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1、目录摘要 .1关键词 .1前言 .11.制备原料气 .11.1 连续制气的二段转化法 .21.2 部分氧化法 .32.净化工序 .32.1 静电除尘 .42.2 干法脱硫 .42.3 湿法脱硫 .63 ICI 低压法工艺流程 .74.粗甲醇精馏的工艺流程 .8小结 .10参考文献 .12致谢 .131低压合成甲醇的工艺流程设计摘要：目前，虽然低压合成甲醇的工艺流程有所不同，但基本都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇，都是在铜系催化剂和锌铬催化剂存在下，在45MPa左右，温度360400摄氏度下进行的。大致可以分为以下几个工序：制备原料气、净化原料气、压缩、合成甲醇、粗甲醇精馏。关键
2、词：低压 原料气 净化 合成甲醇 精馏 脱硫前言甲醇，分子式CH3OH，是饱和醇中最简单的一元醇，它是多种有机产品的基本原料和重要的溶剂，广泛用于有机合成、染料、医药、涂料和国防等工业。甲醇在有机合成工业中，是仅次于烯烃和芳烃的重要基础有机原料。甲醇是较好的人工合成蛋白的原料，是容易运输的清洁燃料，可直接用于还原铁矿得到高质量的海绵铁。随着近些年来碳一化学的工业的发展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、乙酸乙烯、甲酸甲酯和氧分解性好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中。目前，甲醇的消费已超过其传统用途，潜在的耗用量远远超过其化工用途，渗透到国民经济的各个部门。1966年英国帝国化学工
3、业公司研制成功铜基催化剂，并开发了低压合成甲醇工艺，即ICI 工艺。1971年，德国鲁奇公司开发了另一种低压合成甲醇的工艺，简称Lurgi工艺。此外美国i电动研究所还研制了三相甲醇合成技术，三相甲醇合成技术虽已研制成功但未建立大规模的生产厂。20世纪70年代中期以后，世界上新建和扩建的甲醇装置几乎都采用低压法。目前,虽然低压合成甲醇的工艺流程有所不同，但基本都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇,即: CO+2H2=CH3OHCO2+3H2=CH3OH+H2O以上反应都是在铜系催化剂和锌铬催化剂存在下，在45MPa左右，温度360400摄氏度下进行的。大致可以分为以下几个工序：制备原
4、料气净化原料气压缩合成甲醇粗甲醇精馏。本文主要阐述以天然气为原料采用ICI法制取甲醇的工艺流程。1.制备原料气目前世界上采用ICI法制取甲醇的大规模化工厂大多都是以天然为原料来制取甲醇。天然气的主要组分是甲烷和其他碳氢化合物。用天然气制造合成气，主要是将气体中包括甲烷在内的烃类化合物转化成氢气和一氧化碳。21.1连续制气的二段转化法 在现代大型化工企业里，常采用连续生产的管式炉二段转化工艺，使气体原料转化成甲醇生产所需的合成气。从化学平衡分析，转化反应是摩尔增加的反应，应维持在低压或常压下进行，但为了节省动力，管式炉厂在加压下进行。且为了降低转化气中甲烷的含量，转化分两段进行，以下为二段转化工
5、艺流程图：1引风机 2蒸汽过滤器 3锅炉给水预热器 4燃料气预热器 5工艺空气预热器 6原料气月热器 7转化炉反应管 8转化炉烧嘴 9二段转化炉 10气泡 11锅炉水循环泵 12废热锅炉在一段转化炉里，天然气和蒸汽以一定的比例进入转化炉反应7，在管内的催化剂作用下，于10731123K的高温下进行转化反应。反应管外用燃料气燃料加热，提供管内反应所需的热量。由于受催化剂耐热程度和炉管材料条件的限制，在一段转化炉内甲烷的转化率只能达到百分之九十到百分之九十五。为了提高甲烷转化率，一段转化炉出口气体经集气管进入二段转化炉9二段转化炉利用自热式，即加入一部分经预热的工艺空气进行部分氧化，所产生的热量供
6、给甲烷继续转化。由于二段转化生产不需要耐热合金钢材，反应温度不受材质限制，可以高达1273K以上，在此温度下，如果催化剂活性好，出口气体组成可以接近该温度下的平衡组成，甲烷含量可以降低到百分之零点三到百分之零点五。在高温下进行天然气转化，气体中的硫、磷、砷、氯等杂质对催化剂的活性和使用寿命影响很大，所以转化前的气体原料必须进行净化处理，严格控制杂质含量，含硫量必须小于0.5mg/m 3。在加压下进行天然气的蒸汽转化，有利于反应气体的热量回收利用。在以管式3炉加压转化的生产工艺中，可供回收的热量有两大部分：一部分是转化炉燃烧气体，温度高达1373K的高温烟气，通过转化炉对流段，作为加热混合原料气
