甲醇的生產精品課件

1、甲醇的生產第1頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四甲醇的發(fā)現(xiàn)甲醇木醇或木精一氯甲烷水解co和H2鋅鉻催化劑1966英1857法1661英300噸/年高壓1923德co和H2銅催化劑低壓甲醇甲醇甲醇第一節(jié) 概述第2頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四我國甲醇工業(yè)蘭州、吉林、太原（渣油）高壓法鋅鉻甲醇50年代60至70年代上海吳涇化工廠（焦炭和石腦油）中壓法銅70至80年代四川維尼綸廠（乙炔尾氣）低壓法銅山東齊魯石化公司（渣油)90年代上海焦化廠、中小氮肥廠聯(lián)醇低壓法銅第3頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四甲醇 化工原料燃料 甲烷

2、氯化物發(fā)電站摻燒汽油用途甲胺 醋酸、醋酐、甲酸甲酯、碳酸二甲酯農藥敵百蟲甲基對硫磷甲醛 第4頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四健康危害侵入途徑 吸入、食入 、經皮吸收 。健康危害 對中樞神經系統(tǒng)有麻醉作用；對視神經和視網膜有特殊選擇作用，引起病變；可致代謝性酸中毒。急性中毒：暫時大量吸入出現(xiàn)輕度眼及上呼吸道刺激癥狀（口服有胃腸道刺激癥狀）；經一段時間潛伏期后出現(xiàn)頭痛、頭暈、乏力、眩暈、酒醉感、意識朦朧、甚至昏迷。視神經及視網膜病變，可有事物模糊、復視等，重者失明。代謝性酸中毒時出現(xiàn)二氧化碳結合力下降、呼吸加速等。慢性影響：神經衰弱綜合征，植物神經功能失調，粘膜刺激，視力

3、減退等。皮膚出現(xiàn)脫脂、皮炎等。 第5頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四危險特性:甲醇屬第3.2類 中閃點易燃液體，其蒸氣與空氣可形成爆炸性混合物。遇明火、高熱能引起燃燒爆炸。與氧化劑接觸發(fā)生化學反應或引起燃燒。在火場中，受熱的容器有爆炸危險。其蒸氣比空氣重，能在較低處擴散到相當遠的地方，遇明火會引著回燃。禁忌物 酸類、酸酐、強氧化劑、堿金屬。燃燒（分解）產物 一氧化碳、二氧化碳。第6頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四工業(yè)生產方法以天然氣為原料 以焦爐氣為原料以煤氣為原料與合成氨聯(lián)醇 CO+2H2 CH3OH第7頁，共37頁，2022年，5月20日

4、，17點31分，星期四聯(lián)醇生產及其特點原料氣按一 定比例配制，同時滿足甲醇合成和氨合成的需要銅基催化劑抗毒能力差，對氣體凈化要求高在總氨生產能力一定的條件下，甲醇的產量有醇氨比來調節(jié)甲醇對銅洗的操作有一定的影響，如壓力、氣質。第8頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四第二節(jié)甲醇反應機理CO+2H2=CH3OH2CO+4H2=CH3OH+H2OCO+3H2=CH4+H2O平衡常數的計算：可逆、放熱、加壓、催化劑反應特點第9頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四第10頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四化學平衡理論在聯(lián)醇生產中的應用反應

5、壓力的影響：壓力越高，生成量越大。溫度的影響：溫度低有利于提高產率，但影響反應速度。要求有較適宜的溫度。H2:CO=2:1空速的影響：在溫度、壓力不變的情況下空速越大，氣體在催化劑表面接觸的時間越短，單程轉化率越低。原料氣組分的要求：氮氣等惰性氣的存在影響氫氣的分壓。催化劑的選用第11頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四合成甲醇反應的熱效應合成甲醇反應的熱效應，隨著壓力的增加而增加在100一300大氣壓范圍內溫度的影響最為明顯。如果考慮到甲醇和氣體的混合熱(邊混合邊吸熱)在壓力為300大氣壓，溫度從275上升到350時，生成甲醇反應的總熱效應從2378增加到2380千卡克

