甲醇合成工艺.docx

《甲醇合成工艺.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《甲醇合成工艺.docx（28页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第一章 概述甲醇俗称“木精，是重要的有机化工产品，也是重要的有机化工原料，其分子式为 CH3OH,是碳化工的根底。甲醇产品除少量直接用于溶剂，抗凝剂与燃料外，绝大多数被用于生产甲醛，农药，纤维，医药，涂料等。长期以来，人们一直把甲醇作为农药、染料、医药等工业的原料。随着科学技术的不断开展及进步，突破了甲醇只作传统原料的范围，甲醇的应用领域不断地被开发出来，广度及深度正在发生深刻变化。随着甲醛等下游产品的不断开发，甲醇在化学工业中的作用必将越来越重要1。 近几十年来，由于传统加工工业的开展与世界能源构造的变化，以甲醇为原料的新产品的不断开发，世界对甲醇的生产与需求量都大幅增加，表1.1是世界甲醇

2、市场状况，表1.2是国内甲醇市场状况。表1.1 世界甲醇生产能力及消耗量及开工率Table 1.1 World methyl alcohol productivity and consumption, utilization of capacity年度198719911993199520002021生产能力 万T/年19992300020000总消耗量 万T/年17390开工率 %868792表1.2 国内甲醇生产能力及消耗量Table 1.2 Domestic methyl alcohol productivity and consumption年度1985198719900生产能力 万T/

3、年69生产量 万T/年100消耗量120200根据预测，世界范围内的生产及需求将持续开展，主要原因是：甲醇下游产品市场的扩大、甲醇作为燃料的使用将大大增加2。一般性状甲醇蒸汽在空气中的浓度随温度的升高而迅速增大。空气中甲醇蒸汽的最高允许浓度为。甲醇具有明显的麻醉性，甲醇对呼吸道与粘膜有强烈的刺激作用，流经皮肤也能使人发生中毒迹象3。常温常压下，甲醇是易挥发，易燃的无色液体，具有类似酒精的气味。甲醇能及水任意比混溶，但不能形成共沸物，故可用分馏的方法别离甲醇与水。甲醇是良好的有机溶剂，能溶解多种树脂，但不能溶解脂肪。甲醇蒸汽能及空气形成爆炸性混合物，爆炸极限为 36.5%V，燃烧时为蓝色火焰。甲

4、醇比水轻，有很强的毒性，误饮能导致眼睛失明，甚至死亡。甲醇的物理性质 甲醇的物理常数如下表所示Table 1.1 Thephysicsdateofmethanol工程数值工程数值沸点64.7(0.1013MPa)膨胀系数 1/凝固点-97-97.8外表张力/m(20 )自燃点473461蒸汽压力-44 131.45Pa相对密度(20)-20 闪点12160粘度液体：(20)气体：(65)10 64.5折光系数(20 )100 甲醇的热力学常数如下表所示表常数工程数值工程数值临界压力蒸发潜热1129.5kJ/kg临界温度240液体热容-2.53kJ/kg(20-25燃烧热726.55kJ/mol

5、(25)气体热容1.63kJ/kg(77)Table 1.2 Thethermo-dynamice date of methanol甲醇的化学性质甲醇不具酸性，也不具碱性，对酚酞与石蕊试液均呈中性。分子式CH3OH，分子量32.04。氧化反响完全氧化：CH3OH+O2CO2+2H2O+不完全氧化：CH3OH+O2HCHO+H2O+159kJ/mol脱氢反响CH3OHHCHO+H2-86.38kJ/mol及有机酸反响CH3OH+CH3COOHCH3COOCH3+H2O及无机酸反响CH3OH+HClCH3Cl+H2OCH3OH+H2SO4CH3SO2OH+H2O及氨反响生成甲胺CH3OH+NH3C

6、H3NH2+H2O+2CH3OH+NH3(CH3)2NH+2H2O+3CH3OH+NH3(CH3)3N+3H2O+及苯作用生成甲苯CH3OH+C6H6C6H5CH3+H2O及CO 作用生成醋酸CH3OH+COCH3COOH及乙炔作用CH3OH+C2H2CH3OCHCH2及金属Na作用2CH3OH+2Na2CH3ONa+H2及苯胺作用，生成二甲基苯胺2CH3OH+C6H5NH2C6H5N(CH3)2+2H2O 1661年英国玻义耳(BoyIe)首次从木材干馏的液体产品中发现了甲醇，木材干馏成了制取甲醇最古老的方法，至今甲醇仍称木醇或木精。1834年，杜马(Dumas)与彼利哥(Peligot)制

