甲醇生產(chǎn)課件1

1、有機化工生產(chǎn)技術(shù)有機化工生產(chǎn)技術(shù)石化系：劉小雋石化系：劉小雋甲醇用途簡介甲醇用途簡介任務(wù)一任務(wù)一 認識生產(chǎn)裝置和工藝過程認識生產(chǎn)裝置和工藝過程2任務(wù)二任務(wù)二 識讀合成崗位帶控制點工藝流程識讀合成崗位帶控制點工藝流程33任務(wù)三任務(wù)三 合成崗操作條件影響分析合成崗操作條件影響分析4675任務(wù)六任務(wù)六 甲醇分離與精制崗位操作甲醇分離與精制崗位操作14任務(wù)四任務(wù)四 合成崗位開車操作合成崗位開車操作任務(wù)五任務(wù)五 合成崗位停車和事故處理操作合成崗位停車和事故處理操作34 4l甲醇是重要化工原料，其中甲醇是重要化工原料，其中90%90%生產(chǎn)化工產(chǎn)品、生產(chǎn)化工產(chǎn)品、10%10%用于能源用于能源l生產(chǎn)甲醛、醋酸

2、、對苯二甲酸二甲脂、二甲醚等產(chǎn)品生產(chǎn)甲醛、醋酸、對苯二甲酸二甲脂、二甲醚等產(chǎn)品l最大消費領(lǐng)域最大消費領(lǐng)域: :甲醛，消費比例約為甲醛，消費比例約為40%40%l甲醇也是合成人工蛋白的重要原料。甲醇也是合成人工蛋白的重要原料。l能源領(lǐng)域能源領(lǐng)域: : 甲醇辛烷值高，具有良好的燃燒、抗爆性能好，可作無煙燃甲醇辛烷值高，具有良好的燃燒、抗爆性能好，可作無煙燃料使用。料使用。 用于直接生產(chǎn)汽油混合物燃料用于直接生產(chǎn)汽油混合物燃料 生產(chǎn)生產(chǎn)MTBEMTBE作為汽油添加劑作為汽油添加劑 有機化工的幾種重要基礎(chǔ)原料？有機化工的幾種重要基礎(chǔ)原料？HCLOHCHOHCLCH323一、甲醇生產(chǎn)方法一、甲醇生產(chǎn)方法

3、l木材或木質(zhì)素干餾法（木精）木材或木質(zhì)素干餾法（木精）l氯甲烷水解法氯甲烷水解法 堿性條件（一般氫氧化鈣）堿性條件（一般氫氧化鈣）l甲烷部分氧化法甲烷部分氧化法氧化反應(yīng)不易控制，收率較低氧化反應(yīng)不易控制，收率較低l合成氣化學(xué)合成法合成氣化學(xué)合成法高壓法、低壓法、高壓法、低壓法、中壓法中壓法OHCHOCH324合成氣的生產(chǎn)方法合成氣的生產(chǎn)方法原料主要有三大類：原料主要有三大類：l 氣體原料：天然氣、焦爐氣、煉廠氣和乙炔尾氣等氣體原料：天然氣、焦爐氣、煉廠氣和乙炔尾氣等乙炔尾氣是指甲烷氧化裂解制乙炔過程的尾氣液體乙炔尾氣是指甲烷氧化裂解制乙炔過程的尾氣液體l 液體原料：石油餾分油液體原料：石油餾分

4、油l 固體原料：煤及其加工產(chǎn)品（焦、半焦）固體原料：煤及其加工產(chǎn)品（焦、半焦）合成氣的生產(chǎn)方法合成氣的生產(chǎn)方法氣體原料：氣體原料：l 天然氣、焦爐氣、煉廠氣和乙炔尾氣等天然氣、焦爐氣、煉廠氣和乙炔尾氣等l 乙炔尾氣是指甲烷氧化裂解制乙炔過程的尾氣液體乙炔尾氣是指甲烷氧化裂解制乙炔過程的尾氣液體l 天然氣原料：蒸汽轉(zhuǎn)化天然氣原料：蒸汽轉(zhuǎn)化 、催化部分氧化、非催化部分氧化、催化部分氧化、非催化部分氧化 224)(HCOgOHCH最重要的方法，最重要的方法，強吸熱強吸熱22422/1HCOOCH合成氣的生產(chǎn)方法合成氣的生產(chǎn)方法餾分油為原料餾分油為原料( (液體原料液體原料) )l輕質(zhì)餾分油石腦油和重

