天然气制甲醇课件.pptx
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1、天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇13.1 概述概述C1化学的“基石”生产甲醛、甲基叔丁基醚、醋酸、甲酸甲酯、氯甲烷、甲胺、二甲醚等3.1.1 甲醇生产方法 高压法 中、低压法19.629.4MPa 5.08.0 MPa锌铬催化剂 360400 ICI工艺 Lurgi工艺 铜系催化剂 240270 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇23.1 概述概述3.1.2 甲醇生产原料 天然气、焦炉气、乙炔尾气、煤、焦炭、渣油、石脑油等 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇33.1 概述概
2、述3.1.3 甲醇生产技术最新进展 3.1.3.1 装置大型化 20世纪80年代末 新型对流换热式转化炉 鲁奇公司 KPT公司 催化富气(CRG)预转化炉 Kvaerner公司还与BP Amoco公司 紧凑式合成气转化炉工艺 日本东洋工程公司(TEC)甲醇合成的MRF-Z反应器 合成气直接进入管式反应器的管程,并径向透过催化剂进入多孔外管。天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇43.1 概述概述Starchem公司和ABB Lummus公司 串联的46个合成反应器进,取消循环回路 3.1.3.2 CO2的回收利用 Topsoe公司 CO2转化 伊朗Banda
3、r Iman石化联合企业 能耗低 CO2转化炉小 合成反应器稍大 三菱气体化学公司和三菱重工公司 从转化炉烟气中回收CO2 利用合成反应器中的CO2 空间位阻胺KS-1 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇53.1 概述概述3.1.3.3 新型催化剂的应用Cu-Zn-Al系催化剂 分散度、比表面积、孔道结构 活性、寿命、生产强度 3.1.4 全球甲醇生产与需求现状生产能力 美洲、亚洲、欧洲、大洋洲及非洲等地区 消费量 北美29%,欧洲29%,东北亚25%,东南亚6%,南美3%,中东6%,印度2%中国 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第
4、3章 天然气制甲醇63.1 概述概述3.1.4.1全球天然气制甲醇生产装置概况天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇73.1 概述概述天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇83.1 概述概述3.1.4.2 全球甲醇供需状况天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇93.1 概述概述3.1.5 我国甲醇生产技术现状高、中、低压法并存 多为联醇工艺 原料结构不合理、生产装置规模小、技术水平与国外差距较大、经济效益普遍较差。10104t/a以下的甲醇生产装置已国产化 催化剂 天然气蒸汽转化 甲醇合
5、成 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇103.2 天然气制甲醇的技术概况天然气制甲醇的技术概况天然气脱硫净化,制合成气,甲醇合成及精馏 含硫量(0.10.3)10-6 3.2.1天然气脱硫常规精脱硫工艺 有机硫含量低 氧化锌脱硫 有机硫含量高 两级ZnO床之间进行加氢3.2.1.1 气田采出天然气(矿场气)脱硫的 主要方法化学溶剂法 醇胺法 化学-物理溶剂法 砜胺法天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇113.2 天然气制甲醇的技术概况天然气制甲醇的技术概况3.2.1.2 天然气的精脱硫(1)有机硫的加氢还原 C2H5
6、SH+H2=C2H6+H2S +QC2H5SC2H5+2H2=2C2H6+H2S+QCOS+H2=CO+H2S+QCS2+4H2=CH4+2H2S+Q工艺条件 催化剂 温度 氢分压 钴、钼 300450 系统能量平衡 空速 5001500h-1 单层固定床 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇123.2 天然气制甲醇的技术概况天然气制甲醇的技术概况(2)中温氧化锌脱硫 不产生废气而脱硫效率又高 脱除H2S及一些有机硫 总硫含量 500t/d 4MPa 氢碳比 2.05 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇563.3 天
7、然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展自热转化部分工艺特点 原料气含量范围宽蒸汽/碳比低转化气中残余甲烷含量低 能够快速启动和适应装置能力的变化 预催化转化和自热转化组合工艺 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇573.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇583.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展“Mega 甲醇”工艺的甲醇合成新工艺流程 C79-7GL 260 220225 天天然然气气综综合合利利用用技
8、技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇593.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展主要消耗指标 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇603.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展3.3.1.3 其他工艺 开发甲醇合成器(1)TEC工艺 圆筒状 上下两个端盖 下端盖可拆卸 直径较小的内胆 改变物料流向 中心轴向带外壳列管式换热器 外壳开孔,小于催化剂管束间设等距离折流挡板 冷却管束 沿轴心均匀分布 双层同心管 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇613.3 天然
9、气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展MRF-Z甲醇合成器特点 气体径向流动 气体垂直流过锅炉列管表面 内设换热器和冷却器 及时有效移走反应热 无管板设计和单位甲醇产率较高 减小了压力降和气流循环速度 反应温度易控制,催化剂用量少 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇623.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展(2)Topsoe工艺 造气工艺 换热转化(HER)联合转化工艺 自热转化(ATR)工艺 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇633.3 天然气制甲醇生产技术应用及进