7、得甲醇纯品。1857年法国贝特洛(Berthelot)用一氯甲烷为原料水解制得甲醇。化学合成法生产甲醇开场于1923年。德国巴登苯胺纯碱(BASF)公司首先建成了一套以CO与H2为原料、年产300吨的高压法甲醇合成装置，在全世界开拓乐意合成气作为一种工业合成原料的生产史。从20世纪20年代到60年代中期，世界各国甲醇合成装置都用高压法，采用锌铬催化剂。1966年，英国卜内门化学工业(I.C.I)公司研制成功低压甲醇合成铜基催化剂，并开发了低压甲醇合成工艺，简称I.C.I低压法，被世界上许多国家采用。1971年，德国鲁奇(Lurgi)公司开发了另一种低压甲醇合成工艺，简称Lurgi低压法。20世

8、纪70年代以后，各国新建及改造的甲醇装置几乎全部用低压法。合成甲醇的原料路线在几十年中经历了很大变化。20世纪50年代前，甲醇生产多以煤与焦炭为原料，采用固定床气化的方法生产水煤气作为甲醇原料气。50年代以来，天然气与石油资源大量开采，由于天然气便于输送，适合于加压操作，可降低甲醇装置的投资及本钱，在蒸汽转化技术开展的根底上，以煤为原料的甲醇生产流程被广泛采用，至今仍为甲醇生产的最主要原料。估计今后在相当长一段时间中，国外的甲醇仍以烃类原料为主。从开展趋势来看，今后以煤炭为原料生产甲醇的比例会上升，这是因为从世界能源构造分析，固体燃料的贮藏量远多于液体及气体，而煤又不能直接用作汽车、柴油机的燃

9、料，必须通过加工为甲醇才能成为汽车、柴油机燃料。煤制甲醇作为液体燃料颇具吸引力，将成为其主要用途之一。由煤生成甲醇被称为煤的间接液化，是煤炭利用的重要方向。我国甲醇工业始于20世纪50年代，兰州、吉林、太原由原苏联授建了高压法锌铅催化刑甲醇生产技术。60至70年代，上海吴径化工厂先后自建了以焦炭与以石脑油为原料的甲醇装置，同时，南京化学工业公司研究院研制了联醇用中压铜基催化剂，推进了我国合成氮联产甲醇工业的开展。70至80年代，我国四川维尼纶厂从I.C.I公司引进了以乙炔尾气为原料的低压甲醇装置，山东齐鲁石化公司第二化肥厂从Lurgi公司引进了以渣油为原料的低压甲醇装置。80年代，上海吴径等中

10、型氮肥厂在高压下将锌铬催化剂改为使用铜基催化剂，同时，淮南化工总厂等许多联酵装置为增加效益，提高了生产中的醇氮比。90年代，上海焦化厂三联供工程中年产20万吨低压甲醇装置的建立与一些省市年产310万吨低压甲醇装置的建立，以及许多中、小氮肥厂联醇装且的投产，使我国甲醇生产跃上新的台阶。目前我国有甲醇生产企业200多家，主要集中在几个较大的生产企业，其产能均在10万吨/年左右。2005年111月，我国甲醇产量已到达484.6万吨，同比增长21.5%；进口量为124.8万吨，同比增长0.4%，出口量5.1万吨，同比增长57.2%；111月国内甲醇表观消费量已到达604.3万吨，同比增长16.2%。照

11、此增长速度，预计全年甲醇产量有望到达570万吨，表观消费量将到达620万吨左右，产量与表观消费量仍呈稳步增加的趋势1。由CO与H2合成甲醇用CO与H2在加热压力下，在催化剂作用下合成甲醇。其中包括高压法340420，3050MPa,用Zn-Cr催化剂；中压法235275，5MPa左右，用Cu-Zn-Al催化剂；低压法220280，5MPa左右，用Cu-Zn-Cr催化剂及联醇220270，1013MPa。造气脱硫变换脱碳合成精馏精脱硫图1.1甲醇合成流程框图Figure 1.1 Methyl alcohol synthesis flow diagram其他合成方法甲烷直接氧化法：在催化剂作用下发

