现代煤化工生产技术 教学课件 作者 付长亮 张爱民 主编第四章 甲醇生产技术.pptx

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1、第四章甲醇生产技术现代煤化工生产技术甲醇合成的基本原理2甲醇合成的催化剂3甲醇概述1第四章甲醇生产技术甲醇合成的工艺条件4甲醇合成的工艺流程及操作控制5甲醇合成塔6甲醇的精馏7第一节甲醇概述12甲醇的性质与用途国内外生产现状一、甲醇的性质与用途1.甲醇的性质甲醇在银催化剂作用下，在600～650℃时，可进行气相氧化或脱氢反应，生成甲醛。其反应方程式为：（4-1）（4-2）甲醇在A12O3或分子筛作用下，分子间脱水可以制取二甲醚。其反应为：（4-3）一、甲醇的性质与用途在铑催化剂作用下，一氧化碳和甲醇可以合成乙酸。其反应为：（4-4）甲醇在催化剂酸性分子筛ZSM

2、-5和SAPO-34的作用下还可制得低碳烯烃，其反应为：（4-5）（4-6）（4-7）一、甲醇的性质与用途2.甲醇的用途（1）碳一化工的支柱（2）新一代燃料（3）有机化工的主要原料（4）精细化工与高分子化工的重要原料（5）生物化工制单细胞蛋白一、甲醇的性质与用途二、国内外生产现状1.国外生产技术概况2.国内生产技术概况表4-1低压法合成甲醇生产技术情况项目ICI法Lurgi法Topsφe法脱硫Co-Mo加氢，ZnO法ZnO活性炭加氢脱有机硫Ni-Mo加氢脱硫转化一段转化H2O/C=3.0一段转化H2O/C=2.4~2.6二段转化H2O/C=2.5~3.0压缩离

3、心式压缩机离心式压缩机离心式压缩机合成四段冷激式合成塔压力5~10MPa温度230~副产蒸汽管壳式合成塔压力5~10Mpa温度210~副产蒸汽二个径向合成塔串联压力5~10Mpa温度210~预热锅炉水精馏双塔三塔双塔规模（t/d）500~2500300~50001000~3000第二节甲醇合成的基本原理12化学平衡甲醇合成反应的速度一、化学平衡①主反应当原料气中存在二氧化碳时，也能和氢反应生成甲醇。其反应为：CO2＋3H2CH3OH＋H2O+49.67kJ/mol(4-9)一、化学平衡②副反应从原料出发的副反应：一、化学平衡当有铁、钴、钼、镍等金属存在时，可能

4、会有下列副反应：从产物（甲醇）出发的副反应：一、化学平衡甲醇合成的主反应是一个可逆、放热、体积缩小的化学反应。影响其化学平衡的主要因素有：1．反应物和生成物的浓度2．反应温度3．压力二、甲醇合成反应的速度1．温度2．压力3．触媒4．惰性气体浓度第三节甲醇合成的催化剂12国内外甲醇合成催化剂的发展状况国外甲醇催化剂的生产情况34国内研究开发概况甲醇合成催化剂的工业应用一、国内外甲醇合成催化剂的发展状况1.锌铬催化剂2.铜基催化剂3.非铜基催化剂二、国外甲醇催化剂的生产情况1.英国ICI公司2.德国BASF公司3.德国SudChemie公司4.丹麦Topsφe公司

5、三、国内研究开发概况1.南化集团研究院2.西南化工研究设计院3.西北化工研究院4.齐鲁石化公司研究院四、甲醇合成催化剂的工业应用1.主要成分2.物性参数3.产品包装和贮运4.装填5.升温还原四、甲醇合成催化剂的工业应用6.运行7.停车处理8.钝化与卸出9.中毒与防护第四节甲醇合成的工艺条件12温度压力34氢与一氧化碳的比例空间速度56空间速度甲醇合成催化剂对原料气净化的要求一、温度甲醇合成过程是属于可逆放热反应过程，温度是极其重要的因素。降低温度有利于反应平衡，但对反应速度而言，却是在最适宜的反应温度下进行速度最快。二、压力增加压力，对反应平衡及加快反应速度均

6、有利。而且压力提高后，能使单位时间内甲醇产量增加。增加压力虽能提高甲醇产率，但合成反应不是单由压力这个因素决定的，它受温度、空速、氢与一氧化碳的比例和惰性气体含量等因素的影响，同时，甲醇的平衡浓度也不能随着压力增加而成比例的增加。三、氢与一氧化碳的比例（氢碳比）甲醇由一氧化碳、二氧化碳与氢反应生成，反应式如下：当一氧化碳与二氧化碳都有时，对原料气中氢碳比（f或M值）有以下两种表达方式：三、氢与一氧化碳的比例（氢碳比）图4-2是合成气中H2／CO值与CO转化率的关系曲线。可以看出，当反应温度在275～300℃时，H2／CO值在3以上时，CO的甲醇转化率才出现平稳

7、。图4-2原料气中H2/CO与一氧化碳的转化率的关系四、空间速度甲醇合成率的高低，不仅与温度、压力、氢与一氧化碳的比例有关，而且和气体与催化剂接触时间的长短也有很大关系。气体与催化剂接触时间的长短，通常是以空间速度来表示的。所谓空间速度，就是在单位时间内，每单位体积的催化剂所通过气体的体积数（在标准状态下），其单位为Nm3/m3催化剂·h（简写为h－１）。五、惰性气体含量经过精制后的原料气中，除了含有氢及一氧化碳外，尚含有少量的惰性气体，这些惰性气体很难用一般的物理或化学的方法除去。在催化剂使用初期，活性较好，或者是合成塔的负荷较轻、操作压力较低时，可将循环气

8、中的惰性气体含量控制的高一些；反之，则