煤制甲醇技术
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煤制甲醇工艺原理煤制甲醇是一种重要的能源转化和化学品生产技术,通过煤炭转化为高附加值的甲醇产品。
其工艺原理主要包括煤气化、合成气制甲醇、甲醇的纯化和后处理等几个重要步骤。
首先是煤气化过程。
煤气化是指将煤炭在一定的氧量和蒸汽量的条件下进行高温热解的过程,生成一种高能焦炉气或合成气产品。
煤气化通常采用两类主要工艺,即固定床煤气化和流化床煤气化。
其中,流化床煤气化是目前广泛应用的技术,其基本原理是利用高温下的气固两相流体化特性,通过气体对固体颗粒形成悬浮状态,并通过气体流动将固体颗粒高速带动,使之具有流体特性。
这个过程能够有效地将固体煤转化为可燃的合成气。
其次是合成气制甲醇过程。
合成气制甲醇是利用煤气化产品中的合成气(一氧化碳和氢气的混合物)为原料,通过甲醇合成催化剂进行甲醇合成的过程。
甲醇合成催化剂通常是复杂的金属化合物,如铜和锌等。
甲醇合成反应是一个复杂的多步反应过程,其中一氧化碳和二氧化碳在合成气中被还原形成甲醇,并伴随着其他副反应,如甲醇的醚化和醋酸化等。
此外,合成气中的温度、压力、催化剂的选择和反应条件的控制等都对甲醇的产率和选择性有重要影响。
然后是甲醇的纯化过程。
由于合成气制甲醇过程中的产物中还含有一些杂质气体和液体,所以需要对甲醇进行纯化。
甲醇的纯化主要是通过蒸汽重整和吸附等技术进行。
蒸汽重整是利用蒸汽和甲醇的物理性质差异,通过分馏的方式将杂质去除,得到纯净的甲醇。
吸附则是利用吸附剂对甲醇和杂质进行选择性吸附分离,达到纯化的目的。
最后是甲醇的后处理过程。
甲醇的后处理主要是对甲醇进行脱水、脱硫和脱氮等处理,以满足不同应用领域对甲醇纯度和纯净度的要求。
其中,脱水是通过蒸汽和分馏等方式将甲醇中的水分去除;脱硫和脱氮则是通过吸附剂和脱硫剂将甲醇中的硫和氮等杂质去除。
这些后处理步骤能够提高甲醇的纯度和质量,以满足不同工业和化学领域的需求。
总结起来,煤制甲醇工艺的原理是通过煤气化将煤炭转化为合成气,然后将合成气经催化反应制得甲醇,最后通过纯化和后处理等步骤得到高纯度的甲醇产品。
煤制甲醇主要生产工艺技术一、煤制甲醇的背景随着能源需求的不断增加和环境污染问题的严重性,寻找可再生能源和清洁能源的途径变得越来越重要。
煤炭作为我国主要的能源来源之一,其利用率和清洁化程度一直是研究的重点。
煤制甲醇技术作为一种重要的清洁能源技术,具有巨大的潜力和应用前景。
二、煤制甲醇的工艺流程煤制甲醇主要通过煤的气化和合成气的制备,再经过催化剂的作用将合成气转化为甲醇。
具体的工艺流程如下:1. 煤的气化:将煤通过高温和高压的条件下与氧气或水蒸气反应,生成合成气。
合成气主要由一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和氢气(H2)组成。
2. 合成气净化:合成气中的杂质如硫化物、氨、氯化物等需要进行深度净化,以保证催化剂的使用寿命和甲醇产品的质量。
3. 合成气的制备:净化后的合成气需要进行改性,使其符合甲醇合成的要求。
常用的改性方法有调节CO和H2的比例、调节反应温度和压力等。
4. 催化剂反应:将合成气经过催化剂床层,催化剂将合成气中的CO和CO2转化为甲醇。
常用的催化剂有铜基催化剂、锌基催化剂和铝基催化剂等。
5. 甲醇的分离和提纯:将催化剂反应产生的含甲醇气体进行冷却,使甲醇液体凝结出来,并经过蒸馏等工艺进行提纯,得到高纯度的甲醇产品。
三、煤制甲醇工艺技术的特点1. 煤制甲醇工艺技术可以充分利用煤炭资源,降低对石油和天然气等化石能源的依赖程度,具有可持续发展的优势。
