甲醇的化工生产技术.pptVIP

化学工业出版社 甲醇的化工生产技术 (Chemical Technologies of Methanol) * * 应用知识 1．合成气和甲醇的生产方法及特点； 2．天然气蒸汽转化的原理及设备特点； 3．甲醇合成、精制原理及工艺流程； 4．天然气蒸汽转化制合成气及甲醇合成的工艺条件和影响因素。 技能目标 1．能熟练运用工具书、期刊及网络资源等查阅有关合成气和甲醇的资料，并能进行资料的归纳总结； 2．能对甲醇合成工艺条件的选择进行分析； 3．能对照流程图描述甲醇的合成及精制的工艺流程，并分析主要设备的作用； 4．能根据生产情况和要求选择适宜的甲醇原料路线。 * * 一、合成气的生产 Synthesis Gas Production 二、甲醇的合成过程 Synthetic process of Methanol 三、甲醇的精制 Refining of Methanol * * 一、合成气的生产 Synthesis Gas Production * * 一、合成气的生产 1.合成气的生产方法 生产合成气的原料有很多种，按照原料的形态分为： 固体原料煤和焦炭； 液体原料石脑油、重油、渣油等； 气体原料天然气、焦炉气、炼厂气等。 * * (1)以煤或焦炭为原料生产合成气 在高温下以水蒸气和氧气为气化剂，与煤反应生成一氧化碳和氢气等气体。通过变换与脱除二氧化碳调节气体组成，生成符合要求的水煤气用于甲醇的生产，半水煤气供合成氨之用。 煤炭制合成气的基本步骤 * * （2）以重油或渣油为原料生产合成气 主要采用部分氧化法，即在反应器中通人适量的氧和水蒸气，使氧与原料油中的部分烃类燃烧，放出热量并产生高温，另一部分烃类则与水蒸气发生吸热反应而生成一氧化碳和氢气等气体，调节原料中油、水与 氧的比例，达到自热平衡而不需要外供热。 图4-33 渣油制合成气的基本步骤 * * (3)以天然气为原料生产合成气 主要有转化法和部分氧化法。目前工业上多采用水蒸气转化法，即在催化剂存在及高温条件下，使甲烷等烃类与水蒸气反应，生成一氧化碳和氢气等混合气。 采用天然气两段转化制合成气的基本步骤，如图4-34所示。虚框中的变换过程可根据具体使用目的来决定。 图 4-34 天然气制合成气的基本步骤 * * 无论以何种原料来生产合成气，采用怎样的生产工艺，甲醇的生产流程大致可以分为如图4-35的以下几部分： 图4-35 甲醇生产流程 * * 2.天然气蒸汽转化法制合成气 (1)天然气蒸汽转化反应的基本原理 甲烷水蒸汽转化过程的主要反应有： CH4 + H2O CO + 3H2 =206 kJ/mol (4-39) CH4 + 2H2O CO2 + 4H2 =165 kJ/mol (4-40) CO + H2O CO2 + 3H2 =-41.2kJ/mol (4-41) * * 在一定条件下可能发生的副反应主要是析炭反应，如下式所示 2CO CO2 +C =74.9kJ/mol (4-42) CO + H2 C + H2O =-172.5kJ/mol (4-43) CH4 C +2H2 =-131.4kJ/mol (4-44) 在转化过程中要防止析炭，因为炭黑覆盖在催化剂表面，会堵塞 微孔，降低催化剂活性，还会影响传热，缩短转化炉的使用寿命。 * * (2)天然气蒸汽转化催化剂 天然气蒸汽转化的镍催化剂：以NiO的形态存在，其含量一般为4%~30% (质量分数)。还原后的金属态镍是活性组分。 载体（助催化剂）：氧化铝、氧化镁、氧化钾、氧化钙 作用：抑制熔结过程，防止镍晶粒长大，使镍高度分散，具有较稳的高活性，延长使用寿命并提高抗硫抗析炭能力 * * (3)天然气蒸汽转化的工艺条件 温度 甲烷蒸汽转化管式炉的平衡温距约为10~15℃。 压力 实际生产装置的操作压力为3.5~5.0 Mpa。 空速 空速不宜过高，否则气体在反应器中停留时间过少，甲烷转化率降低，出口气中甲烷残余含量增加；空速提高，炉管的热负荷提高，同时增加了床层阻力。 水碳比 水碳比控制在3.5左右。 * * (4)天然气蒸汽转化法的转化工艺及主要设备 转化炉是天然气蒸汽转化法生产的核心设备。现多采用两段转化来处理原料气。 一段转化炉由若干根反应管和加热室的辐射段及回收热量的对流段两个主要部分组成。一段转化炉的炉型按烧嘴