煤制甲醇技术.doc

甲醇合成技术发展及工业化应用

甲醇是重要的基本有机化工原料之一,广泛用作溶剂和生产甲醛、醋酸、甲基叔丁基醚、甲胺、酯类、医药、农药等系列产品,并具有燃料应用的巨大潜在市场。在发达国家中,甲醇产量仅次于合成氨、乙烯、丙烯和苯而居第5位。因此甲醇在国民经济中占有十分重要的地位。近年来,随着C1化学的开发,甲醇的应用领域不断地扩展。从我国对甲醇的消费量仅占世界的4%左右来看,发展甲醇工业有着良好的前景。我国的甲醇产量是由单醇和联醇两部分构成,单醇即单独生产甲醇,而联醇是在中国存在众多中、小型合成氨企业的情况下,于70年代独立自主开发的一种新工艺,它利用合成氨变换气剩余的CO来合成甲醇并达到净化合成氨原料气的目的。具有综合利用、节能、降耗、成本比较低和经济效益好的优点。因此,得到了广泛的发展,并为我国中、小化肥厂的多种经营作出了贡献。
1技术概况
长期以来，甲醇一直是最基础的化工原料，合成工艺历史悠久，生产技术十分成熟，工艺技术主要分3种：高压甲醇合成(30MPa以上)、中压甲醇合成(1015MPa)和低压甲醇合成(510MPa)。目前，单独以产醇为目的的高压法工艺因其动力消耗高、催化剂活性低以及产品质量差等原因除老合成氨系统转产外，新上装置已逐年减少甚至已被淘汰，而中压法也绝大多数出现在联醇工艺中，当今世界上最主要的、先进的、能耗低、投资省的生产工艺归属于低压合成，由于低压法工艺较之前的高压法工艺在能耗、装置建设和单系列反应器生产能力大型化等方面具有明显的优越性，所以，从20世纪70年代中期开始，国外新建装置大多采用低压法，根据单套装置生产能力大小不同，其设计压力主要集中在58MPa范围内。
甲醇生产的核心技术是甲醇合成反应器(合成塔)的结构与形式、催化床温度控制和热量的转移与利用。反应器性能的好坏直接影响原料气和动力消耗以及设备能力的发挥，而甲醇合成反应器性能主要取决于其工艺结构，特别是在合成装置向大型化发展以后，其重要性更为突出。目前世界上具有低压甲醇先进生产工艺的主要公司和专利商有英国帝国化学公司(ICI)，德国鲁奇公司(Lurgi)、林德公司(Linde)，丹麦托普索公司(Topse)，日本三菱公司(Mitsubishi)、东洋公司(Toyo)，瑞士卡萨利公司(Casale)等，这些国际知名企业凭借自身的技术特点，相继开发出众多塔型，如ICIQLC多段冷激式甲醇塔、LurgiSRC管壳式反应器、LindeSRC螺旋管式反应器、DavySRC径向流反应器、TopsqeCMD、MitsubishiMGC、ToyoMRF—Z和CasaleIMC等。从市场占有率来看，国外甲醇装置采用Johnson
Matthey(ICI)甲醇合成技术较多，约占50％，其次是LursiSRC甲醇合成技术，约占30％，MGC公司约占10％，Kellogg公司占2％，其他公司则占8％。近年
来，LurgiSRC管壳式反应器的市场份额在逐年上升，一些大型甲醇装置采用了英国DavySRC全径向水冷型合成塔技术。此外，ToyoMRF—Z多段径向合成塔，MitsubishiMGC双套管合成塔，Topse绝热水冷型合成塔技术在大型甲醇装置也有应用。从规模上看，甲醇生产装置大型化可以明显降低设备投资和产品成本，因此，甲醇合成反应器总的趋势是向大型化和超大型化方向发展；催化剂则向
更高活性、更高选择性、更长使用寿命方向发展。目前单套13产3000t以上的甲醇反应器已经成为现实。趋势是向大型化和超大型化方向发展；催化剂则向更高活性、更高选择性、更长使用寿命方向发展。目前单套13产3000t以上的甲醇反应器已经成为现实。
2国外大型甲醇合成装置现状和发展趋势
英国ICI公司和德国Lurgi公司分别于1966年和1971年开发成功的低压法合成甲醇工艺，极大地促进丁世界甲醇工业的发展．其分别开发的冷激式多段反应器和管壳式水冷反应器也是目前世界上使用最广泛的两种类型的甲醇合成塔，将近占据80％的市场份额,代表了国外甲醇合成生产的技术水平。
ICI多段冷激式甲醇塔
英国ICI公司多段冷激式甲醇塔，是国外甲醇装置中使用晟多的塔型，为全轴向多段冷澈型合成塔。台成塔由塔体、多段席层及专用技术菱形分布器等组成。菱形分佰器埋于催化床中．并精着床层不同高度的平面上各安装1组，全塔共装3—4组，使冷激气和反应气{昆台均匀。该反应器结构简单、操作方便、催化剂装填量大等优点，缺点是每段催化荆床层都是绝热反应，床层轴向温差大．因而采用原料气冷激的方法控制合成塔床层的温度，通过冷原料气喷人各段催化剃束层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甲醇音量，影响了催化剂利用率。为了防止催化剂过热．采用较大空速，出塔气中甲醇含量不到4％，副产蒸汽量偏少，不能回收高位能的反应热，循环量