2. 煤制甲醇工艺技术可以减少二氧化碳的排放,具有较好的环境效益。
煤炭气化过程中产生的二氧化碳可以进行回收利用,用于其他工业过程或注入地下储层。
3. 煤制甲醇工艺技术具有较高的能源转化效率,可实现综合利用。
合成气不仅可以制备甲醇,还可以用于生产合成油、合成烃等化工产品,提高资源的综合利用效率。
4. 煤制甲醇工艺技术具有灵活性和适应性强的特点,可以根据不同的煤种和气化条件进行调整和优化,适用于不同规模和地域的生产。
5. 煤制甲醇工艺技术对催化剂的要求较高,催化剂的选择和设计对工艺的效果和经济性有重要影响。
煤气化产物制甲醇技术及甲醇前景煤气化产物制甲醇技术及甲醇前景随着全球能源需求不断增加,越来越多的国家开始投入大量的精力和资源来研究和开发新的能源技术和原料,以满足社会发展对能源的需求。
煤气化产物制甲醇技术是一项非常重要的新能源技术之一,这项技术通过将煤气化产物转化为甲醇,从而实现对煤炭等非化石能源的有效利用。
一、煤气化产物制甲醇技术煤气化产物制甲醇技术是将煤气或其他气体通过化学反应转化为甲醇的一种方法,通常采用合成气作为原料,即一种由一氧化碳和氢气组成的气体混合物。
合成气可以通过多种方法制备,包括煤气化、天然气再生、生物质气化等。
甲醇合成的主要反应是将一氧化碳和氢气转化为甲醇的甲醇合成反应,这一反应需要催化剂和加热才能进行。
催化剂通常是采用有机金属化合物,如三氯化铑或三氯化铱,进行氢化反应。
甲醇合成反应的反应物和反应条件不同,会对甲醇的产率和选择性产生不同的影响。
煤气化产物制甲醇技术目前被广泛应用于煤化工、化肥、低碳化工等领域,可以用来生产甲醇、丙烯酸、塑料、化肥等产品,同时也被广泛认为是一项有潜力的可再生能源技术,可以大幅减少对传统石油资源的依赖。
二、煤气化产物制甲醇的前景煤气化产物制甲醇技术的应用前景广阔。
首先,煤气化作为一种清洁、低碳的方法可以实现对非化石能源的有效利用,并能够减少环境污染和温室气体排放。
同时,煤气化产物制甲醇技术的产物甲醇是一种清洁、可再生的燃料,可以使用在燃油、涂料、合成树脂等领域,同时也可以作为汽车等交通工具的燃料。
此外,甲醇还是一种重要的化工原料,可以用来制备丙烯酸、甲醛、甲基丙烯酸等化学产品,这些化学产品被广泛应用于建筑、包装、纺织、汽车等领域,可以大幅推动经济发展。
总之,煤气化产物制甲醇技术是一项创新、环保、低碳的技术,具有广阔的应用前景。
在今后的发展中,应加强研发和创新,提高技术水平,扩大应用领域,将其作为一种有力的可再生能源方式,推动经济绿色发展。
煤制甲醇主要生产工艺技术煤炭是一种重要的能源资源,而甲醇则是一种重要的化工原料。
煤制甲醇技术是利用煤炭资源来生产甲醇的一种工艺,它具有资源丰富、成本低廉的优势,因此备受关注。
本文将介绍煤制甲醇的主要生产工艺技术。
1. 煤气化工艺煤制甲醇的第一步是将煤炭进行气化。
煤气化是指将煤炭在高温、高压或有催化剂的条件下进行热解、气化反应,生成合成气。
合成气主要由一氧化碳(CO)、氢气(H2)和少量的二氧化碳(CO2)组成。
煤炭气化可以采用多种方法,如固定床气化、流化床气化、喷射床气化等。
其中,固定床气化是最常用的方法,它具有设备简单、操作稳定等优点。
2. 合成气净化合成气中含有一些杂质,如硫化氢(H2S)、氨(NH3)、苯(C6H6)等。
这些杂质会影响后续催化反应的效果,因此需要对合成气进行净化处理。
净化的方法主要包括吸附、洗涤、催化转化等。
吸附是最常用的方法,可以利用吸附剂吸附杂质,将其去除。
3. 合成气变换合成气变换是将一氧化碳和二氧化碳转化为甲醇的关键步骤。
这一步通常使用催化剂进行,常用的催化剂有铜、锌、铝等金属催化剂。
