低压合成甲醇的工艺流程设计.docVIP

目录 摘要 1 关键词 1 前言 1 1.制备原料气 1 1.1连续制气的二段转化法 2 1.2 部分氧化法 3 2.净化工序 3 2.1静电除尘 4 2.2干法脱硫 4 2.3湿法脱硫 6 3 ICI低压法工艺流程 7 4.粗甲醇精馏的工艺流程 8 小结 10 参考文献 12 致谢 13 低压合成甲醇的工艺流程设计 摘要：目前，虽然低压合成甲醇的工艺流程有所不同，但基本都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇，都是在铜系催化剂和锌铬催化剂存在下，在4~5MPa左右，温度360~400摄氏度下进行的。大致可以分为以下几个工序：制备原料气、净化原料气、压缩、合成甲醇、粗甲醇精馏。 关键词：低压 原料气 净化 合成甲醇 精馏 脱硫 前言 甲醇，分子式CH3OH，是饱和醇中最简单的一元醇，它是多种有机产品的基本原料和重要的溶剂，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。甲醇在有机合成工业中，是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机原料。甲醇是较好的人工合成蛋白的原料，是容易运输的清洁燃料，可直接用于还原铁矿得到高质量的海绵铁。随着近些年来碳一化学的工业的发展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、乙酸乙烯、甲酸甲酯和氧分解性好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中。目前，甲醇的消费已超过其传统用途，潜在的耗用量远远超过其化工用途，渗透到国民经济的各个部门。 1966年英国帝国化学工业公司研制成功铜基催化剂，并开发了低压合成甲醇工艺，即ICI工艺。1971年，德国鲁奇公司开发了另一种低压合成甲醇的工艺，简称Lurgi工艺。此外美国i电动研究所还研制了三相甲醇合成技术，三相甲醇合成技术虽已研制成功但未建立大规模的生产厂。20世纪70年代中期以后，世界上新建和扩建的甲醇装置几乎都采用低压法。目前,虽然低压合成甲醇的工艺流程有所不同，但基本都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇,即: CO+2H2=CH3OH CO2+3H2=CH3OH+H2O 以上反应都是在铜系催化剂和锌铬催化剂存在下，在4~5MPa左右，温度360~400摄氏度下进行的。大致可以分为以下几个工序：制备原料气→净化原料气→压缩→合成甲醇→粗甲醇精馏。 本文主要阐述以天然气为原料采用ICI法制取甲醇的工艺流程。 1.制备原料气 目前世界上采用ICI法制取甲醇的大规模化工厂大多都是以天然为原料来制取甲醇。 天然气的主要组分是甲烷和其他碳氢化合物。用天然气制造合成气，主要是将气体中包括甲烷在内的烃类化合物转化成氢气和一氧化碳。 1.1连续制气的二段转化法 在现代大型化工企业里，常采用连续生产的管式炉二段转化工艺，使气体原料转化成甲醇生产所需的合成气。从化学平衡分析，转化反应是摩尔增加的反应，应维持在低压或常压下进行，但为了节省动力，管式炉厂在加压下进行。且为了降低转化气中甲烷的含量，转化分两段进行，以下为二段转化工艺流程图： 1引风机 2蒸汽过滤器 3锅炉给水预热器 4燃料气预热器 5工艺空气预热器 6原料气月热器 7转化炉反应管 8转化炉烧嘴 9二段转化炉 10气泡 11锅炉水循环泵 12废热锅炉 在一段转化炉里，天然气和蒸汽以一定的比例进入转化炉反应7，在管内的催化剂作用下，于1073~1123K的高温下进行转化反应。反应管外用燃料气燃料加热，提供管内反应所需的热量。 由于受催化剂耐热程度和炉管材料条件的限制，在一段转化炉内甲烷的转化率只能达到百分之九十到百分之九十五。为了提高甲烷转化率，一段转化炉出口气体经集气管进入二段转化炉9 二段转化炉利用自热式，即加入一部分经预热的工艺空气进行部分氧化，所产生的热量供给甲烷继续转化。由于二段转化生产不需要耐热合金钢材，反应温度不受材质限制，可以高达1273K以上，在此温度下，如果催化剂活性好，出口气体组成可以接近该温度下的平衡组成，甲烷含量可以降低到百分之零点三到百分之零点五。 在高温下进行天然气转化，气体中的硫、磷、砷、氯等杂质对催化剂的活性和使用寿命影响很大，所以转化前的气体原料必须进行净化处理，严格控制杂质含量，含硫量必须小于0.5mg/m3。 在加压下进行天然气的蒸汽转化，有利于反应气体的热量回收利用。在以管式炉加压转化的生产工艺中，可供回收的热量有两大部分：一部分是转化炉燃烧气体，温度高达1373K的高温烟气，通过转化炉对流段，作为加热混合原料气、预热空气、过热蒸汽及预热锅炉积水的热源，最后温度降低到423~573K，由烟道排入大气；另一部分是二段转化炉出口工艺气，温度约在1273K左右，主要用于