内合成甲醇的反应热后变成一定温度的沸腾水，沸腾水上升进入汽包后在汽包内上部形成与沸腾水温相对应的饱和蒸汽，它所显示的压力即为汽包压力。合成塔内的反应热就是靠沸腾水不断上升产生外送蒸汽而带走热量，床层温度才得以保持稳定，所以床层温度直接受沸腾水温的影响，它随着沸腾水温的改变而改变。在汽包内对于一定温度的沸腾水来说，就会有与之相对应一定压力的饱和蒸汽压，而且两者相互影响，—一对应。当沸腾水的温度上升（或下降）后，与之对应的沸腾水的温度也会相应地跟着上上升（或下降）即而也影响到床层温度的上升（或下降）。因此，调节汽包压力，就能相对应地调节催化剂床层温度。一般是汽包压力每改变0.1Mpa，床层温度也相对应改变1.5℃。
21.我厂使用的触媒（Cat）型号和组成是什么？
答：我厂使用的触媒型号为：NC 306铜基触媒。
组成：CuO≥50％、ZnO≥25％、Al2O3≥4%此外尚含有少量石墨和水。
22.影响Cat使用寿命的因素有哪些？
答：（l）Cat中毒；（2）热老化；（3）Cat的强度；（4）开停车频繁程度；（5）工艺指标执行不严，操作不当。
23.能使Cat中毒的物质有哪些？在操作中如何延长 Cat寿命？
答：毒性物质有：Cl、S、胺类，Fe及油类（引起结炭，堵塞活性表面）
操作中延长Cat寿命方法
有：
（1）Cat装填时，严格按方案进行，严防架桥现象。
（2）Cat升温还原过程中。首先保证还原气中S≤0.1PPm，
其次严格按升温还原方案进行，切记提温，提氢不可同时进行。要做到彻底还原，使其充分发挥催化作用。
（3）由于Cat在使用初期活性较高，随着时间增加，活性逐渐下降，因此，Cat 操作温度应随时间不同而由低到高。
（4）操作过程中应避免温度急剧上升或下降，严禁超温。
24.说出硫（S）、氯（Cl）、油对Cat的危害？
答：硫（S）、氯（Cl）与Cat中的Cu作用生成无活性的物质：Cu＋ S＝CuS；Cu＋2 Cl＝CuCl2，油受热分解析碳．堵塞催化剂活性中心，使活性下降。
25.说出Cat使用的基本程序：
答：（1）合成回路吹扫清理；
（2）Cat的装填；
（3）Ca升温还原；
（4）Cat投用初期温度240℃，中期250℃，末期260℃，循环量逐渐增大；（5）降温钝化；
（6）卸出更换。
26.Cat的两大特点是什么？
答：（1）本身不参加反应，而反应前后其物理、化学性质不变；
（2）改变了反应历程，加快反应速度。
27.Cat升温还原前，合成塔水系统阀门如何设定操作
答：（1）打开汽包放空阀；
（2）汽包压力调节阀各阀门都关闭；
（3）汽包上水调节阀的前后切断、旁路、倒淋阀都关闭；
（4）汽包及合成塔壳侧排污关
闭；
（5）用临时上水线，向汽包加脱盐水；
（6）关死入喷射器的蒸汽阀。
28.Cat升温还原前汽包里为什么加冷水？
答：保护Cat活性的重要一点就是在升温过程中防止有剧烈温升，否则就会影响其机械性能，缩短使用寿命，加入冷水主要是使其升温均匀，防止Cat被损坏。
29.Cat还原过程“三”原则是什么？
答：（1）三低：低温出水、低点还原、还原后有一个低负荷生产期；
（2）三稳：提温稳、补H2稳、出水稳；
（3）三不准：不准提H2提温同时进行、不准水分带入塔内、不准长时间高温出水；
（4）三控制：控制补氢速度、控制CO2浓度、控制好小时出水量。
30.升温还原时产生的液体排放要注意什么？
答：（1）首先准备好装置；
（2）当分离器有液位时，开始向外排放，并认真称重、记录；
（3）排放时，人要注意站在上风口，以防中毒窒息；
（4）残液不许随地乱倒，应排至指定地点，以防着火；
31.Cat升温还原的终点判断及注意事项：
答：终点判断：
（1）合成塔出口入CO+ H2%基本一致；
（2）分离器（V7002）的液位不再上升；
（3）分析水含量。
注意事项：
（1）升温过程中严格按升温还原曲线进行。
（2）要求温升平衡，出水均匀，防止温升过快，造成出水过快，使Cat机械强度下降。
（3）整个过程中，严格按照提氢、提温不同时的原则进行。
（4）做好专项记录，画好实际升温曲线。
32.Cat钝化的目的和方法是什么？
答：目的：防止Cat卸出后与大气接触发生强氧化反应，引起火灾或损坏设备。方法：将空气定量加入合成系统，N2正压循环逐步通过Cat，使Cat氧化为氧化态（CuO）。
33、Cat钝化时，系统压力维持多少？
答：维持系统压力为：0.5Mpa。
34.在Cat钝化过程中，如果发现合成塔温度突然升高，如何处理？
答：立即停止加氧，同时加大汽包上水，并加大汽包排污量，开大汽包放空量。
35.Cat使用初期温度为什么不能过高？
答：使用初期温度的提高，将加快铜晶粒长大的速度，即加快活性衰退的速度。
36.新鲜气中S含量高应如何处理？
答：应立即停送新鲜气，净化系统后放空，合成按短期停车做相应处理。
37.合成汽包安全阀值为多少？膨肿槽安全阀值为多少？
答：汽包阀值为：初期4.8Mpa（260℃时的压力）中、后期5.1Mpa；
膨胀槽值为：0.6MPa。
38.什么叫化学平衡？浓度、压力、温度对化学平衡有何影响？
答：对于可逆反应，正反应速度等于逆反应速度（也就是单位时间内正反应消耗的分子数目，等于逆反应生成的分于数目）时体系所处的平衡状态叫化学平衡。浓度：反应物的浓度增大，化学平衡向右移动；生成物的浓度增大，化学平衡向左移动。
压力：增大压力，化学平衡向体积缩小的方向移动；减小压力，化学平衡向体积增大的方向移动。
温度：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应的方向移动。
39.什么叫化学反应速度？催化剂对化学反应的速度有何影响？
答：用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示化学反应的速度，即化学反应速度。单位：mol?L-1?S-1或mol?L-1?min。催化剂能改变反应历程，降低了反应的活化能，增加化学反应速度（正逆反应速度都加快）而本身的组成，质量和化学性质在反应前后都保持不变。催化剂还具有选择性。
40.合成塔是怎样升温的？
答：（1）用临时上水线向汽包加脱盐水，液位维持在30％。
（2）启动压缩机，建立氮气循环。
（3）打开蒸汽喷嘴，注入蒸汽，升温速率25℃／h。
41.甲醇合成的工艺流程：
答：水煤浆经新型气化炉加压气化制取的水煤气，经净化处理制得总硫含量小于0.1 ppm，氢碳比(H2-CO2)/(CO+CO2) =2.05-2.15的合格合成气。经透平压缩机压缩段5级叶轮加压后，在缸内与甲醇分离器来的循环气（40℃，4.6Mpa）按一
定比例混合，经过循环段1级叶轮加压至5.20Mpa后，送入缓冲槽V7004中，获得压力为5.15MPa，温度约为60℃的入塔气。入塔气以每小时528903Nm3的流量进入入塔预热器E7001A、B的壳程，被来自合成塔（R7001A、B）反应后的出塔热气体加热到225℃后，进入合成塔（R7001A、B）顶部。
R7001A、B为立式绝热——管壳型反应器。管内装有NC306型低压合成甲醇催化剂。当合成气进入催化剂床层后，在5.10MPa，220-260℃下CO、CO2与H2反应生成甲醇和水，同时还有微量的其它有机杂质生成。合成甲醇的两个反应都是强放热反应，反应释放出的热大部分由合成塔R7001A、B壳侧的沸腾水带走。通过控制汽包压力来控制催化剂层温度及合成塔出口温度。从