在高温、高压的条件下,通过氢化反应将一氧化碳和二氧化碳转化为甲醇。
这个过程是一个复杂的化学反应,需要合适的反应条件和催化剂才能实现高效的转化。
4. 甲醇的分离和纯化在合成气变换后,产生的反应产物中含有甲醇、水、一氧化碳、二氧化碳等组分。
为了得到高纯度的甲醇产品,需要对反应产物进行分离和纯化。
分离的方法主要包括蒸馏、吸附、萃取等,通过这些方法可以将甲醇与其他组分进行分离。
纯化的方法则是进一步提高甲醇的纯度,常用的方法有蒸汽压降结晶法、萃取法等。
5. 甲醇的储存和运输甲醇生产后需要进行储存和运输。
甲醇具有易挥发、易燃的特性,因此在储存和运输过程中需要注意安全。
常见的储存方式有地下储罐、罐车,运输方式有管道运输、铁路运输和公路运输等。
总结煤制甲醇是一种利用煤炭资源生产甲醇的重要工艺。
它的主要生产工艺技术包括煤气化、合成气净化、合成气变换、甲醇的分离和纯化以及甲醇的储存和运输。
煤制甲醇技术经济分析甲醇生产所用原料主要有煤炭、焦炭、天然气、重油、石脑油、焦炉煤气、乙炔尾气等。
我国能源资源现状是缺油、少气、富煤。
以煤为原料生产甲醇、合成氨是我国的主流,在今后一个相当长的时期内不会有大的改变。
天然气是生产甲醇、合成氨的清洁原料,具有投资少、能耗低、污染小的优势,世界甲醇生产有90%以上是以天然气为原料的,但在我国由于受天然气资源和价格的制约,国家已经限制用天然气生产化工产品,优先用于城市作燃料,除特殊情况外,用天然气生产甲醇的可能性很小。
近几年来世界市场石油价格猛涨,已突破每桶原油100美元大关,今年3月12日纽约商品交易所4月份期货价格最高飙升到110.2美元,低价石油的时代已经一去不复返了。
因此,今后用石油为原料生产甲醇、合成氨的可能性几乎不存在了。
我国以煤为原料生产甲醇的经济性如何?与国际上天然气制甲醇比较有无竞争能力,是业内人士关心和讨论的问题。
本文尝试从技术经济的角度作一些粗浅的分析,供大家参考。
1.甲醇生产现状及发展预测1.1世界甲醇生产与消费状况根据美国休斯敦石化咨询公司发布的2006年全球甲醇分析报告预测,2006年全球甲醇需求量为3800万t左右,2006~2010年世界甲醇需求年均增长率为3%~4.5%,北美和西欧甲醇需求量将减少360万t,中东和亚洲需求增长较快,2006~2010年全球甲醇需求预测增加870~900万t。
由于受未来甲醇制烯烃(MTO、MTP)的驱动,2010~2015世界甲醇需求年均增长率为4.6%~5.0%,预计2010年世界甲醇产能将达到6400万t,2015年将达到7200万t,生产能力大于市场需求,将加剧市场竞争。
我国将是甲醇需求增长最快的重点地区。
表1-1 世界甲醇产量及需求量预测表1.2中国甲醇生产与消费状况甲醇不仅是重要的化工原料,作为清洁燃料也越来越受到重视。
因受国际石油价格高涨的影响,我国石油进口快速增长的压力加大,为保障能源安全,国家提出了重点发展煤基醇醚燃料、甲醇制烯烃及煤制油的战略设想,并已开始进行工程开发示范。
化学Second Design Institute of Chemical Industry可行性研究4 工艺技术方案4.1 工艺技术方案的选择4。
1。
1原料路线确定的原则和依据根据焦炉气的组成及甲醇合成对原料气的要求,确定工艺路线如下。
由焦化厂送来的焦炉气是经过化产后的焦炉气,压力1000mmH2O,温度40℃,H2S含量100mmg/Nm3,有机硫250 mmg/Nm3,首先进入焦炉气压缩机压缩到2.5MPa,再进入精脱硫装置,进行有机硫加氢转化及无机硫脱除,将焦炉气中总硫脱至0。
