天然气转化合成甲醇的工艺课件
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第一部分产品概述一、产品介绍:1.1 物化性质:纯甲醇为无色透明略带酒精气味的易挥发液体,甲醇分子式:CH4O,分子量 32.04,沸点64.5℃,熔点-97.8℃,和水相对密度0.7915(20/4℃),闪点 12.22℃,自燃点463.89℃。
甲醇能和水以任意比相溶,但不形成共沸物,能和多数常用的有机溶剂(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶,并形成恒沸点混合物。
甲醇能和一些盐如CaCl2、MgCl2等形成结晶化合物,称为结晶醇如CaCl2·CH3OH、MgCl2·6CH3OH,和盐的结晶水合物类似,甲醇遇热、明火或氧化剂易着火。
遇明火会爆炸,蒸汽与空气混合物爆炸下限6%~36.5%(体积)。
燃烧时无烟,火焰呈蓝色。
甲醇具有脂肪族伯醇的一般性质,连有羟基的碳原子上的三个氢原子均可被一一氧化,或脱氢生成甲醛,再氧化成甲酸,甲酸氧化的最终产物是二氧化碳和水。
试剂甲醇常密封保存在棕色瓶中置于较冷处。
1.2 用途:甲醇是一种重要的有机化工原料,主要用于生产甲醛,消耗量要占到甲酵总产量的一半。
目前用甲醇合成二甲醚、乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重视。
甲醇是一种重要的有机溶剂,其溶解性能优于乙醇,可用于调制油漆。
一些无机盐如碘化钠、氯化钙、硝酸铵、硫酸铜、硝酸银、氯化铵、氯化钠都或多或少地能溶于甲醇。
作为一种良好的萃取剂,甲醇在分析化学中可用于一些物质的分离,还用于检验和测定硼。
甲醇还可以做防冻剂。
甲醇经微生物发酵可生产甲醇蛋白,富含维生素和蛋白质,具有营养价值高而成本低的优点,是颇有发展前景的饲料添加剂,能广泛用于牲畜、家禽、鱼类的饲养。
甲醇是一种优良燃料可作能源,甲醇和汽油(柴油)或其它物质可混合成各种不同用途的工业用或民用的新型燃料,甲醇和汽油混合可作为燃料用于运输业。
二、甲醇行业介绍:2.1 世界甲醇行业新特点:1)装置大型化全球已有12套百万吨级的甲醇装置,更有3套产能超过170万吨的装置。
天然气转化合成甲醇的工艺综述专业:化工12-3班学号:**********学生姓名:**指导教师:**2015-6-24一.前言 (1)二.主体部分 (2)1. 天然气合成甲醇的原理 (2)2. 高压法合成甲醇的原理及工艺流程 (2)3. 低压法合成甲醇的原理及工艺流程 (3)4. 中压法合成甲醇的原理及流程 (4)5. 三者的比较 (4)6. 以天然气合成甲醇的优势和现状 (6)7. 其他原料合成甲醇与天然气合成甲醇的比较 (6)三.结论部分 (8)1. 对天然气合成甲醇的认识和了解 (8)2. 对天然气转化合成甲醇提出我的观点和见解 (8)四.参考文献 (8)天然气转化合成甲醇的工艺一.前言20世纪60年代,石油和天然气作为一次能源与煤炭一起成为主要能源。
与此同时,以石油和天然气为原料的化学工业也迅猛发展起来。
与石油不同的是,天然气的成分主要是低分子量的烷烃。
因此,天然气化工在发展中逐步成为一个体系。
天然气是储量十分丰富的资源和能源,同时也是主要的温室气体之一,合理地利用天然气不仅关系到未来的资源配置和能源利用,而且也是可持续发展的重要战略发展方向之一。
天然气可以合成多种化工原料产品,比如生产合成氨还有甲醇,其中甲醇是最重要的。
甲醇是一种重要的基础化工产品和化工原料,主要用于生产甲醛。