12、生，2CH4+O22CH3OH液化石油气氧化法煤气氧化法近年来，国外甲醇生产技术开展有以下几个趋向：原料路线多样化、生产规模大型化、合成压力从高压转为低压、多采用铜基催化剂、节能降耗，充分利用余热，降低能耗、过程控制自动、联合生产普遍化1第二章 低压鲁奇法制甲醇的原理方法及流程合成工段，5MPa下铜基催化剂作用下发生一系列反响主反响： CO+2H2CH3OH+102.37kJ/kmol副反响： 2CO+4H2CH32O+H2CO+3H2CH4+ H24CO+8H2C4H9OH+3H2 CO+H2CO+H2除副反响中第三个外，副反响的发生，都增大了CO的消耗量，降低了产率，故应尽量减少副反响。本

13、反响采用铜基催化剂，5MPa，250左右反响，清华大学高森泉，朱起明等认为其机理为吸附理论，反响模式为：H2+2e2H CO+HHCO HCO+H H2COH2CO+2HCH3OH+3eCH3OH CH3OH+ e前两个反响为控制，即吸附控制。由一氧化碳加氢合成甲醇，是一个可逆反响CO+2H2=CH3OH气反响物中有二氧化碳存在时，亦可发生以下反响CO2+3H2= CH3OH+H2O反响热效应:一氧化碳加氢合成甲醇是放热反响，在25时反响热HT常压下不同温度的反响热可按下式进展计算：HT =10-2T210-6T3)其中HT常压下合成甲醇的反响热，J/molT开氏温度，K由上式计算得到不同温度

14、下的反响表2.1温度及焓值表Temperatures and enthalpy value tables温度 K298573473573673773HT97平衡常数由一氧化碳加氢合成甲醇的平衡常数Kf 及标准自由焓T关系如下表示：Kf =fCH3OH / fco fH22 =exp(-T/RT) 其中：T-标准自由焓T-反响温度 f- 逸度由上式可以看出平衡常数Kf 只是温度的函数，当反响温度一定时，可以由T值直接求出Kf值。不同温度的T及Kf 值如下表:表2.2温度的T及Kf 值表Table 2.2 Temperatures T and Kf value table温度KT J/molKf温

15、度KT J/molKf4506235190610-5373-73676736395810-54731616610-37237596710-65232792510-27738800210-65733989210-4结论：由上表中可以看出，随着温度的升高，自由焓T增大，平衡常数变小，就说明在低温下反响对甲醇合成有用。由一氧化碳加氢合成甲醇，是一个可逆反响 CO+2H2=CH3OH气对反响有KP=PCH3OH /PCOPH22式中PCH3OH、PCO、PH2分别是CH3OH、CO及H2的分压 KN=NCH3OH/NCO NH22，式中NCH3OH、NCO及NH 分别是CH3OH、CO及H2的摩尔分率

16、 KY =YCH3OH /YCO YH2 ，式中YCH3OH、YCO及YH2分别为CH3OH、CO及H2的逸度。表2.3甲醇合成反响的平衡常数表Table 2.3 Methyl alcohol building-up reactions balanced chart温度MPaYCH3OHYCOYH2KfKYKPKN20010-210-210-210-210-2269723430010-410-410-410-410-440010-510-510-510-510-5从表中可以看出不同温度下的平衡常数值，以及不同压力下的KP 与 KN 值，由表中KN 数据可以看出在同一温度下，压力越大KN 值越大

17、，即甲醇平衡产率越高。在同一压力下，温度越高KN 值越小。所以从热力学观点来看，低温高压对甲醇合成有利。假设反响温度高，那么必须采用高压，才能有足够大的KN 值。降低反响温度，那么所需的压力就可相应的降低。但是实际上还要考虑催化剂的活性温度及耐受程度6。(CuO、ZnO、Al2O3的组合)铜基催化剂大多数采用共沉淀法制备，使用需进展复原，使用温度在280左右。温度过高会造成其失活。因此使用中应防止温度过大的波动。目前，国内有C-207系，C-301系与CNJ-202系；国外有英国I的51-1型，前苏联的CHM-1型与BASF等。资料显示，每吨催化剂约能生产500600吨粗甲醇，催化剂本钱中，催

