天然气合成甲醇
概述
以天然气为原料生产甲醇，大多采用蒸汽一段转化，低压合成，三塔精馏的技术，我公司根据蒸汽转化炉的特点，开发了补碳扩能技术，能够在原有装置的基础上，提高甲醇产量50%，在新建装置上采用本技术，则可以大幅度降低装置投资。
典型装置
中国石油吉林油田分公司甲醇厂天然气为原料生产4.5万吨/年甲醇装置
中国石油西南油气田分公司川西北甲醇厂天然气为原料生产15万吨/年甲醇装置
天然气合成甲醇的主要技术：
天然气中加入二氧化碳再进入转化炉的补碳转化技术
天然气换热式转化制取高品质的合成气技术
先进的一段转化炉设计技术，烟道气出辐射段的温度更低；
已经成功工业应用的串联式合成塔提供符合甲醇合成反应的理想温度曲线；
低能耗的烟道气回收二氧化碳技术
高性能的膜分离和变压吸附(PSA)技术
装置特点：
甲醇规模：5~50万吨/年
甲醇规格：AA级
技术特点
转化炉前补充二氧化碳，合成气的氢碳比可以调节到理想的2.05~2.1之间，有效降低合成系统的投资和能耗；
换热式转化制合成气，高温气体的热能不是副产蒸汽，而是被有效利用提供初步转化的热源；
换热式转化或二段纯氧转化，合成气中的惰性组分被控制到最低限度，有效降低合成系统的投资和能耗；
已经成功工业化的串联式甲醇合成反应器，将水冷式副产中压蒸汽的管壳式合成塔与气冷式管壳式合成塔巧妙地串联在一起，能够提供理想的甲醇合成反应温度曲线，合成回路的甲醇净值被利用到最大限度，该法有效降低循环气的流量和相应的能耗，甲醇弛放气中有效组分含量被进一步降低，单位甲醇需要的合成气量也得到明显降低；
低能耗的烟道气回收二氧化碳技术，完全利用甲醇系统内部热源，不需要外供能量；
高性能的膜分离技术，同时回收一部分二氧化碳，有效降低二氧化碳的排放损失。
工艺过程
以天然气为原料，采用中压蒸汽转化制甲醇合成气中、低压合成甲醇，三塔精馏制取精甲醇的工艺。
浅谈甲醇合成工艺的现状及其技术特点
1 常见甲醇合成工艺现状及其技术特点
1.1 甲醇的发展现状
甲醇在我国的发展最早开始于1957年，经过几十年的发展，我国陕西榆林天然气公司、上海焦化有限公司等地拥有甲醇生产装置的生产能力达到200kt/a，除此之外，苏里格天然气化工股份有限公司还有用一套生产180kt/a的甲醇生产装置。随着甲醇生产技术的发展，我国甲醇生产技术越来越高，生产工艺逐步成熟，生产规模渐渐扩大，特别是现如今的甲醇柴油、汽油等的出现成为一种经济、技术的代用燃料。在1998～2005年之间，尽管我国的甲醇总产量会平均增长19.8%，但是我国甲醇生产装置生产效率不高。从2003年开始，整个甲醇市场逐步走高，因此导致了对甲醇需求的增加，甲醇的价格也逐步提高。但是我国的甲醇生产技术存在许多问题，除了甲醇生产成本高之外，还有甲醇生产装置的规模较小、缺乏市场竞争力等，由此造成了甲醇的开工不足。现如今，甲醇生产已经成为我国重点发展工业，着重对大型甲醇项目进行建设，据统计我国甲醇在建项目的生产能力已经达到10000kt/a以上。
1.2 甲醇的合成方法
目前国内外大规模工业生产甲醇的方法主要有高压法（德国巴斯夫公司）、节能型低压法（丹麦托普索公司）、MGC低压法（日本三菱瓦斯化学公司）、中压法、低压法（德国鲁奇公司及美国卜内门公司）。我国目前来说，引进装置大多采用低压法，小规模甲醇生产装置则主要采用高压法。低压法与高压法相比，具有设备费用低、产品纯度高、操作费用低、能量消耗少的优点。所以，在国内采用低压法生产甲醇的企业较多，且还改进了催化剂的性能，取得了较好的发展。