5、油為主輕質(zhì)餾分油石腦油和重油為主l石腦油：蒸汽轉(zhuǎn)化法石腦油：蒸汽轉(zhuǎn)化法l重油包括常壓重油、減壓重油、裂化重油及它們的混合物。重油包括常壓重油、減壓重油、裂化重油及它們的混合物。 l重油：部分氧化法、高溫裂解法（較少）重油：部分氧化法、高溫裂解法（較少） 22)2()(HmnnCOgOnHHCmn2222HmnCOOnHCmn合成氣的生產(chǎn)方法合成氣的生產(chǎn)方法 煤及其加工產(chǎn)品為原料煤及其加工產(chǎn)品為原料l 煤與焦炭煤與焦炭 l 氣化劑：蒸汽、氧氣（或空氣、富氧空氣）氣化劑：蒸汽、氧氣（或空氣、富氧空氣）22COOCCOOC222COCOC22222)(HCOgOHC2222)(2HCOgOHC 合成

6、氣化學(xué)合成法合成氣化學(xué)合成法 高壓法高壓法19231923年工業(yè)化；年工業(yè)化；鋅鉻催化劑鋅鉻催化劑 ；300300400400，30MPa30MPa ；設(shè)備承壓能力要求高、設(shè)備承壓能力要求高、能耗高能耗高 低壓法低壓法19661966年工業(yè)化；年工業(yè)化；銅基催化劑銅基催化劑 ；壓力壓力5MPa 5MPa ；多段冷激式合成塔多段冷激式合成塔列管式固定床列管式固定床壓力低、設(shè)備體積大壓力低、設(shè)備體積大 中壓法中壓法銅基催化劑銅基催化劑 ；壓力為壓力為10MPa 10MPa ；合成塔與低壓法相同合成塔與低壓法相同 導(dǎo)致設(shè)備體積相當(dāng)導(dǎo)致設(shè)備體積相當(dāng)龐大，不利于甲龐大，不利于甲醇生產(chǎn)的大型化醇生產(chǎn)的大型

7、化 OHCHHCO322一、認識生產(chǎn)裝置一、認識生產(chǎn)裝置二、識讀工藝流程圖二、識讀工藝流程圖三、畫圖三、畫圖 某一企業(yè)甲醇的生產(chǎn)能力為某一企業(yè)甲醇的生產(chǎn)能力為10Wt/a10Wt/a，以天然氣為原料，以天然氣為原料，采用低壓法生產(chǎn)工藝，經(jīng)過原料氣制造、原料氣凈化、采用低壓法生產(chǎn)工藝，經(jīng)過原料氣制造、原料氣凈化、甲醇合成、粗甲醇精餾等工序后獲得合格的甲醇產(chǎn)品，甲醇合成、粗甲醇精餾等工序后獲得合格的甲醇產(chǎn)品，為下游的甲醛裝置提供原料。為下游的甲醛裝置提供原料。 一、認識生產(chǎn)裝置一、認識生產(chǎn)裝置四部分構(gòu)成：四部分構(gòu)成：l原料氣制造原料氣制造l原料氣凈化原料氣凈化l甲醇合成甲醇合成l粗甲醇精餾粗甲醇精