醋酸、甲苯胺、氯甲烷、乙二醇及各种酸的酯类和维尼纶等,并在很多工业部门中广泛用作溶剂。
甲醇在气田开发中用作防冻剂,添在汽油中可提高汽油的辛烷值,甲醇还可直接用作燃料用于发动机。
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。
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。
天然气、石脑油、重油、煤及其加工产品(焦炭、焦炉煤气)、乙炔尾气等均可作为生产甲醇合成气的原料。
天然气与石脑油的蒸气转化需在结构复杂造价很高的转化炉中进行。
由天然气制合成气进而合成甲醇是制甲醇产品一条重要的工艺路线。
天然气合成甲醇工艺流程
《天然气合成甲醇工艺流程》
天然气合成甲醇是一种重要的工业化学反应过程,它将天然气中的甲烷通过一系列催化反应转化为甲醇。
这种工艺流程具有广泛的应用前景,因为甲醇是一种重要的有机化工产品,可以用于制造塑料、涂料、合成树脂等多种化工产品。
天然气合成甲醇工艺流程主要包括甲烷转化、合成气制备和合成甲醇三个步骤。
首先是甲烷转化步骤,甲烷经过催化反应转化为一氧化碳和氢气。
这是通过在高温和高压下将甲烷与水蒸气进行催化反应来实现的,通常采用镍基或铜基催化剂。
这一步骤的关键是通过有效的催化剂和反应条件将甲烷分解为一氧化碳和氢气,为后续的合成气制备提供原料。
接下来是合成气制备步骤,将一氧化碳和氢气通过一系列反应转化为合成气,通常是一定比例的一氧化碳和氢气。
这一步骤是通过催化剂的作用,将一氧化碳和氢气进行水煤气变换反应,得到合成气的混合气体。
最后是合成甲醇步骤,将合成气经过变压、变温和催化剂的作用生成甲醇。
合成气在高压、低温和铜基催化剂的作用下进行甲醇合成反应,生成纯度高的甲醇产品。
整个天然气合成甲醇工艺流程包括了多个关键的反应步骤和催
化剂的使用,需要严格控制工艺参数和操作条件,以保证产品质量和产量。
随着工艺技术的不断改进和提高,天然气合成甲醇工艺流程将更加高效、环保,并具有更广泛的应用领域。
合成甲醇工艺流程图甲醇的生产主要有两种方法,一种是从天然气,煤炭等无机物中生产甲醇;另一种是从生物质中生产甲醇。
下面将介绍第一种方法。
1.气体净化天然气或煤炭中所含的硫化氢、二氧化碳、水等杂质通过吸收剂与甲醇中的盐类反应,通过加热、冷却、过滤等操作对原料进行净化。
2.催化转化净化后的气体进入催化剂床,通过一系列催化反应生成合成气(CO 和H2)。
催化反应通常有两个步骤:气化和转化。
气化是将天然气或煤炭中的碳水化合物转化为CO和H2,转化是将CO和H2转化为甲醇。
3.合成醇合成气与催化剂在反应器中反应生成醇,一般反应器的温度在200-300°C之间,压力在5-10MPa之间。
该反应属于中低温合成,产物除含有甲醇外还有一定量的水。
4.甲醇回收反应产生的气体和液体通过分离装置进行分离,回收甲醇和水,同时对未反应的氢和一氧化碳进行循环利用。
5.分离纯化从回收装置得到的甲醇含有水、醇、气相和非挥发物,需要通过分离器对其进行分离和纯化。
其中较重的醇和水通过加热可以蒸发,而较轻的醇则通过凝结等方式分离。
同时,还有气相中所含的气体需要进行处理。
6.微水处理得到的甲醇还会含有少量的水,需要进行进一步处理,减少水含量。
常用的方法有分子筛吸附和蒸馏等。
7.加氢裂化甲醇还会进行加氢裂化,将碳链较长的酮和醇分子进行裂化,生成低碳数的烷烃和醇。
8.去色除臭甲醇中的有机杂质,如酮类、1,2、二甲基丙二醇等可由对甲醇溶剂的共溶性实现去色、也可通过吸附杂质分子来实现去臭。
