煤制甲醇基本工艺原理.docVIP

第一章：甲醇生产工艺原理 第一节：甲醇物理化学性质、用途 甲醇是一个有机化学产品。1661年英国化学家波义耳最早从干馏木材中发觉了甲醇。所以也叫木醇。1922年,德国BASF企业用化学方法合成了甲醇。1923年建成年产300吨甲醇生产装置。采取锌铬催化剂，在高压条件下生产甲醇，所以也叫高压法甲醇。到1966年,英国帝国化学工业（I.C.I）研究出了铜基催化剂,开发出了低压合成工艺，1971年，德国鲁奇企业（Lurgi）也开发出了低压合成甲醇工艺，以后，世界上甲醇生产工艺基础上采取低压合成工艺。 从1975年以后，世界上甲醇生产规模越来越大，甲醇装置单套生产能力达成20万吨/年，到90年代，单套生产能力达成60-80万吨/年，现在已达成100万吨/年水平。 1．甲醇物理化学性质 在常态下，甲醇是无色透明液体，有轻微酒香；有良好溶解性，和水、乙醇互溶，在汽油中有较大溶解度；易燃易爆；有毒性，人摄入20-30ml，会造成失明；摄入50-60ml，会致死。 甲醇分子式：CH3OH，分子量：32 结构式： H H -C-OH H 沸点：64.4-64.8℃； 冰点：-97.68℃ 爆炸极限：6.0%-36.5%；闪点：16℃ 2．甲醇关键用途。 甲醇化学性质很活泼。可进行氧化、脂化、羰基化、胺化、脱水反应。甲醇是一个关键基础有机化工原料。是碳一化学基础。用甲醇能够生产上百种化工产品。经典有：甲醛、聚甲醛、醋酸、甲胺、甲基叔丁基醚（MTBE）、甲基丙烯酸甲脂（MMA）、聚乙烯醇、碳酸二甲脂、硫酸二甲脂、对苯二甲酸二甲脂（DMT）、二甲脂甲酰胺（DMF）、二甲醚、乙烯、丙烯及苯，等等。还是一个关键能源，可直接做燃料、做甲醇燃料电池、甲醇汽油、还能够分解制氢和一氧化碳。 ,全球甲醇产量达成4500万吨。中国甲醇产量1000多万吨。 第二节：甲醇生产工艺原理 1．合成气制造和生产甲醇关键原料 合成气（含有CO、CO2、H2气体）在一定压力（5—10MPa）、温度230-280℃）和催化剂条件下反应生成甲醇， CO＋2H2＝CH3OH＋Q CO2＋3H2＝CH3OH＋H2O＋Q 1．1生产甲醇关键原料 含有CO、CO2、H2气体叫合成气。能生产合成气原料就是生产甲醇原料。关键有： A．气体原料：天然气、油田伴生气、煤层气、炼厂气、焦炉气、高炉煤气； B．液体原料：石脑油、轻油、重油、渣油； C．固体原料：煤、焦碳。 1.2以煤为原料生产合成气 煤和氧气在高温下燃烧，产生CO2，我们称为燃烧反应。反应式以下： CmHn+O2→CO2+H2O+Q 在缺氧情况下，会生成CO，反应式以下： CmHn+O2→CO+CO2+H2O+Q 上述反应就是用来生产合成气反应。也是煤气化关键反应。在这个反应里，CO是我们关键追求。 现在，煤气化方法关键有干煤粉气化法和水煤浆气化法，经典干煤粉气化技术有壳牌技术（也叫谢尔、Sell），水煤浆气化技术有德士古技术。我们企业采取西安热工研究所干煤粉气化技术，该技术是壳牌技术一个。气化炉壁采取膜式壁，通锅炉循环水，生产5.2MPa饱和蒸汽。有2个煤喷嘴。喷嘴外环走氧气，内环走煤粉。氧气压力4.5MPa，温度180℃。煤粉用CO2/N2加压到4MPa送进炉内 在气化炉中，煤粉和氧气发生部分氧化反应，反应温度在1400-1600℃，压力为4MPa，反应产物关键是H2、CO、CO2、H2S。反应方程式以下： CmHnSr+m/2 O2—→mCO+（n/2-r）H2+rH2S CO+H2O—→H2+CO2 反应产生粗煤气从气化炉上部出来，在出口部位，经激冷水激冷到900℃，送到洗涤塔洗涤。洗涤到340℃，再送湿洗塔湿洗到199℃，送变换工序。 谢尔炉要求煤灰熔点低，反应产生灰以熔融状态向下流入气化炉底部渣池进行淬冷，经碎渣机破碎后定时排放到锁渣斗，再排到脱水槽，用捞渣机捞到皮带，送到渣场。 1．3变换 把粗煤气中多出CO变换为H2和CO2。使H2/CO达成2.1左右。反应以下：CO+H2O=H2+CO2+Q。因为粗煤气中含有硫，采取一段宽温耐硫变换串两段低温耐硫变换工艺。工艺特点以下： ⑴采取钴-钼耐硫催化剂，适适用于高CO、高含硫原料气，对原料气含硫无上限要求，有低限。宽温变换催化剂起活温度为240℃，最高可耐480℃。低温变换催化剂起活温度为180℃，最高可耐450℃。适应CO浓度高、温升高特点。 ⑵为预防甲烷化副反应，通常要求提升水气比。因CO浓度高，采取热力学难于控制，必需采取动力学控制。要求催化剂供给商有可靠动力学模型。经验上，宽变用K8-11，低变用QCS-04。 ⑶采取部分变换工艺，约35%煤气不经变换，调整手段