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甲醇合成工艺流程 第四节 甲醇合成工艺流程 一、工艺流程配置原则 受化学平衡的限制，通过甲醇合成反应器的气体中CO、CO2与氢不可能全部合成甲醇，合成塔出口气体中甲醇摩尔分率仅为3％~6％左右（单程转化率低），未反应的气体必须循环。 第二节 甲醇合成工艺流程 图6-2甲醇合成工艺流程示意图 第二节 甲醇合成工艺流程 由此可见： (1)甲醇合成工序气体流程是循环流程； (2) 合成工序主要由两部分组成：甲醇的合成与甲醇的分离。前者在合成塔中进行，后者由一系列传热设备和气液分离设备完成(3)气体流经诸设备时必有阻力，使其压力逐渐降低，要它循环必须没有循环机升压。 (4)新鲜气在循环过程的适宜处补入，以免甲醇分压降低，最有利的位置是在合成塔的进口处。 (5)采用循环流程会使惰性气体在系统中积累，为此应设有放空管，但放空时避免损失有效成分，因此放空位置应选择循环中惰性气体浓度最大的地点，设在甲醇分离器后是适当的。 第二节 甲醇合成工艺流程 A 甲醇的合成（在甲醇合成塔中进行） 甲醇合成是可逆放热反应，为使反应过程适应最佳温度要求，以达到较高的产量，要采取措施移走反应热。根据移走反应热的方式不同，甲醇合成塔可分为连续换热式与多段换热式两种。国内常用内冷管型甲醇合成塔及Lurgi管壳型甲醇合成塔为连续换热式反应器；I.C.I冷激型甲醇合成塔为多段换热式反应器。 为了充分利用甲醇合成的反应热，甲醇合成塔出催化床的气体与进催化床的气体相互之间进行热交换。Lurgi与I.C.I.工艺将换热器安排在塔外；冷管型甲醇合成塔将换热器安排在塔内。 第二节 甲醇合成工艺流程 B 甲醇的分离 甲醇的分离采用冷凝分离法。它是利用甲醇在高压下易被冷凝的原理而进行分离的。高压下与液相甲醇呈平衡的气相甲醇含量随温度降低、压力增高而下降。 第二节 甲醇合成工艺流程 C 气体的循环 要使气体循环须设置循环机克服合成回路中阻力。为分离气体压 缩过程中带入的油雾，在循环机后设置油分离器 D 新鲜气的补充与惰性气的排放 新鲜气一般在粗甲醇分离后给以补充，并往往补充在循环压缩机 出口的油分离器处。 合成过程中，未反应的惰性气体积累在系统中，需进行徘放。弛 放气的位置也在粗甲醇分离后，循环压缩机前。 第二节 甲醇合成工艺流程 二、高压工艺流程 高压工艺流程一般使用锌铬催化剂，在300～400℃，30MPa高温高压下合成甲醇。甲醇合成塔内移热的方法有冷管型连续换热式和冷激型多段换热式两大类；反应气体流动的方式有轴向和径向或者二者兼有的混合型式；有副产蒸汽和不副产蒸汽的流程等。 高压工艺流程中使用活塞式压缩机的情况下，应设置专门的滤油设备。另外还必须除去气体中的羰基铁，主要是五羰基铁Fe(CO)5。一般在气体中含3~5mg/m3。 高压合成甲醇工艺流程 第二节 甲醇合成工艺流程 三、低压甲醇合成工艺流程 近年来，甲醇的合成大多采用铜系低温高活性催化剂，可在低压5MPa下将CO＋H2合成气或含有CO2的CO＋H2合成气进行合成，得到较高的转化率。合成塔的型式主要有三种类型： (1)英国ICI公司的多段冷激式合成塔。 (2) 德国Lurgi公司的管束型副产蒸汽合成塔。 (3)美国电动研究所的三相甲醇合成系统。 第二节 甲醇合成工艺流程 （1）I.C.I.低压甲醇合成流程 I.C. I.低压甲醇法为英国I.C. I.公司1966年研究成功的甲醇生产方法。 采用51-1型铜基催化剂，合成压力5MPa。 I.C. I.法所用的合成塔为多段冷激式，结构简单，每段催化剂层上部装有菱形冷激气分配器，使冷激气均匀地进入催化剂层，用以调节塔内温度。 I.C.I.低压法使用的原料大多为天然气，也有石脑油和乙炔尾气 下面以英国某公司以天然气为原料的低压甲醇合成工艺为例说明。 第二节 甲醇合成工艺流程 第二节 甲醇合成工艺流程 （2）Lurgi低压甲醇合成流程 以减压渣油为原料，在6MPa压力下用部分氧化法造气采用石脑 油萃取法回收炭黑，在常温下采用Amisol法脱硫、脱CO2。吸收液 为甲醇溶液中加二乙醇胺，气体净化度高，净化气一部分宜接进入 合成系统，另一部分经过CO高温变换，变换气经常温Purisol法脱 碳，以N-甲基吡咯烷酮脱除部分CO2，然后在5MPa压力下等压合 成粗甲醇，最后粗甲醇通过三塔精馏制得产品精甲醇。 第二节 甲醇合成工艺流程 图6－6为合成工段流程，由脱碳工段来的4.86MPa以40℃的高氢气体与循环气混合，进入循环机1加压到5.14MPa，温度为48℃，再与脱硫工段来的5.25MPa、30℃的(CO＋H2)气混合，经换热器2预热到225℃，进入甲醇合成塔3的列管中，在5MP