合成气制甲醇(精品)
甲醇合成工艺PPT课件
淡水资源：相当世界人均的1/4，居世界第 110位
28
原油
冷凝水
LNG 海水 煤
铁矿石
25万吨
干气
催化裂化
催化裂解
燃料油1000万吨/ 聚年乙烯
乙烯 100万吨/年 其他化工产品
蒸汽
燃气发电
超临界发电
焦炉煤气
山西孝义
10
苏里格天然气公司
17
山东鲁西化工
25
山西原平
20
河北建滔
10
山东鲁南化肥厂
60
贵州贵化
20
旭阳焦化集团甲醇二期
10
河南延化化工有限责任公司 18
唐山中润公司二期
15
宁夏宝丰投资集团
20
山西兰花清洁能源公司
20
中煤能源
25
陕西榆林煤化科技新建
10
33
8.2甲醇的生产工艺原理
碳的氧化物与氢合成甲醇的反应式如下：
9
甲醇的化学性质
E 甲醇的羰基化制醋酸
甲醇与一氧化碳在250℃、50－70MPa下通过碘化钴均相 催化剂，或在180℃、3－4MPa下通过铑的碳基化合物为催 化剂(以碘为助催化剂)，能合成醋酸。
CH3OH+ CO
CH3COOH
F 甲醇的脱水制二甲醚
活性氧化铝
2CH3OH
CH3OCH3+H2O
250 ℃
蒸气压 平均热 燃料种类 分子量 /MPa（60 值
℃） /kJ/kg
二甲醚 46.0 1.35 31450
液化气 56.6 1.92 45760
合成气制甲醇方程式
合成气制甲醇方程式
合成气制甲醇（Methanol Synthesis）通常是通过合成气（一氧化碳和氢气的混合物）的催化反应而实现的。
这个过程的方程式如下：CO+2H2→CH3OH
这个反应是由一种催化剂促进的，通常是以铜为基础的催化剂，也可能包括锌、铝、铬等元素的氧化物。
这个方程式表示一氧化碳（CO）和氢气（H₂）在催化剂的作用下反应生成甲醇（CH₃OH）。
这是一个重要的化学反应，因为甲醇是一种有用的化学品，可用于制备其他化学产品，也可作为燃料使用。
这种合成方法是工业上生产甲醇的主要途径之一。
1/ 1。
甲醇生产技术第二章甲醇原料气的制取
温 度
℃
二、固定床间歇法制水煤气的原理
50
气 体 组 成 体 积
)
40 30 20 10 0
H2 O CO 2
H2 CO
图1-2 2.03×106Pa(20atm)下，碳-水蒸气反应的平衡组成
%
(
CH4
600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 温度 ℃
二、固定床间歇法制水煤气的原理
一、对固体燃料性能的要求
1.水分 2.挥发分 3.灰分 4.硫含量 5.固定碳
一、对固体燃料性能的要求
6.灰熔点 7.粒度 8.机械强度 9.热稳定性 10.化学活性
二、固定床间歇法制水煤气的原理
固定床间歇法制水煤气是指，以无烟煤、焦碳或各种煤
球为原料，在常压煤气发生炉内，高温条件下，与空气
（富氧空气）和水蒸气交替发生一系列化学反应，维持 热量平衡，生成可燃气体，回收水煤气，并排出残渣的 生产过程。 1.化学平衡 ①以空气为气化剂时，碳和氧之间的独立化学反应方程 式有两个：
二、固定床间歇法制水煤气的原理
表1-2 反应式（1-4）和式（1-5）的平衡常数
温度/K 298 600 700 800 900 1000 1100 1200 1400 1500 C+O2=CO2 KP4=pco2/po2 1.233×1069 2.516×1034 3.182×1029 6.708×1025 9.257×1022 4.751×1020 6.345×1018 1.737×1017 6.048×1014 1.290×1013 C+CO2=2CO KP5=p2CO/pco2 1.101×10-21 1.867×10-6 2.673×10-4 1.489×10-2 1.925×10-1 1.898 1.22×10 5.696×10 6.285×102 1.622×103
