甲醇合成的生产工艺流程及主要设备课件.ppt

1、教学项目教学项目 甲醇合成的生产工艺流程及甲醇合成的生产工艺流程及主要设备主要设备123 3任务任务1 甲醇合成的工艺条件甲醇合成的工艺条件任务任务2 甲醇合成的工艺流程甲醇合成的工艺流程任务任务3 甲醇合成的主要设备甲醇合成的主要设备返回任务甲醇合成的工艺条件任务甲醇合成的工艺条件一、反应温度一、反应温度在甲醇合成反应过程中，温度对反应混合物的平衡和反应速率都有很大在甲醇合成反应过程中，温度对反应混合物的平衡和反应速率都有很大影响。影响。甲醇合成存在一个最适宜温度，催化剂床层的温度分布要尽可能接近最甲醇合成存在一个最适宜温度，催化剂床层的温度分布要尽可能接近最适宜温度曲线。适宜温度曲线。另一

2、方面，反应温度与所选用的催化剂有关，不同的催化剂有不同的活另一方面，反应温度与所选用的催化剂有关，不同的催化剂有不同的活性温度。一般催化剂的活性温度为性温度。一般催化剂的活性温度为 ，铜，铜基催化剂的活性温度为基催化剂的活性温度为 。对每种催化剂在活性温度。对每种催化剂在活性温度范围内都有较适宜的操作温度区间，如催化剂为范围内都有较适宜的操作温度区间，如催化剂为 ，铜基催化剂为，铜基催化剂为 。下一页返回任务甲醇合成的工艺条件任务甲醇合成的工艺条件二、压力二、压力压力也是甲醇合成反应过程的重要工艺条件之一。从热力学分析，甲醇压力也是甲醇合成反应过程的重要工艺条件之一。从热力学分析，甲醇合成是体

3、积缩小的反应，因此增加压力对平衡有利，可提高甲醇平衡产合成是体积缩小的反应，因此增加压力对平衡有利，可提高甲醇平衡产率。在高压下，因气体体积缩小了，则分子之间互相碰撞的机会和次数率。在高压下，因气体体积缩小了，则分子之间互相碰撞的机会和次数就会增多，甲醇合成反应速率也就会因此加快。因而，无论对于反应的就会增多，甲醇合成反应速率也就会因此加快。因而，无论对于反应的平衡或速率，提高压力总是对甲醇合成有利。但是，合成压力不是单纯平衡或速率，提高压力总是对甲醇合成有利。但是，合成压力不是单纯由一个因素来决定的，它与选用的催化剂、温度、空间速度、碳氢比等由一个因素来决定的，它与选用的催化剂、温度、空间速

4、度、碳氢比等因素都有关系。而且，甲醇平衡浓度也不是随压力的增加而成比例的增因素都有关系。而且，甲醇平衡浓度也不是随压力的增加而成比例的增加，当压力提高到一定程度也就不再往上增加。加，当压力提高到一定程度也就不再往上增加。上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺条件任务甲醇合成的工艺条件三、气体组成三、气体组成甲醇由一氧化碳、二氧化碳与氢气反应生成，反应式如下：甲醇由一氧化碳、二氧化碳与氢气反应生成，反应式如下：从反应式可以看出，氢气与一氧化碳合成甲醇的物质的量比为，与二从反应式可以看出，氢气与一氧化碳合成甲醇的物质的量比为，与二氧化碳合成甲醇的物质的量比为，当一氧化碳与二氧化碳都有时，对氧化碳合成

5、甲醇的物质的量比为，当一氧化碳与二氧化碳都有时，对原料气中氢碳比（或值）有以下两种表达方式：原料气中氢碳比（或值）有以下两种表达方式：上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺条件任务甲醇合成的工艺条件生产中合理的氢碳比应比化学计量比略高些，按化学计量比值，值或生产中合理的氢碳比应比化学计量比略高些，按化学计量比值，值或值约为，实际上控制得略高于，即通常保持略高的氢含量。过量值约为，实际上控制得略高于，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。的作用。此外，原料气中含有一定量的此外，

6、原料气中含有一定量的，可以减少反应热量的放出，利于，可以减少反应热量的放出，利于床层温度控制，同时还抑制二甲醚的生成。床层温度控制，同时还抑制二甲醚的生成。控制循环气中惰性气体含量的主要方法是排放粗甲醇分离器后的气体。控制循环气中惰性气体含量的主要方法是排放粗甲醇分离器后的气体。排放气量的计算公式如下：排放气量的计算公式如下：上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺条件任务甲醇合成的工艺条件四、空速四、空速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，其单位是单位体积催化剂所通过的气体量，其

7、单位是（催化剂催化剂h-1），），简写为。简写为。在甲醇生产中，气体一次通过合成塔仅能得到的甲醇，新鲜在甲醇生产中，气体一次通过合成塔仅能得到的甲醇，新鲜气的甲醇合成率不高，因此，新鲜气必须循环使用。此时，合成塔空速气的甲醇合成率不高，因此，新鲜气必须循环使用。此时，合成塔空速常由循环机动力、合成系统阻力等因素来决定。如果采用较低的空速，常由循环机动力、合成系统阻力等因素来决定。如果采用较低的空速，反应过程中气体混合物的组成与平衡组成较接近，催化剂的生产强度较反应过程中气体混合物的组成与平衡组成较接近，催化剂的生产强度较低，但是单位甲醇产品所需循环气量较小，气体循环的动力消耗较少，低，但是单位

