《甲醇合成精馏培训》ppt课件

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1、甲醇的合成与精馏二零一一年六月甲醇的物理性质甲醇的分子式为CH3OH，分子量32.04,常温下是无色透明的、易挥发的可燃液体，具有乙醇的醇香味。相对密度0.7913,沸点64.5～64.7ºC，熔点-97.8ºC，自燃点473ºC。甲醇有毒，误服10毫升失明，30毫升致死，空气中最高允许甲醇蒸汽浓度为0.05毫克/升。工艺概述合成工段是采用鲁奇低压法合成甲醇工艺，其工艺过程有：⑴合成原料气的升温及甲醇的合成；⑵合成甲醇气的冷却冷凝；⑶粗甲醇与气相物料的分离；⑷粗甲醇的降压闪蒸；⑸对合成甲醇反应所放出反应热的回收。工艺装置的特点采用先进的鲁奇低压合成工艺和活性温度低、选

2、择性能好的新型催化剂，因而合成甲醇反应的温度和压力较低，甲醇的产率较高，合成甲醇的选择性好，副产物大量减少，动力能耗低，技术经济指标较好；工艺装置的特点采用列管式合成塔，反应床层温度平稳，有利于延长催化剂的使用寿命；能以生产中压蒸汽的形式回收反应热，并可利用调节所产中压蒸汽的压力来准确灵敏地控制反应温度；控制系统先进，装置运行的安全性和稳定性高。工艺装置设置合成装置为单系列设置：主要由入塔气预热器、合成塔、除盐水预热器、甲醇水冷器、闪蒸槽、汽包等装置等组成。工艺原理甲醇合成是在催化剂上进行的复杂的、可逆的化学反应。主反应有：CO+2H2----CH3OH+102.5K

3、J/molCO+3H2----CH3OH+H2O+59.6KJ/mol工艺原理副反应：2CO+4H2----CH3OCH+H2O+200.2KJ/molCO+3H2----CH4+H2O+115.65KJ/mol4CO+8H2----CH4H9OH+3H2O+49.62KJ/molCO2+H2----CO+H2O-42.9KJ/molnCO+2nH2----(CH2)n+nH2O+Q甲醇合成反应是按下面五个过程进行的：⑴扩散：气体自气相扩散到气体和催化剂的界面；⑵吸附：各种气体在催化剂的活性表面上进行化学吸附；⑶表面反应：化学吸附的反应物在活性表面上进行反应，生成产物

4、；⑷解吸：反应产物脱附；⑸扩散：反应产物气体自催化剂界面扩散到气相去。以上五个过程，⑴、⑸进行得最快；⑵、⑷进行的速度比⑶快得多，因此整个反应过程取决于第三个过程，即反应物分子在催化剂的活性表面的反应速度。对于甲醇合成反应，从化学平衡看，分子比H2/CO=2/1，但由于CO在催化剂的活性中心的吸附速率比H2要快得多。所以要达到吸附相中H2/CO=2/1，就要使气相中的H2过量一些。一般认为在合成塔入口的H2/CO=4～5较为合适，而且过量的氢可以减少副反应以及降低催化剂的中毒程度。由于CO2生成甲醇较CO生成甲醇的热效应小，而且在合成甲醇过程中，变换反应处于平衡状态，

5、温度升高时将促进吸热的逆变换反应，温度降低将有利于放热的变换反应。因此CO2的存在，在一定程度上起到了保护催化剂的作用。但如果CO2含量过高，就会因其强吸附而占据催化剂的活性中心，阻碍反应的进行，并使粗甲醇中水含量增加，使精馏过程的能耗增加。一般认为CO2的在3%左右为宜。惰性气体（如CH4、N2、Ar）存在于合成气体中，降低了有效组分的分压，使反应速率降低，生成单位产品的能耗增大。所以惰性气体的含量越低越好。从甲醇合成的化学平衡来看，温度低对于提高甲醇的产率是有利的。但是，从反应速度来看，提高反应温度能提高反应速度。所以必须兼顾两个条件：温度过低达不到催化剂的活性温

6、度，反应不能进行；温度太高不仅增加了副反应，消耗了原料气，而且反应过快，温度难以控制，容易使催化剂衰老失活。随着温度逐渐增加，平衡常数逐渐降低，当温度达到一定数值，反应速度达到最大；再继续增加温度，反应速度下降。所以，对于一定组成的反应物具有的最大反应速度的温度称为相应这个组成的最佳温度。最佳温度与组成有关，当甲醇含量低时，由于平衡影响较小，最佳温度就高。随着反应的进行，甲醇含量升高，平衡影响增大，最佳温度就低。甲醇合成是分子数减少的反应，因此增加压力有利于反应向甲醇生成方向移动，使反应速度提高，对甲醇合成反应有利。当合成反应采用较低的空速时，气体接触催化剂的时间长，

7、反应接近平衡，反应物的单程转化率高，单位甲醇合成所需要的循环量较少，气体循环动力消耗小，但由于单位时间通过的气量小，总的产量仍然较低。如果采用大空速时与上面的情况刚好相反，但催化剂床层温度不易维持。工艺操作条件1、压力早期的高压法甲醇合成采用锌铬催化剂，由于活性差，需在25-35MPa350-420ºC的高温高压下操作，铜基催化剂活性高，对于规模小于30万吨的工厂，操作压力一般为5MPa左右，合成气惰性气含量较高时，操作压力可升高至7-8MPa,对于超大型装置，为减少设备尺寸，合成压力可升高到10MPa。工艺操作条件2、操作温度在实际生产中，要求合