化工生产技术与操作 第二版 项目三 合成气制甲醇生产技术与操作
图3-1 甲醇生产流程图
项目三 合成气制甲醇 生产技术与操作
任务二 合成气制甲醇的生产准备
一、反应原理
目录页
图3-5冷激式绝热反应器结构示意
项目三 合成气制甲醇 生产技术与操作
任务四 甲醇合成工艺流程组织
一、甲醇合成反应器
3．反应器的材质 合成气中含有氢和一氧化碳，氢气在 高温高压下会和钢材发生脱碳反应（即氢 分子扩散到金属内部，和金属材料中的碳 发生反应生成甲烷逸出的现象），会大大 降低钢材的性能。一氧化碳在高温高压下 易和铁发生作用生成五羰基铁，引起设备 的腐蚀，对催化剂也有一定的破坏作用。 为防止反应器被腐蚀，保护反应器机械强 度，一般采用耐腐蚀的特种不锈钢制造反 应器。
项目三 合成气制甲醇 生产技术与操作
任务三 甲醇合成工艺条件
目录页
一、反应温度
合成甲醇反应是一个可逆放热反应。反应速率随温度的变化有一最大值，该最大值对应的温度 即为最适宜反应温度。
实际生产中的操作温度取决于一系列因素，如催化剂、压力、原料气组成、空间速度和设备使 用情况等，尤其取决于催化剂的活性温度：由于催化剂的活性不同，最适宜的反应温度也不同。对 ZnO-Cr2O3二元催化剂，最适宜温度为380 ℃左右；而对CuO-ZnO-Al2O3三元催化剂，最适宜温度为 230～270 ℃。
项目三 合成气制甲醇 生产技术与操作
任务四 甲醇合成工艺流程组织
一、甲醇合成反应器
2．反应器的结构 甲醇合成反应器的结构形式较多，根 据反应热移出方式不同，可分为绝热式和 等温式两大类；按照冷却方式不同，可分 为直接冷却的冷激式和间接冷却的列管式 两大类。以下介绍低压法合成甲醇所采用 的冷激式和列管式两种反应器。
合成气生产甲醇工艺流程图
编号：No.20课题：合成气生产甲醇工艺流程授课容：合成气制甲醇工艺流程知识目标：●了解合成气制甲醇过程对原料的要求●掌握合成气制甲醇原则工艺流程能力目标：●分析和判断合成气组成对反应过程及产品的影响●对比高压法与低压法制甲醇的优缺点思考与练习：●合成气制甲醇工艺流程有哪些部分构成？●对比高压法与低压法制甲醇的优缺点●合成气生产甲醇对原料有哪些要求？如何满足？授课班级：授课时间：年月日四、生产甲醇的工艺流程（一）生产工序合成气合成甲醇的生产过程，不论采用怎样的原料和技术路线，大致可以分为以下几个工序，见图5-1。
图5-1 甲醇生产流程图1．原料气的制备合成甲醇，首先是制备原料氢和碳的氧化物。
一般以含碳氢或含碳的资源如天然气、石油气、石脑油、重质油、煤和乙炔尾气等，用蒸汽转化或部分氧化加以转化，使其生成主要由氢、一氧化碳、二氧化碳组成的混合气体，甲醇合成气要求（H2－CO2）/（CO+CO2）=2.1左右。
合成气中还含有未经转化的甲烷和少量氮，显然，甲烷和氮不参加甲醇合成反应，其含量越低越好，但这与制备原料气的方法有关；另外，根据原料不同，原料气中还可能含有少量有机和无机硫的化合物。
为了满足氢碳比例，如果原料气中氢碳不平衡，当氢多碳少时（如以甲烷为原料），则在制造原料气时，还要补碳，一般采用二氧化碳，与原料同时进入设备；反之，如果碳多，则在以后工序要脱去多余的碳（以CO2形式）。
2．净化净化有两个方面：一是脱除对甲醇合成催化剂有毒害作用的杂质，如含硫的化合物。