18、化剂占57%8。造气工段对甲醇原料气的要求合理的氢碳比例要求f=H2CO2/CO+CO2=用半水煤气为原料，氢过量，需要补加CO2以适应以上要求。经脱硫、变换后，尚含有相当量的二氧化碳，2.2。甲醇合成的要求，而且经变换后，COS、CS2等有机硫转化为H2S，也需在送往甲醇合成工序前预以去除。因此在甲醇生产总流程中必须设置脱除二氧化碳(同时也可脱除剩余硫化氢)的工序，简称脱碳工序。合理的CO与CO2比例合成甲醇原料气中应保持一定量的CO2，能促进铜基催化剂上甲醇合成的反响速率，使用铜基催化剂时原料气中CO2应大于5%；CO/CO22摩尔比，使放热减少，从而保持铜基催化剂，延长其寿命。原料气对毒

19、物及杂质的要求原料气需净化，除去油，水，尘粒，羰基铁，氯化物，硫化物。其中主要是硫化物的危害较大，其危害大致有造成催化剂中毒、造成管道设备的羰基腐蚀、造成粗甲醇质量下降等，Lurgi法要求原料气中硫的含量小于10。造气的工艺流程普遍采用加压操作，同时水蒸气过量，以提高甲烷的转化率，反响温度为 800，压力23MPa，水/碳摩尔比为 。原料气的净化以煤为原料制甲醇，原料气的净化实际就是一个脱硫的问题，脱硫的方法很多，本设计采用钴钼催化加氢与ZnO吸收串联脱硫。钴钼催化加氢就是使有机硫化物转变为可被吸收的H2S；ZnO吸收脱硫的实质为: H2S+ZnOZnS+H2O甲醇合成工段甲醇的合成合成工序配

20、置：经过净化的原料气，经预热加压，于5Mpa、220下，从上到下进入Lurgi反响器，在铜基催化剂的作用下发生反响，出口温度为250左右，甲醇7%左右，因此，原料气必须循环，那么合成工序配置原那么为图2.1。粗甲醇 驰放气图2.1合成合序配置原那么The Figure 2.1 Syntheses gathers the foreword disposition principle甲醇的别离甲醇在高压下容易冷凝，基于这个原理，甲醇的别离采用冷凝别离法，高压下及液相甲醇呈平衡的气相甲醇含量随温度降低，压力增加而下降，表2.1为不同温度下气相甲醇的饱与含量11。表2.4 5MPa下不同温度气相甲醇的

21、饱与含量%Table 2.4 5MPa different temperature gas phase methyl alcohol saturated content%T 0102030Y %由表2.4可见，通过水冷水冷后气体温度为30左右，可以使气相甲醇含量下降到0.99%(5MPa)，补充新鲜气后可使这一值下降到0.5%以下，故别离甲醇只要水冷已足够，不需要氨冷，水冷后设别离器，并定期将冷凝下来的甲醇排入粗甲醇贮槽。气体的循环气体在合成系统内的循环是依靠联合压缩机提供动力以克制流动阻力。新鲜气的补充与惰性气的排放新鲜气在粗甲醇别离后补充，一般在联合压缩机出口处参加。在合成过程中，未反响的

22、惰性气体累集在系统中，需要进展排放，该气体一般在压缩机前，甲醇别离器后排放6。 Methyl alcohol synthesis technical process1.透平压缩机 2.热交换器 3.锅炉水预热器 4.水冷却器 5.甲醇合成塔 这个流程是德国Lurgi公司开发的甲醇合成工艺，流程采用管壳式反响器，催化剂装在管内，反响热由管间沸腾水放走，并副产高压蒸汽，甲醇合成原料在离心式透平压缩机内加压到(以1：5的比例混合)循环，混合气体在进反响器前先及反响后气体换热，升温到220左右，然后进入管壳式反响器反响，反响热传给壳程中的水，产生的蒸汽进入汽包，出塔气温度约为250，含甲醇7%左右，经

