合成气制备甲醇原理与工艺.doc

合成气制备甲醇原理与工艺 简 要 概 述 班 级： xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 专业化学工程与工艺 学 号： 201473020108 指导教师： xxxxx 一、甲醇的认识 1.物理性质 无色透明液体，易挥发，略带醇香气味；易吸收水分、CO2和H2S，与水无限互溶；溶解性能优于乙醇；不能与脂肪烃互溶，能溶解多种无机盐磺化钠、氯化钙、最简单的饱和脂肪醇。 2.化学性质 3.甲醇的用途 （1）有机化工原料 甲醇是仅次于三烯和三苯的重要基础有机化工原料 （2）有机燃料 (1)、甲醇汽油混合燃料；(2)、合成醇燃料；(3)、与异丁烯合成甲基叔丁基醚（MTBE）、 高辛烷值无铅汽油添加剂；(4)、与甲基叔戊基醚（TAME）合成汽油含氧添加剂 4.甲醇的生产原料 甲醇合成的原料气成分主要是CO、 CO2、 H2 及少量的N2 和CH4。主要有煤炭、焦炭、天然气、重油、石脑油、焦炉煤气、乙炔尾气等。 天然气是生产甲醇、合成氨的清洁原料，具有投资少、能耗低、污染小等优势，世界甲醇生产有90％以上是以天然气为原料，煤仅占 2%。 二、合成气制甲醇的原理 1.合成气的制备 a.煤与空气中的氧气在煤气化炉内制得高 CO 含量的粗煤气； b.经高温变换将 CO 变换为 H2 来实现甲醇合成时所需的氢碳比； c.经净化工序将多余的 CO2 和硫化物脱除后即是甲醇合成气。 说明： 由于煤制甲醇碳多氢少,必需从合成池的放气中回收氢来降低煤耗和能耗，回收的氢气与净化后的合成气配得生产甲醇所需的合成气, 即( H2-CO2) /( CO+CO2)＝2.00~2.05。 2.反应机理 主反应 △H298=-90.8kJ/mol CO2 存在时 △H298=-49.5kJ/mol 副反应 增大压力、低温有利于反应进行，但同时也有利于副反应进行，故通过加入催化剂，提高反应的选择性，抑制副反应的发生。 3. 影响合成气制甲醇的主要因素 （1）合成甲醇的工业催化剂 1）分类 a.锌铬催化剂：1966年以前几乎所有厂家都使用该催化剂，目前逐渐被淘汰； b.铜基催化剂：铜铬铝系和铜锌铬系得到广泛应用； c.钯系催化剂：未工业化； d.低温液相催化剂：未工业化。 2）特点 3）注意 ①为延长催化剂寿命，开始应用较低温度，过一定时间再升至适宜温度，其后随着催化剂老化程度升高，反应程度也相应的变高； ②因反应放热，反应热应及时移出，否则副反应增加，催化剂易烧结，活性降低。故严格控制温度，及时有效地移走反应热是合成塔设计、操作的关键 。 （2）空速 空速:影响选择性和转化率,直接关系到催化剂的生产能力和单位时间的放热量。适宜的空速与催化剂的活性、反应温度及进塔气体的组成有关 ZnO-Cr2O3: 20000-40000h-1 CuO-ZnO-Al2O3： 10000h-1 注意： a.增加空速在一定程度上能够增加甲醇产量； b.增加空速有利于反应热的移出，防止催化剂过热； c.空速太高：转化率降低，循环气量增加，从而增加能量消耗;增加分离设备和换热负荷，引起甲醇分离效果降低；带出热量太多，造成合成塔内的催化剂温度难以控制 （3）原料气组成 甲醇合成原料气化学计量比约为 H2︰CO=2︰1 CO含量：不利温度控制；引起羰基铁在催化剂上的积聚，使催化剂失活，一般采用氢过量。 H2过量: 抑制高级醇、高级烃和还原性物质的生成，提高甲醇的浓度和纯度; 氢导热性好，利于防止局部过热和催化剂床层温度控制。 Zn-Cr2O3: H2与CO比约为4.5； 铜基催化剂: H2与CO比为2.2- 3.0 四、生产甲醇的工艺流程 （一）生产工序 气态烃或 CO、CO2H2 含硫量小于0.2ppm 蒸汽 精甲醇成品 粗甲醇 或氧、空气 甲醇生产流程图 1．原料气的制备 合成甲醇，首先是制备原料氢和碳的氧化物。（已述） 2．净化 净化有两个方面： 一是脱除对甲醇合成催化剂有毒害作用的杂质，如含硫的化合物。原料气中硫的含量即使降至1ppm，对铜系催化剂也有明显的毒害作用，因而缩短其使用寿命，对锌系催化剂也有一定的毒害。经过脱硫，要求进入合成塔气体中的硫含量降至小于0.2ppm。脱硫的方法一般有湿法和干法两种。 二是调节原料气的组成，使氢碳比例达到前述甲醇合成的比例要求，其方法