1ppm以下,以满足转化催化剂及合成催化剂对原料气中硫含量的要求.脱硫后的焦炉气进入转化工段,在这里进行加压催化部分氧化,使焦炉气中的甲烷和高碳烃转化为甲醇合成的有效成分氢气和一氧化碳。
为保证脱硫精度,转化后仍串有氧化锌脱硫槽。
转化气经合成气压缩机提压后进行甲醇合成,生成的粗甲醇进入甲醇精馏制得符合国标GB338—2004优等品级精甲醇.甲醇合成的弛放气一部分送转化装置的预热炉作燃料,剩余的弛放气和回收氢后的尾气去焦化公司锅炉房作燃料.转化采用纯氧部分氧化,所需氧气由空分提供。
全厂方框流程图及物料平衡表见附图。
化学Second Design Institute of Chemical Industry可行性研究本文件包含化学工业第二设计院技术成果,未经本院许可不得转给第三方或复制。
4-2This document contains proprietary information of SEDIN. To be kept confidential.4.1.2工艺技术方案的比较和选择4.1.2。
1焦炉气压缩由焦化厂送来的焦炉气H2S小于100mg/Nm3,有机硫约250 mg/Nm3,压力为常压,在进一步处理前,必须进行气体的压缩。
本工程焦炉气量较大,可选择的压缩机有往复式和离心式两种。
往复式压缩机技术成熟,价格便宜,但单机打气量小,机器庞大,噪音高,惯性力强,需要强固的基础.此外,往复式压缩机易损件多,容易停车,检修频繁,维修费用高,必须考虑备机,如采用往复式压缩机,需两开一备,占地大,电耗稍高。
国内煤制甲醇的现状及发展煤制甲醇是一种将煤炭转化为甲醇的技术,是指通过煤炭气化获得合成气,然后利用合成气转化为甲醇。
煤制甲醇技术在能源转化、清洁能源利用和煤炭深加工方面具有重要意义。
以下是关于国内煤制甲醇的现状及发展的一些说明。
一、现状:1.煤制甲醇技术的发展历史:我国煤制甲醇技术的研究和发展始于20世纪70年代,经过几十年的探索和努力,我国已经建立了完整的煤制甲醇产业链,形成了一些具备竞争力的煤制甲醇企业。
2.煤制甲醇技术的成熟度:我国煤制甲醇技术可以说已经相对成熟,掌握了一系列核心关键技术,包括煤气化、甲醇合成和甲醇气化等。
同时,我国在煤制甲醇设备制造领域也具备了一定的技术实力。
3.煤制甲醇产业的现状:我国目前已经建成了一批煤制甲醇项目,主要分布在煤炭资源丰富的北方地区。
其中一些项目已经投产,并取得了一定的经济效益。
二、发展:1.发展动力:煤制甲醇技术的发展离不开两个主要的动力,一是煤炭资源的丰富,而是对清洁能源的需求。
我国是世界上最大的煤炭消费国,而煤制甲醇作为一种清洁能源,可以减少对传统能源的依赖。
2.政策支持:我国政府对煤制甲醇产业给予了大力支持,出台了一系列的政策措施,包括财税优惠、资金扶持和科技支持等,为煤制甲醇的发展提供了有力的保障。
3.技术创新:随着科技水平的不断提高,煤制甲醇技术也在不断创新和提升。
例如,目前已经出现了一些新型的煤制甲醇技术,如超临界水气化技术和动力化合物催化甲醇制备技术等。
4.产业整合:当前,我国煤制甲醇产业仍然存在规模较小、企业分散等问题,需要进行整合和优化。
通过整合,可以形成规模经济效应,提高企业竞争力。
5.环保要求:随着环保要求的不断提高,煤制甲醇技术也需要更加注重环境保护。
目前,一些煤制甲醇项目已经采取了多种环保技术手段,如煤气中的二氧化碳捕集和利用等。
总的来说,煤制甲醇技术在我国的发展前景广阔。
随着煤炭资源的利用和清洁能源需求的增加,煤制甲醇将会在能源结构调整和环境保护方面发挥重要作用。
榆林60_10_4t_a煤制甲醇工艺技术
一、总体概况
1、榆林60_10_4t_a煤制甲醇工艺技术是以煤为原料,采用催化裂化
