【《甲醇合成的基本工序综述》3400字】

甲醇合成的基本工序综述煤制甲醇，首先由固体燃料煤气化制得的合成气也叫做原料气，再由合成气合成得到甲醇，此方案已经得到了工业化生产。这种生产路线可以大致分为五个步骤，下面将进行详细的叙述。1.1合成甲醇原料气的制备工业生产甲醇的原料来源较为复杂，目前工业生产当中已形成了固液气并存的局势。其中固体燃料分别有煤、焦炭等；液体燃料分别有石脑油、重油、烃类等；气体燃料分别有天然气、瓦斯气、焦炉气等。如何选择反应原料来工业生产甲醇与多方面的原因都有关，大概有原料的存储方式、成本，原料生产地理位置的选择，成本的高底和生产技术的水平等一系列原因有关。国外工业上生产甲醇大都采用天然气作为原料气，而我国目前大部分采用固体燃料煤作为原料生产甲醇。甲醇由一氧化碳、二氧化碳和氢气在一定的压力、温度、催化剂条件下反应得到的。根据以上的反应条件，来确定合成甲醇原料气的特定要求。首先，将和的用量合理控制，为了提高催化剂的反应活性以及提高在催化剂表面合成甲醇的速率，应当在合成气中保留一定量的气体。以固体燃料煤作为原料所制得的原料合成气中的含量较少，因此首先应该设置变换过程使得过量的气体变换为，其次设置除碳的过程将过量的气体除去。而在实际工业生产当中，所需合理的氢碳比例会比化学计量比高一些，以此来保证的含量稍高。第一，过量的存在可以减少醇类和其他物质的生成，第二，它的存在可以使催化剂的寿命更加持久。最后，应当清除原料气中的有害杂质，净化气体。不仅如此，所有制备合成甲醇原料气的过程中，合成原料气必须首先经过净化的过程，来除去合成原料气中的粉尘、卤化物、含硫化合物、氨气以及液体油水等杂质。其中最该除干净的杂质是含硫化合物，因为它具有一定的毒性，能够使生产过程中反应设备受到腐蚀，造成催化剂的中毒，使得到的粗甲醇产品的质量下降。1.2合成甲醇原料气的净化合成原料气中含硫化合物的存在对于甲醇的合成是存在极大威胁的，含硫化合物大致有：、、硫醇、硫醚、等。因此，脱硫过程是贯穿于生产甲醇的全部工艺过程当中的，它也备受人们的关注。以煤作为原料制得的原料气，应该先经过一次湿法脱硫步骤，再经过变换工序，接着再来二次湿法脱硫，然后经过脱碳的步骤，最后进行干法三次精制脱硫，使原料气中的硫含量降低至0.01%，最终将净化后的原料气通入甲醇合成工序中。（1）脱硫脱硫分为湿法和干法脱硫两种。下面进行一一叙述：首先，合成原料气中的含硫化合物能够用某种溶液除去的方法叫做湿法脱硫。它有物理、化学吸收法以及氧化法三种方式。该方法经常用于合成原料气中含有大量无机硫元素的情况。它的优点有设备容量较小，操作过程可以连续，投资成本较低，脱硫剂为液体，便于管道输送，工业生产过程中普遍应用。当原料气净化程度比较高的时候，在湿法脱硫步骤结束后接着进行干法脱硫，经过多次脱硫转换，使脱硫在工业生产中以及经济上更为合理。其次，相比于湿法脱硫而言，干法脱硫所需用到的设备操作简单，但是设备体积较大，反应过程迟缓，硫元素的含量比较少，因此苏雅奥在各个设备之间来回操作，消耗的劳动力较多。该方法有法、炭吸附法、法等。该方法的优点是原料气中硫化氢含量较低时，能够达到较高得进化程度。工业生产中大都采用干法除去合成原料气中的有机硫化合物，而湿法脱硫用于除去无机硫化物，例如；炭吸附法、法能够同时除去有机硫化合物以及无机硫化合物杂质。（2）一氧化碳的变换合成甲醇原料气中的一氧化碳和氢气是有效成分，二者保持一定的比例，一部分过量的一氧化碳需要变换为氢气。在实际化学工业生产中使用催化剂提高变换的快慢，改变变换快慢的催化剂一般有低温、中温两种，其中低温催化剂用三者作为催化剂主体，体现催化剂活性的温度区间是，作为一种新型的催化剂，其优点有催化剂活性温度较低，易控制；缺点有催化剂在使用过程中容易发生烧结，且使用寿命较短。而中温催化剂是以、作为催化剂主体，体现催化剂活性温度的区间在之间，它根据催化剂组成分为系和系两类，系催化剂由于活性高，耐热性好，机械强度高，使用寿命长，成本较低，在实际工业生产中应用较广。