8、甲醇产品所需循环气量较小，气体循环的动力消耗较少，预热未反应气体到催化剂进口温度所需换热面积较小，并且离开反应器预热未反应气体到催化剂进口温度所需换热面积较小，并且离开反应器气体的温度较高，其热能利用价值较高。气体的温度较高，其热能利用价值较高。上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺条件任务甲醇合成的工艺条件另外，空速增大到一定程度后，催化床温度将不能维持。在甲醇合成生另外，空速增大到一定程度后，催化床温度将不能维持。在甲醇合成生产中，空速一般控制在产中，空速一般控制在之间。之间。综上所述，影响甲醇合成反应过程的工艺条件有温度、压力、气体组成、综上所述，影响甲醇合成反应过程的工艺条件有温度、压力

9、、气体组成、空速等因素，在具体情况下，针对一定的目标，都可以找到该因素的最空速等因素，在具体情况下，针对一定的目标，都可以找到该因素的最佳或较佳条件，然而这些因素间又是互相有联系的。佳或较佳条件，然而这些因素间又是互相有联系的。上一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程一、甲醇合成流程概述一、甲醇合成流程概述甲醇合成工序的目的是将造气至净化工序制得的，主要含、甲醇合成工序的目的是将造气至净化工序制得的，主要含、和和的新鲜气，在一定压力、温度下合成反应生成粗甲醇。其化学反的新鲜气，在一定压力、温度下合成反应生成粗甲醇。其化学反应方程式如下：应方程式如下：经过一系列流程制得的新鲜气在合

10、成工序中如不能充分利用制取甲醇，经过一系列流程制得的新鲜气在合成工序中如不能充分利用制取甲醇，则不论物料还是能量都是很大的损失，所以，甲醇合成是甲醇生产的关则不论物料还是能量都是很大的损失，所以，甲醇合成是甲醇生产的关键工序，甲醇合成塔又是合成工序的关键设备。键工序，甲醇合成塔又是合成工序的关键设备。下一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程甲醇合成工艺流程有多种，其发展的过程与新催化剂的应用，以及净化甲醇合成工艺流程有多种，其发展的过程与新催化剂的应用，以及净化技术的发展密不可分。最早的甲醇合成是应用锌铬催化剂的高压工艺流技术的发展密不可分。最早的甲醇合成是应用锌铬催化剂的高压工

11、艺流程。高压法是在压力为、温度为程。高压法是在压力为、温度为 下操作下操作的，此法的特点是技术成熟，但投资及生产成本较高。自从铜基催化剂的，此法的特点是技术成熟，但投资及生产成本较高。自从铜基催化剂的发现以及脱硫净化技术解决后，出现了低压工艺流程。低压法的操作的发现以及脱硫净化技术解决后，出现了低压工艺流程。低压法的操作压力为，温度压力为，温度 ，其代表性流程有，其代表性流程有低压法和低压法。低压法和低压法。甲醇合成流程虽有多种，但是许多基本步骤是共同具备的。甲醇合成流程虽有多种，但是许多基本步骤是共同具备的。图图.是一个最基本的流程示意图。新鲜气由压缩机压缩到所需要的合成压力是一个最基本的流

12、程示意图。新鲜气由压缩机压缩到所需要的合成压力与从循环机机来的循环气混合后分为两股，一股为主线进入热交换器，与从循环机机来的循环气混合后分为两股，一股为主线进入热交换器，将混合气预热到催化剂活性温度，进入合成塔；另一股为副线不经过热将混合气预热到催化剂活性温度，进入合成塔；另一股为副线不经过热交换器而是直接进入合成塔以调节进入催化层的温度。交换器而是直接进入合成塔以调节进入催化层的温度。上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程由此可知，合成工序主要由两部分组成，包括甲醇的合成与甲醇的分离，由此可知，合成工序主要由两部分组成，包括甲醇的合成与甲醇的分离，前者在合成塔中进行，

13、后者由一系列传热设备和气液分离设备来完成。前者在合成塔中进行，后者由一系列传热设备和气液分离设备来完成。由于平衡和速率的限制，、由于平衡和速率的限制，、和和的单程转化率低，为了充分的单程转化率低，为了充分利用未反应原料气，较好的措施是分离出甲醇后把未反应的气体返回合利用未反应原料气，较好的措施是分离出甲醇后把未反应的气体返回合成塔重新反应，这就构成了循环流程。成塔重新反应，这就构成了循环流程。新鲜气补入的位置，不宜在合成塔的出口或甲醇分离之前，以免甲醇分新鲜气补入的位置，不宜在合成塔的出口或甲醇分离之前，以免甲醇分压降低，减少甲醇的收率，最有利的位置是在合成塔的进口处。压降低，减少甲醇的收率，