6、分子甲醇。在350下，壓力由1大氣壓增加到300大氣壓時，總的熱效應由233增加23.8千卡克分子。第12頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四第13頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四各種因素對合成甲醇過程的影響溫度壓力氣體組成及空速合成塔內件結構催化劑形狀大小還原方法第14頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四一、溫度T ，活性 。銅系180- 260 、鉻系360一370是最佳溫度。不論什么樣顆粒的催化劑，在溫度高于最大生產能力點時，生產能力的降低，多半是因為副反應的速度增加，而不是因為接近于平衡之故。實際上，在最好的情況下，

7、接近平衡的程度不過36，而在380時僅近似27。溫度過高(400 ) ，會有強烈放熱的甲烷化反應，可能使催化劑燒結。第15頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四二、壓力壓力對催化劑生產能力的影響非常大，但表現(xiàn)得不如溫度的影響那么明顯。隨著壓力的增加，可比較明確地決定最佳溫度的范圍。第16頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四三、空速隨著空速增加(亦即接觸時間的減少)，氣體中甲醇含量降低。但是催化劑的生產能力由于在單位時間內通過同樣體積催化劑上的氣體量大而增加了產量?？账購?0000時-1增加到30000時-1，生產能力增長效果最大。第17頁，共37頁，2

8、022年，5月20日，17點31分，星期四四、氣體混合物的組成 增加H2/CO的比值，可使催化劑的生產能力在任何工藝參數的條件下降低。大概在H2/CO 4時，催化劑的生產能力最大。在最佳溫度360-380之間，隨著一氧化碳分壓的增大，催化劑的生產能力增長得較高(圖12)。第18頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四關于二氧化碳對催化劑活性的影響問題到目前為止，研究人員的意見還是互相矛盾的。有的指出，有少量的二氧化碳可降低甲醇的生成速度、增高產品中的水分；增加氣體的消耗量。有的資料卻又說，用二氧化碳預處理過的催化劑可以提高其活性。第19頁，共37頁，2022年，5月20日，1

9、7點31分，星期四CO2對甲醇合成的益處 CO2+3H2=CH3OH+H2O有反應式知用二氧化碳合成甲醇比用一氧化碳多耗一個氫，同時多生成一個分子的水。益處：反應熱低，爐溫易控；生成的水熱溶大使反應溫度平穩(wěn)，可防止觸媒超溫；水的存在能抑制二甲醚的生成，保證了甲醇的質量；氣體中極性分子的存在可防止觸媒的老化，同時可增加催化劑的活性。生成的原料氣中有過量的氫(如蒸汽氧轉化天然氣，轉化氣中的H2/CO=283O) 以保持一定量的二氧化碳為適宜，使H2/CO=215225范圍內的數量。第20頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四甲醇對尿素生產的影響解吸系統(tǒng):主要是甲醇在143、3.

10、5/2(表)壓力下,大部分甲醇從溶液中解吸出來,使塔內氣相流量增加,超過泛點氣速后,造成液泛。中壓吸收系統(tǒng)(一吸塔):一吸塔出氣超溫.甲醇對產品質量的影響.第21頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四五、催化劑顆粒催化劑顆粒為5*5毫米和9*9毫米。在所有的溫度范圍內，顆粒尺寸對催化劑生產能力之影響的研究表明，在顆粒為9*9毫米催化劑上甲醇的合成是在過渡區(qū)進行的。在顆粒為45毫米，壓力為350大氣壓的條件下，只有在溫度低于350時，過程才在動力學區(qū)域內進行。在更高溫度下，至少在上述尺寸的顆粒上，反應速度受到組分在催化劑孔中擴散過程的抑制。第22頁，共37頁，2022年，5月

11、20日，17點31分，星期四第三節(jié)甲醇催化劑種類： 銅-鋅鉻系Cu Zn Cr 銅基催化劑CuAlZn活性組分：Cu載體：Al2O3催化劑的還原：CuO+H2=Cu+H2O 第23頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四催化劑的升溫還原低氫還原：（1）升溫階段：介質：氮氣，壓力：2.5MPa，升溫速率：5/h ，結束溫度 130（2）還原初期：氫氣濃度，壓力3.0，升溫速率：3/h（3）還原主期：升溫速率：1/h，水汽濃度5000ppm，結束溫度：180（4）還原末期：升溫速率：4/h，氫含量10，結束溫度230，（5）提氫提壓：4/h，壓力6.0MPa，溫度250（6）提壓

