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天然气制甲醇工艺简介天然气制甲醇工艺是一种利用天然气作为原料来生产甲醇的化学工艺。
甲醇是一种重要的化工原料，广泛应用于制药、塑料、涂料、溶剂等领域。
天然气作为一种丰富的化石能源资源，通过制甲醇工艺可以实现资源的高效利用。
工艺流程天然气制甲醇的工艺流程主要包括天然气预处理、气化、合成气净化、甲醇合成和甲醇精制等步骤。
1.天然气预处理：天然气中含有硫化氢、二氧化碳等杂质，需要进行预处理来降低对后续工艺的影响。
常用的预处理方法包括酸气洗、脱硫和脱气等。
2.气化：将预处理后的天然气与适量的氧气或空气进行反应，在高温高压条件下进行气化反应，生成合成气。
合成气的组成主要包括一氧化碳、二氧化碳、氢气和少量的甲烷等。
3.合成气净化：合成气中含有一些杂质，如硫化物、氨等，需要进行净化处理。
常用的净化方法包括变换反应、水煤气变换反应和低温变换反应等。
4.甲醇合成：将净化后的合成气与催化剂进行反应，通过甲醇合成反应将一氧化碳和二氧化碳转化为甲醇。
甲醇合成反应通常在高温高压条件下进行，常用的催化剂有铜锌锆系列、铜锌铝系列等。
5.甲醇精制：将合成的甲醇进行精制，去除其中的杂质，得到高纯度的甲醇。
常用的精制方法包括蒸馏、吸附和萃取等。
工艺优势天然气制甲醇工艺具有以下的优势：1.资源丰富：天然气是一种丰富的化石能源资源，在全球范围内广泛存在。
通过天然气制甲醇工艺，可以实现天然气资源的高效利用。
2.环保节能：相比于传统煤制甲醇工艺，天然气制甲醇工艺在减少二氧化碳排放和其他污染物排放方面具有明显优势。
甲醇也是一种清洁能源，可以作为替代传统燃料的燃料。
3.经济效益：天然气制甲醇工艺具有较高的产率和选择性，可以提高甲醇的产量和质量。
甲醇作为一种重要的化工原料，具有广泛的应用前景，可以为相关产业带来经济效益。
工艺挑战天然气制甲醇工艺在实际应用中还面临一些挑战：1.催化剂选择：催化剂是甲醇合成反应的关键，需要选择具有高活性和稳定性的催化剂。
甲醇合成的工艺方法介绍自1923年开始工业化生产以来,甲醇合成的原料路线经历了很大变化。
20 世纪50年代以前多以煤和焦碳为原料;50年代以后,以天然气为原料的甲醇生产流程被广泛应用;进入60 年代以来,以重油为原料的甲醇装置有所发展。
对于我国,从资源背景来看,煤炭储量远大于石油、天然气储量,随着世界石油资源的紧缺、油价的上涨和我国大力发展煤炭洁净利用技术的背景下,在很长一段时间内煤是我国甲醇生产最重要的原料。
下面简要介绍一下甲醇生产的各种方法。
按生产原料不同可将甲醇合成方法分为合成气(CO+H2 方法和其他原料方法。
一、合成气(CO+H2 生产甲醇的方法以一氧化碳和氢气为原料合成甲醇工艺过程有多种。
其发展的历程与新催化剂的应用,以及净化技术的进展是分不开的。
甲醇合成是可逆的强放热反应,受热力学和动力学控制，通常在单程反应器中，C0和C02的单程转化率达不到100%,反应器出口气体中，甲醇含量仅为6~12%,未反应的CO、CO2和H2需与甲醇分离，然后被压缩到反应器中进入一步合成。
为了保证反应器出口气体中有较高的甲醇含量,一般采用较高的反应压力。
根据采用的压力不同可分为高压法、中压法和低压法三种方法。
1 、高压法即用一氧化碳和氢在高温(340~420C高压(30.0~50.0MPa下使用锌-铬氧化物作催化剂合成甲醇。
用此法生产甲醇已有八十多年的历史,这是八十年代以前世界各国生产甲醇的主要方法。
但高压法生产压力过高、动力消耗大,设备复杂、产品质量较差。
其工艺流程如图所示。
经压缩后的合成气在活性炭吸附器 1 中脱除五羰基碳后,同循环气一起送入管式反应器2中，在温度为350C和压力为30.4MPa下，一氧化碳和氢气通过催化剂层反应生成粗甲醇。
含粗甲醇的气体经冷却器冷却后,迅速送入粗甲醇分离器3中分离,未反应的一氧化碳与氢经压缩机压缩循环回管式反应器2。