7、、预热空气、过热蒸汽及预热锅炉积水的热源，最后温度降低到423573K，由烟道排入大气；另一部分是二段转化炉出口工艺气，温度约在1273K 左右，主要用于废热锅炉12产生高压蒸汽，作为压缩机的动力和工艺蒸汽的来源。1.2 部分氧化法烃类碳氢化合物在高温和有氧气存在的情况下，发生如下反应：CH4+1/2O2CO+2H 2+35.60KJCH4+O2CO2+2H 2+109.45KJCH4+2O2CO 2+2H2O2+802.30KJCH4+CO22CO+2H 2-247.27KJ当氧气供给不足时，还有如下反应CH4C+2H 2-74.85KJ1饱和塔 2热交换器 3混合器 4转换器 5润湿塔天然
8、气在0.160.17MPa压力下进入饱和塔1，用热水预热天然气并使天然气饱和水蒸气。饱和后的天然气再加入转化所需要的足够蒸汽，经热交换器2与转化气换热后，入混合气3中。在混合器中，加入氧气或富氧空气使充分混合，随即进入转化器4进行部分氧化转化反应，转化温度11731273K。出转化器的气体，通过润湿塔5加水润湿。润湿塔出口转化气通过热交换器冷却到673693K，进入下一工段处理。42.净化工序净化工序专指静电除尘（焦）和多次脱硫。2.1静电除尘静电除尘的主要任务是清除由造气送来的原料气中的灰尘和等杂质，然后有罗茨风机加压、冷却后送至工段。如上图所示湿式电除尘器（QS-SGD104-1） ，内有
9、104根直径325mm*8mm的钢管（俗称阳极管） ，每根管中心悬挂着一根直径3mm的金属导线，组成气体净化场。所有阴极线与高压直流电的负极相连接组成的电晕电极，阳极管接正极称为沉淀电极。将高压直流电加入到除尘内两个电极上后，在电晕极和沉淀电极之间形成一个强大的电场，当含有尘粒的煤气通过这个电极时，煤气中的尘粒便带上电荷。由于不均匀电场面的缘故，大部分尘粒都移向沉淀电极管壁，与电极上的异性电荷中和，水沿沉淀电极管壁将粉尘 冲去使煤气得以净化。2.2脱硫脱硫是甲醇生产中的必经步骤，当以天然气为原料时，在采用蒸汽转换制气前就需将硫化物除净，以满足烃类蒸汽转化催化剂的要求。如天然气含硫量高时，先经湿
10、法脱硫，再进行干法脱硫。2.2.1 干法脱硫基本原理 用氢氧化铁法脱除硫化氢，反应式如下2Fe(OH)3+3H2S=Fe2S3+6H2O这不是可逆反应，反应原理不受平衡压力影响，但水蒸气的含量对脱硫效率影5响很大。副产硫黄，用过的氢氧化铁还可以再生，再生反应为2FeS3+6H2O+3O2=4Fe(OH)3+6S再生有间歇与连续两种。间歇再生用含氧气体进行循环再生，连续再生在脱硫槽进口处向原料气不断加入空气与水蒸气，后者简便、省时、能提高脱硫剂利用率。使用条件 氢氧化铁脱硫剂组成为aFe2O3.Xh2o，脱硫剂需要是以的含水量，最好为30%50%，否则会降低脱硫率。请氧化铁法使用时无特殊要求，在
11、常温、常压与加压下都能使用，但脱硫效果与接触时间关系很大，在脱硫过程中，原料气含硫量与所需接触时间几乎成直线关系。2.2.2 氧化锌脱硫法氧化锌是内表面积较大，硫含量较高的一种固体脱硫剂，在脱出气体中的硫化氢及部分有机硫的过程中，速度极快，净化后的气体总含量一般在3*10 -6（质量分数）以下，最低可达10 -7（质量分数）以下，广泛用于精细脱硫。基本原理 氧化锌脱硫可直接吸收硫化氢生成硫化锌，反应式为H2S+ZnO=ZnS+H2O对有机硫，如硫氧化碳，二硫化碳等则先转化成硫化氢，然后再被氢化锌吸收，反应式如下COS+H2=H2S+COCS2+4H2=2H2S+CH4氧化锌脱硫剂对噻吩的转化能
12、力很小，又不能直接吸收，因此单独用氧化锌是不能把有机硫完全脱出的。氧化锌脱硫的化学反应速率很快，硫化物从脱硫剂的表面通过毛细孔到达脱硫剂的内表面，内扩散速度较慢，它是脱硫反应过程的控制步骤。因此，脱硫剂粒度小，空隙率大，有利于反应的进行。同样，压力臯也能提高反应速率和脱硫剂的利用率。上述即为氧化锌脱硫反应机理。氧化锌脱硫剂 氧化锌脱硫剂是以氧化锌为主体（约占95%左右） ，并添加少量的氧化锰、氧化铜或氧化镁为助剂，脱硫剂装入设备后用氮气置换至O2含量0.5%以下，再用氮气或者原料气进行升温，升温速度：常温到120，为3050/h，120恒温过程2h，120220为50/h，220恒温1h。恒温
13、过程中即可逐步升压每10分钟升0.5MPa直到操作压力。在温度、压力达到要求后先维持4小时的轻负荷生产，然后再逐步随系统一起加大负荷，转入正常生产。工艺流程：工业上为了能提高和充分利用硫容，采用了双床串联倒换法，如下6图所示，一般单床操作质量硫容仅为13%18%。而采用双床操作第一床质量硫容可达25%或更高。当第一床更换ZnO脱硫剂后，则应将原第二床改为第一床操作。1加氢反应器 2氧化锌脱硫槽 2.3湿法脱硫干法脱硫净化度高，并能脱除各种有机硫。但是干法脱硫剂不能再生，或者再生非常困难并且只能周期性操作，设备庞大，劳动强度大，而湿法脱硫有着便于输送，脱硫剂较易再生并能回收富有价值的化工原料硫磺，有利用产生更大经济价值的优点。目前，合成甲醇的工业上经常将湿法脱硫之后串联干法脱硫，通过多次脱硫，多次转化，使脱硫在工艺上和经济上都更合理。湿法脱硫的基本原理 湿法脱硫包含三个过程。