在常压和加压条件下均可以进行的变换。实际工业生产中一般采用加压变换，一般在6~30atm之间，其优点有三，分别是：=1\*GB3①压力较大条件下能使气体体积减小，参加反应的反应物浓度增加，提高反应速率。因此可以减小设备的容积，催化剂用量也随之减小；=2\*GB3②压力较大的条件下进行变换能够节约压缩合成原料气的动力；=3\*GB3③甲醇的合成是在加压条件下进行的，气体早晚会经过压缩，从变换反应式可知，等号左边需要压缩一个气体，水蒸气在反应后续过程中加入，所以不会进行压缩。等号右边需要压缩两种气体()，由此可知，压缩合成原料气比压缩变换气更具有经济性。但不可否认的是，它也有缺点存在：对设备及管道的腐蚀较为严重，应该加强防腐蚀措施。（3）脱碳以固体燃料煤为生产原料制得的合成原料气中的气体的含量是超过标准含量的，导致氢碳比例过低对反应的发生不利。所以，过量的二氧化碳要除去，同时还可利用脱碳的方法除去气体中的硫化氢。工业上典型的脱除碳的方法有两种，分别是干法、湿法脱碳。其中被分为物理和化学吸收的叫做湿法脱碳；以分子间的作用力选择性吸收的方法为物理吸收，当合成原料气中的含量高于以及有机硫化合物和无机硫化合物含量稍高的时候选择物理吸收。物理吸收又分为四种，依次是水洗法、NHD法、低温水洗法以及碳酸丙烯酯法。低温水洗法能够除去碳元素，也可以除去硫元素，需要大量冷源辅助除去杂质，在实际化学工业生产中广泛使用；水洗法中一氧化碳和氢气的损失较大，并且需要消耗大量的动力；碳酸丙烯酯法脱碳过程中溶液会造成严重的腐蚀，液体损失较大；NHD法对二硫化碳、硫化氢等硫化物有较高的吸收能力，脱除二氧化碳和水，选择性吸收硫化氢，溶剂本身稳定不分解不反应，损耗较小，对设备腐蚀小，没有毒性，不污染环境，工业上被广泛采用。利用溶液在温度较高的条件下来吸收合成原料气中的气体的方法被称为化学吸收法。溶液吸收气体之后转化为，致使溶液中的pH值降低，活性下降，放出二氧化碳之后溶液又恢复吸收能力，再次循环使用。利用间隙较大的固体吸附剂在温度较低，压力较高的条件下对气体进行选择吸收其中含有的杂质气体，然后将吸附之后的气体经过降低压力或者提高温度的操作条件下进行解吸，高方法叫做干法除碳。干法除碳所使用的吸附剂使用期限较长，它克服了湿法脱碳的弊端，如溶剂的大量消耗，运行成本较低，因此被人们广泛采纳使用。1.3压缩工业生产甲醇的过程中除了有主要物料之外，还有辅助物料的存在，以及最终产品的生成。连续化的输送过程中，使用大量的流体机械设备(压缩机、泵)。输送气体所用到的机械设备为压缩机，输送气体用到的机械设备为泵。本次工业生产甲醇的工艺设计中，输送流体的设备主要有往复式、离心式压缩机以及液体输送设备离心泵。上一步工序中净化得到的气体经过压缩，到达合成甲醇所需的压力，而压力的大小则根据反应过程中的催化剂性能来决定。1.4甲醇的合成的合成在特定的温度、压力、催化剂等的操作条件下由气体和以一定的比例反应得到。由于反应中用到的催化剂不同导致生成甲醇的同时，还生成了众多的副产物，因此最终得到的产品是甲醇和水以及多种杂质的混合物。将转化工段制得的转化气(CO、CO2、H2)，在指定的温度和压力条件下反应得到中间产物粗甲醇。本次设计主要介绍低压法生产甲醇的工艺，它主要包括ICI低压法和Lurgi低压法两种，下面进行一一阐述。（1）ICI低压法甲醇合成工艺ICI低压法工业生产甲醇是甲醇生产工艺过程中的一次巨大的变革，是甲醇工业发展进程中的一个里程碑。该方法中使用的催化剂寿命较长，所合成的粗甲醇中含有的杂质量比高压法制得的粗甲醇中含有的杂质量低得多，最终精制过程较为容易。比较如下表：表1.1动力消耗比较图1-1低压法生产甲醇流程图1-原料气压缩机2、4-冷却器3、5-分离器6-循环气压缩机7-热交换器8-合成塔9-加热炉10-冷凝器11-分离器12-中间贮槽（2）Lurgi低压法甲醇合成工艺与ICI低压法生产甲醇相比，二者的区别在于甲醇合成塔的构造设计，ICI前者使用多段冷激式合成塔，而后者使用列管式合成塔。该方法的特点有：反应温