合成气制甲醇.ppt

4.2气固催化反应器甲醇合成装置国内外30万t以上装置使用的甲醇合成塔,虽然塔型较多,归纳起来主要有以下五类：1.冷管式合成塔这种合成塔源于氨合成塔,在催化剂内设置足够换热面积的冷气管,用进塔冷管来移走反应热。冷管的结构有逆流式、并流式和“U”型管式。由于逆流式与合成反应的放热不相适应,即床层出口处温差最大,但这时反应放热最小,而在床层上部反应最快、放热最多,但温差却又最小,为克服这种不足,冷管为并流或U形冷管。如1984年ICI公司提出的逆流式冷管型及1993年提出的并流冷管TCC型合成塔和国内林达公司的“U”形冷管型。这种塔型碳转化率较高但仅能在出塔气中副产0.4MPa的低压蒸汽。目前大型装置中很少采用。第31页,共49页，2024年2月25日，星期天2.冷激式合成塔这是最早的低压甲醇合成塔,是用进塔冷气冷激来带走反应热。我国在上世纪70年代引进的ICI的10万t/a甲醇的ARC型和哈煤气引进乌克兰4万t/a甲醇均是冷激式合成塔。后ICI在150万t/a的甲醇装置也采用过。该塔结构简单,也适于大型化。但碳的转化率低,出塔的甲醇浓度低,循环量大,能耗高,又不能副产蒸汽。现基本已淘汰。3.多床内换热式合成塔这种合成塔由大型氨合成塔发展而来。目前氨合成塔均采用三床(四床)内换热式合成塔。针对甲醇合成的特点采用四床(或五床)内换热式合成塔.各床层是绝热反应,在各床出口将热量移走。这种塔型结构简单,造价低,不需特种合金钢,转化率高,适合于大型或超大型装置,但反应热不能全部直接副产中压蒸汽。典型塔型有卡萨利Casale的四床卧式内换热合成塔和中国成达公司的四床内换热式合成塔。第32页,共49页，2024年2月25日，星期天4.固定管板列管合成塔这种合成塔就是一台列管换热器,催化剂在管内,管间(壳程)是沸腾水,将反应热用于副产3.0MPa~4.0MPa的中压蒸汽。代表塔型有Lurgi公司的合成塔和三菱公司套管超级合成塔,该塔是在列管内再增加一小管,小管内走进塔的冷气。进一步强化传热,即反应热通过列管传给壳程沸腾水,而同时又通过列管中心的冷气管传给进塔的冷气。这样就大大提高转化率,降低循环量和能耗,然而使合成塔的结构更复杂。固定管板列管合成塔虽然可用于大型化,但受管长、设备直径、管板制造所限。在日产超过2000t时,往往需要并联两个。这种塔型是造价最高的一种,也是装卸催化剂较难的一种。随着合成压力增高,塔径加大,管板的厚度也增加。管板处的催化剂属于绝热段;管板下方还有一段逆传热段,也就是进塔气225℃,管外的沸腾水却是248℃,不是将反应热移走而是水给反应气加热。这种合成塔由于列管需用特种不锈钢,因而是造价最高的一种。第33页,共49页，2024年2月25日，星期天5.水管式合成塔将床层内的传热管由管内走冷气改为走沸腾水。这样可较大地提高传热系数,更好地移走反应热,缩小传热面积,多装催化剂,同时可副产2.5MPa~4.0MPa的中压蒸汽,是大型化较理想的塔型。最近在国外60万t以上大型装置大为推广。如日本TEL的MRF(水管径向合成塔),Linde公司的螺旋水管合成塔,Davy(I.C.I)的水管径向合成塔(SRC)。综上所述,大型合成塔的选用原则是:大型装置不宜选用激冷式和冷管式塔;列管式合成塔虽目前国内用得最多,但价格昂贵;大型厂宜用水管式合成塔、多床内换热式合成塔和固定管板的列管式合成塔;在串塔流程或双级流程中也可采用两种塔型组合。第34页,共49页，2024年2月25日，星期天气固催化反应器低压气相法缺点：单程转化率低，一般只有10~15%,大量未转化气体需要循环。反应气的H2/CO为5～10:1,而不是理论的2：1由于循环比较大（一般大于5），惰性组分有累计效应，新鲜原料气中的氮气含量不能过高。因此原料气只能依靠天然气蒸汽转化或纯氧分氧化工艺制造，而不能使用节能型的空气部分氧化法。蒸汽转化是整个工艺过程中能耗最大的工段，占总能耗的46%，压缩工段的能耗占24%，两者之和占70%。使用纯氧部分氧化，需要空分装置，额外增加设备投资和人工费用第35页,共49页，2024年2月25日，星期天气液固三相反应器4.2.液相法甲醇合成工艺（气液固三相反应器）由于甲醇的合成是一个比较强的放热反应过程,从热力学的角度来看,降低温度有利于反应朝生成甲醇的方向移动。采用原料气冷激和列管式反应器很