【《高纯度甲醇生产工艺介绍及分析综述》4600字】

高纯度甲醇生产工艺介绍及分析综述目录TOC\o"1-3"\h\u220561.1粗甲醇的精馏 167041.1.1精馏原理 2280791.1.2精馏工艺和精馏塔的选择 2煤制合成甲醇的主要生产工艺组成流程大多数都基本均匀并包含以下4个主要的生产工艺组成流程:①气化,即将甲醇原料用粗煤经过多次高温高压气化后蒸馏得到的粗煤气合成甲醇空气(主要的氧组成物分别有CO、CO2和H2);②高温变换,即在原水气和煤气经高温变换后不再进行温度调整后即可以变换得到适当的氧化氢氧和碳氧化比;③进行空气净化,即可以脱除大量co2和少量一些含硫的空气杂质;④煤制甲醇的精馏合成与甲醇精馏,即在各种化学催化剂相互作用下可以进行精馏合成煤制甲醇并通过各种精馏物的获取而制出各种可以进行精制的合成甲醇。其一般工艺流程如图1.1所示［3-5］。图1.1煤制甲醇工艺流程图1.1粗甲醇的精馏在进行甲醇反应和合成的工艺中,由于受到了合成时环境条件诸如压力、温度、合成空气的组成和催化剂的性能等各种因素的影响,在使用了大量甲醇进行反应之后,还会发生其他一系列的副反应。因而制备出来的产品除了含甲醇以外,还包括了水、醚、醛、酮、酯、烷烃、有机酸等几十种无机杂质。由于甲醇是我国现代有机化工最基本的原料之一,由它们所加工出来的产品种类繁多,这就需要我们对于甲醇的纯度都具有一些特殊的要求。甲醇的纯度直接影响下游行业产品的质量、生产率、安全和在生产环境中使用的催化剂和溶液的使用寿命。所以粗细的甲醇必须进行提纯,才能得到更好的下游产品。1.1.1精馏原理馏冷凝法就是将两种固定沸点不同纯态组分之间所混合形成的两种混合液,在一个精馏塔中,同时对这些沸点组分分别进行多次混合部件的高压气化和多次混合部件的液化冷凝,使其完全混合分离为一种不同纯态的沸点组分。其中高等电子物质分离法的原理主要有两种:对于由温度沸点不同的各组分所连接构成的混合性硬质液体,升温时就需要把它们分别放入一定量的温度,使其通过局部熔化进行液相气化,并将这些液体气相和液相混合进行加热分离。因为低于高沸点的气相组分很容易被液体气化,则所需要获取的和在气化物相之中那些低于高沸点的气相组分在水中的气含量也就应该远远不要高于液化气相中的液化水蒸气含量,而在液化气相中高于低沸点的气相组分在水中的气含量也则应该远远不要高于低于中沸点的气相组分。如果将部分气相与其混合的部分蒸汽再此再次进行部分冷凝,将冷凝液再次进行加热至一定的物理温度,使其中的局部部分液相气化,并将其部分气相和液相混合进行加热分离,则这样我们所得的部分气相冷凝液在其中的低温高沸点蒸汽组分又远远地要高于了我们原有的部分气相冷凝液。这样多次反复,低至高沸点药物组分溶于水溶液的药物浓度不断升高增加。至于未终制的低浓度沸点稳态组分通常接近低于纯态的沸点组分。1.1.2精馏工艺和精馏塔的选择甲醇高压精馏根据生产工艺主要用途可以仔细划分大致为三类:一级双塔高压精馏甲酯工艺技术、带有少量高锰酸钾氧化反应的二级甲醇高压精馏甲酯工艺技术及三级双塔高压精馏甲醇工艺技术。双塔甲醇精馏加工厂的甲醇制备生产工艺技术由于本身技术具有设备投入少、施工生产周期短、运行可靠操作简便等多大优势,被目前以及我国众多的中、小大型甲醇精馏制造加工厂所普遍推广采用。它在通用联醇器中已经得以迅速广泛推广。这种只能带有氧化高锰酸钾氧化反应的用在精馏产物制备中的工艺技术只有在硫酸单醇精馏制备中以氧化锌铬酸钾作为反应催化剂的精馏产物才能够有广泛应用。近年来.随着对乙基甲醇催化法有机合成铜基催化剂的普遍推广应用及对温室气体净化应用技术水平的不断提升。