原料气中硫的含量即使降至1ppm，对铜系催化剂也有明显的毒害作用，因而缩短其使用寿命，对锌系催化剂也有一定的毒害。
经过脱硫，要求进入合成塔气体中的硫含量降至小于0.2ppm。
脱硫的方法一般有湿法和干法两种。
脱硫工序在整个制甲醇工艺流程中的位置，要根据原料气的制备方法而定。
如以管式炉蒸汽转化的方法，因硫对转化用镍催化剂也有严重的毒害作用，脱硫工序需设置在原料气设备之前；其它制原料气方法，则脱硫工序设置在后面。
甲醇合成—甲醇合成工艺条件
✓ 一般压力升降速度可控制在≤0.4MPa/min。
一、反应温度
动力学分析: 温度升高，分子运动加剧，加快反应速率， 对合成反应有利。
化学平衡: 放热反应，温度升高，对合成反应不利； 因此，甲醇合成反应存在一个最适宜温度。 另一方面: 反应温度与所选用的催化剂有关，不同的催
化剂活性温度不同。 目前甲醇合成采用铜基催化剂，活性温度200℃ ～
一、气体组成
当一氧化碳和二氧化碳同时存在时，对原料气中氢碳比也可用下列表达形式
f= n（H2-CO2）/n（CO+CO2）=2.05～2.15
• 采用不同原料和不同工艺所制得的原料气的组成，往往偏离上述M 值或者f值。
• 实际生产中合理的氢碳比例应比化学计量比稍高一些，实际生产中 控制得略高于2。
一般来说，适宜的惰性气体含量，要根据具体情况而定，而 且也是调节工况手段之一。触媒使用初期，活性较高，可允 许较高(20%-25%)的惰性气含量，使用后期一般应维持较 低(15%-20%)的惰性气含量。目标若是高产则可维持惰性 气体含量低些。目标若是低耗，则可维持惰性气体含量高些。
二、空速的控制
空速增加，合成气在反应器内的停留时间减少，与催化剂的接触时 间减少，从而不利于副反应的发生，这样甲醇的选择性就会有所提 高，进而使催化剂的生产能力提高，甲醇收率提高，所以我们说增 加空速可以提高了催化剂的活性。
如果采用高空速，催化剂的生产强度虽然可以提高，但增大了预热 所需的面积，出塔气热能利用价值较低，系统阻力增大，压缩循环 气功耗增加，同时增加了分离反应产物的费用，当空速增大到一定 程度后，催化剂的床温度难以控制。适宜的空速与催化剂活性，反 应温度及进塔气体组成有关，在铜基催化剂上为10000-30000h-1。
合成气制甲醇工艺
合成气制甲醇工艺甲醇是主要的基本有机化工原料之一，除可做许多有机物的良好溶剂外，还可用于制造甲酸、醋酸、氯甲烷、甲胺、甲基叔丁基醚、对苯二甲酸二甲酷、丙烯酸甲酷等一系列有机化工产品。
另外，还可以掺入汽油或代替汽油作为各种不同用途的工业用或民用的新型燃料等。
因此，甲醇在化学工业、医药工业、轻纺民用工业以及运输行业等国民经济部门都有广泛的用途。
目前甲醇市场前景很好，建设甲醇及其下游产品工程具有十分重要的意义。
甲醇的主要衍生物有:甲醛、醋酸、甲胺类、氯甲烷类、对苯二甲酸二甲酷、甲基丙烯酸甲酷、合成燃料(MTBE)等。
这些产A可形成各自的系列产品LZl。
今后随着石油开采量的日渐减少，甲醇汽油将会发展成为需求量最大的替代燃料，特别在我国，用煤炭替代石油、天然气转化制甲醇汽油的消耗量将很大。
1923年，德国BASF公司在合成氨工业化的基础上，首先用锌铝催化剂在高温高压下实现了由一氧化碳和氢合成甲醇的工业化生产，开创了工业合成甲醇的先河。
工业合成甲醇成本低，产量大，促使了甲醇工业的迅猛发展。
甲醇消费市场的扩大，又促使甲醇生产工艺不断改进，生产成本不断下降，生产规模日益增大。
1966年，英国ICI公司成功地实现了铜基催化剂的低压法甲醇合成工艺，随后又实现了更为经济的中压法甲醇合成工艺。
