工業(yè)甲醇生產(chǎn)方法
　　生產(chǎn)甲醇的方法有多種,早期用木材或木質(zhì)素干餾法制甲醇的方法,今天在工業(yè)上已經(jīng)被淘汰了.氯甲烷水解法也可以生產(chǎn)甲醇,但因水解法價格昂貴,沒有得到工業(yè)上的應(yīng)用.甲烷部分氧化法可以生產(chǎn)甲醇,這種制甲醇的方法工藝流程簡單,建設(shè)投資節(jié)省,但是,這種氧化過程不易控制,常因深度氧化生成碳的氧化物和水.而使原料和產(chǎn)品受到很大損失.因此甲烷部分氧化法制甲醇的方法仍未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化.但它具有上述優(yōu)點(diǎn),國外在這方面的研究—直沒有中斷.應(yīng)該是一個很有工業(yè)前途的制取甲醇的方法.

　　目前工業(yè)上幾乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加壓催化氫化法合成甲醇.典型的流程包括原料氣制造、原料氣凈化、甲醇合成、粗甲醇精餾等工序.
　　天然氣、石腦油、重油、煤及其加工產(chǎn)品(焦炭、焦?fàn)t煤氣)、乙炔尾氣等均可作為生產(chǎn)甲醇合成氣的原料.天然氣與石腦油的蒸氣轉(zhuǎn)化需在結(jié)構(gòu)復(fù)雜造價很高的轉(zhuǎn)化爐中進(jìn)行.轉(zhuǎn)化爐設(shè)置有輻射室與對流室,在高溫,催化劑存在下進(jìn)行烴類蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng).重油部分氧化需在高溫氣化爐中進(jìn)行.以固體燃料為原料時,可用間歇?dú)饣蜻B續(xù)氣化制水煤氣.間歇?dú)饣ㄒ钥諝狻⒄羝麨闅饣瘎?將吹風(fēng)、制氣階段分開進(jìn)行,連續(xù)氣化以氧氣、蒸汽為氣化劑,過程連續(xù)進(jìn)行.

　　甲醇生產(chǎn)中所使用的多種催化劑,如天然氣與石腦油蒸氣轉(zhuǎn)化催化劑、甲醇合成催化劑都易受硫化物毒害而失去活性,必須將硫化物除凈.氣體脫硫方法可分為兩類,一類是干法脫硫,一類是濕法脫硫.干法脫硫設(shè)備簡單,但由于反應(yīng)速率較慢,設(shè)備比較龐大.濕法脫硫可分為物理吸收法、化學(xué)吸收法與直接氧化法三類.

　　甲醇的合成是在高溫、高壓、催化劑存在下進(jìn)行的,是典型的復(fù)合氣-固相催化反應(yīng)過程.隨著甲醇合成催化劑技術(shù)的不斷發(fā)展,目前總的趨勢是由高壓向低、中壓發(fā)展.

　　粗甲醇中存在水分、高級醇、醚、酮等雜質(zhì),需要精制.精制過程包括精餾與化學(xué)處理.化學(xué)處理主要用堿破壞在精餾過程中難以分離的雜質(zhì),并調(diào)節(jié)PH.精餾主要是除去易揮發(fā)組分,如二甲醚、以及難以揮發(fā)的組分,如乙醇高級醇、水等.
　　甲醇生產(chǎn)的總流程長,工藝復(fù)雜,根據(jù)不同原料與不同的凈化方法可以演變?yōu)槎喾N生產(chǎn)流程.
　　2．簡述高壓法、中壓法、低壓法三種方法及區(qū)別

　　高壓工藝流程一般指的是使用鋅鉻催化劑,在300—400℃,30MPa高溫高壓下合成甲醇的過程.自從1923年第一次用這種方法合成甲醇成功后,差不多有50年的時間,世界上合成甲醇生產(chǎn)都沿用這種方法,僅在設(shè)計上有某些細(xì)節(jié)不同,例如甲醇合成塔內(nèi)移熱的方法有冷管型連續(xù)換熱式和冷激型多段換熱式兩大類,反應(yīng)氣體流動的方式有軸向和徑向或者二者兼有的混合型式,有副產(chǎn)蒸汽和不副產(chǎn)蒸汽的流程等.近幾年來,我國開發(fā)了25-27MPa壓力下在銅基催化劑上合成甲醇的技術(shù),出口氣體中甲醇含量4％左右,反應(yīng)溫度230-290℃.