天然气或煤炭--气体净化--催化转化--合成醇--甲醇回收--分离纯化--微水处理--加氢裂化--去色除臭这个流程图只是对甲醇生产过程进行了一般的描述,具体的流程可能会有一些变化,根据公司的不同,也可能会有一些附加操作。
天然气转化合成甲醇的工艺综述专业:化工12-3班学号:3120313310学生姓名:劳慧指导教师:刘峥2015-6-24一.前言 (1)二.主体部分 (2)1. 天然气合成甲醇的原理 (2)2. 高压法合成甲醇的原理及工艺流程 (2)3. 低压法合成甲醇的原理及工艺流程 (3)4. 中压法合成甲醇的原理及流程 (4)5. 三者的比较 (4)6. 以天然气合成甲醇的优势和现状 (6)7. 其他原料合成甲醇与天然气合成甲醇的比较 (6)三.结论部分 (8)1. 对天然气合成甲醇的认识和了解 (8)2. 对天然气转化合成甲醇提出我的观点和见解 (8)四.参考文献 (8)天然气转化合成甲醇的工艺一.前言20世纪60年代,石油和天然气作为一次能源与煤炭一起成为主要能源。
与此同时,以石油和天然气为原料的化学工业也迅猛发展起来。
与石油不同的是,天然气的成分主要是低分子量的烷烃。
因此,天然气化工在发展中逐步成为一个体系。
天然气是储量十分丰富的资源和能源,同时也是主要的温室气体之一,合理地利用天然气不仅关系到未来的资源配置和能源利用,而且也是可持续发展的重要战略发展方向之一。
天然气可以合成多种化工原料产品,比如生产合成氨还有甲醇,其中甲醇是最重要的。
甲醇是一种重要的基础化工产品和化工原料,主要用于生产甲醛。
醋酸、甲苯胺、氯甲烷、乙二醇及各种酸的酯类和维尼纶等,并在很多工业部门中广泛用作溶剂。
甲醇在气田开发中用作防冻剂,添在汽油中可提高汽油的辛烷值,甲醇还可直接用作燃料用于发动机。
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。
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。
天然气、石脑油、重油、煤及其加工产品(焦炭、焦炉煤气)、乙炔尾气等均可作为生产甲醇合成气的原料。
天然气与石脑油的蒸气转化需在结构复杂造价很高的转化炉中进行。
由天然气制合成气进而合成甲醇是制甲醇产品一条重要的工艺路线。
二.主体部分1.天然气合成甲醇的原理天然气转化合成气中的CO 或2CO 与2H 在一定温度、压力和催化剂作用下反应生成甲醇。
其主反应为:OH CH H CO 322⇔+ (1)O H OH CH H CO 23223+⇔+ (2)主要副反应有:O H OCH CH H CO 233242+⇔+ (3)O H CH H CO 2423+⇔+ (4)O H OH H C H CO 2942384+⇔+ (5)O H CO H CO 222+⇔+ (8)甲醇的合成反应是减分子放热反应,由化学热力学原理可知,增加压力、降低温度、减少反应气流中的惰性气体浓度均有利于甲醇的生成。
反应物中的氢气与一氧化碳的摩尔比对甲醇平衡质量分数也有影响。
2.高压法合成甲醇的原理及工艺流程(1)原理:经压缩后的合成气的CO 或2CO 与2H 在300-400C ,30a MP 和氧化锌/氧化铬催化剂的共同作用下反应生成甲醇。
OH CH H CO 322⇔+ 5.102-=∆H mol KJ /O H OH CH H CO 23223+⇔+ 5.49-=∆H mol kJ /(2)流程方法:经压缩后的合成气在活性炭吸附器中脱除五羰基碳后,同循环气一起送入管式反应器中,在350C 和30MPa 压力下,一氧化碳和氢气通过催化剂层,发生反应生成粗甲醇。