8、餾1.制合成氣的方制合成氣的方法法2.天然氣制合成天然氣制合成氣的方法氣的方法結(jié)合任務(wù)介紹，試結(jié)合任務(wù)介紹，試著畫框圖著畫框圖一、認識生產(chǎn)裝置一、認識生產(chǎn)裝置合成氣制甲醇裝置一般由凈化崗位、合成崗位和分離精制崗位構(gòu)成。合成氣制甲醇裝置一般由凈化崗位、合成崗位和分離精制崗位構(gòu)成。 包括合成氣生產(chǎn)的全流程包括合成氣生產(chǎn)的全流程以此為基礎(chǔ)，試畫以天然氣為原料以此為基礎(chǔ)，試畫以天然氣為原料的甲醇合成框圖的甲醇合成框圖二、識讀工藝流程圖二、識讀工藝流程圖l 天然氣經(jīng)過蒸汽轉(zhuǎn)化和部分氧化轉(zhuǎn)化后得到合成氣天然氣經(jīng)過蒸汽轉(zhuǎn)化和部分氧化轉(zhuǎn)化后得到合成氣l 經(jīng)冷卻脫硫經(jīng)冷卻脫硫l 再經(jīng)過水冷并在氣液分離器中分離出

9、冷凝水后再經(jīng)過水冷并在氣液分離器中分離出冷凝水后l 經(jīng)由三段合成氣壓縮機壓縮經(jīng)由三段合成氣壓縮機壓縮 二、識讀工藝流程圖二、識讀工藝流程圖 經(jīng)由三段合成氣壓縮機壓縮，使合成氣壓力略低經(jīng)由三段合成氣壓縮機壓縮，使合成氣壓力略低于于5MPa5MPa 二、三段壓縮之間采用二、三段壓縮之間采用K K2 2COCO3 3吸收脫除二氧化碳。吸收脫除二氧化碳。 壓縮后的原料氣與循環(huán)氣混合后在循環(huán)氣壓縮機壓縮后的原料氣與循環(huán)氣混合后在循環(huán)氣壓縮機中增壓至中增壓至5MPa,5MPa,進入合成反應(yīng)器進入合成反應(yīng)器 在銅基催化劑作用下進行合成反應(yīng)。在銅基催化劑作用下進行合成反應(yīng)。 二、識讀工藝流程圖二、識讀工藝流程

10、圖 由反應(yīng)器出來的氣體含甲醇由反應(yīng)器出來的氣體含甲醇6%6%8%8%，與原，與原料氣進行熱交換自身降溫后進入水冷器，料氣進行熱交換自身降溫后進入水冷器，使產(chǎn)物甲醇冷凝。使產(chǎn)物甲醇冷凝。 冷凝后的粗甲醇在分離器中與氣體分離冷凝后的粗甲醇在分離器中與氣體分離 分出的氣體含有大量的氫和一氧化碳，一分出的氣體含有大量的氫和一氧化碳，一部分返回循環(huán)氣壓縮機循環(huán)使用；為防止部分返回循環(huán)氣壓縮機循環(huán)使用；為防止惰性氣體積累，將另一部分氣體放空處理。惰性氣體積累，將另一部分氣體放空處理。二、識讀工藝流程圖二、識讀工藝流程圖l 粗甲醇經(jīng)由中間槽送入精制系統(tǒng)。粗甲醇經(jīng)由中間槽送入精制系統(tǒng)。 l 粗甲醇首先進入脫輕

11、組分塔，塔頂分出輕組分，經(jīng)冷凝后回收粗甲醇首先進入脫輕組分塔，塔頂分出輕組分，經(jīng)冷凝后回收其中所含甲醇，不凝氣放空。塔釜液進入甲醇產(chǎn)品塔其中所含甲醇，不凝氣放空。塔釜液進入甲醇產(chǎn)品塔 l 甲醇產(chǎn)品塔甲醇產(chǎn)品塔 塔頂采出：產(chǎn)品甲醇塔頂采出：產(chǎn)品甲醇 側(cè)線采出：乙醇、高級醇等雜醇油，在塔的加料板下側(cè)線采出：乙醇、高級醇等雜醇油，在塔的加料板下6 61414塊板處塊板處 塔釜采出：水。水預(yù)熱脫輕組分塔進料回收余熱后送廢水塔釜采出：水。水預(yù)熱脫輕組分塔進料回收余熱后送廢水處理。處理。合成氣制甲醇的工藝流程圖合成氣制甲醇的工藝流程圖 見見P24P24閱讀工藝流程說明閱讀工藝流程說明試著畫流程試著畫流程低