同时德国鲁奇((Lurgi)公司也成功地开发了中低压甲醇合成工艺。
1甲醇合成气的生产合成甲醇不论采用石油、天然气还是煤为原料，都必须先制成合成气，然后合成甲醇。
而甲醇合成气的生产是要通过天然气、煤、焦炉气等产生的。
天然气制甲醇合成气工艺在国外甲醇生产中，以天然气为原料的约占so Qio，煤仅占2 %。
在我国，已建和在建的甲醇装置中以天然气为原料的约占三分之一左右。
天然气制甲醇工艺总体上可分为蒸汽转化，自热转化，部分氧化三类.在天然气的蒸气转化中天然气在转化炉中与蒸汽在高温和镍催化剂作用下生成H2，CO和CO2。
该工艺存在诸多问题，太高的水碳比使反应消耗更多的蒸汽能量，高温带来能量传递问题，对转化炉管材要求苛刻;低压操作提高了整个装置的费用，同时增加了合成气压缩功耗。
合成气制备甲醇原理与工艺
合成气制备甲醇原理与工艺合成气制备甲醇原理与工艺简要概述班级：XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX专业：化学工程与工艺___________姓名: _________ X XXXX ______________________学号：201473020108 _____________________扌旨导教师： ______ X XXXX ______________________按基化—甲酉莹備酿、甲酿甲酊酣化一丿无机酸曹討七- CH3OH〈脱水一 '氧化炼基化裂解- 甲星叔丁星酣•隣酸三甲醉、硫酸二甲醉二甲醜—碳酸二甲酉：•氢气一、甲醇的认识1. 物理性质无色透明液体，易挥发，略带醇香气味；易吸收水分、CO和HS,与水无限互溶；溶解性能优于乙醇；不能与脂肪烃互溶，能溶解多种无机盐磺化钠、氯化钙、最简单的饱和脂肪醇。
2. 化学性质I 氯化氢------------ 氯代甲烷J生化1甲醇蛋白3. 甲醇的用途（1）有机化工原料甲醇是仅次于三烯和三苯的重要基础有机化工原料中醇的川途r c 性药*硝舷类、佥事奉j <C昭酸)(2)有机燃料化脫氢(1)、甲醇汽油混合燃料；(2)、合成醇燃料; ⑶、与异丁烯合成甲基叔丁基醚(MTB)、高辛烷值无铅汽油添加剂；(4)、与甲基叔戊基醚(TAME合成汽油含氧添加剂4. 甲醇的生产原料甲醇合成的原料气成分主要是CO C02、H2 及少量的N2和CH4主要有煤炭、焦炭、天然气、重油、石脑油、焦炉煤气、乙炔尾气等。
天然气是生产甲醇、合成氨的清洁原料，具有投资少、能耗低、污染小等优势，世界甲醇生产有90%以上是以天然气为原料，煤仅占2%。
二、合成气制甲醇的原理1. 合成气的制备a.煤与空气中的氧气在煤气化炉内制得高CO含量的粗煤气；b.经高温变换将CO变换为H2来实现甲醇合成时所需的氢碳比；c.经净化工序将多余的CO2和硫化物脱除后即是甲醇合成气。
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合成气制甲醇（精品）
合成气制甲醇( 合成气可以由煤、焦炉煤气、天然气等生产)
一、甲醇合成工艺技术
合成甲醇工艺技术概况:
自从1923年德国BASF公司首次用一氧化碳在高温下用锌铬催化剂实现了甲醇
合成工业化之后，甲醇的工业化合成便得以迅速发展。
当前，合成法甲醇生产几乎
成为目前世界上生产甲醇的唯一方法。
半个多世纪以来，随着甲醇工业的迅速发
展，合成甲醇的技术也得以迅速改进。
目前世界上合成甲醇的方法主要有以下几种:
1、高压法(19.6~29.4 MPa)
