气相甲醇合成工艺概述

第31卷第11期Vol. 31 NO.112011年11月.山西煤炭SHANXI COALNov.2011文章编号:1672- -5050(2011)11-0075-04气相甲醇合成工艺概述李文艳',郭小杰2(1.大同煤炭职业技术学院,山西大同037003;2.同煤广 发化学工业有限公司,山西大同037003 )摘要:介绍了 大型甲醇厂采用的气相低压甲醇合成工艺:ICI甲醇合成工艺因其床层温度难控制,难以大规模应用,已被Tops φe和Lurgi工艺取代;Lurgi和Topsφe工艺中热量有效利用和合成反应器很相似,但是Topsφe工艺增加了硫保护器,对催化剂起到了防止中毒,延长使用寿命的作用。关键词:合成气;甲醇合成工艺;反应器中图分类号:TD849文献标识码:A随着世界石油资源的减少和甲醇生产成本的洁净利用方式。典型的煤制甲醇工艺流程示意图如降低,发展使用甲醇等新的替代燃料,已成为一种图1所示。趋势。实践证明,甲醇是-一种洁净的燃料。甲醇含有“门50%的氧，使得甲醇完全燃烧时所需的空气量较t酸性气少,甲醇燃烧过程比汽油彻底,尾气中污染物含量煤气化波“口一氧化碳发换]个这气[顾性气体教院门战”甲都合成可显著降低。因此,甲醇用作汽车燃料具有广阔的前景。化学合成甲醇工艺起始于20世纪20年代。在产品口甲那成品越区了一-中物空甲醇合成反应中,用合成气制备甲醇按压力等级可图1煤制甲醇工 艺流程图示意图分为高压法、中压法和低压法。高压法压力等级在表1合成气主要组分30MPa以上、温度为320C~380C的操作条件下通组分/mole%SOREOR过Cu系催化剂合成甲醇，其工艺特点是技术成:030.3030.73熟,初期投资和生产操作成本比低压法高;中、低压H265.4264.99法能耗低、粗甲醇质量高、设备简单和投资相对较:022.50低,比高压法优越。随着甲醇合成技术的不断进步,Nz.681.68各种工艺技术的优缺点日渐显露出来。本文就Ar0.10CH.OHvililICI.Lurgi和Topsφe低压甲醇合成工艺的工艺流氯化物rpb? 10?10程、反应器、催化剂等方面进行了初步探讨。HS+C0S/ppm mole? 0.1?0.11甲醇合成工艺造气工段合成气的主要组分见表1。经耐硫1.1 甲醇合成原料气变换调节CO/CO2比例，在酸性气体脱出工段脱出目前,制备甲醇的原料主要有煤炭、天然气、焦二氧化碳和硫化氢等酸性气体后，进人粗甲醇合炉煤气及重油等。随着石油储量的减少,天然气、重成工段。油的价格必将走高,增加生产甲醇的成本。焦炉煤2大型甲醇厂甲醇合成工艺气由于受焦炭产量的限制，甲醇难以大规模生产。我国能源结构决定了以煤炭为原料生产甲醇煤炭合成气制备甲醇的反应是放热和体积减少的收稿日期:2011-09-19 .作者简介:李文艳( 1981-),女,内蒙古通辽人,硕士,助教,从事煤化工教学科研工作。75第31卷第11期Vol. 31 NO. 112011年11月山西煤炭SHANXI COALNov.2011粗甲醇在高压分离器中分离,并被送至低压分(3)Tops φe甲醇合成工艺是由三台绝热操作离器。新鲜气中含有微量的惰性气体,为防止这些的径向流反应器组成,各反应器之间设计外部换热气体在合成回路中积累,-部分合成气从高压分离器及时移走热量,气体在床层中向心流动。该反应器中弛放。调节驰放气流量,满足驰放气回收单元器的特点:径向流动,压降小，操作弹性大;可采用中回收氢气的量。在低压分离器中,部分粗甲醇被小粒径催化剂,提高粒内效率因子,从而提高宏观脱气,并送往界区。米自低压分离器的闪蒸气,同样反应速度;在不增加反应器直径情况下,增加反应送往界区,作为燃料。器列管高度,即可增大生产规模。设立独立的硫保3三种气相合成甲醇工艺路线比较护器,水解有机硫,降低了催化剂的中毒风险,延长了催化剂的使用寿命。(1)在甲醇合成工艺中,有效控制合成塔床层三种甲醇合成塔优缺点、结构和工作条件的比温度和床层温度分布是影响催化剂使用寿命的重较,如表2所示。要因素。催化剂颗粒内部的温度过高导致催化剂烧表2三种甲醇合成塔优缺点比较结,活性降低而过早老化,温度过低则会抑制催化工作条件型主要结构.优点缺点剂的活性。lCI 低压甲醇合成工艺中合成塔设计采IPn1.反应床层分成用激冷式反应器，床层温度随床层高度而变化,使若干绝热段1.結构简单1.设备庞大ICI多段2怪休是空筒,塔| s.0 - 10.0 2.催化剂装卸容易 2.不适合大型T业化不同床层高度的催化剂活性不同,使得催化剂时空冷激塔3N缴气体喷管| 3.易于方法产率低,经济效益差,而且由于催化剂老化失活程直接插人床层l. 形式列管换热度不同，不利于保护和延长催化剂的使用寿命,降Lurpi 管| 1.催化剂床层温差| 1结构复杂，制作较困壳等温2,塔内列管中装5.8-8.0较小单程转化率难,材质要求高机划低了催化剂有效利用率。合成塔填催化剂，管间为2.催化利寿命长| 装卸困难佛腾水(2 )Lurgi低压甲醇合成工艺为列管式反应器，"op φe1.新型的单程节1.床层阻力降低1.塔设计复杂等混合能等温塔2塔直径和壁厚小2.催化利用量少,难以Cu0/ZnO催化剂装填在列管式固定床中,反应热成塔2.催化剂放在列3.空速和出口1气中.国产化甲醇浓度高被壳程中的饱和锅炉水吸收产生中压蒸汽;床层反.应温度通过控制进人反应器饱和水的压力来调节,4结论操作温度和压力稳定。因而具有如下优点: .反应器催化剂床层温度均匀,床层温度控制在(1)由于我国能源结构,廉价的煤炭使甲醇合250C~255C之间,温差小，催化剂使用寿命长;能成的原料气生产成本降低,经济效益显著,以煤为准确、及时的控制床层反应温度,有利于反应器中原料制取甲醇合成原料气是甲醇生产的最好选择。