10、展天然气制甲醇生产技术应用及进展Topsoe甲醇合成工艺 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇643.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展 甲醇合成由3个并排的冷激式绝热合成反应器及其间的热交换冷却系统组成。合成反应器 转化率高 催化剂用量少 反应热不必用来预热原料 催化剂层间换热 MK-101型铜基小粒度高活性催化剂 CuO、ZnO和Al2O3 220 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇653.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展甲醇合成反应器 中间冷却径向流
11、动式 5000t/d 固定的催化剂层 0.20.3MPa 23层 合成气向中心流动 操作条件 79MPa 125310 尼日利亚单系列7500t/d(248104t/a)甲醇装置(造气采用ATR工艺)。天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇663.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展(3)Kellogg工艺 转化换热器系统(KRES)联合转化原理与GHR工艺类似 原料气 蒸汽转化器 自热转化炉 热甲醇合成 BASF低压合成催化剂 2台串联绝热型反应器 球形甲醇合成反应器 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章
12、 天然气制甲醇673.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展(4)MGC/MHI工艺 与ICI工艺类似 铜基催化剂 200280 515MPa 冷激式甲醇合成反应器 外串中间锅炉 分段冷激 催化剂床温度趋于均匀 降低反应器单位体积转化率 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇683.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展MGG/MHI超级转化器 混合式等温型反应器 管状立式套管型换热器 与传统的冷激式反应器相比 单程转化率高 空速5000h-1 合成压力8MPa 出口甲醇浓度14%能量回收利用率高 新鲜合成
13、气在塔内预热 催化剂装量少 结构复杂 催化剂装卸复杂 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇693.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展(5)Linde工艺 ICI工艺 甲醇等温合成反应器 催化剂装填在反应器管间 管内采用锅炉水移去反应热 螺旋盘绕式列管和球型管板 4.5MPa 3.5MPa S3-85型 单位表面的传热面大 10MPa 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇703.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展等温合成反应器优点 减少对催化剂的热应力 控制蒸汽
14、压力,调节操作温度 水循环系统保证温度的绝对稳定 催化剂易还原合成压力范围宽不需开工锅炉 适用范围广甲醇收率高 催化剂床层的阻力降低 单位体积催化剂装填量大 冷却表面小 突破了对等温合成反应器在机械上的限制 高7m,螺旋形管子直径20mm,515MPa,20t/d 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇713.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展(6)Uhde工艺 联合自热转化CAR 管壳式反应器 蒸汽转化 自热转化 4.0MPa COR反应器 热源 常规蒸汽转化炉出口高温气体 甲醇合成 列管式等温反应器 铜催化剂 天天然然气气综
15、综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇723.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展(7)Casale工艺 轴径向混合流甲醇合成反应器 催化剂床层上部气流轴向流动 床层主要部分气流径向流动 保证气流分布 各段床层底部封闭,设中心管 各床层段出口甲醇浓度较高 床层阻力降明显减少 高径比合成塔 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇733.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展轴径向混合流甲醇合成反应器缺点 催化剂筐需要更换 催化剂装卸复杂 优点 大型化潜力大 主要限制 操作速度 0.10
16、.8m/s 层流流动 床层压降过大 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇743.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展3.3.2 工业化甲醇工艺的对比(1)造气工艺 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇753.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇763.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展(2)甲醇合成工艺 天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3
17、章 天然气制甲醇773.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇783.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇793.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展天天然然气气综综合合利利用用技技术术2023/2/14第3章 天然气制甲醇803.3 天然气制甲醇生产技术应用及进展天然气制甲醇生产技术应用及进展3.3.2.2 经济对比(1)造气工艺 天天然然气气综综合合利利用用技技术
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