制取甲醇的生产工艺,主要技术参数如下:原料煤消耗量为10~12t/h,
产品甲醇收率为97%,甲醇转化率达到99%,甲醇产率大于90%,汽油收
率在60%以上,汽油产率达到98%,烃收率大于80%,乙烯收率小于10%。
2、榆林60_10_4t_a煤制甲醇工艺技术所涉及的主要设备包括:粘结炉、脱硫系统、煤气冷凝器、反应器、冷凝器、净化器、炼油系统、水蒸
气脱硝系统、乙烯暂存罐、脱硝系统、冷凝系统等。
二、工艺特点
1、快速反应:榆林60_10_4t_a煤制甲醇工艺技术采用的是快速反应器,更大程度上提高了反应速度,把反应时间缩短到几秒种,提高了制取
甲醇的效率。
2、热效率高:榆林60_10_4t_a煤制甲醇工艺技术采用的是热效率高
的脱硫系统,热效率可达85%,可有效减少热能的消耗,降低生产能源的
消耗,节约能源。
3、有机物转化率高:榆林60_10_4t_a煤制甲醇工艺技术采用的比较
精密、先进的煤气冷凝器,可有效提高有机物的转化率,提高甲醇的收率。
以煤为原料生产甲醇的工艺流程,采用固定床气化方法制取水煤气作为合成甲醇的原料,可分为单醇技术和合成氨联产甲醇工艺,后者规模均较小,一般不超过10万吨/年;另一种是采用气流床气化(主要是采用水煤浆气化)方法制取水煤气作为合成甲醇的原料,单套装置规模可以达到20万吨年以上,目前正在朝大型化方向发展。
以煤为原料生产甲醇的主要工艺流程为:气化、净化、甲醇合成、甲醇精制等(参见工艺流程图)
煤制甲醇工艺流程
焦炉煤气-----三段压缩------三段油过滤器----焦炉气初预热器----铁钼脱硫----氧化锰脱硫----中温锌脱硫-------焦炉气预热器------预热炉-----转化炉------焦炉气预热器-----焦炉气初预热器------锅炉给水预热器-----第一二水冷器------气液分离器-----常温锌脱硫-----五段压缩------五段油过滤器--------气气换热器-----电加热器------合成塔-------合成废锅------气气换热器-----水冷器------甲醇分离器(气体大部分打循环,少部分放空)-----闪蒸槽-------甲醇中间槽-----预塔精馏----加压塔精馏-----常压塔精馏-----回收塔精馏----精甲醇储罐。
段落一:引言甲醇是一种重要的有机化工原料和清洁燃料,也是工业生产中广泛应用的化学品之一。
煤制甲醇作为一种非石化甲醇生产方式,具有资源丰富、技术成熟、环保节能等优势,是未来甲醇工业发展的重要方向之一。
本文将从煤制甲醇的原理、技术路线、优缺点、发展趋势、挑战与机遇等多角度对其进行详细介绍。
段落二:原理及主要技术路线煤制甲醇主要采用的是合成气法,即利用空气、水蒸气和煤等原料制取一定比例的氢气和一氧化碳混合气体,之后通过催化反应生成甲醇。
该技术普遍采用的是高温高压气相催化反应,在300~400℃和10~30MPa的条件下,采用专门的甲醇合成催化剂,将一氧化碳和氢气转化为甲醇,通常净化后可直接用于市场销售。
具体来说,煤制甲醇的主要技术路线包括以下步骤:1.煤气化:将煤转化为一氧化碳和氢气的混合气体,也称为合成气。
煤气化的方法主要有固定床气化、流化床气化和喷射床气化等。
2.合成气净化:将合成气中杂质去除。
主要方法包括物理吸附、化学吸附、低温沉积等。
3.甲醇合成:将合成气反应生成甲醇,是煤制甲醇的核心步骤。
催化剂是影响煤制甲醇产率和选择性的关键因素,主要包括铜基、锌基和铬基等。
4.甲醇精馏:从合成的混合物中将甲醇纯化出来的过程。
经过2~3级分馏后,可以得到高纯度的甲醇。
总之,煤制甲醇技术路线相对成熟,具有较为明确的分离纯化工艺和催化剂合成技术。