　　ICl低壓甲醇法為英國ICl公司在1966年研究成功的甲醇生產(chǎn)方法.從而打破了甲醇合成的高壓法的壟斷,這是甲醇生產(chǎn)工藝上的一次重大變革,它采用51-1型銅基催化劑,合成壓力5MPa.ICl法所用的合成塔為熱壁多段冷激式,結(jié)構(gòu)簡單,每段催化劑層上部裝有菱形冷激氣分配器,使冷激氣均勻地進(jìn)入催化劑層,用以調(diào)節(jié)塔內(nèi)溫度.低壓法合成塔的型式還有聯(lián)邦德國Lurgi公司的管束型副產(chǎn)蒸汽合成塔及美國電動研究所的三相甲醇合成系統(tǒng).70年代,我國輕工部四川維尼綸廠從法國Speichim公司引進(jìn)了一套以乙炔尾氣為原料日產(chǎn)300噸低壓甲醇裝置(英國ICI專利技術(shù)).80年代,齊魯石化公司第二化肥廠引進(jìn)了聯(lián)邦德國Lurge公司的低壓甲醇合成裝置.

　　中壓法是在低壓法研究基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展起來的,由于低壓法操作壓力低,導(dǎo)致設(shè)備體積相當(dāng)龐大,不利于甲醇生產(chǎn)的大型化.因此發(fā)展了壓力為10MPa左右的甲醇合成中壓法.它能更有效地降低建廠費(fèi)用和甲醇生產(chǎn)成本.例如ICI公司研究成功了51-2型銅基催化劑,其化學(xué)組成和活性與低壓合成催化劑51-1型差不多,只是催化劑的晶體結(jié)構(gòu)不相同,制造成本比51-1型高貴.由于這種催化劑在較高壓力下也能維持較長的壽命,從而使ICI公司有可能將原有的5MPa的合成壓力提高到l0MPa,所用合成塔與低壓法相同也是四段冷激式,其流程和設(shè)備與低壓法類似.
　　3.簡述天然氣制甲醇的生產(chǎn)方法:

　　天然氣是制造甲醇的主要原料.天然氣的主要組分是甲烷,還含有少量的其他烷烴、烯烴與氮?dú)?以天然氣生產(chǎn)甲醇原料氣有蒸汽轉(zhuǎn)化、催化部分氧化、非催化部分氧化等方法,其中蒸汽轉(zhuǎn)化法應(yīng)用得最廣泛,它是在管式爐中常壓或加壓下進(jìn)行的.由于反應(yīng)吸熱必須從外部供熱以保持所要求的轉(zhuǎn)化溫度,一般是在管間燃燒某種燃料氣來實(shí)現(xiàn),轉(zhuǎn)化用的蒸汽直接在裝置上靠煙道氣和轉(zhuǎn)化氣的熱量制取.

　　由于天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法制的合成氣中,氫過量而一氧化碳與二氧化碳量不足,工業(yè)上解決這個問題的方法一是采用添加二氧化碳的蒸汽轉(zhuǎn)化法,以達(dá)到合適的配比,二氧化碳可以外部供應(yīng),也可以由轉(zhuǎn)化爐煙道氣中回收.另一種方法是以天然氣為原料的二段轉(zhuǎn)化法,即在第一段轉(zhuǎn)化中進(jìn)行天然氣的蒸汽轉(zhuǎn)化,只有約1／4的甲烷進(jìn)行反應(yīng),第二段進(jìn)行天然氣的部分氧化,不僅所得合成氣配比合適而且由于第二段反應(yīng)溫度提高到800℃以上,殘留的甲烷量可以減少,增加了合成甲醇的有效氣體組分.
　　天然氣進(jìn)入蒸汽轉(zhuǎn)化爐前需進(jìn)行凈化處理清除有害雜質(zhì),要求凈化后氣體含硫量小于0.1mL/m3.轉(zhuǎn)化后的氣體經(jīng)壓縮去合成工段合成甲醇.
　　4.簡述煤、焦炭制甲醇的生產(chǎn)方法.
　　煤與焦炭是制造甲醇粗原料氣的主要固體燃料.用煤和焦炭制甲醇的工藝路線包括燃料的氣化、氣體的脫硫、變換、脫碳及甲醇合成與精制.

　　用蒸汽與氧氣(或空氣、富氧空氣)對煤、焦炭進(jìn)行熱加工稱為固體燃料氣化,氣化所得可燃性氣體通稱煤氣是制造甲醇的初始原料氣,氣化的主要設(shè)備是煤氣發(fā)生爐,按煤在爐中的運(yùn)動方式,氣化方法可分為固定床(移動床)氣化法、流化床氣化法和氣流床氣化法.國內(nèi)用煤與焦炭制甲醇的煤氣化——般都沿用固定床間歇?dú)饣?煤氣爐沿用
　　UCJ爐.在國外對于煤的氣化,目前已工業(yè)化的煤氣化爐有柯柏斯-托切克(Koppers-Totzek)、魯奇(Lurge)及溫克勒(Winkler)三種.還有第二、第三代煤氣化爐的爐型主要有德士古(Texaco)及謝爾-柯柏斯(Shell--Koppers)等.