14、最有利的位置是在合成塔的进口处。由以分析可知，由以分析可知，图图.所示的设备和管线的安排是适当的，它是甲所示的设备和管线的安排是适当的，它是甲醇合成流程的共性，下面介绍具有代表性的甲醇合成流程。醇合成流程的共性，下面介绍具有代表性的甲醇合成流程。上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程二、高压法甲醇合成工艺流程二、高压法甲醇合成工艺流程高压工艺流程指的是使用锌铬催化剂，在高压工艺流程指的是使用锌铬催化剂，在 、高温高压下合成甲醇的工艺流程。自从年第一次用这种方高温高压下合成甲醇的工艺流程。自从年第一次用这种方法合成甲醇成功后，差不多有年的时间，世界上甲醇生产都沿用这法合成

15、甲醇成功后，差不多有年的时间，世界上甲醇生产都沿用这种方法，只是在设计上，有某些细节不同。例如，甲醇合成塔内移热方种方法，只是在设计上，有某些细节不同。例如，甲醇合成塔内移热方法有冷管型连续换热式和冷激型多段换热式两大类；反应气体在催化层法有冷管型连续换热式和冷激型多段换热式两大类；反应气体在催化层中流动的方式有轴向和径向或者轴径向的；有副产蒸汽的合成塔，也有中流动的方式有轴向和径向或者轴径向的；有副产蒸汽的合成塔，也有不副产蒸汽的合成塔。不副产蒸汽的合成塔。图图.表示某一高压法甲醇合成工艺流程。由压缩工段送来的具有表示某一高压法甲醇合成工艺流程。由压缩工段送来的具有.压力的新鲜原料气，先进入

16、铁油分离器，并在此与循环压力的新鲜原料气，先进入铁油分离器，并在此与循环压缩机送来的循环气汇合。压缩机送来的循环气汇合。上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程这两股气体中的油污、水雾及羰基化合物等杂质同时在铁油分离器中除这两股气体中的油污、水雾及羰基化合物等杂质同时在铁油分离器中除去，然后进入合成塔。与去，然后进入合成塔。与 在塔内于压力在塔内于压力.、温度、温度 下，在锌铬催化剂上反应生成甲醇。反下，在锌铬催化剂上反应生成甲醇。反应后的气体经塔内热交换器预热刚进入塔内的原料气，温度降至应后的气体经塔内热交换器预热刚进入塔内的原料气，温度降至以下，甲醇含量约左右。经塔以

17、下，甲醇含量约左右。经塔三、低压法甲醇合成工艺流程三、低压法甲醇合成工艺流程近年来，甲醇的合成，大多采用铜系低温高活性催化剂，可在近年来，甲醇的合成，大多采用铜系低温高活性催化剂，可在低压下将（低压下将（）合成气体或含有）合成气体或含有的（的（） 合成气合成气进行合成，并得到较高的转化率。进行合成，并得到较高的转化率。上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程.低压法甲醇合成工艺流程低压法甲醇合成工艺流程年，英国公司在成功地开发了铜基低压甲醇合成催化剂年，英国公司在成功地开发了铜基低压甲醇合成催化剂之后，建立了世界上第一个低压法甲醇合成工厂，即英国之后，建立了世界上第一个低

18、压法甲醇合成工厂，即英国地区工厂。该厂以石脑油为原料，日产甲醇地区工厂。该厂以石脑油为原料，日产甲醇。到。到低压法甲醇生产是甲醇生产工艺上的一次重大变革，世界上采用低压法甲醇生产是甲醇生产工艺上的一次重大变革，世界上采用低压法建厂的国家很多，其中以天然气（或石脑油）为原料的低压法建厂的国家很多，其中以天然气（或石脑油）为原料的低压法甲醇工厂列于低压法甲醇工厂列于表表.中。中。低压甲醇合成工艺流程如低压甲醇合成工艺流程如图图.所示。所示。上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程该工艺使用多段冷激式合成塔。合成气在型铜基催化剂上进行该工艺使用多段冷激式合成塔。合成气在型铜基催

19、化剂上进行、加氢合成甲醇的化学反应，反应在压力，温度、加氢合成甲醇的化学反应，反应在压力，温度 下进行。新鲜原料气与分离甲醇后的循环气混合后进下进行。新鲜原料气与分离甲醇后的循环气混合后进入循环压缩机，升压至。入循环压缩机，升压至。低压甲醇合成工艺有如下特点：低压甲醇合成工艺有如下特点： 合成塔结构简单；合成塔结构简单； 粗甲醇中杂质含量低；粗甲醇中杂质含量低； 合成压力低；合成压力低； 能耗低。能耗低。表表.列出了低压法与高压法动力消耗的比较。列出了低压法与高压法动力消耗的比较。上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程.低压法甲醇合成工艺流程低压法甲醇合成工艺流程该工艺

