【《甲醇生产工艺和催化剂选择分析案例》2300字】

1甲醇生产工艺和催化剂选择分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u167361.1合成方法可取性 1214061.1.1工艺方法选取 1316691.1.2甲醇合成塔的选择 1220601.2确定催化剂种类 2166491.3操作要求 3313211.3.1反应温度 3262711.3.2反应压力 318851.3.3空速 3107261.4合成工艺流程的确定 31.1合成方法可取性1.1.1工艺方法选取产品核心原料的是CO和H2。在催化环境中，通过压缩机送入合成塔，在塔中混合气反应生成粗的甲醇产品和少量副产物，再经过一系列单元操作最终到甲醇的成品。在上一章的叙述中已经阐述介绍了三种普遍常用的甲醇合成方法，通过一系列比较，的出低压法相对于另外两种方法，其优点明显，拥有较高的甲醇收率，生产成本，投资成本，设备的制造都比较低。总体来说，低压法拥有显著的优越性。表1.1三种甲醇合成法的比较高压法中压法低压法生产压力生产温度使用催化剂通过上表得出，甲醇的低压生产工艺使用消耗低，成本，收率，操作刚需，使用的器械装备等都有明显的优势。因此本文用低压生产工艺。1.1.2甲醇合成塔的选择合成塔是甲醇生产的核心设备，也是合成气的主来源设备。另外，换热器，水冷器，分离器也是主要设备。合成塔的选型设计决定了一套甲醇的生产系统装置。国际上通用的五大低压生产甲醇的合成装备有德国Lurgi公司研发生产的一套管属型蒸汽合成塔，这种合成塔既能当反应设备使用，又可以作为能量生产设备。其内部温度均匀，可通过产生的蒸汽灵活控制其反应温度和压力，设备的反应热量可高效利用，产出的粗甲醇含量较高，杂质少等优点；ICI多段冷激式甲醇反应器

，这种反应器的单塔生产能力比较大，适合大型甲醇化工生产，可控温度，催化剂的装填拆卸比较方便，但反应率不高，而且只能摄取低势能能量。第三种反应器是第一种反应器的改型设备，一次转化率高，可回收高位热能；Topsoe（托普索）合成反应装备由三台径向的拥有隔热特性塔器组成，每个合成塔之间都装备有一个换热设备，送出热量，可增大控诉来提高一定的产量，适合大规模的增产生产，单塔生产可达每天2000吨的量；林德等温型甲醇合成反应器类似于螺旋盘管换热器，塔内的热通过与其内部的换热管道交换将其移出到外部，其优点是操作温度基本等温，不存在催化剂过热失效的可能，再者其传热系数较大。通过以上分析比较，Lurgi管壳式甲醇合成塔的特点适合于本次设计使用，再者现在的甲醇生产厂家应用的技术都是Lurgi工艺，比较成熟。因此我设计所用的合成塔技术也是这种。1.2确定催化剂种类常用的催化剂种类相关特性如下所示表1.2铜基和锌铬催化剂异同点[14]选项优势不足铜基催化剂活性好不受热产率高容易中毒锌基催化剂高温稳定性好不易中毒反应温度高以上对比我们可以看出，铜基催化剂较好。而且相关技术工艺都已经很成熟，铜基催化剂已经得到了行业的肯定并且应用到80%以上的厂家。由我国化工研究所研发的中国,这种催化剂属于纳米负载型催化剂，特点具有较小的密度，且孔容率比其他催化剂大，使用强度高，适用于多种环境下，稳定性和选择性好等优点，符合本次设计要求，所以采用该催化剂。型低压甲醇合成催化剂的物性情况[16]如下:表面：与金属类似的光泽，形状为圆柱体装填密度：外形大小：承受能力催化剂的有关状态：℃左右时的收率为大约℃的收率应在左右。如果在常规安全操作下，催化剂则可长年使用。1.3操作要求1.3.1反应温度塔内的温度环境对进入混合反应气的平衡常数和进程快慢有严重的干扰因素。合成甲醇的原料主要是CO和H2，该反应是可逆放热反应，反应温度越高，反应的越快，但是其中的某些关键参数就会降低，例如混合气的平衡常数。因此，该合成反应的关键问题就是反应温度的确定。另外，所有选用催化剂参加的反应，与原料的种类和操作条件相关联，反应温度为。1.3.2反应压力 压力是每个反应中很重要的一个参数，它决定反应的平衡是否向正确的方向进行。原料反应压力降低，应该及时升高压强；同时各个物料的分压和催化剂强度也相对提高。和所选催化剂的压力在，所以，本次设计的进塔压力为。1.3.3空速影响空速的因素有很多，主要是内部反应的环境温度及所使用催化剂的活性要求。催化剂的基本要求即在塔内发生合成时其混合气的空速必须达标，国内使用的自主研发的催化剂标准空速应达到，空速过大或过小都对反应有不同的影响；不同的催化剂都需要设定的空速来达到其使用要求，本设计采用的型催化剂要求的空速为，本次设计空速为。1.4合成工艺流程的确定本次设计将采用由上世纪70年代GDR研发并投入商用的GSP原煤气化工艺。与其他类似技术比较，该技术工艺是在炉顶投料加进干粉原料，同时在炉内的气化室周围都装有冷却系统，此投料工艺和冷却方式更加先进和合理。这种气化系统主要是由气化设备，进料设备，洗涤设备构成。经筛选后的原煤被研磨碾压为约的颗粒后，通过干燥后，通过输送带送给到气化炉烧嘴处。被同时送到的还有纯氧和水蒸汽，之后全部被投放到气化室内进行反应，在严苛的温度和压力下，大部分都气化为原料气，只有极小部分随着反应后的废料被投送出去。原料气主要是由一氧化碳和氢气组成的高温粗煤气，之后经过冷却室和外部分离器将主要成分和杂质分离，分离的煤气在进入净化工段，然后将净化后的煤气送入合成塔进行之后的系列反应。1.4.2合成气合成工段经过一系列净化变换除硫操作后，干净的原料气通过离心泵的加压，使气体压强增至，温度达到,再次经离心泵加压至，与反应器中出来的气体换热，是温度达到，然后混合气通过管程进入合成塔与催化剂混合，发生合成反应。合成气再进入壳程，温度为，与的冷却介质水蒸气进行换热，是温度降到。然后进入水冷器降温至，冷却后的粗甲醇进入分离器分离。小部分粗甲醇进入精馏装置精制，其余大部分的分离