23、过换热冷却到40，冷凝的粗甲醇经别离器别离。别离粗甲醇后的气体适当放空，控制系统中的惰性气体含量。这局部空气作为燃料，大局部气体进入透平压缩机加压返回合成塔，合成塔副产的蒸汽及外部补充的高压蒸汽一起进入过热器加热到50，带动透平压缩机，透平后的低压蒸汽作为甲醇精馏工段所需热源13。第三章 甲醇合成生产工艺计算工艺计算作为化工工艺设计，工艺管道，设备的选择及生产管理，工艺条件选择的主要依据，对平衡原料，产品质量，选择最正确工艺条件，确定操作控制指标，合理利用生产的废料，废气，废热都有重要作用。31甲醇合成工艺流程概要合成系统是甲醇厂的核心车间，因为上游的很多工序一长串流程制取的新鲜合成气都是为合

24、成反响要求而配备的，合成技术的变化必然影响全局。假设在合成不能充分利用制取甲醇，不管是在物料与能量上都是巨大的损失。合成系统的设备与管路都是在高压下操作，为了平安，防漏，防爆， 对设备的设计与制造，以及生产操作都有很高的要求12。甲醇合成流程主线因CO、H2 、CO2在合成塔内反响不能到达平衡且单程转化率很低，出塔气体有大量为未反响的CO、H2 、CO2，甲醇必须别离出系统才可以继续参及循环反响。甲醇合成流程主线方框图如下所示：合成别离循环机粗甲醇循环气新鲜气弛放气图3.1甲醇合成流程主线方框图Figure 3.1 Methyl alcohol synthesis flow master li

25、ne block diagram从图中可以看出主要合成工艺主要是合成，别离，及循环气压缩，三大核心过程组成，更进一步的过程都是在此根底上附加的反响辅助及维持系统的稳定而配备的，例如出塔气换热 别离 弛放气排放 等过程组成。再进一步精细的过程即在此系统附加的仪表 监控 管道配制等。甲醇合成流程有很多种，但是最根本的步骤单元过程是共同具备的。.2 原那么流程简介新鲜气进入新鲜气压缩机，循环气进入循环气压缩机，生至所需压力，两股气体混合后进入塔外换热器及出合成塔的气体进展换热，换热至所需的压力进入甲醇合成塔进展反响，出塔的气体经换热后进入水冷却器，降至醇分所需的温度，并在醇分器中别离出粗甲醇，未反响

26、的气体再次经过排放局部弛放气后，再次进入循环气压缩机增压后再次进展循环操作。由此可见：甲醇合成流程采用的是循环流程，即别离出产品，未反响的气体再次参及反响，这一点及其他流程不同。合成系统主要由两局部组成，即甲醇的合成及甲醇别离，前者在合成塔中完成，后者在一系列的传热及汽液别离设备中完成。合成气流经过设备时，必有阻力，存在压降，使其压力逐渐降低，要其循环必须设循环压缩机升压。.3流程探讨分析采用循环流程的原因由于平衡与速率的限制，甲醇合成单程转化率很低，约4 7 导致未反响的原料气较多。对甲醇合成而言较好的方法是，别离出甲醇后把未反响的气体返回合成塔重新利用。循环流程之所以必要是有“合成率低及要

27、求“原料气利用高二者之间的矛盾是共同决定的。关于新鲜气补入的位置最有利的位置是在合成塔的进口处，而不宜在合成塔出口或甲醇别离之前，以免甲醇分压降低，减少甲醇收率。循环机放在合成塔之前是最有利的因为在整个循环中，循环机出口压力最大，压力高对合成反响有利。关于弛放气排放的位置采用循环流程的一个必然结果是惰性气体在系统中的积累。为了维持系统稳定必须排放局部弛放气，因为惰性气体不参及反响 但积累在系统中会降低有效合成气的分压，降低了甲醇合成速率，为此应该设放空管线，防空时应防止尽可能减少有效成分的损失，因此放空位置应选择循环中惰性气体浓度最大的地方，即醇分后应该是适宜的9。3.2 甲醇生产的物料平衡计