20、采用管壳型合成塔。催化剂装填在管内，反应热由管间的沸腾水该工艺采用管壳型合成塔。催化剂装填在管内，反应热由管间的沸腾水移走，并副产中压蒸汽。移走，并副产中压蒸汽。低压甲醇合成工业化后，很快得到了广泛的应用，其中一些低压甲醇合成工业化后，很快得到了广泛的应用，其中一些以天然气（或石脑油）为原料的工厂列于以天然气（或石脑油）为原料的工厂列于表表.中。中。世纪年代，齐鲁石油化工公司第二化肥厂引进了联邦德国世纪年代，齐鲁石油化工公司第二化肥厂引进了联邦德国公司的低压甲醇合成装置。公司的低压甲醇合成装置。下面介绍以减压渣油为原料的低压甲醇合成流程。该工艺是下面介绍以减压渣油为原料的低压甲醇合成流程。该工

21、艺是在压力下用部分氧化法造气，采用石脑油萃取法回收炭黑。脱在压力下用部分氧化法造气，采用石脑油萃取法回收炭黑。脱硫后的气体一部分直接进入合成系统，另一部分则经过高温变换再硫后的气体一部分直接进入合成系统，另一部分则经过高温变换再脱除部分后进入合成塔。合成的粗甲醇通过三塔精馏制得产品精脱除部分后进入合成塔。合成的粗甲醇通过三塔精馏制得产品精甲醇。甲醇。上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程图图.为低压法甲醇合成工段流程。由脱碳工段来的高为低压法甲醇合成工段流程。由脱碳工段来的高氢气体与循环气混合，进入循环机加压，再与脱硫后的气体混合，经换氢气体与循环气混合，进入循环机加压

22、，再与脱硫后的气体混合，经换热器换预热至热器换预热至，进入管壳型甲醇合成塔的列管内，在铜基催化，进入管壳型甲醇合成塔的列管内，在铜基催化剂的作用下，于、剂的作用下，于、 温度下进行甲醇合成反温度下进行甲醇合成反应。甲醇合成反应放出的热量很快被沸腾水移走。合成塔壳程的锅炉给应。甲醇合成反应放出的热量很快被沸腾水移走。合成塔壳程的锅炉给水是自然循环的，这样通过控制沸腾水上的蒸气压力，可以保持恒定的水是自然循环的，这样通过控制沸腾水上的蒸气压力，可以保持恒定的反应温度。反应后出塔气体与进塔气体换热后温度降至反应温度。反应后出塔气体与进塔气体换热后温度降至.，经锅，经锅炉给水换热器冷却到炉给水换热器冷

23、却到，再经水冷器冷却到，再经水冷器冷却到，进入甲醇分离，进入甲醇分离器，分离出来的气体大部分回到循环机入口，少部分排放。液体粗甲醇器，分离出来的气体大部分回到循环机入口，少部分排放。液体粗甲醇则送精馏工段。则送精馏工段。上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程低压法合成甲醇的主要特点如下：低压法合成甲醇的主要特点如下： 采用管壳式合成塔；采用管壳式合成塔； 无需专设开工加热炉，开车方便；无需专设开工加热炉，开车方便； 合成塔可以副产中压蒸汽，非常合理地利用了反应热。合成塔可以副产中压蒸汽，非常合理地利用了反应热。日前，低压法甲醇技术主要是英国法和德国法。这两日前，低压法甲

24、醇技术主要是英国法和德国法。这两种方法的工艺技术指标见种方法的工艺技术指标见表表.。四、中压法甲醇合成工艺流程四、中压法甲醇合成工艺流程中压法甲醇合成工艺是在低压法基础上进一步发展起来的。由于低压法中压法甲醇合成工艺是在低压法基础上进一步发展起来的。由于低压法操作压力低，导致设备体积庞大，不利于甲醇生产的大型化，所以发展操作压力低，导致设备体积庞大，不利于甲醇生产的大型化，所以发展了压力为左右的甲醇合成中压法。它能更有效地降低建厂费了压力为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。用和甲醇生产成本。上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程公司在型催化剂

25、的基础上，通过改变催化剂的晶体结构，公司在型催化剂的基础上，通过改变催化剂的晶体结构，制成了成本较高的型催化剂。由于这种催化剂在较高压力下能制成了成本较高的型催化剂。由于这种催化剂在较高压力下能维持较长的寿命，年公司建立了一套合成压力为维持较长的寿命，年公司建立了一套合成压力为的中压甲醇合成装置，所用合成塔与低压法相同，也是四段冷激式，的中压甲醇合成装置，所用合成塔与低压法相同，也是四段冷激式，工艺流程与低压法也相似。公司也发展了的中压法工艺流程与低压法也相似。公司也发展了的中压法甲醇合成，其工艺流程和设备与低压法类似。甲醇合成，其工艺流程和设备与低压法类似。日本三菱瓦斯化学公司开发了合成压力

26、为左右的中压法甲醇日本三菱瓦斯化学公司开发了合成压力为左右的中压法甲醇合成工艺。该公司新合成工艺。该公司新工厂的甲醇工艺生产流程如工厂的甲醇工艺生产流程如图图.所示。所示。上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程五、联醇工艺流程五、联醇工艺流程.联醇生产的特点联醇生产的特点联醇生产主要特点是：联醇生产主要特点是： 充分利用现有合成氨生产装置，只需增添甲醇合成与精馏两套设备就充分利用现有合成氨生产装置，只需增添甲醇合成与精馏两套设备就可以生产甲醇，所以投资省、上马快；可以生产甲醇，所以投资省、上马快； 在合成氨厂设置联醇生产，不仅可以使变换工段指标放宽，变换在合成氨厂设置联