R7001A、B出来的热反应气体进入入塔预热器（E7001A、B）的管程与入塔合成气逆流换热，被冷却到90℃左右，此时有一部分甲醇被冷凝成液体。该气液混合物再经水冷器（E7002A、B）进一步冷凝，冷却到≤40℃，再进入甲醇分离器（V7002）分离出粗甲醇。
分离出粗甲醇后的气体，压力约为4.60MPa，温度约为40℃，返回C7001的循环段，经加压后循环使用系统。为了防止合成系统中惰性的积累，要连续从系统中排放少量的循环气体：一部分直接排放至精馏工段（V8006），另一部分经水洗塔洗涤甲醇后作为弛放气体送往燃气发电管网，整个合成系统的压力由弛放气排放调节阀（FV7004和PV7005）来控制。
由V7002分离出的粗甲醇和水洗塔（T7001）塔底排出粗甲醇液体，减压至0.4MPa后，进入甲醇膨胀槽V7003，以除去溶解在粗甲醇中大部分气体，然后直接送往甲醇工段或粗甲醇贮槽V8001A、B。V7003的压力由PV7007控制在0.4MPa，膨胀气排入燃料气系统作燃料。
汽包（V7001A、B）与甲醇合成塔（R7001A、B）壳侧由二根下水管和六根汽液上升管连接形成一自然循环锅炉，付产4.0MPa中压蒸汽减压至
1.3MPa后送入蒸汽管网。汽包用的锅炉给水来自锅炉给水总管，温度为104℃，压力为5.0MPa。为保证炉水质量，在V7001A、B下部和R7001A、B下部均设连续和间断排污，连续排污排入排污膨胀槽V7006，间断排污可直接排入下水道。
催化剂经还原后才有活性。因此合成催化剂在使用前，需用H2进行还原，还原方程式为：
CuO + H2 = Cu + H2O
还原压力为0.54MPa,最高还原温度为230℃，还原气为H2，稀释气体为N2，要严格按照催化剂的升温还原程序进行操作。
合成塔内催化剂的升温加热，是用压力为3.5MPa的中压蒸汽，通过开蒸汽喷射器M7001A、B带动炉水循环，使催化剂层温度逐渐上升。
在C7001循环段入口管线上还接有三根管线。一根N2管线，供开车前置换系统和催化剂升温还原补N2用；一根还原管线，供催化剂升温还原时提供H2；一根空气管线，供催化剂钝化时提供 O2。
为防止V7001A、B烧干造成催化剂超温，V7001A、B设有低液位自动联锁；V7002液位过高而严重带液时，产生液击损坏压缩机，影响催化剂正常使用，所以V7002设有高液位自动联锁，当液位过高时自动切断原料气。
42.为什么合成塔控制温度为220~260℃？
答：甲醇合成反应的工艺参数中，温度对于反应混物的化学平衡和反应速率，都有很大影响，以化学平衡考虑，低温对甲醇产率有利，而高温则对反应速率有利，要找到一个适宜的温度还要结合触媒的特性。CO和CO2加H2生成甲醇的反应，
均为可逆的放热反应．因此温度升高，固然使反应速率常数增大，但平衡常数的数值却降低了，因此，当反应混合物的组成一定而改变温度时，反应速率受着这两种相互矛盾的因素影响。
温度较低时，由于平衡常数的数值增大，反应速率随温度的升高而增大，平衡常数逐渐降低，如果继续升高温度则反应速率随温度的升高而降低，既在温度较低的范围内，有一个反应速率最大的温度点，就是最佳温度点。最佳温度可定义为：对于一定组成的反应混合物具有最大反应速率时的温度，就称为相对于这个组成的最佳温度。随着反应的进行，气体组成的改变，相应的最佳温度点也随之改变，最佳温度点构成的曲线称为最佳温度线，温度操作线与最佳温度线越接近，则产量越高，反应速率越快。
实现最佳温度，还要考虑到触媒的特性和寿命，触媒使用初期，活性较好，反应温度可低些，触媒使用后期，温度要适当提高。对于铜基触媒而言。其初期使用温度在230~240℃，中期在250℃左右，后期使用温度可提高到260~270℃。43.为什么低压法控制压力在5.3MPa？
答：压力也是甲醇合成反应过程中的一个重要工艺参数。甲醇合成反应是分子数减少的反应，增加压力对正反应有利，由于压力提高组分的分压提高，因此催化剂的生产强度也提高了。一般来说，反应压力每提高10%，合成塔生产能力增加10%。
操作压力的选用。与催化剂温度有关。早年采用锌铬催化剂，其起始活性温度在320℃左右，由于反应平衡的限制。只能选用25~30Mpa。在较高的压力和温度下，一氧化碳和氢生成二甲醚、甲烷、异丁醇等副产物，这些副反应的反应热高于甲醇合成反应，使床层温度提高，副反应加速，如果不及时控制，会造成温度猛升而损坏催化剂。近年来普遍使用的铜系催化剂，其活性温度范围在220~270℃，操作压力控制在5.0MPa左右，较好地控制了副反应的发生。
对我厂现有合成塔的操作，压力根据催化剂不同时期不同催化活性作适当调整，触媒使用初期，活性好，操作压力可低些，触媒使用后期，活性降低，往往采用较高压力。
总之，合成压力的高低，受催化剂活性、负荷高低、空速大小、冷凝分离的好坏、入塔气的氢碳比和惰性气体的含量等因素的制约，并可在小范围内调节产量和有利于消耗的降低。
44.为什么控制新鲜气的氢碳比在2.05~2.15之间？
答：实践证明，最大反应速率时的组成部分并不是化学计量的组成，而是由动力学方程确定的最佳氢碳比。
45.催化剂颗粒尺寸对甲醇合成有何影响？
答：催化剂颗粒尺寸对甲醇合成的宏观速率有显著影响。颗粒小，内表面利用率大，宏观反应速率大，可以减少催化剂用量，但单位床层阻力增大，动力消耗增加；颗粒大，宏观反应速率小，单位床层阻力降减少，搞毒能力强。
总的来说，催化剂颗粒尺寸的选择应根据选用的塔型不同和气流的物性及有关的具体情况而定。较合理的情况是，反应器上部装小颗粒，下部则装大颗粒催化剂，总费用（催化剂费用和动力费用）最小的最佳的颗粒尺寸，可通过计算确定。我厂使用的催化刘颗粒尺寸为：Φ5×5。
46.为什么合成操作要控制新鲜气总硫含量≤0.1PPm？
答：硫是最常见的毒物，也是引起催化剂活性衰退的主要物质，原料气中的硫一般以硫化氢（H2S）和硫氧化碳（COS）的形式存在。硫化氢与活性铜反应。
（H2S+Cu=CuS+H2）在合成甲醇反应条件下，COS分解：COS＋H2=CO＋H2S生成的H2S再与活性铜反应生成无活性的硫化铜。
新还原的催化剂在250℃，COS浓度为23~41PPm条件下，中毒时间超过42小时，CO转化率将下降40％而使催化剂失去使用价值。防止催化剂中毒的唯一途经是严格控制净化脱硫工序的工艺指标，要控制新鲜气总硫含量≤0.1PPm。
47.什么是催化剂的热老化？
答：铜系催化剂对热（温度）非常敏感。铜是催化剂的活性组分，催化剂的活性与金属铜表面积成正比关系，使用温度的提高，将加快铜晶粒长大的速度，即加快活性衰退的速度。使用天数与热点温度的经验关系式为：Y=5×107（0.959）X 式中：Y一使用天数：X一使用温度。
为防止催化剂因热老化而过早使催化剂活性衰退，一般在保持产量及稳定操作的前提下，尽可能设法操作，每次提升热点温度幅度不应超过5℃。
48.催化剂强度是如何被减弱的？
答：在运转过程中催化剂强度会受损害，尤其在还原或紧急停车时，操作不当会导致催化剂强度大副度下降，甚至粉化而被迫停车更换，有些厂家将催化剂压片，以加强催化剂强度，收到较好效果。
49.频繁的开停车对催化剂有什么影响？