12、壓法甲醇合成的工藝流程低壓法甲醇合成的工藝流程l蒸汽轉(zhuǎn)化爐；蒸汽轉(zhuǎn)化爐；2部分氧化轉(zhuǎn)化器；部分氧化轉(zhuǎn)化器；3廢熱鍋爐；廢熱鍋爐；4加熱器；加熱器；5脫硫器；脫硫器；6，12，17，21，24水冷器；水冷器；7氣液分離器；氣液分離器；8合成氣壓縮機；合成氣壓縮機；9循環(huán)氣壓縮機；循環(huán)氣壓縮機；10甲醇合成塔；甲醇合成塔；11，15熱交換器；熱交換器；13甲醇分離器；甲醇分離器；14粗甲醇中間槽；粗甲醇中間槽；16脫輕組分塔；脫輕組分塔；18分離器；分離器；19，22再沸器；再沸器；20甲醇產(chǎn)品塔；甲醇產(chǎn)品塔；23CO2吸收塔吸收塔作業(yè)作業(yè)1、目前工業(yè)用甲醇生產(chǎn)方法是、目前工業(yè)用甲醇生產(chǎn)方法是 。

13、由于反應(yīng)壓力的不同，又分。由于反應(yīng)壓力的不同，又分為為 、 、 法。法。 2、合成氣的主要生產(chǎn)原料有、合成氣的主要生產(chǎn)原料有 、 、 。 3、合成氣制甲醇生產(chǎn)崗位包括、合成氣制甲醇生產(chǎn)崗位包括 、 、 。 4、脫除二氧化碳的方法是、脫除二氧化碳的方法是 。 5、原料氣體循環(huán)前放空處理的目的是、原料氣體循環(huán)前放空處理的目的是 。6、甲醇合成反應(yīng)器為、甲醇合成反應(yīng)器為 式反應(yīng)器式反應(yīng)器 。7、分別畫出壓縮合成部分流程、精制部分流程。、分別畫出壓縮合成部分流程、精制部分流程。8、介紹甲醇生產(chǎn)、介紹甲醇生產(chǎn)另：每人出填空題另：每人出填空題5題、判斷題題、判斷題5題，問答題兩題并帶答案題，問答題兩題并帶

14、答案制氣部分制氣部分天然氣水蒸氣轉(zhuǎn)化法：在高溫和催化劑存在下，天然氣與水蒸氣天然氣水蒸氣轉(zhuǎn)化法：在高溫和催化劑存在下，天然氣與水蒸氣反應(yīng)生產(chǎn)合成氣的方法。是目前工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的方法。反應(yīng)生產(chǎn)合成氣的方法。是目前工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用最廣泛的方法。天然氣水蒸氣轉(zhuǎn)化的基本原理：天然氣水蒸氣轉(zhuǎn)化的基本原理：甲烷與多碳烴的蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)是強吸熱反應(yīng)甲烷與多碳烴的蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)是強吸熱反應(yīng) 制氣部分制氣部分催化劑催化劑l 鎳是目前天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的唯一活性組分。鎳是目前天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑的唯一活性組分。 l 助催化劑是為了抑制熔結(jié)過程，使催化劑有較穩(wěn)定的高活性，助催化劑是為了抑制熔結(jié)過程，使催化劑有較穩(wěn)定的

15、高活性，延長使用壽命并提高抗析碳能力。許多金屬氧化物可作為助延長使用壽命并提高抗析碳能力。許多金屬氧化物可作為助催化劑，如催化劑，如Cr2O3、Al2O3、MgO、TiO2等等 工藝條件工藝條件l 主要工藝操作條件：溫度、壓力、水碳比、空氣加入量等。主要工藝操作條件：溫度、壓力、水碳比、空氣加入量等。制氣部分制氣部分工藝條件工藝條件溫度溫度l 強吸熱，從化學(xué)平衡和反應(yīng)速率考慮，提高溫度對轉(zhuǎn)化反應(yīng)有利，可以降低殘強吸熱，從化學(xué)平衡和反應(yīng)速率考慮，提高溫度對轉(zhuǎn)化反應(yīng)有利，可以降低殘余甲烷含量余甲烷含量 l 通常采用管式爐提供反應(yīng)熱量。通常采用管式爐提供反應(yīng)熱量。 壓力壓力 l 甲烷與水蒸氣，生成一