27、醇生产，不仅可以使变换工段指标放宽，变换的蒸汽消耗降低，而且可以使铜洗工段进口含量降低，铜洗负荷减的蒸汽消耗降低，而且可以使铜洗工段进口含量降低，铜洗负荷减轻，从而使合成氨厂的变换、压缩和铜洗工段能耗降低。轻，从而使合成氨厂的变换、压缩和铜洗工段能耗降低。.联醇生产的工艺特点联醇生产的工艺特点联醇生产是甲醇在合成氨工艺中，与传统的甲醇生产工艺相比具有如下联醇生产是甲醇在合成氨工艺中，与传统的甲醇生产工艺相比具有如下特点：特点：上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程 联醇生产串联在合成氨工艺中，所以既要满足合成氨的工艺条件，又联醇生产串联在合成氨工艺中，所以既要满足合成氨

28、的工艺条件，又要满足合成甲醇的要求；要满足合成甲醇的要求； 由于联醇生产串联在合成氨工艺中，合成甲醇后的气体还需精制，才由于联醇生产串联在合成氨工艺中，合成甲醇后的气体还需精制，才能进行合成氨反应；能进行合成氨反应；.联醇生产的工艺要求联醇生产的工艺要求联醇生产与传统的甲醇生产有上述区别，所以，联醇生产工艺除有一般联醇生产与传统的甲醇生产有上述区别，所以，联醇生产工艺除有一般甲醇生产的工艺要求外，还有联醇工艺的特殊要求。甲醇生产的工艺要求外，还有联醇工艺的特殊要求。（）甲醇生产的一般要求。（）甲醇生产的一般要求。 原料气进入甲醇反应器前必须把主要组分配成一定比例，并清除对催原料气进入甲醇反应器

29、前必须把主要组分配成一定比例，并清除对催化剂有害的物质；化剂有害的物质；上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程 合成催化剂在合成催化剂在以上开始反应，为使整个催化剂床层均匀达到以上开始反应，为使整个催化剂床层均匀达到活化温度，入塔气体必须经过预热。同时为了防止碳钢设备在高温下产活化温度，入塔气体必须经过预热。同时为了防止碳钢设备在高温下产生氢腐蚀，出塔气体必须经过冷却；生氢腐蚀，出塔气体必须经过冷却； 经合成反应生成的甲醇与未反应的经合成反应生成的甲醇与未反应的、 、等气体等气体必须得到及时的分离，降低反应生成物的温度，这样有利于提高合成反必须得到及时的分离，降低反应生

30、成物的温度，这样有利于提高合成反应的速度。应的速度。（）联醇生产的特殊要求。（）联醇生产的特殊要求。 联醇工艺与合成氨生产串联，但为了提高催化剂的利用效率，经合成联醇工艺与合成氨生产串联，但为了提高催化剂的利用效率，经合成分离后的一部分气体可去铜洗进行精制，除去残存的、分离后的一部分气体可去铜洗进行精制，除去残存的、后作后作为合成氨的原料气体使用，而另一部分气体则用循环机进行循环，继续为合成氨的原料气体使用，而另一部分气体则用循环机进行循环，继续合成甲醇。合成甲醇。上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程 由于联醇工艺与合成氨生产串联，因此生产能力是以合成氨产量与甲由于联

31、醇工艺与合成氨生产串联，因此生产能力是以合成氨产量与甲醇产量之和，即所谓醇产量之和，即所谓“总氨总氨” 产量来表示。在产量来表示。在“总氨总氨” 生产能力不变生产能力不变的情况下，甲醇生产能力用醇氨比（甲醇产量总氨产量）的情况下，甲醇生产能力用醇氨比（甲醇产量总氨产量） 来表示，醇来表示，醇氨比可以在一定范围内调整。调整的方法一般是改变原料气中氨比可以在一定范围内调整。调整的方法一般是改变原料气中的比例，精确地说是调整（的比例，精确地说是调整（）（）（）。）。 联醇生产作为合成氨流程中一个环节，甲醇生产会影响合成氨及整个联醇生产作为合成氨流程中一个环节，甲醇生产会影响合成氨及整个系统的生产，如

32、催化剂活性的衰退，甲醇反应器的开停及操作条件变化系统的生产，如催化剂活性的衰退，甲醇反应器的开停及操作条件变化等原因，都会造成铜洗气中、等原因，都会造成铜洗气中、的含量变化，使铜性负荷产生的含量变化，使铜性负荷产生波动，甚至影响氨合成塔的正常生产；甲醇反应器后的气液分离情况，波动，甚至影响氨合成塔的正常生产；甲醇反应器后的气液分离情况，会影响铜液组成；在甲醇生产不正常或事故状态下，要维持合成氨的生会影响铜液组成；在甲醇生产不正常或事故状态下，要维持合成氨的生产等。产等。上一页 下一页返回任务甲醇合成的工艺流程任务甲醇合成的工艺流程（）联醇生产的工艺流程。（）联醇生产的工艺流程。联醇生产形式较多