答：由于工艺或设备上的事故，都可引起停车，无论如何精心操作，在停车过程中不可避免会损害催化剂活性，特别是处理不当、未及时置换合成塔内的原料气，将会使催化剂的活性受到严重损害。
注：有资料介绍，ICI公司的一套甲醇装置，因循环机故障停车后，塔内原料气48小时未置换。催化剂在不流动的羰基气氛中活性的损失，相当于催化剂的使用寿命减少了9个月。而西德的一家公司因此而更换了触媒。
50.触媒还原和使用中的注意事项有哪些？
答：（1）还原过程中必须严密监视合成塔出口温度的变化，当温度急剧上升时，必须立即停止或减少还原气量，并减少蒸汽喷嘴流量。
（2严格控制出水速率，小时出水量不得大于2Kg/t催化剂。
（3）还原终点的判断：当反应器出口气体中CO＋H2的浓度经多次分析和进口浓度一致时，即触媒不再消耗CO＋H2，分离器液位不再增高，可认为催化剂还原已至终点。
（4）还原结束后，将系统降压至0.15Mpa，保持合成塔的温度不低于210℃，用新鲜气置换系统中的N2，直至含量低于1％可进行甲醇合成开车。
（5）用合成升压时，升压速率不得大于0.5Mpa/h，以防温升过快而烧毁触媒。（6）新的催化剂的操作是在保持一定产量后，再逐步升压、增加循环量、提CO 含量及逐步升温。新的催化剂第一次开车时，合成塔出口温度由220℃逐步升至230℃。
（7）合成气中硫含量、氯化物含量均应小于0.1ppm，微量氧、重金属、水蒸汽及羰基物不能带入塔内。
（8）在甲醇合成过程中，应严格控制条件，催化剂床层温度不得低于210℃，严禁催化剂温度急剧变化，催化剂的使用空速以6000—10000h-1为宜。
（9）使用中因故停车，时间在24小时以内短期停车，可切断新鲜气继续打循环。直至系统中的CO＋CO2反应完，催化剂床层保持在210℃以上。
（10）停车时间超过24小时，可按正常程序，即按（9）停车后，降压降温，用N2置换，保持系统压力0.5Mpa。
51.触媒钝化的控制过程及指标？
答：将塔温降至50℃以下，塔压降至0.3 Mpa以下，用N2置换合格，充压至0.5Mpa，N2循环配人压缩空气，逐步提高氧含量，同时注意塔温变化。直至出口含氧量达19—21％，钝化结束。钝化程序：
塔出口温度（℃）≤50 ≤60 ≤60 ≤60
塔入口氧含量（%） 0.1 1 4 21
需要时间（h） 2~3 7~9 5~6 5~6
52.汽包液位是如何控制的？
答：为了保证合成反应热能及时顺利地移出，汽包必须保证有一定的液位，同时为了确保汽包蒸汽的及时排放，防止蒸汽出口管中带水，汽包液位又不能超过一定的高限，在正常生产中，汽包液位一般控制在汽包容积的1/3~1/2之间，脱氧软水上水压力和上水阀门的开度都能直接影响到汽包的液位，其排污量的大小也同样可以对汽包压力和液位进行微调，必要时可加大排污量来迅速降低汽包液位和汽包压力。
53.系统压力是如何控制的？
答：系统压力的高低，一方面反映气量的大小，另一方面则反映了触媒活性的好坏，触媒使用初期，活性较好，气量适宜时，系统压力较低，当气量突然增大或触媒活性受到较大损害时，系统压力就会升高，甚至超压，还有遇到其它不正常操作时都可能造成超压，系统压力可通过压缩机的气量加减及塔吹除量的大小进行适当调整。
54.为什么入甲醇分离器的物料温度要控制在40℃以下？
答：经过水冷器冷却后的出塔气，此时甲醇和水大部分被冷凝为液体，进入分离器分离出粗甲醇，分离后的有效气体含甲醇蒸汽约0.611％，如果入分离器的温度升高，那么甲醇蒸汽的含量就增加，经加压送入合成塔后，将影响生成甲醇的质量。入分离器温度受到上水量、上水温度及循环量的影响。温度升高时，应适当加大冷却水上水，降低上水温度或减少循环量，以控制入分离气温度在40℃以下，减少甲醇蒸汽的带出。
55.如何控制粗甲醇中杂质的生成？
答：（1）当入塔气中氢碳比降低时，有利于二甲醚的生成，适当的高氢操作对抑制二甲醚的生成是有利的。
（2）当触媒中含有钾、钠等碱金属时会促使高级醇生产，故要保证触媒质量。（3）合成气中CO含量过高时易与设备上的生成五羰基铁，造成高基烃含量上升。（4）合成气中的水分含量大时易发生如下反应，生成甲酸。
CO＋H2O=HCOOH
（5）由于分离效果不好，循环气中带有甲醇时带入合成塔内易生成二甲醚、甲基异丁醚、二异丁烯、丙醇、异丁醇等杂质。
（6）当气体中带入硫，生成硫醇，它有恶臭味。
（7）混入氨后易生成胺类。
56.首次开车的必要条件及准备工作：
答：（1）触媒还原彻底，出水量接近升温还原方案的计算值，合成塔处于
210~220℃恒温状态，且系统有N2充压至0.5Mpa。
（2）粗甲醇贮槽皆处于备用状态，全系统在触媒升温还原过程中出现的问题都己解决。
（3）仪表空气、中压蒸汽、锅炉给水、冷却水及脱盐水均己引入界区内备用。
（4）盛装开工废甲醇的废油桶己准备好。
（5）净化运行正常，新鲜气质量符合要求，总负荷≥30%。
（6）压缩机运行正常，新鲜气随时可导入系统。
（7）本系统所有仪表再次校验，调试运行正常。
（8）精馏工段己具备接收粗甲醇的条件。
（9）总控，现场照明良好，操作工具、安全工具、交接班记录、生产报表、操作规程、工艺指标齐备，防毒面具，消防器材按规定配好。
（10）微机运行良好，各参数已调试完毕。
57.合成系统开车步骤：
答：（1）通知压缩机做好一切准备工作。
（2）水冷却器通人冷却水，检查水温、水压、水量正常。
（3）汽包给定50％投自动，保持液面稳定，并分析水质。
（4）稍开连续排污，排污量为上水量的5%左右，根据分析水质的情况再作调整。（5）汽包压力给定3.9 Mpa投自动，蒸汽并入蒸汽管网。
（6）启动压缩机，用N2在合成系统打循环，保持压力为0.5MPa，不足时补加N2。
（7）稍开新鲜气阀，向合成系统每次加量约为总负荷的5％，两次加量须有30分钟间隔。
（8）导气过程中密切注意合成塔温度，用喷射器的通入蒸汽量和循环量调节保持合成塔出口温度在215℃士5℃。
（9）随着新鲜气量的加入，压力不断升高。合成反应速度加快，反应放热增多，可逐步减少喷射器蒸汽的进量。
（10）当喷射器喷咀全关时，根据汽包压力和蒸汽管网的情况，慢慢将蒸汽送入管网。
（11）当系统压力接近4.0MPa时，稍开弛放气，防止升压过快，整个升压过程中，升压速度控制在0.5MPa／h。
（12）气量负荷加至50％时，维持生产一周，保证还原彻底。
（13）合成塔出口取样分析，气体成份由合成塔进口取样分析，计算H/C比确定适当放空量。
（14）当系统压力达到 4.9MPa时，调节吹除气量维持系统稳定。
（15）半负荷运行一周后，可逐渐增大负荷直到开满为止，同时注意调节冷却水量并加大循环量。
（16）在生产开始阶段，粗甲醇中有较多杂质，由临时管排至废油桶，排放过程中要不断取样分析，待产品清彻透明，无异常气味时停止排放，关死倒淋，打开切断阀，液位给定50％投入自动。
（17）当甲醇膨胀槽液位达到30%时，通知精馏工段准备接受，现场开切断阀，液位给定50％投自动。
58.在什么情况下为一般事故？
答：（1）入塔气体成份不合格，联系前工段半小时无效。
（2）由于各种原因使合成塔出口温度低于210℃。
（3）冷却水停，造成分离器入口温度超过55℃半小时。
（4）由于给水泵故障，造成汽包上水压力不稳，液位波动大通知处理半小时无效。