冷凝后的粗甲醇经粗甲醇储槽 4 进入精馏工序,在粗分离塔5顶部分离出二甲醚和甲酸甲酯及其他低沸点不凝物,重组分则在精分离塔 6 中除去水和杂醇,得到精制的甲醇。
天然气制甲醇工艺流程
《天然气制甲醇工艺流程》
天然气是一种丰富的化石燃料资源，而甲醇则是一种重要的有机化合物，广泛用于化工、医药和能源等领域。
天然气制甲醇工艺流程是将天然气中的甲烷气体转化为甲醇的过程，这一工艺在现代化工生产中具有重要意义。
天然气制甲醇的工艺流程通常包括以下几个步骤：天然气脱硫、蒸汽重整、合成气净化、甲醇合成、甲醇精制和尾气处理。
首先，天然气被送入脱硫装置，通过化学反应去除其中的硫化氢、二硫化碳等硫化物。
然后，经过蒸汽重整反应，甲烷与水蒸气在高温高压条件下转化为一氧化碳和氢气，形成合成气。
接着，合成气通过净化装置去除其中的杂质，然后进入催化剂反应器进行甲醇合成反应，产生甲醇和水。
经过甲醇合成反应后，需要对产生的混合物进行精制，以获取高纯度的甲醇产品。
最后，对反应产物中的尾气进行处理，减少对环境的污染。
以上是天然气制甲醇的基本工艺流程，当然实际生产中需要根据不同的原料性质和产品要求进行具体的调整和优化。
随着化工技术的不断进步，天然气制甲醇工艺流程也在不断地完善和提高，以更加高效、环保地生产出优质的甲醇产品。
这一工艺流程的不断优化将为天然气资源的高效利用和化工产业的发展提供重要支持。
天然气制甲醇工艺流程天然气制甲醇工艺流程主要包括气体净化、蒸汽重整、合成气生成、气体处理、甲醇合成和甲醇提纯六个步骤。
首先是气体净化，原料天然气经过除尘、除水、除硫处理，去除其中的灰尘、水分和硫化氢等杂质。
这是为了保证后续的反应过程能够更好地进行，避免杂质对催化剂产生毒性影响。
接下来是蒸汽重整，将气体与水蒸气混合，经过催化剂的作用，进行重整反应，将甲烷等烷烃转化为一氧化碳和氢气。
这一步骤一般需要高温高压条件下进行，需要使用催化剂来促进反应的进行。
然后进行合成气生成，将蒸汽重整后的气体与过于气混合，通过一系列的反应，将甲烷等烷烃转化为合成气，其中合成气由一氧化碳和氢气组成。
这个过程中，需要控制反应的温度、压力和催化剂的选择，以保证合成气的产率和质量。
随后进行气体处理，上述合成气中含有一些杂质，如一氧化碳、二氧化碳、苯、硫等，需要进行进一步的净化。
通过一系列的物理吸附、温度、压力等变化，将这些杂质去除，以提高后续甲醇合成的效果。
然后是甲醇合成，用合成气经过甲醇合成催化剂反应器，进行甲醇的合成。
在适当的温度和压力下，使一氧化碳和氢气反应生成甲醇。
这部分需要使用特殊的催化剂来促进反应的进行，并对反应条件进行精确控制，以提高产率和纯度。
最后是甲醇提纯，将甲醇合成反应产出的混合物进行分离和提纯。
一般采用蒸馏、吸附和结晶等方法，将甲醇与其他谷物进行分离，得到高纯度的甲醇产品。
这个过程中需要控制温度和压力等条件，以保证分离的效果和产品的质量。
综上所述，天然气制甲醇的工艺流程涉及到气体净化、蒸汽重整、合成气生成、气体处理、甲醇合成和甲醇提纯等六个步骤。
每个步骤都需要精确控制条件和使用适当的催化剂，以提高反应效率和产出的甲醇产品质量。
这一工艺流程在化工领域具有广泛应用，对于可再生能源和环境保护具有重要意义。
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。
天然气制甲醇工艺流程及其控制研究分析摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国综合国力的提升，也带动了科学技术的不断完善和创新，近年来，天然气装置长期处于低负荷运行状态，工艺参数发生变化。
在不断增长世界天然气产量的同时，为天然气化工提供了充足的原料。
