煤制甲醇工艺原理.pdf

第一章：甲醇生产工艺原理 第一节：甲醇的物理化学性质、用途 甲醇是一种有机化学产品。1661 年英国化学家波义耳最早从干 馏木材中发现了甲醇。所以也叫木醇。1922 年,德国 BASF 公司用化 学方法合成了甲醇。1923 年建成年产 300 吨的甲醇生产装置。采用 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，德国鲁奇公司（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本上采用低压合成工艺。 从 1975 年以后，世界上甲醇生产规模越来越大，甲醇装置单套 生产能力达到 20 万吨/年，到 90 年代，单套生产能力达到 60-80 万 吨/年，目前已达到 100 万吨/年的水平。 1．甲醇的物理化学性质 在常态下，甲醇是无色透明的液体，有轻微的酒香；有良好的 溶解性，与水、乙醇互溶，在汽油 中有较大的溶解度；易燃易爆；有 毒性，人摄入 20-30ml，会导致失明；摄入 50-60ml，会致死。 甲醇分子式：CH OH，分子量：32 3 结构式： H H -C-OH H 沸点：64.4-64.8℃； 冰点：-97.68℃；比重 0.791； 1 爆炸极限：6.0%-36.5%；闪点：16℃； 2．甲醇的主要用途。 甲醇的化学性质很活泼。可进行氧化、脂化、羰基化、胺化、脱 水反应。甲醇是一种重要的基本有机化工原料。是碳一化学的基础。 用甲醇可以生产上百种化工产品。典型的有：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。还是一种重要的能源，可 直接做燃料、做甲醇燃料电池、甲醇汽油、还可以分解制氢和一氧化 碳。2008 年,全球甲醇产量达到 4500 万吨。我国甲醇产量 1000 多万 吨。 第二节：甲醇生产工艺原理 1．合成气的制造与生产甲醇的主要原料 合成气（含有 CO、CO2、H2 的气体）在一定压力（5—10MPa）、 温度 230-280℃）和催化剂的条件下反应生成甲醇，合成反应如下： CO＋2H2＝CH3OH＋Q CO2＋3H2＝CH3OH＋H2O＋Q 1．1 生产甲醇的主要原料 含有 CO、CO2、H2 的气体叫合成气。能生产合成气的原料就是生 产甲醇的原料。主要有： 2 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 煤与氧气在高温下燃烧，产生 CO2，我们称为燃烧反应。反应式 如下： CmHn+O2→CO2+H2O+Q 在缺氧的情况下，会生成 CO，反应式如下： CmHn+O2→CO+CO2+H2O+Q 上述反应就是用来生产合成气的反应。也是煤气化的主要反应。 在这个反应里，CO 是我们主要追求的。 目前，煤气化的方法主要有干煤粉气化法和水煤浆气化法，典型 的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。我们公司采用西安热工研究所的干煤粉气化技术，该 技术是壳牌技术的一种。气化炉壁采用膜式壁，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 CO /N 加压到 4MPa 送进炉内。 2 2 在气化炉 中，煤粉与氧气发 生部分 氧化反