（5）新鲜气温度大于50℃或带液联系处理而半小时无效。
（6）本工段正逢工艺波动，多块仪表有故障，无法工作。
（7）其它工号需停车。
59.一般事故时如何停车处理了？
答：（1）报告调度。
（2）现场人员做好停车准备。
（3）通知压缩机岗位，停供新鲜气。
（4）分离器液位排至低限，关切断阀。
（5）视复工时间长短，决定是否放空和N2置换。
（6）注意汽包压力及合成塔出口温度，及时打开喷射器，保持出口温度≥210℃。
60.正常短期停车步骤：
答：由于设备需要抢修或前后工段的需要，预计停车时间不超过12小时作短期停车：
接到调度指令和前后工段联系后
（1）压缩机停供新鲜气。。
（2）关弛放气后切断，系统保压。
（3）逐步减循环量，直至反应不再进行，减量至最后停车关闭进口切断阀。（4）分离器液位排净后，关切断阀。
（5）关汽包连续排污阀。
（6）系统保压，同时开喷射器，保持塔温≥210℃。
61.正常短期停车和一般事故停车后的开车步骤：
答：停车时间≤12小时，且合成回路保温保压。
（1）现场打开新鲜气切断阀，吹除气切断阀。
（2）压缩机做好开车准备，塔后卸压至2Mpa关吹除气。
（3）启动压缩机，用较小循环量循环，及时调整蒸汽喷咀的蒸汽量维持合成塔出口≥210℃，同时打开汽包排污 l-2扣。
（4）当塔出口温度在210－230℃时可增加循环量。
（5）向合成系统送新鲜气，送气过程要平稳，不可太快。
（6）加新鲜气过程中，随时注意合成塔出口温度，通过调整蒸汽喷射器喷咀及汽包排污，维持出口温度在210-230℃，汽包液位维持在50%。
（7）一旦发现出口温度低于210℃，应停止加入新鲜气，改新鲜气放空，减少循环量，调整喷咀重新升温后再加量。
（8）系统压力达到4.0MPa时，开吹除气保持入塔气成份的稳定，系统压力继续慢慢上升，接近4.8MPa时，用吹除量调整系统压力不再增加。
（9）逐渐增大循环量，出现降温趋势时，停止加大循环量，新鲜气量要逐渐增加，不可太快，直至出口温度回升。
（10）交替加量，间隙稳定，最后直至加满。
（11）分离器液位给定3 0％投自调。
（12）蒸汽压力达到指标后，并入管网。
（13）逐渐调整各指标，进入正常运行状态。
62.在什么情况下紧急停车？紧急停车步骤是什么？
答：（一）凡遇到下列情况均做紧急停车处理：
（1）管道破裂，设备焊缝有裂纹，人孔泄漏。
（2）仪表根部管断，排污倒淋破裂。
（3）压缩机机跳车。
（4）仪表空气停，停电，汽包上水突然中断，液位降至低限。
（5）确认总硫超标太多。
（二）停车步骤：
（1）电话通知调度。
（2）切断新鲜气来气。
（3）停压缩机。
（4）分离器，膨胀槽液位至低限时关现场前切断阀。
（5）同时，打开吹除气卸压，当系统压力≤0.3Mpa时，开N2切断阀，通入合格N2进行系统置换。
（6）分析CO＋H2 <5％后，系统用N2保压0.5Mpa。
63.长期停车步骤：
答：（1）压缩机停送新鲜气，循环段照常运行，使循环气中的CO、CO2继续反应，其含量不断降低，直到系统中仅含氢和惰性气。
（2）减少循环气量，降低系统压力，用喷射器保持床层温度降速控制在50℃/h 以下。
（3）通N2吹扫系统，使氢含量低于1％。
（4）停止循环，使整个系统用N2维持正压0.5 Mpa。
CO2和CO的含量多会造成合成塔温度上浮动，CO2多了，温度会下降。CO则相反，温度和操作压力的关系很大，基本就着两个因素影响产量了。
合成气制甲醇(精品)
合成气制甲醇（精品） 合成气制甲醇( 合成气可以由煤、焦炉煤气、天然气等生产) 一、甲醇合成工艺技术 合成甲醇工艺技术概况: 自从1923年德国BASF公司首次用一氧化碳在高温下用锌铬催化剂实现了甲醇 合成工业化之后，甲醇的工业化合成便得以迅速发展。当前，合成法甲醇生产几乎 成为目前世界上生产甲醇的唯一方法。半个多世纪以来，随着甲醇工业的迅速发 展，合成甲醇的技术也得以迅速改进。目前世界上合成甲醇的方法主要有以下几种: 1、高压法(19.6~29.4 MPa) 这是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温度为360~400?，压力 19.6~29.4Mpa。随着脱硫技术的发展，高压法也在逐步采用活性高的铜系催化剂， 以改善合成条件，达到提高效率和增产甲醇的效果。高压法虽然有70多年的历 史，但是，由于原料及动力消耗大，反应温度高，投资大，成本高等问题，其发展 长期以来处于停滞状态。 2、低压法(5.0~8.0 MPa) 这是20世纪60年代后期发展起来的甲醇合成技术。低压法基于高活性的铜 系催化剂。铜系催化剂活性明显高于锌铬催化剂，反应温度低(240~270?)，在较低 的压力下获得较高的甲醇收率，而且选择性好，减少了副作用，改善了甲醇质量， 降低了原材料的消耗。此外，由于压力低，不仅动力消耗比高压法降低很多，而且 工艺设备的制造也比高压法容易，投资得以降低，总之低压法比高压法有显著的优 越性。 3、中压法(9.8~12.0 MPa)
随着甲醇单系列规模的大型化(目前已有日产2000吨的装置甚至更大单系列的装置)，如采用低压法，势必导致工艺管道和设备非常庞大，因此在低压法的基础上，适当提高合成压力，即成为中压法。中压法仍采用与低压法相同的铜系催化剂，反应温度也与低压法相同，因此它具有与低压法相似的优点，但由于提高了合成压力，相应的动力消耗略有增加。目前，世界上新建或扩建的甲醇装置几乎都采用低压法或中压法，其中尤以低压法为最多。英国I.C.I公司和德国Lurgi公司是低压甲醇合成技术的代表，这两种低压法的差别主要在甲醇合成反应器及反应热回收的形式有所不同。目前世界上合成甲醇主要采用低压法工艺技术，它是大型甲醇装置的发展主流。甲醇合成系统包括合成气压缩(等压合成除外)、甲醇合成热量回收、甲醇精馏等工序，其核心设备是甲醇合成塔。有多种形式的合成塔在工业化装置中应用，经实际验证都是成熟可靠的。但在选择中要精心比较。二、甲醇精制 甲醇精制目前工业上采用的有两塔流程和三塔流程，两塔流程已能生产优质的工业品甲醇，但从节能降耗角度出发，选择三塔流程是较好的。三塔流程将以往的主精馏塔分为加压精馏塔和常压精馏塔，将加压精馏塔塔顶出来的甲醇蒸汽作为常压精馏塔的热源，降低了蒸汽消耗。通常情况下可降低能耗30%，但投资略有增加试析甲醇行业未来发展方向 甲醇是一种重要的有机化工原料，应用广泛，可以用来生产甲醛、合成橡胶、甲胺、对苯二甲酸二甲脂、甲基丙烯酸甲脂、氯甲烷、醋酸、甲基叔丁基醚等一系列有机化工产品，而且还可以加入汽油掺烧或代替汽油作为动力燃料以及用来合成甲醇蛋白。随着当今世界石油资源的日益减少和甲醇单位成本的降低，用甲醇作为新的石化原料来源已经成为一种趋势。尽管目前全球甲醇生产能力相对过剩，并且不排除由于某种原因而引起甲醇市场的波动，但是对于有着丰富的煤、石油、天然
甲醇合成塔入塔人员安全规定
编号：SY-AQ-03551 ( 安全管理) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 甲醇合成塔入塔人员安全规定Safety regulations for personnel entering methanol synthesis tower