12、換氣輕負荷：第24頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四銅基催化劑的高氫還原升溫：壓力：5MPa，升溫速率5/h，結束溫度100。還原溫度：空速5000，5-7/h，溫度到275恒溫階段：2705換氣：第25頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四出水量的計算以C-301催化劑為例，計算1噸催化劑的理論出水量： 催化劑的組分：CuO 59.51 ZnO 30.17 Al2O3 3.70 水分 3.23 其他 3.39第26頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四 CuO+H2=Cu+H2O 80 18 595.1 x 80:595.1=1

13、8:x x=133.9kg 催化劑中含有3.39的結晶水，總出水量：133.933.9167.8kg第27頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四醇氨比的調節(jié)方法調節(jié)變換氣中的一氧化碳：調節(jié)變換爐一氧化碳的轉化率；調節(jié)再生氣回收量；變換爐副線調節(jié)提高新鮮氣中(CO+CO2)含量，降低醇后氣(CO+CO2)含量調節(jié)甲醇合成壓力：醇后氣憋壓；壓縮機六段進口憋壓；六回六閥門調節(jié)第28頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四聯(lián)醇生產對精煉的影響消除了硫化氫對銅液的直接危害避免了低價銅氧化，穩(wěn)定銅比銅液起泡帶液操作壓力波動氣體成分的變化再生工藝和設備的改進第29頁，共

14、37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四粗甲醇的質量精甲醇的質量和制造精甲醇過程中的損耗，很大程度上取決于粗甲醇的質量。因此，全面認識過程的特點，就有可能限制副反應的發(fā)生，從而保證在最小的原料和能量損耗的情況下，獲得高質量的粗甲醇。第30頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四粗甲醇是無色的，有臭味的液體，它的臭味是混在其中的有機雜質而引起的。以天然氣為原料制得的工業(yè)粗甲醇一般具有下列組成()粗甲醇中雜質的組成很復雜，到現(xiàn)在還無法解釋。采用色譜分析和色譜質譜聯(lián)用分析已經發(fā)現(xiàn)40多種各種類別的有機含氧化合物，這就是含C2一C6的醇、醛、酮、醚、甲醛縮二甲醇、縮醛等等

15、。此外還發(fā)現(xiàn)有微量的甲酸和醋酸(粗甲醇的pH值通常為4555)，易揮發(fā)的不飽和化合物。第31頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四第四節(jié)工藝流程第32頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四第五節(jié)主要設備換熱腐蝕氫脆均溫型前置副產蒸汽ICI冷激型 軸徑向合成塔第33頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四均溫型低壓甲醇塔特點(1) 氣體在合成塔的觸媒筐向并流連續(xù)移熱，大幅度縮小觸媒層的軸向溫差，使之在目前銅系甲醇觸媒活性溫度范圍較窄的情況下，增加觸媒層整體活性，提高了甲醇合成率，并有利于延長使用壽命。(2) 通過對生產數據進行計算機模擬處

16、理，對觸媒筐冷管結構進行優(yōu)化設計，增強傳熱效果，及時移去甲醇合成反應熱，防止觸媒層超溫，燒壞觸媒，并減少副產物的生成。第34頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四3) 測溫管、引氣管與蓋板之間采用膨脹石墨密封，二者均可自由伸縮；同時冷管膽的上環(huán)管置于還原后觸媒層上方空間。這些結構可靠地避免了冷管根部焊縫因溫差應力被拉裂的弊病。(4) 合成塔整體結構緊湊，觸媒裝量多，高壓空間利用率達75%以上第35頁，共37頁，2022年，5月20日，17點31分，星期四ICI冷激型 甲醇合成塔特點合成塔內徑6.1米，床高12.2米，內裝甲醇催化劑283m3，采用煤制原料氣在10.34MPa下，出塔氣中甲醇含