合成气生产甲醇.doc

方法:这种工艺是使二氧化碳与氢气借助ZnAl2O4催化剂在600℃和常压下,利用水-气反变换反应生成二氧化碳和水,产品干燥除水,进入甲醇合成反应器,二氧化碳与未反应氢气藉助CuO/ZnO/ZrO2/Al2O3催化剂在250℃和5MPa压力下组合生成甲醇.2.5合成气中二氧化碳含量的确定在甲醇合成工艺中,CO,CO2都与H2发生反应合成甲醇,因此CO2也是有效原料气.合成气中维持一定体积分数的CO2,在合成甲醇过程中可降低反应热,有利于保持铜系催化剂的高活性,并延长催化剂的使用寿命,可抑制粗甲醇脱水生成二甲醚的副反应发生,阻止CO氧化为CO2,防止催化剂结碳,但当CO2体积分数过高时,甲醇产率又会降低.理论研究和生产实际表明,合成气中CO2的体积分数保持在3%～6%能得到较高的甲醇收率.1m生成1m3的甲醇,并副产1m3的CO2合成甲醇时,3的CO2与3m3的H2反应,水,这使得用CO2合成甲醇时耗氢量比CO高50%,同时使生成物粗甲醇浓度太低,精馏难度大,能耗高.因此,应将合成气中的CO2体积分数限制在3%～6%.低压法合成甲醇技术主要有英国IC1技术和德国Lurgi技术,这两家占据着世界70%以上的甲醇技术市场份额.其他还有德国的林德技术,丹麦的托普索技术,日本东洋公司的MRF技术等.各种低压法甲醇合成工艺大同小异,主要区别在于甲醇反应器的结构,反应热移走及回收利用方式和催化剂性能.甲醇合成反应是强放热反应,采用合适的甲醇反应器结构来保证催化剂床层温度相对恒定,是甲醇合成过程高效,稳定进行的关键.焦炉煤气制甲醇合成技术全部为低压法,其设计规模多为10～20万t/a,甲醇合成反应器多为管壳式等温反应器.可采用合成塔双塔串联流程,其单程转化率高,循环气量小,能耗低,造价低.合成气经合成气压缩机加压至5.3～5.5MPa后进入合成塔,在温度220～260℃及铜基催化剂的作用下,合成气中的CO,CO2与H2反应合成甲醇,其主要反应为:CO+2H2→CH3OH(21)

CO2+3H2→CH3OH+H2O

(22)

甲醇合成是体积缩小的强放热可逆反应,且低压甲醇合成催化剂在温度>280℃时易过热失活,因此必须及时将反应热移走,使合成反应尽可能接近反应平衡曲线,同时避免因反应热的积累而烧坏催化剂.管壳式甲醇反应器利用管间沸腾水副产中压蒸汽及时移走反应热来保持催化剂床层温度的稳定,既有利于合成反应的进行,又保护了合成催化剂.副产的中压蒸汽与催化转化工段的副产蒸汽并网过热后,用于合成气压缩机驱动透平的动力.合成甲醇是一个多相催化反应过程,受催化剂选择性的限制以及合成压力,合成温度,合成气组成等合成条件的影响,反应过程中CO,CO2与H2除生成甲醇外,还发生一系列副反应,生成烃,高碳醇,醛,酸,酯,醚及单质碳等逾40种副产品,合成产物是甲醇和水及多种有机杂质的混合物,即粗甲醇.粗甲醇经冷却降温至40℃,进入甲醇分离器,冷凝分离出的粗甲醇液体进入甲醇膨胀槽,减压闪蒸除去溶解在粗甲醇中的气体后送入甲醇精馏工段.分离和闪蒸出的气体大部分送合成气压缩工段与新鲜合成气混合加压后进入合成塔循环反应,小部分作为弛放气,主要用作转化加热炉的燃料.甲醇合成工艺的追求目标是:最高的反应物单程转化率和最低的副产物产率,对于生成物体积缩小且强放热的甲醇合成反应,低压法合成甲醇的单程转化率主要取决于催化剂的活性和选择性及工艺操作水平.ace="False"SourceValue="1200"UnitName="℃">1200℃以上的高温转化场所全部被裂解为H2S和COS,可在转化后方便地将其脱除.相对于消耗大,造价高的干法加氢转化脱硫,非催化部分氧化转化工艺使焦炉煤气脱硫净化过程大大简化,脱硫精度高,原料气净化成本低,减少了排放硫化物对环境的二次污染,是焦炉煤气净化与转化的发展方向.非催化部分氧化转化工艺不足之处在于:在转化气的净化工艺中选择湿法脱硫工艺必然要同时脱碳,这样作为甲醇合成气中的碳会严重不够,单位甲醇消耗原料气比纯氧催化转化工艺要多30%,且纯氧耗量高;转化温度比催化氧化转化温度约高200℃,转化炉顶的焦炉煤气烧嘴寿命短;到目前为止,还没有非催化

部分氧化转化工艺的商业化应用先例,因此不采用纯氧非催化部分氧化转化工艺.

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