天然气已经成为社会发展的主体性产业，为积极响应我国所提出的可持续发展理念，全面落实环保工作，需要对天然气化工的发展现状进行明确的分析，确保天然气得到有效的应用，积极推动我国与其他国家之间的交流和合作，不断加强新技术的学习，以发挥天然气化工技术的重要作用，积极推动我国社会经济稳定性的提高。
基于此，本文主要对天然气制甲醇工艺流程及其控制进行研究分析，详情如下。
关键词：天然气；制甲醇；工艺流程；控制引言甲醇是常见的化工生产原料的一种，当前在多领域有着广泛的应用，医药、农药、燃料等化工生产体系中，甲醇均有着广泛的生产应用，当前随着全球范围内出现严重的能源危机问题，天然气甲醇的生产制造成为学科领域研究的重点问题。
天然气中的游离水或水蒸气，在一定的温度和压力下形成液态水，液态水脱出后与天然气中分子量较小的气体组分结合后，就形成了天然气水合物。
1天然气制甲醇分析天然气主要的成分为甲烷，用天然气制造甲醇，则需要将其进行裂解处理，裂解制取甲醇需要蒸汽转化、催化氧化以及非催化氧化等环节，其中蒸汽氧化是首先需要完成的内容。
在进行工艺处理的过程中，甲烷通过氧化锌床，将硫物质降低到目标水平后，通入一定量的水蒸气，经过加热转化处理后，向装有镍钼催化剂的绝热反应器放置，完成反应后，向转化炉中放置来完成后续反应。
甲烷的水蒸气裂解为一种吸热的反应程序，为了确保转化能够持续进行，需要在炉管间提供一定的热量，以确保燃料能够稳定燃烧，此为转化反应的关键环节。
因为甲烷的裂解为富氢反应，应该严格按照最佳氢碳比例进行配比，以获得更高的甲醇转化率。
2天然气制甲醇工艺流程及其控制2.1天然气制合成气天然气制甲醇工艺流程及其控制之一是天然气制合成气。
甲醇合成气的工艺
甲醇合成气的工艺是通过将一定比例的天然气（主要成分为甲烷）和氧气（主要成分为空气中的氮气和氧气）进行混合，然后在高温高压的条件下反应产生合成气，最后通过催化剂的作用将合成气转化为甲醇。
具体的工艺步骤如下：
1. 天然气净化：天然气经过除硫、除水等净化处理，以去除其中的杂质和水分。
2. 调整气体比例：将净化后的天然气与空气中的氧气按一定比例混合，以达到合成气的理想成分比例（主要是调整氢气(CO)和一氧化碳(H2)的比例）。
3. 压缩：将混合后的气体通过压缩机压缩至合成气的工作压力，通常为几十到几百个大气压。
4. 加热：将压缩后的混合气体加热至反应温度，通常在200到300摄氏度之间。
5. 加气床反应器：将加热后的气体送入加气床反应器中，床层内置有催化剂，通过催化剂的作用将合成气转化为甲醇。
6. 分离纯化：合成气通过冷凝塔和分离装置进行冷凝、分离和提纯，得到纯度较高的甲醇产品。
7. 尾气处理：处理合成过程中产生的尾气，以减少对环境的污染。
甲醇合成气工艺需要高温高压条件和催化剂的参与，能够实现从天然气到甲醇的转化，是一种重要的合成气工艺。
天然气一步法合成甲醇工艺研究进展摘要：通过对天然气转化的介绍，陈述了天然气一步法合成甲醇工艺的研究现状，比较四种合成工艺的特点，并对其未来的发展方向进行了展望。
关键词：天然气甲醇一步法一、引言21世纪被称为是天然气的时代，根据国际能源组织的预测2000年世界天然气消费量为2.5 ×1012m3，2010年为3.5 ×1012～4.0 ×1012m3，届时将在世界一次能源结构中占居第一位，如何利用好这种优质、高效、清洁的资源是当今面临的重要问题[1-3]。
天然气直接氧化转化为甲醇的研究一直受到人们的高度重视。
但是目前天然气化工应用的基本技术是经合成气制备液体燃料和高碳烃，这种间接转化流程存在工艺流程长、生产成本高等缺点。
直接部分氧化将大大降低投资和操作费用，所以甲烷直接氧化制甲醇一直都是一项十分具有吸引力的研究课题。
当前天然气一步法合成甲醇工艺主要有传统蒸气催化转化工艺、甲烷部分氧化工艺、甲烷自热转化工艺等。
二、天然气一步法合成甲醇工艺1.传统蒸气催化转化工艺[4，5]蒸气转化工艺（SMR）是天然气制合成气的典型工艺，是在催化剂存在及高温条件下，使甲烷与水蒸气反应，生成H2、CO等混和气，该反应是强吸热的，需要外界供热。