28、算新鲜气 循环气 入塔气 弛放气 醇后气 出塔气 粗甲醇 图3.2合成塔物料流程图10Figure 3.2 Synthetic tower material flow chart 按年产3万吨精甲醇，以8000小时计惰性气体指O2、CH4、N2、AR等水煤气中硫化氢含量0.2，惰性气体含量7.72新鲜气中惰性气体含量8出塔气中惰性气体含量23.3不含粗甲醇入塔气组分：CO CO2 H2 惰性气体13.8 3 61.7 21.5粗醇组分摩尔百分比： 甲醇 二甲醚 丁醇 水分 93 0.8 0.32 5.88设入塔气=100kmol合成塔中：副反响 4CO+8H2CH32CHCH2OH +3H2O

29、 2CO+4H2(CH3)2O+H2O 主反响 CO+2H2CH3OH CO2+3H2CH3OH+H2O以惰性成分为基准：解得 设生成的甲醇为kmol，那么粗甲醇中其他组分为：异丁醇CH32CHCH2二甲醚(CH3)2O 水份H2O 0npkmolCO2kmolCO2kmolkmol对进出合成塔的各气体组分列物料平衡方程：那么有100+4+2 100 联立、解得2.54kmol，12.2，3.1，61.4那么入塔气量 V2=(1003750/3222.4)/2.54=103346出塔气量 V3=V2=95357令V1为新鲜气，V4为循环气以惰性成分为基准：103346V4 + V1 8 以总物

30、料为基准：103346= V4 + V1 联立、，解得 V1=12082 V4=91264驰放气、循环气组分及出塔气的一样，那么有：驰放气V5V3-V4=95357-91264=4093103346= 91264+12082 1033463= 91264+12082 103346= 91264+ 12082 联立解得：64，2.2，25.9水煤气净化过程中，惰性组分流量不变，即V0惰=V1惰=V18=967水煤气 V0=12530 V0 H2S=12530变换反响方程式：CO+H2OCO2+H2脱碳反响方程式：K2CO3+CO2+H2O2KHCO3脱碳反响掉的CO2 Vco2脱=3129=77

31、32 +7732-=422.94 12530= 12530 12530= 联立、，解得13310 4782 109963.86 22.95 5.27年产3万吨甲醇物料平衡结果如下表3.1年产3万吨甲醇物料平衡表Table 3.1 Yearly produces 30,000 ton methyl alcohol balance sheet of materials物料单位组分合计COCO2H2惰性成分H2S水煤气V%100Nm3/h96712530新鲜气V%648100Nm3/h12082入塔气V%3100Nm3/h103346出塔气V%100Nm3/h95357循环气V%100Nm3/h91

32、264驰放气V%100Nm3/h40933.3 甲醇的能量平衡计算：合成塔入塔气为220，出塔气为250，热损失以5%计，壳层走4MPa的沸水。查?化工工艺设计手册?得13，4MPa下水的气化潜热为，即，密度/m3，水蒸气密度为/m3，温度为250。入塔气热容见3.2。表3.2 5MPa，220下入塔气除(CH3OH)热容 5MPa,220 under enters the tower gas to eliminate (CH3OH) heat capacity组分流量：Nm3比热：kJ/kmol热量：kJ/COCO2H2N2ArCH4合计查得220时甲醇的焓值为Nm3。所以：Q入6+220=

33、2899998.4+94268944=kJ出塔气热容除(CH3OH)见表表3.3 5MPa，220下出塔气除(CH3OH)热容Table 3.3 5MPa,220 under tower gas eliminate (CH3OH) heat capacity组分流量：Nm3比热：kJ/kmol热量：kJ/COCO2H2N2ArCH4(CH3)2O合计查得250时甲醇的焓值为 Nm3所以：Q出+250= kJ由反响式得:Q反响=102.37+200.39+49.62+(-42.92) 1000=(+-)1000= kJQ热损失=(Q入Q出) 5%=(97168942.4+80581850) 5%