未来,随着科技不断进步,煤制甲醇的生产工艺也会不断创新和完善,以更好地满足市场需求和环保要求。
段落三:优点与传统石化甲醇生产方式相比,煤制甲醇具有以下优点:1.资源丰富:煤作为我国的主要能源来源之一,具有储量丰富、分布广泛的特点,可以为煤制甲醇提供充足的原料保障。
2.技术成熟:煤制甲醇技术在国内外已经经历了数十年的发展和实践,技术路线已经相对成熟,可以提供稳定高效的甲醇生产工艺。
3.环保节能:煤制甲醇生产不仅能够节约石油等化石能源的消耗,还可以降低CO2等温室气体的排放,具有更好的环保效益。
甲醇合成技术发展及工业化应用甲醇是重要的基本有机化工原料之一, 广泛用作溶剂和生产甲醛、醋酸、甲基叔丁基醚、甲胺、酯类、医药、农药等系列产品, 并具有燃料应用的巨大潜在市场。
在发达国家中, 甲醇产量仅次于合成氨、乙烯、丙烯和苯而居第5 位。
因此甲醇在国民经济中占有十分重要的地位。
近年来, 随着C1 化学的开发,甲醇的应用领域不断地扩展。
从我国对甲醇的消费量仅占世界的4% 左右来看, 发展甲醇工业有着良好的前景。
我国的甲醇产量是由单醇和联醇两部分构成,单醇即单独生产甲醇, 而联醇是在中国存在众多中、小型合成氨企业的情况下, 于70 年代独立自主开发的一种新工艺, 它利用合成氨变换气剩余的CO 来合成甲醇并达到净化合成氨原料气的目的。
具有综合利用、节能、降耗、成本比较低和经济效益好的优点。
因此, 得到了广泛的发展, 并为我国中、小化肥厂的多种经营作出了贡献。
1 技术概况长期以来,甲醇一直是最基础的化工原料,合成工艺历史悠久,生产技术十分成熟,工艺技术主要分3种:高压甲醇合成(30 MPa以上)、中压甲醇合成(10~15 MPa)和低压甲醇合成(5~10 MPa)。
目前,单独以产醇为目的的高压法工艺因其动力消耗高、催化剂活性低以及产品质量差等原因除老合成氨系统转产外,新上装置已逐年减少甚至已被淘汰,而中压法也绝大多数出现在联醇工艺中,当今世界上最主要的、先进的、能耗低、投资省的生产工艺归属于低压合成,由于低压法工艺较之前的高压法工艺在能耗、装置建设和单系列反应器生产能力大型化等方面具有明显的优越性,所以,从20世纪70年代中期开始,国外新建装置大多采用低压法,根据单套装置生产能力大小不同,其设计压力主要集中在5~8 MPa范围内。
甲醇生产的核心技术是甲醇合成反应器(合成塔)的结构与形式、催化床温度控制和热量的转移与利用。
反应器性能的好坏直接影响原料气和动力消耗以及设备能力的发挥,而甲醇合成反应器性能主要取决于其工艺结构,特别是在合成装置向大型化发展以后,其重要性更为突出。
目前世界上具有低压甲醇先进生产工艺的主要公司和专利商有英国帝国化学公司(ICI),德国鲁奇公司(Lurgi)、林德公司(Linde),丹麦托普索公司(Topsφe),日本三菱公司(Mitsubishi)、东洋公司(Toyo),瑞士卡萨利公司(Casale)等,这些国际知名企业凭借自身的技术特点,相继开发出众多塔型,如ICI QLC多段冷激式甲醇塔、Lurgi SRC管壳式反应器、Linde SRC螺旋管式反应器、Davy SRC径向流反应器、Topsqφe CMD、Mitsubishi MGC、Toyo MRF—Z和Casale IMC等。
从市场占有率来看,国外甲醇装置采用Johnson Matthey(ICI)甲醇合成技术较多,约占50%,其次是Lursi SRC甲醇合成技术,约占30%,MGC公司约占10%,Kellogg公司占2%,其他公司则占8%。
近年来,Lurgi SRC管壳式反应器的市场份额在逐年上升,一些大型甲醇装置采用了英国Davy SRC全径向水冷型合成塔技术。