33、，一般采用联醇生产形式较多，一般采用图图.所示的工艺流程。所示的工艺流程。由变换送来经过净化的变换气，其中含有体积分数约为的由变换送来经过净化的变换气，其中含有体积分数约为的 ，为了减为了减少氢气的消耗与提高粗甲醇的质量，变换气经压缩机加压到进少氢气的消耗与提高粗甲醇的质量，变换气经压缩机加压到进入水洗塔，用水吸收入水洗塔，用水吸收，使，使 降低到降低到. .。然后。然后回压缩机进一步加压到左右，经水冷器和油分离器除去其中回压缩机进一步加压到左右，经水冷器和油分离器除去其中的水和油后，与甲醇循环机出口的循环气混合，进循环机滤油器进一步的水和油后，与甲醇循环机出口的循环气混合，进循环机滤油器进一

34、步分离油水后，进入活性炭过滤器，除去气体中夹带的少量润滑油、铁锈分离油水后，进入活性炭过滤器，除去气体中夹带的少量润滑油、铁锈及其他杂质，出来的是比较纯净的甲醇合成原料气，经甲醇合成塔之主、及其他杂质，出来的是比较纯净的甲醇合成原料气，经甲醇合成塔之主、副线进入甲醇合成塔。副线进入甲醇合成塔。上一页返回任务甲醇合成的主要设备任务甲醇合成的主要设备一、甲醇合成塔一、甲醇合成塔.工艺对合成塔的要求工艺对合成塔的要求 从合成甲醇反应原理可知：甲醇合成是放热反应，在合成塔结构上必从合成甲醇反应原理可知：甲醇合成是放热反应，在合成塔结构上必须考虑到，要将反应过程中放出的热量不断移出。否则，随着反应进行须

35、考虑到，要将反应过程中放出的热量不断移出。否则，随着反应进行催化剂温度逐渐升高，偏离理想的反应温度，严重时将烧毁催化剂。因催化剂温度逐渐升高，偏离理想的反应温度，严重时将烧毁催化剂。因此，合成塔应该能有效地移去反应热，合理地控制催化剂层的温度分布，此，合成塔应该能有效地移去反应热，合理地控制催化剂层的温度分布，使其接近最适宜的温度分布曲线，提高甲醇合成率和催化剂的使用寿命。使其接近最适宜的温度分布曲线，提高甲醇合成率和催化剂的使用寿命。 甲醇合成是在有催化剂的情况下进行的，合成塔的生产能力与催化剂甲醇合成是在有催化剂的情况下进行的，合成塔的生产能力与催化剂的充填量有关。因此，要充分利用合成塔的

36、容积，尽可能多装催化剂，的充填量有关。因此，要充分利用合成塔的容积，尽可能多装催化剂，以提高生产能力。以提高生产能力。下一页返回任务甲醇合成的主要设备任务甲醇合成的主要设备 反应器内件结构合理，能保证气体均匀地通过催化剂层，减少流体阻反应器内件结构合理，能保证气体均匀地通过催化剂层，减少流体阻力，增加气体的处理量，从而提高甲醇的产量。力，增加气体的处理量，从而提高甲醇的产量。.甲醇合成塔的分类甲醇合成塔的分类甲醇合成塔的类型很多，可按不同的分类方法进行分类。甲醇合成塔的类型很多，可按不同的分类方法进行分类。（）按冷却介质种类分类。（）按冷却介质种类分类。按此方式可分为自热式甲醇合成塔和外冷式甲

37、醇合成塔。按此方式可分为自热式甲醇合成塔和外冷式甲醇合成塔。（）按操作方式分类。（）按操作方式分类。按此方式可分为连续换热式和多段换热式两大类。按此方式可分为连续换热式和多段换热式两大类。 连续换热式合成塔。连续换热式合成塔。上一页 下一页返回任务甲醇合成的主要设备任务甲醇合成的主要设备 多段换热式合成塔。多段换热式合成塔。（）按反应气流动方式分类。（）按反应气流动方式分类。按此方式可分为轴向式、径向式和轴径向式。按此方式可分为轴向式、径向式和轴径向式。.甲醇合成塔的基本结构甲醇合成塔的基本结构甲醇合成塔主要由外筒和内件构成。甲醇合成塔主要由外筒和内件构成。）催化剂筐）催化剂筐甲醇合成塔内件的

38、核心是催化剂筐，它的设计情况直接影响合成塔的产甲醇合成塔内件的核心是催化剂筐，它的设计情况直接影响合成塔的产量和消耗定额，它的型式与结构首先是尽可能实现催化剂床层以最佳温量和消耗定额，它的型式与结构首先是尽可能实现催化剂床层以最佳温度分布。度分布。（）连续换热式催化剂筐。（）连续换热式催化剂筐。上一页 下一页返回任务甲醇合成的主要设备任务甲醇合成的主要设备 自热式。在自热式甲醇合成催化剂管中，根据不同的冷管结构，主要自热式。在自热式甲醇合成催化剂管中，根据不同的冷管结构，主要可分为单管逆流式、双套管并流式、三套管并流式、单管并流式以及可分为单管逆流式、双套管并流式、三套管并流式、单管并流式以及

