甲醇合成反应器的分析与选择

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1、第r六届全国化肥一甲醇技术年会The16thN砒ionalFenilizerandMe【hanolRchnicalA加ualMceting甲醇合成反应器的分析与选择王平尧(中国石化集团四川维尼纶厂发展计划处重庆市631201)l甲醇合成反应器的分类甲醇反应器的类型很多，很难将其准确分类：按物科相态：分为气相反应器(如ICI、Lu喀i低压合成反应器)，液相反应器和气液固三态反应器(如GssTFR气．固．滴流流动反应器)；按床型：分为固定床反应器、浆态床反应器和流化床反应器；按反应气流向：分为轴向反应器、

2、径向反应器及轴．径向反应器；按冷却介质种类：分为自热式(冷却剂为原料气)、外冷式，外冷式反应器又可分为管壳式与冷管式反应器：按反应器组合方式：分为单式反应器与复式反应器．IcI、Lu画的低压反应器为单式反应器，绝热．管壳反应器、内冷．管壳反应器等为复合反应器；按其来源：分为国外反应器和国内反应器等。2国外主要反应器国外应用开发最早、技术成熟、应用最广泛的甲醇反应器当属IcI和Lurgi的低压反应器。在克服IcI和Lurgi缺陷的基础上，日本东洋公司等开发的MRF系列反应器逐渐在国内外的一些中型甲醇装置

3、得到推广。2．1国外主流反应器2．1．1IcI冷激型反应器IcI冷激型甲醇合成塔是针对51．1型铜基催化剂的时空产率低、催化剂用量大、床层控温困难，容易造成催化剂失活等缺陷而开发的一种绝热型轴向流动的低压合成反应器，其结构简单，由塔体、喷头、菱形分布器等组成。台成气预热到230～250℃，进入反应器。段间用菱形分布器将冷激气喷入床层中间降温。根据规模大小，一般有3～6个床层，典型的是4个．上面三个为分开的轴向流床，最下面一个为轴．径向流床。在5MPa、230～270℃条件下台成甲醇。表l是IcI低压反

4、应器与高压反应器的对比情况。表3IcI反应器与高压反应器主要参数对比表项目高压法低压法催化剂ZnC卜Cr203Cu-ZnDAl203温度(℃)350255压力(MPa)355～10副产物(％)2～50．2能耗(GJ，t)4236与高压反应器相比，该类反应器的特点是：(1)具有结构简单，塔内未设置电加热器或换热器，催化剂利用效率较高。由于采用菱形分布器，保证了反应气体和冷激气体的均匀混合，以调节催化床层的温度，同～床层温差控制交得容易；(2)适于大型化甲醇装置，易于安装维修；(3)高活性、高选择性催化剂

5、选择余地大，国内外生产的催化剂如美国的ucIc79．2、G106催化剂、ICI生产的Icl51．1、5l一2、51．3催化剂、西南化工研究院开发的c302和兰化院生产的NC系列催化剂等均能应用。其缺点是：第十六届全国化肥一甲醇技术年会Thc16lhNationalFenjlizer如dMethanolTcchnicalArInu酊Meeting(1)床层温度随其高度的变化而不同，床层温度波动较大，致使不同高度的催化剂活性不同，催化剂的整体活性不能有效发挥，其时空产率和经济效益表现较低：也容易因温度控制

6、不好，易致催化剂局部过热而影响催化剂的使用寿命；(2)反应器结构松散，出口的甲醇浓度低，导致大部分原料气不能参与合成反应，必须保持10倍左右的循环气量，压缩功能耗高(约占总能耗的24％)，同时相同产能的反应器体积比Lu吲反应器大，其一次性投资也较Lur西的多；(3)能源利用不合理，不能回收反应热，产品综合能耗较高；(4)催化剂时空产率不高，用量大。据报道，至今为止，采用该反应器的厂家有50多套，1999年投产的建在智利日产2850删的甲醇装置是目前已投产的甲醇装置产能最大的l套。四川维尼纶厂在20世纪

7、70年代初引进该反应器，经过十多年的运行，始终难以达到设计生产能力。1997年技术改造时，将该反应器改为MRF．z反应器。2．1．2Lu堆i管壳型甲醇合成塔德国Lu面公司开发设计的管壳式甲醇台成反应器也是一种轴向流动的低压反应器。该反应器采用管壳式结构。其操作条件是：压力5．2～7MPa，温度230～255℃。其内部类似列管式换熟器．列管内装催化剂，管外为沸腾水。反应热很快被沸水移走。两种气体分别呈轴向流动，合成塔壳程的锅炉水是自然循环的．通过控制沸腾水的蒸汽压力．可以保持恒定的反应温度。这种合成塔温

8、度几乎是恒定的，有效地抑制了副反应，延长了催化剂的使用寿命。该塔使用高含量铜催化剂时，可到较高的单程转化率，其最大生产能力为1500们。根据国内应用的情况来看，大部分催化剂均可使用，对生产影响不大。与IcI反应器相比，该反应器的优点是：(1)热量利用合理．可副产大量低压蒸汽．每吨甲醇最大可产4MPa蒸汽1．4tt可用于驱动离心式压缩机，也可用于天然气蒸汽转化，满足甲醇装置的蒸汽需求，装置投产后不需外供蒸汽；(2)合成反应几乎是在等温条件下进行，反应器除去