催化剂催化作用的发挥,经济效益好;催化剂床层(2)从能量合理利用和温度准确控制方面来的温度可以通过调节蒸汽压力控制,当催化剂使用看,Lurgi和Topsφe列管等温合成塔具有优势;从到中期和后期时,为提高催化剂的活性,延长催化设计制造难易程度和反应器放大方面看,ICI多段剂使用寿命,实际操作时,可采用提高合成塔产生冷激塔具有结构简单，催化剂装卸容易的优势,但的中压蒸汽压力适当提高反应床层温度的方法;回设备过于庞大不适合大型工业化。收反应热高,能合理利用热量;反应器出口甲醇浓(3)Topsφe工艺比Lurgi工艺增加了保护床，度较高;设备布局紧凑,开停车方便;反应过程中副更适合恶劣的合成气,不仅保护催化剂，而且延长反应少,故粗甲醇中杂质含量低,质量高。了催化剂的寿命。参考文献:1] 丁百泉,秦惠芳,朱炳辰,等三相床甲醇合成研究进展[].化工进展1998, 17(6):9-15.[2] Pass G G, Holzhauser C, Akgerman A,et al.Methanol synthesis in a trickle bed reactor[J].AICHE J, 1990, 36:1054-1060.[3]金嘉璐, 俞珠峰,王永刚，等新型煤化工技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2008: 161-193.77{综合应用|Mine Satety山西煤炭SHANXI COAL第31卷第11期Overview of Gas-Phase Methanol Synthesize ProcessLI Wen- yan, GUO Xiao-jie(1.Datong Coal Vocational and Technical College, Datong Shanxi 037003;2.Coal Based Chemical industry limited Company ,Datong Shanxi 037003)Abstract: The paper introduces the low-pressure Gas-Phase Methanol Synthesize Process used inlarge-scale methanol plants. ICI methanol synthesize process has been replaced by Tops?e and Lurgitechnology, because of the control problem of its bed- -layer temperature. With the Tops?e and Lurgi, heatusage is similar with synthesize reactor, but the sulfur protector used in Tops?e can protect catalyst frompoisoning in order to prolong its service time.Key words: synthesis gas; methanol synthesis process; reactor编辑:刘新光(上接第74页)控制柜中安装PLC控制器,控精煤皮带上的执行机构一套。喷洒药剂执行机构包制柜上装有触摸屏人机界面,控制柜安装在产品仓括柱塞式计量泵和喷嘴-套,其中计量泵选用意大下操作平台的二层,既方便岗位司机的操作,也考利SEKO柱塞式计量泵。虑了控制系统和触摸屏的防水和防尘,以提高控制6控制器及人机界面的选型可靠性,延长其使用寿命。从产品仓到主厂房约走线300 m~500m,控制控制器采用西门子S7-200系列PLC,人机界信号来源于PLC,执行机构却在主厂房内,设计采面采用海泰克的触摸屏。上述设备均可靠成熟。用基于RS485中继器的485通讯模式,以解决较远7结束语距离信号传输带来的可靠性问题。1 )传感器选型:选用美国GF的pH计,包括了针对西铭矿选煤厂酸性煤泥水抑制自动添加探头2716放大器2720、变送器8750三部分。药剂方案,完成了相应的选型和设计,自动加药控2)执行机构选型:包括两套,即用于循环采样制硬件系统,能为后续药剂自动控制系统的软件开的产品仓下煤泥水pH计采样执行机构-套，和在发提供基础平台。Hardware Design and Model Selection of Automatic Systemfor Acidic Slime Water ControlLIU Wei-xia(Coal Preparation Plant of Ximing Mine, Xishan Coal and Electricity Co., Taiyuan Shanxi 030053)Abstract: In the automatic dosing control system for acidic slime water control, we did the hardwaredesign and model selection for sampling, dosing barrels, pH sensors, dosing actuators, controllers, andman- -machine interface. A complete hardware system was constructed to provide a basic platform for thesubsequent software development.Key words: automatic control system; hardware; design; type selection78