低压甲醇合成反应器述评

河南化工●12.HENAN CHEMICAL INDUSTRY2007年第24卷低压甲醇合成反应器述评孙晓红,司志刚(中原大化集团有限责任公司,河南濮阳457004)摘要:介绍了 甲醇合成的原理,对当前国内外低压甲醇合成反应器,如ICI低压冷激式甲醇合成塔、Lurgi低压管壳式甲醇合成塔、日本东洋的MRF甲醇合成塔等进行了比较,分析了其优缺点。关键词:甲醇;合成塔;工艺;设备，中图分类号:TQ223.121文献标识码:A文章编号:1003 - 3467(2007 )08 -0012 -03Review of Low - Pressure Methanol Synthesis ReactorSUNXiao-hong,SIZhi-gang(Zhongyuan Dahua Group Co. Ltd. , Puyang 457004 ，China)Abstract :The principle of methanol synthesis is introduced. The low - pressure methanol synthesis reac-tors at home and abroad , such as the quench - type methanol synthesis reactor of ICI，the low - pressuretube and shell type methanol synthesis converter of Lurgi , MRF methanol synthesis reactor of TEC, arecompared , and its advantages and disadvantages are also analyzed.Key words : methanol ; synthesis reactor ; process ; equipment在低压下合成甲醇,由于具有合成压力低、综合CO、CO2 与H2反应,主要生成CH2OH和H2O的放能耗较低、单反应器生产能力大等优越性,因此在近热可逆复杂反应过程,其主要反应方程式如下:几年来国内外大型甲醇装置中被普遍采用。合成压CO +2H2一→CH,0H力为5~ 10 MPa,采用铜基催化剂,反应温度200 ~CO2 +3H2一→CH3OH + H20280 C ,空速6000~10 000 h-'。目前,甲醇生产普遍采用CuO-ZnO-Al203或CuO - ZnO - Cr2O3系列催化剂,活性区域在473 ~1甲醇合成原理563 K之间,最佳活性使用温区在500 ~530 K之甲醇合成是在- -定温度、压力和催化剂作用下，间。活性温区较窄,而甲醇合成反应又是一个强烈感器也会大量地应运而生。展望未来,这类传感器teristics of an optical fiber sensor for hydrogen leak[J].必将成为氢气检测预警系统中的重要组成部分。Sens. Actuators, B ,2003 ,93:142 - 147.参考文献:6] Liu P,Ilee S,Tracy C E,et al. FElectrochromic and chemo-1 ] Kobayashi T, Haruta M , Sano H,et al. in:Proc. Third Int.chromic prformance of mesoporous thin - flm vanadiumoxide[J]. Solid State lonics ,2003 ,165(1):223 -228.Mtg. Chem. Sens ,Cleveland ,0hio, USA ,1990 ,318.Feduke P, Wienecke M, Bunescu M - C,et al. Hydrogen[2] Ando M，Kobayashi T, Haruta M. Combined efet of smallsensor based on optical and eletrical switching[J]. Sens.goldparticle on the optical gas sensing by transition metalActuators ,B,2004 ,100:151 -157.oxide films[J]. Catal. Today ,1997 ,36:135 - 141. .[3] Ando M, Kobayashi T, ljia s, et al. Opical recogition[ 8] Zhao z, Sevryugina Y , Carpenter M A, et al. All - opticalhydrogen - sensing materials based on tailored palladiumof Co and H2 by use of gas - sensitive Au - Co3O4 com-alloy thin films[ J]. Anal. Chem. ,2004 ,76(21):6321 -posite films[J]. J. Mater. Chem. ,1997,7:1779 - 1783.6326.[4] Ando M,Chabicovsky R,Haruta M. Optical hydrogen sen-9] Wang C, Mandelis A,Au - leong K P. Physical mecha-sitivity of noble metal - tungsten oxide composile flmsnism of rflctance inversion in hydrogen gas sensor withprepared by sutring deposition[J]. Sens. Actuators,B,Pd/PVDFstructures{ J]. Sens. Actuators,B ,2001 ,732001 ,76:13-17.(2 -3):100- 105.[5] Okazaki s, Nakagawa H, Asakura S,et al. Sensing charac-河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2007年第24 卷2.5丹麦 Nissui - Topsoe的工艺中压蒸汽人网。托普索公司为适应大型甲醇装置的需要,近年来开发了三塔绝热径向合成塔串联的合成装置,塔.间用水移热,在60万Va以下的装置中可以单塔运自行,并且入塔新鲜气先经过保护催化剂,确保新鲜气彻底脱硫脱砷,然后与循环气混合后进入合成塔。由于该公司选择高活性高选择性、高操作弹性的催新鲜包,化剂( MK - 121),可在单塔体积不大的情况下,装填30 ~40 m'催化剂即可生产50~60万Va甲醇。一甲醇其合成回路如图1所示。与其他工艺相比,托普索工艺中合成塔的进出1.压缩机2.换热器3.硫保护器4.反应器5.冷却器6.闪蒸罐7.水泵 8.汽包 9. 分离器10. 排污罐口温差较小,仅为32C,塔的单层转化率高,可达到圈1托普索低压 甲醇合成的工艺流程图15% ,其他工艺的单层转化率最高仅为7% ~ 8%;Linda公司的低压均温型甲醇合成反应塔,采用该工艺的催化剂装填量相对较少,同等条件下仅用螺旋水冷管,锅炉水进人管内,移走管外催化剂的反29.9 t,而其他工艺需要60 t左右。但该工艺为了应热。就其结构来讲,比Lurgi直型冷管较好的解确保脱硫,新鲜气与循环气只做到了缸外混合,与缸决热应力问题,运行更为可靠,但设备加工难度也进内混合相比,压缩时高压段与循环段匹配有一定的- -步增加。难度。综上所述，几种低压甲醇合成反应器的对比见2.6 Linda 公司的甲醇合成反应器表1。表1低压甲醇合成反应器的比较类型ICI冷激Lurgi 管壳.MRFTopsoeIMCLinda催化剂层温差大小催化剂装填系数>705355040结构可靠性好一般副产蒸汽中压或高压中压低压单层转化率7%8%10%15%9%设备加工难度易难催化剂层温结构简单,易差小，合成效合 成阻力小，.催化剂活性塔体相对较较好的消 除热优点率较高,热量冷却传热系相对较高,用小，换热效果应力, 运行较可大型化。量小，单层转.回收利用合数高。 .化率高。较好。靠。理。板式塔的制催化剂床层设备复杂、造操作弹 性相造安装要求缺点温差大,床间单塔不易大价高,催化剂对较小,运行均较严格，即设备加工难度冷激合成效型化。使用寿命较后期操作参较Lurgi大。率较低。数需调整。催化剂较困难。应综合起来进行评价选择。3结束语本文重点介绍国外著名公司开发的低压甲醇合收稿日期:2007 -04-23成技术并较详细阐述了各种塔型的特点,对各种不作者简介:环晓红(1973 -),女,助理工程师,从事工艺管道设同的合成工艺对甲醇反应的移热、系统的热回收方计工作,电话:(0393 )8958233.法进行了论述。当然,每种塔型都有其优势和劣势，