粗硝基甲醇盐的制备工艺过程对其中的各个成分副反应量的明显减少及其中杂质元素含量的明显降低,此工艺流程目前己经极难广泛采用。三塔石油精馏流程工艺技术就是为了有效减少石油甲醇在我国三塔石油精馏工艺过程利用中的主要能源综合损耗及有效提高甲醇电能综合利用率,而最新研制开发出一种先进、高效、能源消耗相对较低的精馏工艺技术流程。近年来已经在大中型、小民营企业中分别得到了广泛引入与推广运用。1.1.1.1单塔流程描述采用白色铜体合金体系作为催化剂的高温低压反应方式成功合成了乙基甲醇,由于在高浓度的甲醇细胞液和甲醇中不仅可以使得含有还原性和其他有毒化学杂质的生物含量可以得到了很大程度减少,而且可以使得甲基二甲醚的生物含量几十倍地迅速增加和大幅降低,因此在取消化学净化的同时,它们主要可将甲醇预精炼蒸馏和新的甲醇-精馏水-一次再生物和甲醇-二次精馏组分等两种原料同时在这样一台一个主要的精馏塔内同时进行,也可说就是一个单塔的精馏流程,就是具有了一般生物化学和制药工业上所必须同时需要的精馏和甲醇。单塔蒸馏流程较为适用于进行甲基甲烷燃料转化合成和甲醇分离,很容易可以得到甲基燃料转化等级高的甲醇。单塔生产流程主要是在泛指粗糙的甲醇公司生产的同类产品在在通过一个新单塔后便完全可以重新开始继续生产新的同类商品。粗甲醇塔中部的甲醇加料组分嘴向产物塔顶向下送入,低浓度液体甲醇溶剂组分从进料塔顶向下直接排出,高浓度甲醇沸点重和高浓度液体甲醇加料组分从水在进料塔顶板以下若干个塔板干块处被直接引出,水从进料塔底被直接引出,产品中的甲醇在进料塔顶以下若干块处从塔板被直接引出.1.1.1.2双塔流程描述双塔的主要生产工艺一般认为是由甲醇脱醚塔,甲醇塔和精馏塔或甲醇主塔四至三部分共同组成。主塔在一个大型建筑工厂工程中的生产量一般控制在100万吨/年以下,仅仅只是为能够给专业人们生产提供简易的一个生产工艺过程,所以生产技术和设备投资相对比较低。这种基于传统的生产技术流和生产流程,是最初广泛应用于30mpal的压力下以氧化锌盐和铬作为催化剂形式进行有机合成的粗羟基甲醇。主要的精馏步骤流程包括:中和、脱醚、预精和蒸馏一次脱轻及重组分去除杂质、氧化馏分净化、主动预精馏二次脱水及其他重组成馏分,最终通过生产精馏出精纯的甲醇。在取代我国以往传统的工艺流程上,取消了一个脱醚分馏塔及用于高锰酸钾的所有化学物质净化,只是保留下一个双塔式预精馏(两个预精炼分馏塔及两个主体预精馏塔)。其高温低压法硫酸锌化铜铬体系催化剂有机合成硫酸甲醇及中、低压加热法铜铬体系金属催化剂的有机合成氧化甲醇均在中可以广泛应用。从甲醇合成分馏阶段中筛选出的粗粒度甲醇最后进入低温预精炼分馏塔,此精炼塔精馏采用低温常压式精馏操作。为了大大提高塔顶预精度蒸馏高压塔后剩余甲醇的工作温度和化学稳定性,并尽可能多有效地利用回收剩余甲醇,塔顶一般需要采用两级冷凝。塔顶经过一定一段时间高温冷凝后的大多数液体甲醇、水和少量的固体杂质甲醇残存物保留在液体气相中心并作为供水回流的甲醇返回精馏塔,二甲醚等轻质固体组分(甲醇初馏至二级)及少量量的甲醇、水从返回塔顶中迅速逸出,塔底所有水中含水的部分甲醇则通过风机泵送运输至主要甲醇精馏塔。主动式精馏塔的精蒸操作塔顶压力略低于其他预精炼蒸馏塔,但也有人认为可以据此确定这种精馏操作只是采用塔顶常压式操作进行,塔顶操作时会检测得到的是一种水中含有至少微量氨基甲醇和其它各种有机重组化学成份的精馏水,然后将其直接送往其他水处理工艺系统。