　　用煤和焦炭制得的粗原料氣組分中氫碳比太低,故在氣體脫硫后要經(jīng)過變換工序.使過量的一氧化碳變換為氫氣和二氧化碳,再經(jīng)脫碳工序?qū)⑦^量的二氧化碳除去.
　　原料氣經(jīng)過壓縮、甲醇合成與精餾精制后制得甲醇.
　　5．簡述油制甲醇的生產(chǎn)方法.
　　工業(yè)上用油來制取甲醇的油品主要有二類:一類是石腦油,另一類是重油.

　　原油精餾所得的220℃以下的餾分稱為輕油,又稱石腦油.以石腦油為原料生產(chǎn)合成氣的方法有加壓蒸汽轉(zhuǎn)化法,催化部分氧化法、加壓非催化部分氧化法、間歇催化轉(zhuǎn)化法等.目前用石腦油生產(chǎn)甲醇原料氣的主要方法是加壓蒸汽轉(zhuǎn)化法.石腦油的加壓蒸汽轉(zhuǎn)化需在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的轉(zhuǎn)化爐中進(jìn)行.轉(zhuǎn)化爐設(shè)置有輻射室與對流室,在高溫、催化劑存在下進(jìn)行烴類蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng).石腦油經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化后,其組成恰可滿足合成甲醇之需要.既無需在轉(zhuǎn)化前后補(bǔ)加二氧化碳或設(shè)二段轉(zhuǎn)化,也無需經(jīng)變換、脫碳調(diào)整其組成.

　　重油是石油煉制過程中的一種產(chǎn)品,根據(jù)煉制方法不同,可分為常壓重油、減壓重油、裂化重油及它們的混合物.以重油為原料制取甲醇原料氣有部分氧化法與高溫裂解法兩種途徑.裂解法需在1400℃以上的高溫下,在蓄熱爐中將重油裂解,雖然可以不用氧氣,但設(shè)備復(fù)雜,操作麻煩,生成炭黑量多.

　　重油部分氧化是指重質(zhì)烴類和氧氣進(jìn)行燃燒反應(yīng),反應(yīng)放熱,使部分碳?xì)浠衔锇l(fā)生熱裂解,裂解產(chǎn)物進(jìn)一步發(fā)生氧化、重整反應(yīng),最終得到以H2、CO為主,及少量CO2、CH4的合成氣供甲醇合成使用.重油部分氧化法所生成的合成氣,由于原料重油中碳?xì)浔雀?合成氣中一氧化碳與二氧化碳含量過量,需將部分合成氣經(jīng)過變換,使一氧化碳與水蒸氣作用生成氫氣與二氧化碳,然后脫除二氧化碳,以達(dá)到合成甲醇所需之組成.
　　合成后的粗甲醇需經(jīng)過精制,除去雜質(zhì)與水,得到精甲醇.
　　6．簡述聯(lián)醇生產(chǎn)方法.
　　與合成氨聯(lián)合生產(chǎn)甲醇簡稱聯(lián)醇,這是一種合成氣的凈化工藝,以替代我國不少合成氨生產(chǎn)用銅氨液脫除微量碳氧化物而開發(fā)的一種新工藝.

　　聯(lián)醇生產(chǎn)的工藝條件是在壓縮機(jī)五段出口與銅洗工序進(jìn)口之間增加一套甲醇合成的裝置,包括甲醇合成塔、循環(huán)機(jī)、水冷器、分離器和粗甲醇貯槽等有關(guān)設(shè)備,工藝流程是壓縮機(jī)五段出口氣體先進(jìn)人甲醇合成塔,大部分原先要在銅洗工序除去的一氧化碳和二氧化碳在甲醇合成塔內(nèi)與氫氣反應(yīng)生成甲醇,聯(lián)產(chǎn)甲醇后進(jìn)入銅洗工序的氣體一氧化碳含量明顯降低,減輕了銅洗負(fù)荷,同時變換工序的一氧化碳指標(biāo)可適量放寬,降低了變換的蒸汽消耗,而且壓縮機(jī)前幾段氣缸輸送的一氧化碳成為有效氣體,壓縮機(jī)電耗降低.

　　聯(lián)產(chǎn)甲醇后能耗降低較明顯,可使每噸氨節(jié)電50kw.h,節(jié)省蒸汽0.4t,折合能耗為200萬kJ.聯(lián)醇工藝流程必須重視原料氣的精脫硫和精餾等工序,以保證甲醇催化劑使用壽命和甲醇產(chǎn)品質(zhì)量.

標(biāo)簽：甲醇工業(yè)生產(chǎn)簡介