16、氧化碳、二氧化碳與氫氣的反應(yīng)，是摩爾數(shù)增加的反應(yīng)，甲烷與水蒸氣，生成一氧化碳、二氧化碳與氫氣的反應(yīng)，是摩爾數(shù)增加的反應(yīng)，從化學(xué)平衡角度來看，增加壓力對正反應(yīng)不利。從化學(xué)平衡角度來看，增加壓力對正反應(yīng)不利。 l 但，轉(zhuǎn)化壓力越高，水蒸氣分壓也越高，氣體露點溫度越高，蒸汽冷凝利用價但，轉(zhuǎn)化壓力越高，水蒸氣分壓也越高，氣體露點溫度越高，蒸汽冷凝利用價值越大，可回收熱量越多。值越大，可回收熱量越多。l 轉(zhuǎn)化壓力提高，使同樣規(guī)模的甲醇裝置設(shè)備、設(shè)備投資減少，催化劑用量減少轉(zhuǎn)化壓力提高，使同樣規(guī)模的甲醇裝置設(shè)備、設(shè)備投資減少，催化劑用量減少l 加壓到加壓到3.06.0MPa制氣部分制氣部分工藝條件工藝條件

17、水碳比水碳比 l 水碳比是水蒸氣與甲烷的摩爾比。水碳比是水蒸氣與甲烷的摩爾比。l 提高水碳比從化學(xué)平衡的角度看有利于甲烷轉(zhuǎn)化，而且對抑制析碳也是有利的提高水碳比從化學(xué)平衡的角度看有利于甲烷轉(zhuǎn)化，而且對抑制析碳也是有利的l 但，提高水碳比，蒸汽耗量增加，多余水蒸氣要在爐管中升溫，使能耗增加，但，提高水碳比，蒸汽耗量增加，多余水蒸氣要在爐管中升溫，使能耗增加，爐管熱負荷提高爐管熱負荷提高 l 實際生產(chǎn)中，天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法水碳比為實際生產(chǎn)中，天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法水碳比為3.54.5。二段轉(zhuǎn)化爐的空氣加入量二段轉(zhuǎn)化爐的空氣加入量 l 為了降低轉(zhuǎn)化氣中甲烷含量，轉(zhuǎn)化分兩段進行為了降低轉(zhuǎn)化氣中甲烷含量，轉(zhuǎn)化分

18、兩段進行 l 第二段加入適量的純氧或空氣，反應(yīng)在裝有催化劑的立式絕熱爐中進行。在催第二段加入適量的純氧或空氣，反應(yīng)在裝有催化劑的立式絕熱爐中進行。在催化劑層以上空間進行燃燒反應(yīng)，部分氧化，在催化劑層中發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，無需化劑層以上空間進行燃燒反應(yīng)，部分氧化，在催化劑層中發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，無需外部供熱。外部供熱。l 空氣的加入量主要取決于出口氣體組成（應(yīng)滿足甲醇生產(chǎn)需要），并要視爐溫空氣的加入量主要取決于出口氣體組成（應(yīng)滿足甲醇生產(chǎn)需要），并要視爐溫而定。而定。制氣工藝制氣工藝對流室對流室輻射室輻射室某一工藝某一工藝制氣工藝制氣工藝另一工藝另一工藝制氣工藝制氣工藝一段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)一段轉(zhuǎn)化爐內(nèi) 107311

