甲醇生产工艺.ppt

高、中、低压法甲醇生产主要操作条件项目高压法中压法低压法压力30.0MPa10.0～15.0MPa5.0～10.0MPa温度340～380℃270℃左右210～260℃催化剂Zn－CrCu－Zn－CrCu－Zn－Al与高压法工艺相比，中、低压法工艺在投资和综合技术经济指标方面都具有显著优势。以天然气为原料的甲醇厂，高压法能耗达64.8GJ/t甲醇，而大型低压法装置为29.5～31.5GJ/t甲醇。1970年代后国外新建的大中型甲醇装置全部采用低压法，超大型装置（大于50万吨/年）采用中压法，高压法渐趋淘汰。从目前国内外甲醇工业发展情况来看，预计以副产蒸汽、等温合成为特征的中低压合成工艺将是今后相当长一段时期内甲醇合成的主流工艺第23页，共50页，星期日，2025年，2月5日热力学分析主反应：①反应热效应放热反应，25℃反应热为△H0298＝－90.8KJ／mol。温度不同，热效应也不同温度越高反应的热效应也越大。常压不同温度的反应热计算反应热与温度压力关系？3、甲醇生产的热力学和动力学第24页，共50页，星期日，2025年，2月5日T300℃，T↓，↑，反应易失控P低，T高时，△H变化小，故选择20MPa，300～400℃,反应易控高压低温时反应热大热力学分析第25页，共50页，星期日，2025年，2月5日a.温度对平衡常数的影响Kf只与温度有关低温对反应有利②平衡常数热力学分析b.压力对平衡常数的影响P↑，KN↑，xE↑，故应在高压下操作。第26页，共50页，星期日，2025年，2月5日热力学分析第27页，共50页，星期日，2025年，2月5日③副反应平行副反应连串副反应热力学分析第28页，共50页，星期日，2025年，2月5日副反应最大1.主反应分子数减少最多，加压有利于甲醇生成热力学分析2.△G0副△G0主，副反应在热力学上有利，抑制副反应催化剂●从热力学分析可知，合成甲醇的反应温度低，所需操作压力也可以低，但温度低，反应速度太慢。关键在于催化剂第29页，共50页，星期日，2025年，2月5日任务三甲醇生产工艺参数确定Methanolproductionprocessparametersdetermined第30页，共50页，星期日，2025年，2月5日任务三甲醇生产工艺参数确定一、反应温度的确定由碳的氧化物与氢合成甲醇的反应是加氢反应。由热力学方法推导得到的平衡常数Kp，温度T和热效应ΔH之间的关系式为:加氢反应是放热反应，其热效应△H0，所以T↑，KP↓由合成气合成甲醇的反应为可逆放热反应，其总速度是正、逆反应速度之差。随着反应温度的增加，正、逆反应的速度都要增加，但是吸热方向（逆反应）反应速度增加的更多。因此，可逆放热反应的总速度的变化有一个最大值，此最大值对应的温度即为“最适宜温度”，它可以从反应速度方程式计算出来。第31页，共50页，星期日，2025年，2月5日温度对不同单一反应速率的影响温度影响不可逆反应：T↑，k1↑，反应速率增大可逆吸热反应：T↑，k1↑，KP↑，反应速率增大可逆放热反应：T↑，k1↑，KP↓，反应速率△H0＞0a.对反应速度的影响△H0＜0？第32页，共50页，星期日，2025年，2月5日低温时KP大，动力学占主导，T↑，r↑高温时KP小，热力学占主导，T↑,k2↑,r↓,rmaxrT在Top温度下，r达到最大值。Te:对应转化率x的平衡温度第33页，共50页，星期日，2025年，2月5日TxArA=1rA=10rA=100允许温度最佳温度曲线平衡曲线最佳温度：对于一定的反应物系组成，某一可逆放热反应具有最大反应速率的温度称为相应于这个组成的最佳温度。最佳温度曲线：相应于各转化率的最佳温度所组成的曲线，称为最佳温度曲线。第34页，共50页，星期日，2025年，2月5日任务三甲醇生产工艺参数确定一、反应温度的确定实际生产中的操作温度取决于一系列因素。如催化剂、压力、原料气组成、空间速度和设备使用情况等，尤其取决于催化剂。高压法锌铬催化剂上合成甲醇的操作温度是低于最适宜温度的。在催化剂使用初期为380～390℃，后期提高到390～420℃。温度太高，催化剂活性和机械强度很快下降，而且副反应严重。低、中压合成时，铜催化剂特别不耐热，温度不能超过3