34、= kJ所以：壳程热水带走热量Q传= Q入+Q反响-Q出-Q热损失= kJ又：Q传=G热水r热水所以:G热水= kg/h即时产蒸气：= m3第四章 主要设备的选型设备是化工工艺运作的载体，选择适宜的设备，对于提高生产率，降低原料，能量的消耗有着重要的作用。甲醇合成塔甲醇合成塔是合成甲醇最重要的核心设备，合成工序的“心脏设备，它的设计好坏直 接决定了合成的工艺水平。甲醇合成塔的内 件的形式有很多种，在很长一段时间内甲醇合成塔与氨合成塔是共用的。因为二者在反响放热形式是一样的，只是甲醇合成放热量比合成氨大，温度的控制较为不易。以下图是典型的三套管甲醇合成塔根本的构成：由简体、催化剂支承装置、换热构

35、件与气体分布器等组成。甲醇合成反响是强放热过程，反响温度较高，可用高压、中压与低压不同的工艺。由于工艺及反响热的移出方法不同，有不同形式的合成塔1。10Figure 4.1 methyl alcohol synthetic tower1-催化剂 2-筒体 3-冷却管 4-换热器 5-分布器 6-环隙按冷却方法分为直接冷却的冷激式与间接冷却的冷管式及列管式合成塔。冷激式合成塔内部无换热构件，其反响床层分为假设干绝热段，两段之间参加冷的原料气使反响气体直接冷却。冷管式合成塔的内部有换热构件，并把双套管置于催化剂层内，由原料气通过管壁间接带走反响热。列管式合成塔的构造类似管壳式换热器，反响热由管外的

36、锅炉给水带走，同时产生高压蒸汽。不管何种类形式的合成塔内件，它的核心是催化剂框，它的设计好坏直接影响了合成塔的产量与消耗定额1。一个好的合成塔内件催化床的设计应有如下的要求：能有效的移走反响热，合理的控制催化剂床层的温度分布，使其逼近最正确操作温度线，提高醇净值与催化剂的使用寿命能保证气体均匀地通过催化剂层，阻力小，气体的处理量较大。充分的利用高压空间，尽可能多装催化剂，提高容积利用系数。操作稳定 灵活，调节方便，能使用各种操作条件的变化。能保证催化剂在升温，复原过程中操作正常，复原充分，尽可能提高催化反响的活性，到达最大的生产强度。构造简单，运转可靠，装卸催化剂方便。甲醇合成塔的形式有很多种

37、，有ICI四段冷激式，Lurgi 型管壳副产蒸汽式，托普索全径向合成塔，国内亦有多种合成塔，GC型轴径冷激式，Lindar均温型合成塔等1。4.2 出塔气冷凝器出塔气中含甲醇7.15%加其它未反响气体，通过冷凝器可使出塔气中大局部甲醇与其它产物冷凝下来，以利别离，一般有喷淋式与壳管式，由设计采用管壳式冷凝器15。4.3 甲醇别离器甲醇别离器的作用是将经过冷凝器冷凝下来的液体甲醇与未反响气体进展气液别离，别离出的甲醇在液面控制下在别离器底部减压送粗甲醇贮槽。4.4 粗甲醇贮槽贮槽的工作压力为0.6MPa,液体以5MPa减压后，溶于粗甲醇中的气体释放出来，以贮罐气的形式在压力控制下经气体排出口排出

38、，贮槽液体出口管上装有液体控制装置。4.5 压缩机压缩机的任务是把合成塔来反响的气体送回甲醇合成塔，其动力由高压蒸汽透平提供.结 论甲醇合成工艺，流程采用管壳式反响器，催化剂装在管内，反响热由管间沸腾水放走，并副产高压蒸汽，甲醇合成原料在离心式透平压缩机内加压到5.2MPa (以1：5的比例混合) 循环，混合气体在进反响器前先及反响后气体换热，升温到220左右，然后进入管壳式反响器反响，反响热传给壳程中的水，产生的蒸汽进入汽包，出塔气温度约为 250 ，含甲醇7%左右，经过换热冷却到40，冷凝的粗甲醇经别离器别离。别离粗甲醇后的气体适当放空，控制系统中的惰性气体含量。整个设计所采用的低压法Lurgi甲醇合成技术不仅先进而且成熟，投资与操作费用低，操作简便。通过对年产三万吨甲醇整个合成工段的物料衡算、能量衡算。依据所得的计算结果可以对整个合成工段的主要设备进展选型，以确定最后的设备型号，为更好的完成生产任务创造了条件。第 28 页