19、23K的高溫下進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)（爐管材質(zhì)限制，溫度不能的高溫下進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)（爐管材質(zhì)限制，溫度不能過高）過高）甲烷的轉(zhuǎn)化率只有甲烷的轉(zhuǎn)化率只有9095%轉(zhuǎn)化爐對流段，作為加熱混合原料氣、預(yù)熱空氣、過熱蒸汽及預(yù)熱轉(zhuǎn)化爐對流段，作為加熱混合原料氣、預(yù)熱空氣、過熱蒸汽及預(yù)熱鍋爐給水的熱源鍋爐給水的熱源 二段轉(zhuǎn)化爐二段轉(zhuǎn)化爐出口氣體溫度約為出口氣體溫度約為1273K，壓力，壓力2.94MPa體積組成為體積組成為CH4 0.3%（干基）（干基） 、CO 12.8%、CO2 7.6%、H2 57%、N2 22.36%。出口工藝氣用于廢熱鍋爐生產(chǎn)高壓蒸汽，作為壓縮機的動力和工藝出口工藝氣用于廢熱鍋爐生產(chǎn)高壓蒸汽

20、，作為壓縮機的動力和工藝蒸汽的來源。蒸汽的來源。 制氣工藝制氣工藝二段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)二段轉(zhuǎn)化爐內(nèi) l靠自身的反應(yīng)熱能維持反應(yīng)溫度靠自身的反應(yīng)熱能維持反應(yīng)溫度l為了降低反應(yīng)溫度，減少烴類的氧化深度，在有催化劑的條件下進行為了降低反應(yīng)溫度，減少烴類的氧化深度，在有催化劑的條件下進行l(wèi)鈀、鉑、鎳、鈷等催化劑鈀、鉑、鎳、鈷等催化劑制氣工藝制氣工藝二段轉(zhuǎn)化爐出口產(chǎn)物二段轉(zhuǎn)化爐出口產(chǎn)物“經(jīng)冷卻脫硫經(jīng)冷卻脫硫”具體流程中的冷卻方式：具體流程中的冷卻方式： 冷介質(zhì)：冷介質(zhì)：1、鍋爐水、鍋爐水 2、天然氣、天然氣教材教材制氣工藝制氣工藝脫硫脫硫l 干法脫硫：氧化鋅，會逐漸失活，可再生干法脫硫：氧化鋅，會逐漸失活，可再

21、生是目前較高效的方法是目前較高效的方法常溫氧化鋅吸收常溫氧化鋅吸收 硫化氫含量高，干法脫硫成本高硫化氫含量高，干法脫硫成本高l 濕法脫硫：液體吸收濕法脫硫：液體吸收 堿洗堿洗 乙醇胺法乙醇胺法 制氣工藝制氣工藝脫二氧化碳（脫碳）脫二氧化碳（脫碳）化學(xué)吸收化學(xué)吸收l 碳酸鉀：吸收劑可循環(huán)使用碳酸鉀：吸收劑可循環(huán)使用l 環(huán)丁砜乙醇胺溶液：可循環(huán)使用環(huán)丁砜乙醇胺溶液：可循環(huán)使用l 氫氧化鈉：不可循環(huán)使用氫氧化鈉：不可循環(huán)使用物理吸收物理吸收l 主要有冷甲醇法、聚乙二醇二甲醚法和碳酸丙烯酯法。主要有冷甲醇法、聚乙二醇二甲醚法和碳酸丙烯酯法。 l 甲醇（甲醇（甲醇洗甲醇洗）對）對CO2的吸收能力強的吸收能力強,溫度較低時溫度較低時,溶解度仍較大。溶解度仍較大。20時時,在甲醇中的溶解度是在水中的在甲醇中的溶解度是在水中的5倍；倍；35時，為時，為25倍；倍；60時時超過超過75倍。同時可以除去含硫化合物倍。同時可以除去含硫化合物,凈化程度高凈化程度高,能使能使CO2脫至脫至1010-62010-6 (V)，總硫量脫至，總硫量脫至0.210-6（V）以下）以下,目前冷甲醇目前冷甲醇法多用于以煤、重油或渣油為原料的制氣的過程。法多用于以煤、重油或渣油為原料的制氣的過程。l 加壓水洗法，吸收能力較小，用水量大，能耗高，現(xiàn)已很少使用。加壓水洗法，吸收能