39、形管式。其结构及轴向温度分布示意图分别见形管式。其结构及轴向温度分布示意图分别见图图.、图图.、图图.、图图.。在冷却段中，催化剂床层的实际温度分布由单位体积催化剂床层中反应在冷却段中，催化剂床层的实际温度分布由单位体积催化剂床层中反应放热量和单位体积催化剂床层中冷管排热量之间的相对大小决定。冷管放热量和单位体积催化剂床层中冷管排热量之间的相对大小决定。冷管排热量的大小与冷管的传热面积和传热系数有关，也与催化剂床层和冷排热量的大小与冷管的传热面积和传热系数有关，也与催化剂床层和冷管中冷气体之间的温度有关，而温差既随着床层高度变化，也与冷管的管中冷气体之间的温度有关，而温差既随着床层高度变化，也

40、与冷管的结构有关。因此，不同的冷管结构会有不同的温度分布而影响到催化剂结构有关。因此，不同的冷管结构会有不同的温度分布而影响到催化剂床层的生产强度。床层的生产强度。上一页 下一页返回任务甲醇合成的主要设备任务甲醇合成的主要设备 单管外冷式。单管外冷式结构及催化剂床层温度分布见单管外冷式。单管外冷式结构及催化剂床层温度分布见图图.所示。所示。由图可知，单管外冷式催化剂床层中也只有冷却段，而且是催化剂装填由图可知，单管外冷式催化剂床层中也只有冷却段，而且是催化剂装填在管内，冷却介质走管外，所以冷却介质通过管壁与管内的催化剂床层在管内，冷却介质走管外，所以冷却介质通过管壁与管内的催化剂床层换热。这种

41、合成塔结构即为式甲醇合成塔结构，广泛应用于换热。这种合成塔结构即为式甲醇合成塔结构，广泛应用于中低压法甲醇生产中。中低压法甲醇生产中。（）多段换热式催化剂筐。（）多段换热式催化剂筐。 多段间接换热式。多段间接换热式。图图.表示三段间接换热式甲醇合成催化剂表示三段间接换热式甲醇合成催化剂筐及其操作状况。筐及其操作状况。图图.中是第一段绝热操作过程中甲醇转化率与温度的关系，中是第一段绝热操作过程中甲醇转化率与温度的关系，叫做绝热操作线，及分别是第二段及第三段的绝热操作线。叫做绝热操作线，及分别是第二段及第三段的绝热操作线。上一页 下一页返回任务甲醇合成的主要设备任务甲醇合成的主要设备在间接换热过程

42、中只有温度变化，而无混合气体的组成变化，因此冷却在间接换热过程中只有温度变化，而无混合气体的组成变化，因此冷却线及与温度轴平行。是离开第三段催化剂床层的热气体在线及与温度轴平行。是离开第三段催化剂床层的热气体在床外换热器中加热进入系统原料气的过程。冷原料气依次经过三段换热床外换热器中加热进入系统原料气的过程。冷原料气依次经过三段换热后，达到催化剂的活性反应温度，进入催化剂床层开始甲醇合成反应。后，达到催化剂的活性反应温度，进入催化剂床层开始甲醇合成反应。 多段冷激式。多段冷激式。图图.表示三段原料气冷激式催化剂筐及其操作表示三段原料气冷激式催化剂筐及其操作状况。状况。图图.中、分别是第一段、第

43、二段及第三段的绝中、分别是第一段、第二段及第三段的绝热操作线。由于冷激过程中反应后的气体与新鲜气混合，则气体组成发热操作线。由于冷激过程中反应后的气体与新鲜气混合，则气体组成发生了变化，因此段间冷却线及与温度轴不平行。生了变化，因此段间冷却线及与温度轴不平行。上一页 下一页返回任务甲醇合成的主要设备任务甲醇合成的主要设备（）径向催化剂筐。（）径向催化剂筐。径向催化剂筐如径向催化剂筐如图图.所示。流体沿中心管向下流动，同时经中所示。流体沿中心管向下流动，同时经中心管壁上的小孔流入催化剂床层，在催化剂床层中由内向外流动，再经心管壁上的小孔流入催化剂床层，在催化剂床层中由内向外流动，再经催化剂床层外

44、侧器壁上的小孔流入外围的环隙集合后流出反应器。图中催化剂床层外侧器壁上的小孔流入外围的环隙集合后流出反应器。图中起分流作用的中心管称为分流流道或分气管，起合流作用的环隙称为合起分流作用的中心管称为分流流道或分气管，起合流作用的环隙称为合流流道。流流道。在径向催化剂筐中，由于气体通过多孔的分气管作径向流动，气体的流在径向催化剂筐中，由于气体通过多孔的分气管作径向流动，气体的流通截面积大，流速小，流程短，使催化剂床层压力降显著减小，从而节通截面积大，流速小，流程短，使催化剂床层压力降显著减小，从而节约动力消耗，降低对循环压缩机的要求。约动力消耗，降低对循环压缩机的要求。上一页 下一页返回任务甲醇合