但以此法制得的合成气生产甲醇一个突出的弊病是氢过量。
天然气蒸气转化法制备甲醇原料气典型的有美国Kellogg法、丹麦Topsφe 法、英国帝国化学工业公司ICI等。
目前，此技术已相当成熟，有针对此法的各种节能型催化剂的研究，且不少已用于工业实践。
但是传统蒸气转化工艺存在如下问题[6]：①高水/碳比将使反应过程消耗更多的能量。
②高温操作带来热量传递问题，增大了转化炉管的热通量，这将使转化炉管的使用寿命缩短。
③虽然低压操作对反应有利，但却提高了整个装置的投资费用，同时增加了合成气压缩功耗。
2.甲烷部分氧化工艺从20世纪90年代以来，天然气部分氧化制合成气成为人们研究的热点。
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天然气制甲醇合成气工艺及进展刘一静 刘 瑾(四川成都西南石油大学化学化工学院,四川成都610500)摘 要 论述了国内外天然气制甲醇合成气各工艺的研究现状,进展及发展方向。
天然气制合成气的典型工艺是水蒸气催化转化法,其技术成熟,但投资大,能耗高,生产的合成气不适于直接用来合成甲醇。
天然气与CO 2催化转化工艺可制得富含C O 的合成气,解决蒸气转化法氢过剩的问题,实现C O 2的减排,目前对该法的研究主要集中在开发新型催化剂和优化反应条件等。
两段转化法即一段炉采用蒸气转化,两段炉用富氧或纯氧转化,无需经转化炉前或炉后添加二氧化碳,就可达到合成甲醇原料气成分的要求。
甲烷部分氧化法能耗低,反应易控制,可制得符合比例要求的甲醇合成气,但尚未见到该技术工业化的相关报道。
甲烷自热转化工艺是在反应器中耦合了放热的甲烷部分氧化反应和强吸热的甲烷蒸气转化反应,反应体系本身可实现自供热,该工艺一般采用富氧空气或氧气,因此需氧气分离装置,增加了投资,这是制约其发展和应用的主要障碍。
关键词 天然气 合成气 蒸气转化 部分氧化 自热转化收稿日期:2007-03-21作者简介:刘一静(1981~),女,硕士生,研究方向为天然气制甲醇新工艺研究 Email:li uyi jing0501@1631comSummarization of the Methanol Synthesis Gas ProductionProcesses by Natural GasLiu Yijing Liu Jin(College of Chemistry and Chemical Engineering of Southwest Petroleum University,Sichuan Chengdu 610500)Abstract The methanol synthesis gas manufactured process by natural gas and the development abroad and home wasreviewed 1The steam reforming of methane was the most popular process to produce methanol synthesis gas,the technique was relative mature,but it needed high energy and c ost,and the synthesis gas was not directly able to produce methanol 1Natural gas and C O 2reforming process can solve the problem;the study on the process was focued on the catalyst and its re -ac tion conditions at present 1Two-stage reforming process used the