甲醇合成塔入塔人员安全规定 导语：进行安全管理的目的是预防、消灭事故，防止或消除事故伤害，保护劳动者的安全与健康。在安全管 理的四项主要内容中，虽然都是为了达到安全管理的目的，但是对生产因素状态的控制，与安全管理目的关 系更直接，显得更为突出。 1.入塔人员条件：必须是身体健康、心理素质好，具备安全救护知识和自救能力的人。 2.合成塔必须与外系统进行有效的隔离，并工艺处理合格后，方可打开人孔。 3.现场拉好警戒线，无关人员一律不得进入。 4.准备好灭火器材及消防水。 5.120救护车及专业医护人员由合成车间在指定地点现场待命。（综合部负责） 6.加一空气软管在上管板上部，距离上管板300mm，尽量增加塔内管箱上部的Ｏ2含量，以创造安全环境。 7.按照规定办理各种作业票证，动火作业前须做可燃气体 （H2+CO≤0.2%）分析,合格后方可执行动火作业，灭火器材配备齐全。
8.办理设备内作业安全票证，严格落实安全施工条件。 9.由安检部人员、监护人员和佩带者共同检查，保证正压式呼吸器使用前完好。作业人员佩带后自行确认完好后，经合成车间安全人员再次检查确认，最后经安监部专职安全人员现场检查确认佩带合格后方可入塔正式作业。 10.塔内人员工作时间不得超过30分钟。塔内人员一人作业，一人监护；监护人员位置在溜槽附近，便于处置突发事情。工作时动作不要做大幅度摆动，避免呼吸器脱落漏气。 11.塔内作业人员应时刻注意避免安全绳、长管呼吸器气管缠绕热电偶，以免发生事情后抢救人员不好施救，耽误抢救时间。 12.塔外设专门双人监护，塔外监护人员视线时刻不离塔内作业人员，若有意外情况，设备内作业人员与塔外监护人员通过声光报警器联系。（声光报警器由机电部负责落实） 13．现场监护人员发现塔内出现异常情况，立即将塔内作业人员拉出。 14．用轴流风机吹扫自人孔出来的氮气，人员不应站在下风向。
合成气制备甲醇原理与工艺
合成气制备甲醇原理与工艺 简要概述 班级：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 专业：化学工程与工艺 姓名：xxxxx 学号：201473020108 指导教师：xxxxx
一、甲醇的认识 1.物理性质 无色透明液体，易挥发，略带醇香气味；易吸收水分、CO2和H2S，与水无限互溶；溶解性能优于乙醇；不能与脂肪烃互溶，能溶解多种无机盐磺化钠、氯化钙、最简单的饱和脂肪醇。 2.化学性质 3.甲醇的用途 （1）有机化工原料 甲醇是仅次于三烯和三苯的重要基础有机化工原料 （2）有机燃料 (1)、甲醇汽油混合燃料；(2)、合成醇燃料；(3)、与异丁烯合成甲基叔丁基醚（MTBE）、高辛烷值无铅汽油添加剂；(4)、与甲基叔戊基醚（TAME）合成汽油含氧添加剂
4.甲醇的生产原料 甲醇合成的原料气成分主要是CO 、 CO2、 H2 及少量的N2 和CH4。主要有煤炭、焦炭、天然气、重油、石脑油、焦炉煤气、乙炔尾气等。 天然气是生产甲醇、合成氨的清洁原料，具有投资少、能耗低、污染小等优势，世界甲醇生产有90％以上是以天然气为原料，煤仅占 2%。 二、合成气制甲醇的原理 1.合成气的制备 a.煤与空气中的氧气在煤气化炉内制得高 CO 含量的粗煤气； b.经高温变换将 CO 变换为 H2 来实现甲醇合成时所需的氢碳比； c.经净化工序将多余的 CO2 和硫化物脱除后即是甲醇合成气。 说明： 由于煤制甲醇碳多氢少,必需从合成池的放气中回收氢来降低煤耗和能耗，回收的氢气与净化后的合成气配得生产甲醇所需的合成气, 即( H2-CO2) /( CO+CO2)＝2.00~2.05。 2.反应机理 主反应 OH CH H CO 322→+ △H 298=-90.8kJ/mol CO 2 存在时 O H OH CH H CO 23222+→+ △H 298=-49.5kJ/mol 副反应 O H OCH CH H CO 233242+→+ O H CH H CO 2423+→+ O H OH H C H CO 2942384+→+ O H CO H CO 222+→+ 增大压力、低温有利于反应进行，但同时也有利于副反应进行，故通过加入催化剂，提高反应的选择性，抑制副反应的发生。 3. 影响合成气制甲醇的主要因素 （1）合成甲醇的工业催化剂
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。
低压甲醇合成塔流程
工艺流程说明 气体流程：来自脱硫脱碳工序的～3.0MPa(G)新鲜气经压缩至5.5Mpa后与来自循环气压缩机的出口气进循环气油分混合，循环气油分出口气(～54℃)去塔前换热器(E8101)预热；出塔前换热器的合成气(5.44MPa(G)，～200℃)，进入甲醇合成塔(R8101)催化床层反应,反应热由塔内换热器的中的热水移去，同时副产蒸汽(～1100kg/t醇)；出甲醇合成塔(R8101)的工艺气体温度(5.24MPa(G)，～225℃)，进入塔前换热器(E8101)预热进塔的合成气体；出塔前换热器的工艺气体(5.20MPa(G)，～91℃)进入蒸发水冷器(E8102)；出蒸发水冷器的气体(5.05MPa(G)，～37℃)进入甲醇分离器(S8101)；出甲醇分离器的粗甲醇送入甲醇膨胀槽(V8103)，出甲醇分离器的工艺气体(5.05 MPa(G)，～37℃)少部分去回收系统，大部分去循环气压缩机(K8102)于系统循环生产。 11.1甲醇合成塔 11.1.1 GC 型水冷板轴向甲醇合成反应器的先进性 （1）该甲醇合成反应器中内置了水冷板式换热器，催化剂床层的反应热由板式换热器中的热水移走；整个催化剂床层温度基本均衡,甲醇合成基本在等温条件下进行。 （2）GC型水冷板轴向甲醇合成反应器是用循环沸水移去反应热，反应时催化剂床层温差较小，达到接近等温反应的目的；副产饱和蒸汽量多(～1.1t/t醇)，压力高。 （3）GC型水冷板轴向合成反应器设计阻力＜0.4Mpa。 （4）操作简单(控制蒸汽压力)，易于控制。 11.1.2 GC 型水冷板轴向甲醇合成反应器设计条件 表6 甲醇合成反应器设计条件 主要设计条件 计算结果 备注 1.原料气量：63390 Nm3/h 2.合成塔进口气量：331847 Nm3/h 3.进塔气体成分 组分：H2 CO CO2 CH4 N2＋Ar CH3OH H2O V% :72.15、12.49、3.42、3.46、7.95、0.52、0.01 4.小时产醇量：28.94 t 5.正常运行压力：5.0～5.5 MPa(G)， 6.水冷折流板承受内压（设计值）≤2.5 MPa 7.水冷折流板承受外压（设计值）≤3.5 MPa 8. 运行阻力<0.4MPa 1.塔内件选用GC型水冷板轴向甲醇合成反应器 (合成塔φ3200)； 2.板式换热器设在合成塔内。
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
【优秀毕设】年产40万吨甲醇合成工艺设计
设计任务书 设计（论文）题目：年产40万吨甲醇合成工艺 设 学院：内门古化工职业学院 专业：应用化工技术 班级：应化09-4班 学生：张琦 指导教师：杨志杰李秀清
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 20111-01-28~2010-02-11 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)