图1.2双塔工艺流程图1.1.1.3三塔流程描述三塔法精馏生产工艺主要特点是由常压脱醚塔,加压甲醇精馏塔和一效常压甲醇精馏塔共同操作组成,形成一效甲醇精馏和常压二甲醇乙醚精馏塔。二甲醇乙醚产品的常压二效性精馏出液和加压甲醇乙醚产品的常压二效性精馏出液可以混合。三塔加压流程的主要技术优势之一就是,加压后三塔装于塔顶的高效冷凝热量潜热精馏可以被直接用作传统常压塔塔釜潜热再沸器的冷凝热源,形成了双效潜热精馏二效潜热精馏,因此冷凝热量的高效交换处理可以在装于加压塔顶部与装在常压塔底部之间直接完成。这种节水方法的使用形式不仅可以大大节省30%~40%的维护资金,同时也大大减少了在水循环中用于冷却水的能量消耗。从甲醇合成精馏过程中将提取来的含水细胞液用甲醇加压放置泵送到预加压精馏塔,在压缩塔顶上加压除去较轻的塔底组分和不足的凝气,塔底所有组分含水细胞甲醇经加压泵送进入加压精馏塔。加压水泵塔在塔上进行操作时的塔顶压力回流范围一般为57bar(g),塔顶所有甲醇和水蒸气完全被冷凝后,部分使用甲醇蒸气作为常压回流的水泵产品通过泵向塔顶回流输送,其余部分作为精确的甲醇蒸气制成的加压产品输送到塔顶原料库并贮存在塔的储槽,塔底所有较高含水量的甲醇则通过转移输送到塔顶常压塔。同样,常压塔塔顶部中所排放的精氨基甲醇废气有一部分已经可以直接作为燃料回流,一部分与放在加压塔顶部中的化工产品进行混合后再直接进入到精甲醇化工产品中的贮存槽。图1.3三塔工艺流程图1.1.1.4四塔流程描述四级单塔精馏流程,包含高压预精炼分馏塔、加压压缩精馏塔、常压压缩精馏塔以及二级甲醇溶液回收加压精馏塔。粗细的甲醇经过双层高温高压换热后全部进入塔顶预精炼蒸馏塔,脱除重量的甲醇甲酯组分后(主要特点是不含冷凝气、二甲醚等),塔底的粗甲醇及其他高温低沸点甲醇组分在高温加压后全部进入通过加压常温精馏塔,加压常温精馏塔提高塔顶的温度气相冷凝进入塔顶冷凝热源蒸发器,利用通过加压常温精馏塔与通过常压常温精馏塔提高塔顶、塔底之间的相对温度,为通过常压常温精馏塔提高塔底的塔顶温度升高提供了一定的冷凝热源,同时也可以有助于通过加压常温精馏塔提高塔顶的温度气相冷凝。冷凝后的精沸点甲醇回收产品直接进入塔顶回流罐,一部分产品可以直接作为塔顶加压罐对塔进行回流,一部分产品可以作为精沸点甲醇回收产品进入输出输送装置,加压塔塔底的高热甲醇、高温精沸点甲醇组分、水等产品可以直接运送进入塔顶常压塔,常压塔塔顶经过蒸馏后可得到精甲醇回收产品,在塔顶进料板下方通过顶层设置一条侧向管线将其进行抽出,吸取的物主要成分是高温甲醇、水和高温精沸点甲醇组分,进入高沸甲甲醇回收加压塔再将其抽出回收到的精甲醇,塔底的部分废水则直接运送进入生化系统进行处理,回收塔内设有一条侧向管线进行抽取,主要用于吸取的侧线抽出物主要是高温精沸点组分醇类,以利于保障了甲回收塔塔顶精沸点甲醇的利用质量及回收塔底下的废水中对于总醇类物含量的一定要求,塔底下的废水直接运送生化后进行处理。图1.4四塔工艺流程图1.1.1.5五塔工艺流程描述五塔精馏是在原加压塔前增加1个中压塔以实现甲醇产能的增加。五塔甲醇精馏技术工艺主要由预塔、常压塔、低压塔、高压塔、末塔组成,其工艺流程见图1.5粗甲醇经泵加压送至预塔,预塔塔顶气相冷凝后送至回流槽重新回流到预塔,塔底釜液经泵加压送至常压塔。常压塔、低压塔、高压塔、末塔的冷釜液依次后面输送,塔顶部的气相作为冷凝后的一部分再依次回流,一部分作为产品采出。其中,末塔和处于高压塔上层再沸器的下层热源分别指的是处于低压塔的蒸汽,预塔上层再沸器的上层热源分别指的是处于末塔和常温塔顶的上层气相,低压的末塔上层再沸器的下层热源分别指的是处于高压塔和常温塔顶的下层气相,常