含粗甲醇的气体从反应器出来后,经换热、冷却后迅速送入粗甲醇分离器中,使粗甲醇从气相中冷凝出来,未反应的一氧化碳和氢气循环返回反应器。
冷凝出的粗甲醇送入精馏装置,在第一分馏塔中分出二甲醚和甲酸甲酯及其他低沸点不纯物,在第二分馏塔中除去水和杂醇,得到精甲醇。
甲醇的质量分数:99.85%-99.95%。
3.低压法合成甲醇的原理及工艺流程(1)原理:经压缩后的合成气的CO 或者2CO 与2H 在温度200-300C ,压力4-5MPa 和铜基催化剂的作用下反应生成甲醇。
OH CH H CO 322⇔+ 5.102-=∆H mol kJ /O H OH CH H CO 23223+⇔+ 5.49-=∆H mol kJ /(2)流程方法:合成气经压缩机压缩至4-5MPa 后,送入合成塔,经铜基催化剂催化合成甲醇。
合成反应的反应热用热回收装置产生高压蒸汽用作透平压缩机动力。
合成塔出来的含甲醇的产物气体经换热器与混合气换热后,用空气或冷却水换热冷却,使甲醇冷凝并在分离器中分离得到粗甲醇。
粗甲醇经闪蒸罐闪蒸后送去精馏装置精制。
精制中,先用初馏塔除去二甲醚、甲酸甲酯等低沸点杂质。
塔底物进第一精馏塔。
在第一精馏塔中,50%的甲醇由塔顶出来,其热量作为第二精馏塔再沸器加热的热源,塔底物进第二精馏塔。
第二精馏塔塔顶馏出物经冷凝得精甲醇,部分回流后,其余为精甲醇产品,质量分数为99.9%。
该工艺除纯甲醇产品外,第一精馏塔顶部馏出的50%甲醇经换热和部分回流后,可冷凝得到50%-60%的甲醇溶液。
4.中压法合成甲醇的原理及流程(1)原理:经压缩后的合成气在压力为8-15MPa ,温度为230-280C 和三元铜系催化剂的作用下生成甲醇。
OH CH H CO 322⇔+O H OH CH H CO 23223+⇔+(2)流程方法:合成气压缩至8MPa ,与循环气一起送入合成塔,入塔温度220C 左右。
合成塔为冷激型,回收的合成反应热产生中压蒸汽可供转化使用。
合成塔出塔气经换热器预热合成气后,冷却,在冷凝器中将粗甲醇冷凝分离出来,不凝气大部分循环使用,少部分驰放作为转化炉燃料。
粗甲醇在拔顶塔和精制塔中,经蒸馏除去二甲醚、甲酸甲酯及杂醇油等杂质后,即得精甲醇产品,纯度99.9%5.三者的比较高压法、低压法、中压法三种方法合成甲醇,三者在生产设备和生产方法上有各自的特点,各有不同,各有优势。
甲醇合成塔是甲醇生产的关键设备,目前应用的主要塔型有冷管型、多段绝热段间冷型合成塔以及副产蒸汽的等温型合成塔。
粗甲醇的精馏有两种流程,即二塔流程和三塔流程。
A.冷管型:适合于低压合成的冷管型合成塔有ICI 的冷管型塔。
我国中、高压法合成普遍采用冷管型塔,有多重冷管结构型式。
B.多段绝热段间冷型合成塔:第一种型式为多段绝热段间冷激式,第二种型式为段间换热器型。
C.副产蒸汽的等温型合成塔:最具代表性、工业化应用最早的是德国鲁奇等温管壳型甲醇合成塔。
我国在消化吸收的基础上自己设计制造了20多个大小不同的鲁奇型等温合成塔,是目前国内甲醇装置中应用最多、效果最好的塔型。
(1)生产方法和设备:高压法合成甲醇目前广泛使用UKW法;低压法合成甲醇使用德国鲁奇法,使用的合成塔为德国鲁奇等温管壳型合成塔,该合成塔具有:1.无需设置开工加热炉,开工时直接将蒸汽送入甲醇合成塔壳程使催化剂加热升温。
2.合成塔既是反应器又是废锅,合成反应热由管外的沸水移走,管外沸水与废锅汽包组成自然循环,只要控制沸水的蒸汽压力,沸水温度也就恒定,故操作时管内催化床的反应温度比较平稳。
3.管壳型合成塔反应温度易于控制,而且由于换热良好,催化床的温度分布也均匀,有利于抑制副反应和延长催化剂的寿命。