此外,Toyo MRF—Z多段径向合成塔,Mitsubishi MGC双套管合成塔,Topsφe绝热水冷型合成塔技术在大型甲醇装置也有应用。
从规模上看,甲醇生产装置大型化可以明显降低设备投资和产品成本,因此,甲醇合成反应器总的趋势是向大型化和超大型化方向发展;催化剂则向更高活性、更高选择性、更长使用寿命方向发展。
目前单套13产3 000 t以上的甲醇反应器已经成为现实。
趋势是向大型化和超大型化方向发展;催化剂则向更高活性、更高选择性、更长使用寿命方向发展。
目前单套13产3 000 t以上的甲醇反应器已经成为现实。
2 国外大型甲醇合成装置现状和发展趋势英国ICI公司和德国Lurgi公司分别于1966年和1971年开发成功的低压法合成甲醇工艺,极大地促进丁世界甲醇工业的发展.其分别开发的冷激式多段反应器和管壳式水冷反应器也是目前世界上使用最广泛的两种类型的甲醇合成塔,将近占据80%的市场份额,代表了国外甲醇合成生产的技术水平。
2.1ICI多段冷激式甲醇塔英国ICI公司多段冷激式甲醇塔,是国外甲醇装置中使用晟多的塔型,为全轴向多段冷澈型合成塔。
台成塔由塔体、多段席层及专用技术菱形分布器等组成。
菱形分佰器埋于催化床中.并精着床层不同高度的平面上各安装1组,全塔共装3—4组,使冷激气和反应气{昆台均匀。
该反应器结构简单、操作方便、催化剂装填量大等优点,缺点是每段催化荆床层都是绝热反应,床层轴向温差大.因而采用原料气冷激的方法控制合成塔床层的温度,通过冷原料气喷人各段催化剃束层之间以降低反应气温度,因此在降温的同时稀释了反应气中甲醇音量,影响了催化剂利用率。
为了防止催化剂过热.采用较大空速,出塔气中甲醇含量不到4%,副产蒸汽量偏少,不能回收高位能的反应热,循环量较大,塔阻力较高,多为0.l~0.4 MPa,因此操作费用高。
为了弥朴冷激塔的不足,20世纪80年代,ICI公司成功开发出一种水冷型反应器,同鲁奇甲酵台成塔所不同的是管内走水,管外装催化剂。
因而可“通过其膨胀罔结构较好地解决列管的膨胀问题,而且它还采用了径向流催化床结构,既能减少阻力,又可以“增加传热系数。
由于ICI冷激式甲醇合成塔设备结构简单,装置运行可靠.操作简便,设计弹性大,用材省且要求不高,投资小,易于大型化,因此是甲醇厂采用的一种常规塔型。
目前世界上最大单套能力的仍属于Johnson Matthey(ICI),有多套3 000 t/d装置,据报导目前最大的已有7 500t/d的装置。
据统计,世界上采用ICI技术生产的甲醇厂约占50%,Johnson Matthey(ICI)仍是当今世界甲醇产业的龙头。
2.2Lurgi SRC管壳式甲醇合成塔Lurgi公司设计的低压甲醇合成塔为管壳式结构,外形像个列管式换热器。
其主要性能特点是:采用管内装催化剂,管间走循环沸水,用很大的换热面积移去反应热,理论上反应时催化剂层温差较小,达到接近等温反应的目的,使合成反应几乎是在等温条件下进行,采用低循环比,故其出塔气中甲醇含量和空时产率均比ICI冷激塔高,Lurgi管壳式甲醇合成塔单塔最大牛产能力可达2 000t/d。
我国中海油海南甲醇厂引进的1套年产60×104t甲醇装置采用这种结构的反应器。
塔径达5100mm,操作压力10 MP且。
Lurgi合成塔操作平稳,转化率高,醇净值可达5%~7%,蒸汽回收量约达l 0 t/t醇,但是这种塔型最大的不足之处是壳体和管板、反应管之间用焊接结构,为消除热应力,对塔体设计制造、材料的要求均较高.因而设计与制造时难度较大,投资较高。
为了保证良好的管内外传热教果,Lurgi SRC反应器比冷面高达80~125 m2/m1,催化剂装在数下根管内,催化荆装填量只占合成塔总体积的30%,高压容积利用率低。