45、成的主要设备任务甲醇合成的主要设备）热交换器）热交换器在甲醇合成塔内，、在甲醇合成塔内，、及及在催化剂的作用下进行反应生成甲在催化剂的作用下进行反应生成甲醇。对于高压法使用锌铬催化剂生产甲醇时，出催化剂床层的反应气体醇。对于高压法使用锌铬催化剂生产甲醇时，出催化剂床层的反应气体温度约温度约，而进合成塔的原料气的温度约，而进合成塔的原料气的温度约，为了达到塔内，为了达到塔内甲醇合成反应的自身热量平衡，合理安排冷热交换，回收反应热，维持甲醇合成反应的自身热量平衡，合理安排冷热交换，回收反应热，维持催化剂床层适宜温度，需要设置热交换器。催化剂床层适宜温度，需要设置热交换器。一般热交换器放在塔的下部。

46、但对于大直径的甲醇合成塔，为了装卸催一般热交换器放在塔的下部。但对于大直径的甲醇合成塔，为了装卸催化剂方便和充分利用高压空间，有把热交热器放在塔的上部或塔外的。化剂方便和充分利用高压空间，有把热交热器放在塔的上部或塔外的。下面简要介绍塔内热交换器的结构形式。下面简要介绍塔内热交换器的结构形式。上一页 下一页返回任务甲醇合成的主要设备任务甲醇合成的主要设备在设计换热器时，不仅要求传热效率高，热损失少，流体阻力小，所占在设计换热器时，不仅要求传热效率高，热损失少，流体阻力小，所占空间小，制造简单，清洗检修方便，操作稳定，结构可靠、紧凑，而且空间小，制造简单，清洗检修方便，操作稳定，结构可靠、紧凑，

47、而且换热器的传热面积既要适应正常生产的要求，还要满足催化剂升温还原换热器的传热面积既要适应正常生产的要求，还要满足催化剂升温还原和催化剂活性衰退至一定限度的需要。因此，换热器的传热面积要有一和催化剂活性衰退至一定限度的需要。因此，换热器的传热面积要有一定的富余量，以适应因催化剂使用后期活性下降；必须提高原料气进催定的富余量，以适应因催化剂使用后期活性下降；必须提高原料气进催化剂床层温度的要求，富余的换热器传热面积应使催化剂使用后期不开化剂床层温度的要求，富余的换热器传热面积应使催化剂使用后期不开电加热器为宜。催化剂使用过程中，活性由高到低变化，另外，当气体电加热器为宜。催化剂使用过程中，活性由

48、高到低变化，另外，当气体流量、组成、压力等变动时，换热器传递的热量发生改变，而原料气进流量、组成、压力等变动时，换热器传递的热量发生改变，而原料气进催化剂床层的温度必须维持在一定的范围内。为控制催化剂床层的温度，催化剂床层的温度必须维持在一定的范围内。为控制催化剂床层的温度，在换热器的中心设置冷气副线，该股气体不经过换热器而直接进入催化在换热器的中心设置冷气副线，该股气体不经过换热器而直接进入催化剂床层中的冷管，来控制和调节催化剂床层的温度。剂床层中的冷管，来控制和调节催化剂床层的温度。上一页 下一页返回任务甲醇合成的主要设备任务甲醇合成的主要设备）电加热器）电加热器甲醇合成塔内安装电加热器的

49、主要目的是用于催化剂的升温还原，电加甲醇合成塔内安装电加热器的主要目的是用于催化剂的升温还原，电加热器所在的中心管是塔内气体必经的通道。热器所在的中心管是塔内气体必经的通道。塔内电加热器设计的一般要求为：塔内电加热器设计的一般要求为： 电加热器的功率应满足催化剂升温还原过程中所需要的热量，使催化电加热器的功率应满足催化剂升温还原过程中所需要的热量，使催化剂得到充分的还原，从而充分发挥催化剂的活性；剂得到充分的还原，从而充分发挥催化剂的活性； 气流通过电加热器时阻力应小；气流通过电加热器时阻力应小； 材料消耗少，节省贵重金属；材料消耗少，节省贵重金属； 使用寿命长，电热元件的局部温度不得超过其允

50、许值；使用寿命长，电热元件的局部温度不得超过其允许值； 密封、绝缘性能可靠；密封、绝缘性能可靠；上一页 下一页返回任务甲醇合成的主要设备任务甲醇合成的主要设备 结构简单，制造、安装、使用、检修方便。结构简单，制造、安装、使用、检修方便。.典型的甲醇合成塔典型的甲醇合成塔甲醇合成塔的类型很多，每一种合成塔都有其自身的特点和适用场合。甲醇合成塔的类型很多，每一种合成塔都有其自身的特点和适用场合。传统的高压法甲醇合成或中压联醇生产中多用连续的三套管并流和单管传统的高压法甲醇合成或中压联醇生产中多用连续的三套管并流和单管并流式，中低压法甲醇生产中，多用多层冷激式合成塔和管束式合成塔并流式，中低压法甲醇