甲醇合成塔的设计
甲醇合成塔的设计 The manuscript was revised on the evening of 2021
甲醇合成塔的设计 Design of carbinol Synthetic Tower 摘要：本文针对设备DN3400甲醇合成塔的设计要点进行了详细论述。详细介绍了大直径不带法兰的立式列管固定床甲醇合成塔材料和加热方式的选择，以及各主要部件结构的设计特点。 Abstract: This text introduces the main point of designing de DN3400 carbinol synthetic tower, describes the section of material and heating method used to fabricate large diameter- non-flange, vertical pipe line carbinol synthetic tower. This text also explains the structure design character of the main components and parts. 关键词：甲醇合成塔；工作原理；结构设计特点 Key Words: Carbinol synthetic tower working theory structure design character 1．引言 甲醇工业始20世纪初，到20世纪60年代，甲醇工业取得重大进展。1966年英国ICI公司首先推出了低压甲醇合成工艺—ICI工艺，此为低压法生产甲醇的开端。所有中、低压法甲醇装置工艺过程类似，在压力为~、温度205℃~275℃操作。各种工艺的主要区别在于反应器的设计、反应热的移走及回收利用方式的不同，另外，所用的催化剂亦有差异。 国内低压甲醇装置建设始于20世纪70年代，最早引进的是ICI公司的冷激型低压甲醇合成塔装置，数量不多。某公司年产50万吨甲醇合成装置采用华东理工大学“绝热—管壳外冷复合式反应器”专利技术，我公司设计、制造的甲醇合成塔是此项目的关键设备，其建成投产后，运行状况一 直良好，对兖矿高硫煤能够得到充分有效利用， 减少资源浪费，使煤炭行业向高附加值—化工方 向转化等方面，具有重要意义。现将该设备的主 要设计过程进行简单的介绍。 2．甲醇合成塔的工作原理 新鲜气在离心式透平压缩机内加压至(A),与循 环气以1：5比例混合（入塔气），经过与出塔 气换热并升温至230℃后，从顶部的入口进入甲 醇合成塔，经过装填一定粒径的(Cu-Zn-AL)催化 剂在换热管内，在催化剂的作用下，CO、CO2加 氢合成甲醇，反应热传给壳程的沸腾水，产生蒸
甲醇合成工艺
甲醇合成工艺 当今甲醇的生产主要采用低压法和中压法这两种，很少采用高压法，目前高压法的发展已处于停滞的状态，主要以低压法为主。用中压法和低压法这两种工艺生产出来的甲醇约占世界甲醇总产量的一半以上。 1. 低压合成工艺（5.0- 8. 0MP a） 是20世纪50年代后期发展起来的一种甲醇合成技术。低压法主要采用CuO- ZnO- Al2 O3- V2O5 催化剂，其活性较高，能耗低，反应温度最佳，一般反应温度在（240- 265）℃，在压力较低的的条件下即可获得较高的甲醇产率。并且其选择性好，减少了很多副反应的发生，降低了原料的损耗，并且提高了甲醇的质量。除此之外，由于压力要求较高，可以有效的减少动力的消耗，使工艺设备的制造更加容易。这一方法被英国ICI公司在1966 年研究使用成功，从而打断了甲醇合成高压法的垄断制度。这一制度的应用，在很大程度上提高了甲醇的产量，为日后甲醇的高产带来了合适的方法。 2. 中压合成工艺（9.8- 12. 0MP a） 随着社会的不断发展，甲醇的需求越来越大，如果继续采用低压法就要改造工艺管道，使工艺管道变得更大，设备也就变得更大，这样就浪费了空间和成本，因此在低压的基础上适当的加大压力，即发展为中压法。中压法采用的催化剂和低压法的相 同，都为C uO- ZnO- Al2O3 - V2O5催化剂，因此反应温度与低压法大致相同，由于压力的提高使动能的消耗也增加了。齐鲁石化公司第二化肥厂引进了联邦德国公司的中压甲醇合成装置。使得该公司的日产量有了很大程度的提高。 3. 高压合成工艺（30- 32 MP a） 是比较原始的一种方法，采用ZnO- C r 2O3 催化剂，其活性远不如铜系催化剂，反应温度在（350- 400）℃。随着科学技术的发展，高压法也开始逐步采用活性相对较高的铜系催化剂，以改善合成的条件。高压法虽然存在了70 多年，但由于材质苛刻，投资高，能耗物高，反应温度高，且生成的粗甲醇中杂志含量较多不易提纯，所以其发展前景不可观，目前处于停滞状态。
年产3万吨甲醇工艺设计毕业设计
课题名称：年产3万吨甲醇合成工艺设 计
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：
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日
甲醇合成塔设计说明书
甲醇合成塔设 计说明书 目录 第一章：设计方案的确定与说明- 3 一、设计方案的确定 (3) 二、方案说明 (3)
第二章：设计计算与校核 (4) 一、工艺计算 (4) 二、主要接管尺寸计算 (6) 三、合成塔的总体结构 (7) 第三章：设计计算结果 (9)
第一章：设计方案的确定与说明- 一、设计方案的确定 传统的甲醇合成塔主要有一下几种：①三管并流合成塔②单管并流合成塔③I.C.I四段冷激式合成塔④三菱瓦斯的四段冷激式合成塔⑤多段径向甲醇合成塔⑥Lurgi式甲醇合成⑦轴径向甲醇合成塔 三管并流合成塔,内件结构简单、操作稳定，但从气体并流换热的特点出发，能起到冷管作用的仅是外管，而内管只是担负了输送气体的任务。 单管并流合成塔，冷管的输气管和冷管的端部都连接在环管上，而冷管与输气管的气量和传热情况都不相同，前者的温度要高得多，如不考虑膨胀，当受热后，冷管与环管的连接部位会因热应力而断裂，使合成塔操作恶化甚至无法生产。 Lurgi式合成塔，合成塔既是反应器也是废热锅炉，合成甲醇所产生的反应热由管外的沸腾水带走，管外沸腾水与汽包维持自然循环，汽包是那个装有压力的控制器，以维持恒定的压力，因此管外沸腾水的温度是恒定的，于是管内催化剂的温度也几乎是恒定的，因此当操作条件发生变化时（如循环机故障等），催化剂也没有超温的危险，仍然可以安全运转。 综合以上各甲醇合成塔的优缺点，选择Lurgi式合成塔作为甲醇合成的设备。 二、方案说明 Lurgi式合成塔，合成塔既是反应器也是废热锅炉，列管中装填C306型催化剂，合成气在列管中反应，合成甲醇所产生的反应热由管外的215℃，25 bar 的沸腾水带走。冷却水的流量通过流量调节阀进行调整，以精确控制反应器的温度，使其符合工艺要求。
甲醇合成的工艺方法介绍