Lurgi SRC是轴向流反应器,塔阻力相对较高.为r降低阻力,高衽比相对较小,一般为1. 5~2. 5。
因此在相同甲酵生产能力的情况下,Lurgi合成塔直径较大,20 ⨯ 104t规模的塔径高达4 m,陆路运输非常困难,要适应单系列大型化生产,就受到一定的局限。
近年来Lurgi提出百万吨级甲醇的联合反应器,即管壳式反应器和冷管式反应器串联组合的合成装置,分别采用水冷和气冷移热。
125℃左右的合成气首先进冷管式反应器管内与催化剂床层的工艺气逆流换热加热到250℃,然后进入管壳式反应器反应,温度达265℃。
出塔的气体再进冷管反应器进一步反应。
对于1个2 500 t/d的甲醇生产装置,需要高度12 m,内径4.5 m管壳反应器和内径3.0m 冷管反应器各l台,合成压力9.1 MPa,循环比为传统的甲醇塔的一半,醇净值提高,能耗下降。
目前单套最大能力为特立尼达日产5 000 t装置,是由2台管壳式反应器和1台冷管式反应器组成的联合反应器。
2.3 Topsφe径向合成塔Topsφe甲醇合成塔主要由3~4个径向流动的绝热层及多个层间换热器组成,并使用了活性高、粒度小的催化剂。
Topsφe采用径向流分布技术使反应器床层的压降低于0.1 MPa,流体阻力为所有合成塔中最低,反应器设计的高径比最高可达14:l,因而合成塔直径相对较小,大型化后也可以控制在φ3800以下。
采用层间换热结构消除了冷激返混效应,使醇净值显著提高,达到6.0%,同时余热回收效果也大为改善,能耗降低。
迄今Topsφe合成塔已建成40座大型装置,能力最大的5000 t/d正在制造中。
Topsφe近年推出CMD塔型,是以集合冷激混合再分布,简称集混分布器,将推动甲醇合成塔超大型化。
2.4 Casale径向合成塔和水冷塔Casale公司在甲醇合成领域起步较晚,早期主要同ICI公司合作,对其冷激塔的菱形分布器进行改进,利用自身轴径向技术的优势,开发出类似Topsφe枷的多段轴径向合成塔,通常为3~4个绝热层,一般采用中间换热,换热器设置在塔内或塔外。
近年来Casale公司又开发出卧式甲醇塔,为四段绝热催化床,每段之间采用换热器或U型管废热锅炉移热。
我国中原大化引进的一套年产30 ⨯104t甲醇装置采用了这种合成塔,塔径2800 mm,操作压力8.0 MPa。
在水冷式甲醇合成塔领域,Casale公司也不甘寂寞,开发出IMC等温水冷型反应器,换热单元采用扁平状的水冷板结构,这项技术首先在俄罗斯的一家工厂首先试用,设计规模为840 t/d,操作压力8.0MPa,催化剂装量为30 m3,副产3.4 MPa的饱和蒸汽。
我国新奥集团内蒙甲醇厂60×l04t甲醇装置也将引进这一技术,据称这种塔型的醇净值可达12%,但是否真的能实现这一目标,还有待实践的检验。
2.5 大型化多样化是甲醇合成塔发展的方向目前,国际上新建甲醇生产装置的规模大都在50⨯104~60 ⨯l04t/a,100 ⨯104t/a级以上的甲酵装置也已投产。
世界甲醇的生产呈现出大型化发展的趋势。
随着机械加工技术的进步,直径达6000mm,单塔产量超3 000 t/d的装置已经成为现实。
由于原料大多来源于海上油气田,这些大型和超大型装置可以建在沿海滩涂。
大型设备可以通过水路方便运输,这也是大型化的必要条件。
在塔结构上,绝热型和内冷型均占有一定的市场,绝热型结构简单,可靠性高,造价低更易于大型化。
而内冷型特别是水冷型可附产中高压蒸汽,操作稳定。
两者各具特点,能满足不同客户的需求,因此对于甲醇台成塔而言,不能简单地说哪一种结构是最好的,而实际上也不存在完美无缺的反应器。
通过投资、能耗、可靠性等诸多方面来评价选择最合适的类型。