1.2.1 鲁奇渣油联醇法。甲醇生产方法中的鲁奇渣油联醇法是一种较为成熟的生产技术，它的最大特点就是能够将能源进行最大程度的利用，且热利用率较高。在我国，齐鲁石化公司的甲醇生产采用的正是鲁奇渣油联醇法。
1.2.2 中压法。中压法在工艺过程上与低压法几乎是相同的，区别就在于其在综合指标和投资费用上都要略高于低压法，目前来看，日本三菱瓦斯化学公司、丹麦托普索公司目前都已经在中压法方面取得了较大的进步。 1.2.3 ICI低压法。ICI低压法是当前世界甲醇生产工业所大量被采用的生产方法，这种甲醇生产方法不仅操作可靠，且生产出的产品纯度很高。其生产过程主要为精馏、合成、脱硫、压缩、转化，可以充分利用反应热。
甲醇合成考试题（A)
一．填空题（每空2分，共30分）
1.甲醇是最简单的饱和醇，又名木醇或木精，分子式CH3OH，通常为无色、略带乙醇香味的挥发性可燃液体，分子量32.04，爆炸极限5.5%—44.0%。
2.影响甲醇反应的因素有哪些 ： 温度 ，压力，气体组成，触媒性能， 空速 ，惰性气含量。
3.实际生产中，甲醇合成操作压力上升，调节方法有：①适当增加循环气流量。②适当提高循环气中一氧化碳含量。③适当提高循环气中二氧化碳含量。④适当开大系统压力调节阀，降低惰性气含量。
二．判断题（每题2分，共10分）
1.甲醇凝固点-97.8℃，沸点（64.8℃，0.1013MPa），自燃点461℃～473℃。 （ √ ）
2.合成反应温度高不会影响产品质量。 （ × ）
3.空速过高，反应温度下降，有时温度难以维持，产量下降（ √ ）
4.CO2的存在，一定程度上抑制了二甲醚的生成。 （ √ ）
5.液体甲醇带入塔内会引起催化剂层的温度不变。 （ × ）
三．问答题(每题10分，共40分）
1.合成甲醇的化学反应有哪些？
（1） 主反应：
CO+2H2=CH3OH+Q CO2+3H2=CH3OH+H2O+Q
（2）副反应：
2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+Q
CO+3H2=CH4+H2O+Q
4CO+8H2=C4H9OH+3H2O+Q
CO2+H2=CO+H2O-Q
nCO+2nH2=(CH2)n+nH2O+Q
2.甲醇催化反应过程有几个步骤?
答:甲醇合成反应是一个气固相催化反应的过程,共分五步:
（1） CO和H2扩散到催化剂表面；
（2） CO和H2被催化剂表面吸附；
二氧化碳也能参加合成甲醇的反应，对于铜系催化剂，二氧化碳的作用比较复杂，既有动力学方面的作用，还可能具有化学助剂的作用，归纳起来，其有利
二氧化碳也能参加合成甲醇的反应，对于铜系催化剂，二氧化碳的作用比较复杂，既有动力学方面的作用，还可能具有化学助剂的作用，归纳起来，其有利的方面为：
①含有一定量的CO2可促进甲醇产率的提高；
②提高催化剂的选择性，可降低醚类等副反应的发生；
③ 可更有利于调节温度，防止超温，延长催化剂的寿命；
④防止催化剂积炭。
其不利方面为：
与CO合成甲醇相比，每生成1kg甲醇多消耗0.7m3的H2；
使粗醇中水含量增加，甲醇浓度降低。
总之，在选择操作条件时，应权衡CO2的利弊。通常，在使用初期，催化剂活性较好时，应适当提高原料气中CO2的浓度，使合成甲醇的反应不致过分剧烈，以利于床层温度的控制；在使用后期，可应适当降低原料气中CO2的浓度，促进合成甲醇反应的进行，控制与稳定床层温度。
在采用铜基催化剂是，原料气中CO2的含量通常在6%（体积）左右，最大允许CO2含量为12%~15%。一般初期控制在4~6%,中后期控制在2~4%。
