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。
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；
甲醇合成工段
目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。1.
工艺路线：典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序。
煤与焦炭是制造甲醇粗原料气的主要固体燃料。用煤和焦炭制甲醇的工艺路线包括燃料的气化、气体的脱硫、变换、脱碳及甲醇合成与精制。用蒸汽与氧气(或空气、富氧空气)对煤、焦炭进行热加工称为固体燃料气化，气化所得可燃性气体通称煤气是制造甲醇的初始原料气，气化的主要设备是煤气发生炉，按煤在炉中的运动方式，气化方法可分为固定床气化法、流化床气化法和气流床气化法。国内用煤与焦炭制甲醇的煤气化——般都沿用固定床间歇气化法，煤气炉沿用UCJ炉。在国外对于煤的气化，目前已工业化的煤气化炉有柯柏斯-托切克(Koppers-Totzek)、鲁奇(Lurge)及温克勒(Winkler)三种。还有第二、第三代煤气化炉的炉型主要有德士古(Texaco)及谢尔-柯柏斯(Shell-Koppers)等。用煤和焦炭制得的粗原料气组分中氢碳比太低，故在气体脱硫后要经过变换工序。使过量的一氧化碳变换为氢气和二氧化碳，再经脱碳工序将过量的二氧化碳除去。原料气经过压缩、甲醇合成与精馏精制后制得甲醇。
甲醇生产中所使用的多种催化剂，如天然气与石脑油蒸气转化催化剂、甲醇合成催化剂都易受硫化物毒害而失去活性，必须将硫化物除净。气体脱硫方法可分为两类，一类是干法脱硫，一类是湿法脱硫。干法脱硫设备简单，但由于反应速率较慢，设备比较庞大。湿法脱硫可分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类。
粗甲醇中存在水分、高级醇、醚、酮等杂质，需要精制。精制过程包括精馏与化学处理。化学处理主要用碱破坏在精馏过程中难以分离的杂质，并调节pH。精馏主要是除去易挥发组分，如二甲醚、以及难以挥发的组分，如乙醇高级醇、水等。
合成工段
合成机理
采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇，在合成塔内主要发生的反应是：
―1― 甲醇合成操作规程
一、甲醇合成岗位的任务 .......................................................................... 3
二、甲醇合成原理 ...................................................................................... 3
三、甲醇合成流程简述 .............................................................................. 4
四、正常生产时的正常维护与操作要点 .................................................. 7
五、合成系统正常开车 ............................................................................ 13
1、甲醇合成原始开车 ............................................................................ 13
2、短期停车后的开车 ............................................................................ 19
3、长期停车后的开车（大修） ........................................................... 21
六、合成系统的停车 ................................................................................ 25
1、短期停车（临时停车） ................................................................... 25