steam reforming at first and O 2reforming in the second,it got the natural gas to produce methanol direc tly 1Partial oxidation process needed lower energy,and the reaction was easy to control,but it was not apply to the industry presently 1Auto ther mal reforming process combines steam reforming and par -tial oxida tion,the reaction could get thermal by its self,but the process needs O 2,which was confined its development 1Keywords natural gas synthetic gas stea m reforming partial oxidation Auto ther mal reforming 甲醇作为C1化学的核心产品,是一种用途广泛的有机化学原料。
随着甲醇工业的发展和对甲醇需求的迅速增加,特别是甲醇作为燃料用作交通能源要求的增加,发展甲醇生产具有广阔的前景。
甲醇由H 2、CO 和CO 2混和气体合成。
目前工业用合成气多数采用天然气的蒸气转化,但蒸气转化法投资大,设备复杂,能耗高,生产的合成气不适于直接用来合成甲醇。
为了制得符合甲醇生产气质组成要求的合成气,达到节约能源,增加效益的目的,人们不断地致力于各种制合成气工艺的研究,如甲烷催化部分氧化,甲烷自然转化工艺等,探索将各种工艺的相互结合。
本文综合介绍了以天然气为原料制甲醇合成气的各工艺的基本原理、流程、优缺点以及国内外发展现状,并对近年来的新工艺进行了介绍,由此分析了今后的发展趋势。
)64)第21卷第5期2007年5月 化工时刊Chem ical Industry Tim es Vol.21,No.5M ay.5.20071天然气添加CO2一段蒸气转化蒸气转化工艺(SMR)是天然气制合成气的典型工艺,是在催化剂存在及高温条件下,使甲烷与水蒸气反应,生成H2、C O等混和气,该反应是强吸热的,需要外界供热。
但以此法制得的合成气生产甲醇一个突出的弊病是氢过量,可用反应式来描述:转化反应:C H4+H2O C O+3H2CH4+2H2O CO2+4H2CH4+CO22CO+2H2CO+H2O CO2+H2合成反应:C O+2H2C H3OH-QCO2+3H2C H3OH+H2O-Q可见,不管是C O还是CO2,每生成1mol甲醇就多余1mol氢气,解决的方法是将多余的氢分离出去,也可补入适量的C O2。
C O2的添加量与在不同温度和压力下与CH4-CO2-H2O物系的平衡有关。
补加CO2后解决了天然气生产甲醇的氢多、碳少的不足,节省了原料天然气。
天然气蒸气转化法制备甲醇原料气,有多种工艺流程与转化炉型,典型的有美国Kellogg(凯洛格)法、丹麦Tops U e法、英国帝国化学工业公司ICI等。
这几种方法在炉型与烧嘴结构上有较大区别,但在工艺流程上都大同小异,都包括转化炉、原料预热及余热回收等装置。
目前,此法技术已相当成熟,有针对此法的各种节能型催化剂的研究,且不少已用于工业实践。
2天然气与CO2催化转化CO2与C H4反应可用来生成富含CO的合成气,既可解决常用的天然气蒸气转化法制合成气在许多场合下的氢过剩问题,又可实现CO2的减排。
该反应方程式如下:CO2+C H42CO+2H2$H298=247kJ/mol按该反应式计,H2/C O理论值为1/1。
这是个热效应比蒸气转化反应更大的强吸热反应,从热力学计算可知,只有温度\645e才是热力学可行的,然而过高的反应温度不仅会造成高能耗,对反应器材质也提出了更高的要求。