甲醇合成的工艺方法介绍 自1923年开始工业化生产以来,甲醇合成的原料路线经历了很大变化。20世纪50年代以前多以煤和焦碳为原料;50年代以后,以天然气为原料的甲醇生产流程被广泛应用;进入60 年代以来,以重油为原料的甲醇装置有所发展。对于我国,从资源背景来看,煤炭储量远大于石油、天然气储量,随着世界石油资源的紧缺、油价的上涨和我国大力发展煤炭洁净利用技术的背景下,在很长一段时间内煤是我国甲醇生产最重要的原料。下面简要介绍一下甲醇生产的各种方法。按生产原料不同可将甲醇合成方法分为合成气(CO+H2方法和其他原料方法。 一、合成气(CO+H2生产甲醇的方法 以一氧化碳和氢气为原料合成甲醇工艺过程有多种。其发展的历程与新催化剂的应用,以及净化技术的进展是分不开的。甲醇合成是可逆的强放热反应,受热力学和动力学控制,通常在单程反应器中,CO和CO2的单程转化率达不到100%,反应器出口气体中,甲醇含量仅为6~12%,未反应的CO、CO2和H2需与甲醇分离,然后被压缩到反应器中进入一步合成。为了保证反应器出口气体中有较高的甲醇含量,一般采用较高的反应压力。根据采用的压力不同可分为高压法、中压法和低压法三种方法。 1、高压法 即用一氧化碳和氢在高温(340~420℃高压(30.0~50.0MPa下使用锌-铬氧化物作催化剂合成甲醇。用此法生产甲醇已有八十多年的历史,这是八十年代以前世界各国生产甲醇的主要方法。但高压法生产压力过高、动力消耗大,设备复杂、产品质量较差。其工艺流程如图所示。 经压缩后的合成气在活性炭吸附器1中脱除五羰基碳后,同循环气一起送入管式反应器2中,在温度为350℃和压力为30.4MPa下,一氧化碳和氢气通过催化剂层反应生成粗甲醇。含粗甲醇的气体经冷却器冷却后,迅速送入粗甲醇分离器3中分离,未反应的一氧化碳与氢经压缩机压缩循环回管式反应器2。冷凝后的粗甲醇经粗
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
吨甲醇生产净化工段的低温甲醇洗工艺设计
1绪论 引言 在国内天然气供应紧张和国际油价、天然气价格连续上涨情况下，国内许多公司将目光转向用煤生产天然气的项目，煤气化生产合成气，合成气通过一氧化碳变换和净化后，通过甲烷化反应生产天然气的工艺在技术上是成熟的，煤气化、一氧化碳变换和净化是常规的煤化工技术，甲烷化是一个有相当长应用历史的反应技术，工艺流程短，技术相对简单，对于合成气通过甲烷化反应生产甲烷这一技术和催化剂在国际上有数家公司可供选择。对于解决国内能源供应紧张局面的各种非常规石油和非常规天然气技术路线进行综合比较后判断，煤气化生产合成气、合成气进一步生产甲烷（代用天然气）项目是一种技术上完全可行的项目，在目前国际和国内天然气价格下，这个项目在财务上具有很好的生存能力和盈利能力。另外，作为天然气产品，依赖国内日趋完善的国家、地区天然气管网系统进行分配销售，使得天然气产品的市场空间巨大。充分利用国内的低热值褐煤、禁采的高硫煤或地处偏远运输成本高的煤炭资源，就地建设煤制天然气项目，进行煤炭转化天然气是一个很好的煤炭利用途径。 天然气的特性和用途 天然气系古生物遗骸长期沉积地下，经慢慢转化及变质裂解而产生之气态碳氢化合物，具可燃性，多在油田开采原油时伴随而出。天然气蕴藏在地下约3000—4000米之多孔隙岩层中，主要成分为甲烷，通常占85-95%；其次为乙烷、丙烷、丁烷等，比重，比空气轻，具有无色、无味、无毒之特性，天然气公司皆遵照政府规定添加臭剂，以资用户嗅辨。在石油地质学中，通常指油田气和气田气。其组成以烃类为主，并含有非烃气体。广义的天然气是指地壳中一切天然生成的气体，包括油田气、气田气、泥火山气、煤撑器和生物生成气等。按天然气在地下存在的相态可分为游离态、溶解态、吸附态和固态水合物。只有游离态的天然气经聚集形成天然气藏，才可开发利用。 天然气是生产氨和氢气的理想原料，由其制成的合成气能被更有效、更清洁、更经济地（通过蒸汽转化）生产和净化，而用其他普通原料制成的合成气就逊色得多。对采用合成气制成的碳产品而言，如甲醇、羰基醇和费—托法制成的烃，这类产品有个小缺点：蒸汽转化法制成的合成气中氢气比例通常太低。 天然气的世界储量依然十分丰富，但在工业发达、经济发展更成熟的地区天然气资源正趋于殆尽，只是最近这种趋势更明显。前几年的冬天，美国天然气价格在需求高峰期已达到高位，而今年冬天，因北海天然气产量下降，造成欧洲天
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: 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（出—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 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
大型甲醇合成塔结构形式选择探讨
大型甲醇合成塔结构形式选择探讨 杭州林达化工技术工程公司楼寿林楼韧任筱娴 一、大甲醇的发展趋势 随着甲醇制二甲醚（DME）、甲醇制丙稀（MTP）、甲醇制氢（MTH）的发展，为甲醇工业提供了大规模生产的需求，而单系列大型甲醇生产装置和合成塔又是提高甲醇生产经济性的有效途径，目前国外已提出百万吨级大甲醇装置，国内随着国家能源安全战略方针的考虑和大力发展煤化工和醇醚清洁燃料的进展，目前在建和在立项设计的甲醇装置不断扩大规模，有多套20万、30万、40万、50万、60万和更大甲醇装置在建和计划兴建。 杭州林达公司以其多年来在合成氨厂中压联醇合成塔和近年来在低压甲醇合成塔中取得的优良业绩，引起广泛关注。至今已加工出厂的低压甲醇塔5套，均已成功投运，正在加工的有云南曲靖等五套甲醇塔。林达均温甲醇塔以其工艺性能好、合成率高和结构简单紧凑、催化剂装填系数大、外形尺寸小而在大型化甲醇装置中的优势广受关注。泸天化年产40万吨甲醇装置的甲醇合成塔招标，共邀四家国内外公司，其中有杭州林达公司，其余三家为国外公司。陕西渭化年产20万吨甲醇合成塔通过多家国内外公司调查比较，最终确定选用林达公司均温型甲醇合成塔。正在设计的有从几万到几十万吨的多套装置。 二、大型甲醇塔的几种可选形式 目前在文献中论述大甲醇的文献虽不少见，但至今已投产的单系列百万吨级装置不多见，可选择塔型主要有：1.ICI冷激型。据文献介绍可用四段冷激ICI冷激型塔达到年产百万吨能力。 合成塔内径6.1米，床高12.2米，内装甲醇催化剂283m3，采用煤制原料气在10.34MPa下，出塔气中甲醇含量5.7％，日产甲醇3600吨，催化剂空时产率0.53吨/m3·h，折成无惰性气5MPa下有效合成压力的基本空时产率0.327吨/ m3·h。一般认为单台甲醇合成塔的直径最大为6米，否则加工制造运输等难度更大。 2.Topsφe甲醇塔。 文献报导Topsφe公司2500T/日甲醇合成方案采用内径3米绝热塔串联绝热反应，二台合成塔之间用加热水移走反应热，一塔进口182℃，末塔出口271℃，装触媒136m3，在7.83MPa压力下，日产甲醇2500T，三塔均采用径向流动形式，若采用轴向，按上述塔径，三塔串联阻力很大，难以运行。 3.TEC公司MRF反应器 TEC提出百万吨级可用单台MRF反应器，采用MRF-2反应器（5000吨/日甲醇塔直径5米，反应器管长22.4米），按我国四川某厂设计能力420T/日反应器为直径2.5米，床高12米，装触媒43m3，在5.82MPa压力下，日产405吨，催化剂生产强度只有0.407吨/ m3·h。