4.单程转化率较冷激型塔高,出口甲醇浓度在5-10MPa 下可达5%-10%,在同等条件下几乎为常用冷激塔的一倍,因此气体的循环量也小,随之而来可获得两点好处,一是可以选用较小尺寸的设备和管道,二是可以降低运动中的动力消耗。
5.鱿鱼催化床的反应温度易于保持恒定,故允许含CO比较高的补充气送入合成塔,获得的粗甲醇不仅浓度高,而且质量好。
6.副产蒸汽过热后课用于驱动补充气和循环气压缩机的蒸汽透平,而蒸汽透平用过的乏气又能继续用于甲醇蒸馏,所以系统的热利用度很高;中压法合成甲醇主要是在低压法的基础上改进而成的。
(2)三者的特点:高压法的特点是催化剂耐硫,抗热性较好,对含硫合成气比较适应,一般性过热对催化剂不致造成严重失活。
但该催化剂的选择性较差,导致副产物较多,因而影响收率。
高温高压操作对设备材质要求严,使设备投资费用较高,对技术经济效果有负面影响;低压合成法所用的铜基催化剂比高压合成法所用的锌铬催化剂活性高,选择性好所得粗甲醇中甲醇的质量分数高,因而使收率提高,生产成本下降。
但由于反应压力低,使生产设备体积庞大,不利于大规模生产,仅适用于中小规模的生产。
此外,催化剂耐硫性不如高压合成法,因此生产合成气的天然气中,硫的质量分数必须降至6*1.010以下;中压法合成甲醇兼有高压法和低压法的优点,是近年来采用较多的工艺。
6.以天然气合成甲醇的优势和现状目前,随着石油资源的日益衰竭和石油价格的持续上涨,以天然气合成甲醇等重要化工产品显得十分重要。
以天然气合成甲醇的优势突出在原料上的优势,与石油资源的缺乏相比,天然气储量丰富。
与石油价格相比,天然气价格低廉。
与煤、石油原料相比,天然气是一中清洁能源。
另一面的优势在合成甲醇的工艺上,合成气制甲醇有多种工艺并且也相应投产而且转化率和产率都很高,甲醇的纯度也相当的高。
后续的研究开发可以在已有工艺上进行优化操作。
所以,综上所述以天然气转化合成甲醇在化工生产中占着一定的重要地位,并且是生产甲醇的主要工艺。
7.其他原料合成甲醇与天然气合成甲醇的比较(1)光催化二氧化碳和水合成甲醇基于绿色环保和节约能源两方面看,光催化二氧化碳和水制甲醇是目前较为有前景的合成方法。
光催化二氧化碳和水合成甲醇的催化剂,即铜基催化剂和非铜基催化剂,其中铜基催化剂占主导地位。
光催化二氧化碳和水合成甲醇具有很重要的研究意义。
但目前采用的一些体系催化效率普遍不高,远未达到高效催化能力,且对光催化还原二氧化碳的催化机理的研究报道不多,没有工业化生产。
(2)生物质转化合成甲醇利用生物质合成甲醇主要是通过裂解生物质制合成气,进而利用合成气制甲醇。
生物质主要来源于农业中的废弃物如玉米秸秆、稻壳等,来源丰富、价格低廉而且有利于环境保护,属可再生能源。
但是生物质制合成气的过程十分困难,其中分解焦油过程需较高温度分解,温度可达1000C 以上,而在此温度下催化剂容易烧结和失活,而且很容易造成积碳。
(3)煤转化合成甲醇我国是个缺油少气、煤炭资源丰富的国家,因而煤制甲醇工艺仍是国内中、长期新建项目的首选。
由煤制甲醇生产技术成熟、成本低,对我国能源结构调整、缓解石油供需矛盾具有重要意义。
煤制甲醇工艺主要包括造气、压缩、合成和粗甲醇精制等4个工序。
造气采用鲁奇高压气化炉,使用纯氧气化剂,煤气经冷却脱出焦油、脱硫和二氧化碳制得组成为氢气和一氧化碳的合成气。
煤气化制合成气的好处是可以脱除气态硫等污染物,是煤洁净利用的关键所在。
然而在煤炭生产、使用和运输的过程中也给环境带来了诸多危害。
先如今是环境友好的社会,所以煤制甲醇工艺仍需处理环境的危害问题。
三.结论部分1.对天然气合成甲醇的认识和了解目前,全球天然气经由合成气间接制取甲醇的产量占甲醇产量的90%。