而且C H4与C O2的反应更容易在催化剂上结炭。
降低反应温度、减少能耗的最有效办法就是选择适宜的催化剂。
为此长期以来对CO2与C H4催化转化(Sprag工艺)制合成气的研究主要集中在改进现有镍基转化催化剂、开发新型抗结炭催化剂和优化反应条件等,国内外就此开展了广泛的研究。
如Tops r U e公司开发成功了硫钝化的镍催化剂,经过中试和扩大试验,结果表明Sparg工艺制合成气的技术可靠、经济合理。
3两段转化法311常规两段蒸气转化法这是国内外广泛采用的方法,即一段炉采用蒸气转化,两段炉用空气、富氧或纯氧转化。
采用一段炉、两段炉串联的工艺,无需经转化炉前或炉后添加二氧化碳,就可达到合成甲醇原料气成分的要求。
两段炉为体积很大的方箱式炉,内装催化剂管束,管外用燃料明火加热,以提供催化反应所需热量。
燃烧后的烟气温度很高,一般在1000e左右,通过对各种原料的加热,废热锅炉产气等余热利用,其能量得到合理利用,最终烟气排出的温度不低于140e。
国内引进和自建的大型化肥、甲醇、制氢装置基本上都采用此工艺。
312纯氧换热转化工艺两段转化工艺的运转表明,离开两段炉的合成气中所带热量与一段蒸气转化所需的热量相差不大,有可能利用前者来替代向一段转化供热的燃烧炉,这样既可节约投资,又可使能量的利用更为合理。
中国成达化学工程公司据此于20世纪90年代在国内率先推出纯氧换热转化工艺。
该工艺利用来自两段转化炉的高温工艺气体提供一段转化反应所需的热源,从而实现大幅度减少燃料天然气的目的。
同时该工艺也解决了氢、碳不平衡问题,在两段炉添加纯氧,相当于在两段炉补入CO2(反应式如下),调节两段炉的燃烧量,即可实现氧碳平衡,达到节省原料天然气的目的[2]。
C H4+2O2C O2+2H2O纯氧换热转化工艺对于需要烧天然气副产高压蒸气的大型甲醇厂或天然气与电的价格比较低的地方,并没有什么优越性。
同时该技术开工难度比较大,所以并没有推广普及。
除了成达公司的纯氧换热转化工艺,英国的ICI公司也据此开发成功了气体加热转化(GHR)工艺。
Kellogg公司开发的KRES工艺)65)刘一静等天然气制甲醇合成气工艺及进展20071Vol121,No15化工时刊是基于GHR工艺相同的原理,但将原料气分为两股,分别进入蒸气转化器与自热转化器,这样可以更方便地平衡两个反应器的热量。
此外,Tops U e、KTI等公司也开发了类似的工艺,且都实现了工业应用。
应该指出,此类工艺由于取消了转化炉的火房,故高压蒸气供应量将不足,需向甲醇装置供入电能或另行设置燃气透平以补充合成气压缩机所需要的能量。
4甲烷部分氧化从20世纪90年代以来,天然气部分氧化制合成气成为人们研究的热点。
甲烷部分氧化法是由甲烷与氧气进行不完全氧化生成合成气。
又分为非催化氧化和催化氧化。
411非催化部分氧化非催化氧化工艺(POX)以C H4、O2的混和气为原料在1000~1500e反应,伴有燃烧反应进行:CH4+1/2O2CO+2H2CH4+2O2CO2+2H2O由于没有催化剂,需要很高反应温度,因此反应器材要求苛刻,需要很复杂的热回收装置来回收反应热和除尘。
其典型代表有Texaco法和Shell法。
412催化部分氧化甲烷催化部分氧化(CPOX)是在非催化部分氧化的基础上发展起来的一种合成气制造工艺。
CPOX 工艺的反应器主要有固定床微反应器、蜂窝反应器和流化床反应器等。
催化部分氧化工艺是在以活性组分Ni、Rh和Pt 等为主的负载型催化剂存在下,氧气和天然气进行部分氧化生成CO和H2,该反应可在较低温度750~ 800e下达到90%以上的热力学平衡转化:CH4+1/2O2CO+2H2这一过程具有许多优点:¹放热反应,能耗低;º放热量小,反应温度低,易控制;»反应生成n(H2)/ n(C O)=2的合成气,便于直接合成甲醇;¼反应速度快,反应器体积小。