以上百万吨级催化剂为后者的8倍－350m3。 4.Lurgi联合反应器 Lurgi管壳式反应器已在不少甲醇厂使用，但在大型化甲醇装置中因结构复杂、体积大，需多套塔。近几年Lurgi提出用于百万吨级甲醇的联合反应器，即用管壳式反应器和冷管式反应器各一台串联组合。冷气（125℃左右）先进冷管反应器管内与管外触媒逆流换热加热到250℃，然后先在管壳反应器反应温度265℃，出塔再进冷管反应器管外反应，对2500吨/日装置，需高度为12.19米、内径4.572米管壳反应器和内径3.048米冷管反应器各一台，合成压力9.14MPa，循环比为现用甲醇塔的一半，以便避免合成塔阻力过大，节约能耗。国内四川建峰年产60万吨甲醇合成塔专家评审通过了采用国内华东理工大学绝热管壳反应器和林达冷管型塔串联组合方案。 三、林达均温型甲醇塔在大型化装置中的优势 1. 同样大小的均温型甲醇塔生产能力比冷激塔和管壳式高。林达均温型塔催化剂装填系数和冷激塔一样，均在70％以上，但因接近等温反应，反应中间不用冷激气降温避免降低反应器中甲醇生成浓度。据哈气化均温型和冷激型比较，在同样原料气量、进塔气量、合成压力和催化剂装量下，提高产量50％。若在同样入塔气有效压力下将增产更多。故达到同样能力其反应器尺寸可比冷激塔减少1/3以上。 林达均温型塔比管壳式温差还小，Lurgi管壳反应器原设计反应器内不设测温点，现我国有的管壳反应器设了3-5个测温点测轴向温差，但均不测同平面温差，在二者同样合成效率，即催化剂生产强度一样情况下，因触媒装管外，装填系数比管壳式多一倍，故外形尺寸可减小一半。下表一为同样床层高度7米下的比较： 表一
甲醇合成塔介绍
甲醇合成塔介绍 2011-09-01 16:17 【打印】【收藏】百川资讯更新时间：来源：甲醇合成塔关键字： 甲醇合成塔设计的关键技术之一就是要高效移走和利用甲醇合成反应所放出的巨大热量。摘要：甲醇合成塔设计的关键技术之一就是要高效移走和利用甲醇合成反应所放出的巨大热量。甲醇合成反应器根据反应热回收方式不同有许多不同的类型，下面将应用较广的几种合成器分别予以简单介绍。一、I.C.I反应器 英国ICI公司低压法甲醇合成塔采用多层冷激式绝热反应器，内设3-6层催化剂，催化剂用量较大，合成气大部分作为冷激气体由置于催化剂床层不同高度平行设立的菱形分布器喷入合成塔，另一部分合成气由顶部进入合成塔，反应后的热气体与冷激气体均匀混合以调节催化床层反应温度，并保证气体在催化床层横截面上均匀分布。反应最终气体的热量由废热锅炉产生低压蒸汽或用于加热锅炉给水回收。该法循环气量比较大，反应器内温度分布不均匀，呈锯齿形。 ICI冷激塔结构简单、用材省且要求不高、并易于大型化。单塔生产能力大。但由于催化剂床层各段为绝热反应，使催化剂床层温差较大，在压力为8.4MPa和12000h-1空速下，当出塔气甲醇浓度为4%时，一、二两段升温约50℃，反应副产物多，催化剂使用寿命较短，循环气压缩功耗大，用冷原料气喷入各段触媒之间以降低反应气温度。因此在降温的同时稀释了反应气中的甲醇含量，影响了触媒利用率，而且反应热只能在反应器出口设低压废锅回收低压蒸汽。为了防止触媒过热，采用较大的空速，出塔气中甲醇含量不到4%。最大规模3000t/d，全世界现有40多套。 二、德国林德Lurgi管壳式反应器 水冷型。图２Lurgi甲醇合成反应器是管壳式的结构。管内装催化剂，管外充满中压沸腾水进行换热。合成反应几乎是在等温条件下进行，反应器能除去有效的热量，可允许较高CO含量气体，采用低循环气流并限制最高反应温度，使反应等温进行，单程转化率高，杂质生成少，循环压缩功消耗低，而且合成反应热副产中压蒸汽，便于废热综合利用。可以看出Lurgi公司正是根据甲醇合成反应热大和现有铜基触媒耐热性差的特点而采用列管式反应器。管内装触媒，管间用循环沸水，用很大的换热面积来移去反应热，达到接近等温反应的目的，故其出塔气中甲醇含量和空时产率均比冷激塔高，触媒使用寿命也较长。其主要性能特点是：该塔反应时触媒层温差小，副产物低，需传热面大。但该反应器比I.C.I反应器结构复杂，上下管板处联结点和焊点多，制作困难，为防壳体和管板、反应管之间焊接热应力,对材料及制造方面的要求较高，投资高。反应器催化剂装填系数也不如I.C.I反应器大，只有30%,且装卸触媒不方便。塔径大,运输困难 Lurgi管壳式反应器已在国内不少甲醇厂使用，但在大型化甲醇装置中因结构复杂、反应管数较多、体积大，国内目前。单塔最大生产能力为1250吨/天。产量增大时，反应器直径过大，而且由于管数太多，反应管长度只能做到10米，因此在设计与制造时就有困难了。1 / 5 近年来又提出与冷管型串联的流程以适应大型化生产的需鲁奇公司曾提出两塔并联的流程，座套甲醇装置（约40两个塔)，全世界现有29求，但是都还未工业化。最大规模3000t/d( /年。,总产能810万吨合成塔） MRF型反应器三、东洋公司（TEC）的反应器为多段间接冷却径向流动反应器，采用套管锅炉水强制循环冷却副产蒸气，MRF字分温度分布呈多段Z反应气体呈径向流过沿径向分布的多级冷却套管管外分布的触媒层，径向流动使气体通过床层的阻力降低；温度分布有所改善，从而有利于提高催化剂寿命；布，有催化剂在管外装填，反应器催化剂装填系数得到适当增大，多孔板可保证气体分布均匀；利于实现大型化，但其结构复杂，制造难度大。 米，反应器吨的产能，甲醇塔直径5MRF-Z型反应器达到日产5000据了解，TEC可用单台催化米，米，床高12按14万吨/年的反应器直径2.5管长22.4m，催化剂装填量为350m3。。工业业绩：
甲醇合成工段
甲醇合成工段 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。1. 工艺路线：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。 煤与焦炭是制造甲醇粗原料气的主要固体燃料。用煤和焦炭制甲醇的工艺路线包括燃料的气化、气体的脱硫、变换、脱碳及甲醇合成与精制。用蒸汽与氧气(或空气、富氧空气)对煤、焦炭进行热加工称为固体燃料气化，气化所得可燃性气体通称煤气是制造甲醇的初始原料气，气化的主要设备是煤气发生炉，按煤在炉中的运动方式，气化方法可分为固定床气化法、流化床气化法和气流床气化法。国内用煤与焦炭制甲醇的煤气化——般都沿用固定床间歇气化法，煤气炉沿用UCJ炉。在国外对于煤的气化，目前已工业化的煤气化炉有柯柏斯-托切克(Koppers-Totzek)、鲁奇(Lurge)及温克勒(Winkler)三种。还有第二、第三代煤气化炉的炉型主要有德士古(Texaco)及谢尔-柯柏斯(Shell-Koppers)等。用煤和焦炭制得的粗原料气组分中氢碳比太低，故在气体脱硫后要经过变换工序。使过量的一氧化碳变换为氢气和二氧化碳，再经脱碳工序将过量的二氧化碳除去。原料气经过压缩、甲醇合成与精馏精制后制得甲醇。 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。 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。