这是最初生产甲醇的方法，采用锌铬催化剂，反应温度为360~400?，压力
19.6~29.4Mpa。
随着脱硫技术的发展，高压法也在逐步采用活性高的铜系催化剂，
以改善合成条件，达到提高效率和增产甲醇的效果。
高压法虽然有70多年的历
史，但是，由于原料及动力消耗大，反应温度高，投资大，成本高等问题，其发展
长期以来处于停滞状态。
2、低压法(5.0~8.0 MPa)
这是20世纪60年代后期发展起来的甲醇合成技术。
低压法基于高活性的铜
系催化剂。
铜系催化剂活性明显高于锌铬催化剂，反应温度低(240~270?)，在较低
的压力下获得较高的甲醇收率，而且选择性好，减少了副作用，改善了甲醇质量，
降低了原材料的消耗。
此外，由于压力低，不仅动力消耗比高压法降低很多，而且
工艺设备的制造也比高压法容易，投资得以降低，总之低压法比高压法有显著的优
越性。
3、中压法(9.8~12.0 MPa)
随着甲醇单系列规模的大型化(目前已有日产2000吨的装置甚至更大单系列的装置)，如采用低压法，势必导致工艺管道和设备非常庞大，因此在低压法的基础上，适当提高合成压力，即成为中压法。
中压法仍采用与低压法相同的铜系催化剂，反应温度也与低压法相同，因此它具有与低压法相似的优点，但由于提高了合成压力，相应的动力消耗略有增加。
目前，世界上新建或扩建的甲醇装置几乎都采用低压法或中压法，其中尤以低压法为最多。
英国I.C.I公司和德国Lurgi公司是低压甲醇合成技术的代表，这两种低压法的差别主要在甲醇合成反应器及反应热回收的形式有所不同。
目前世界上合成甲醇主要采用低压法工艺技术，它是大型甲醇装置的发展主流。
甲醇合成系统包括合成气压缩(等压合成除外)、甲醇合成热量回收、甲醇精馏等工序，其核心设备是甲醇合成塔。
有多种形式的合成塔在工业化装置中应用，经实际验证都是成熟可靠的。
但在选择中要精心比较。
二、甲醇精制
甲醇精制目前工业上采用的有两塔流程和三塔流程，两塔流程已能生产优质的工业品甲醇，但从节能降耗角度出发，选择三塔流程是较好的。
三塔流程将以往的主精馏塔分为加压精馏塔和常压精馏塔，将加压精馏塔塔顶出来的甲醇蒸汽作为常压精馏塔的热源，降低了蒸汽消耗。
通常情况下可降低能耗30%，但投资略有增加试析甲醇行业未来发展方向
甲醇是一种重要的有机化工原料，应用广泛，可以用来生产甲醛、合成橡胶、甲胺、对苯二甲酸二甲脂、甲基丙烯酸甲脂、氯甲烷、醋酸、甲基叔丁基醚等一系列有机化工产品，而且还可以加入汽油掺烧或代替汽油作为动力燃料以及用来合成甲醇蛋白。
随着当今世界石油资源的日益减少和甲醇单位成本的降低，用甲醇作为新的石化原料来源已经成为一种趋势。
尽管目前全球甲醇生产能力相对过剩，并且不排除由于某种原因而引起甲醇市场的波动，但是对于有着丰富的煤、石油、天然
气资源的地区，除了研究开发新技术降低成本，还要不断开拓甲醇应用领域，大力生产和发展甲醇下游产品，从而促进整个甲醇工业的发展。
1大力生产和发展甲醇下游产品
甲醇下游产品种类很多，结合市场需求，发展国内市场紧缺，特别是可以替代石油化工产品的甲醇下游产品，是未来大规模发展甲醇生产，提高市场竞争能力的重要方向。
1.1甲醛
甲醛是甲醇最重要的下游产品之一，也是最重要的基本有机化工原料之一。
它最大的用途是生产酚醛树脂、黏合剂及其它有机化学品。
近年来，随着我国经济建设的迅速发展，甲醛产量每年以4.5%的速度增长，年需原料甲醇100万吨以上。
为满足化工市场的需求，应大力开发以甲醇为原料的生产甲醛的新工艺，以满足优质工程塑料(酚醛树脂)和乌洛托品等合成的需要。
甲醇是一种用途广泛的有机化学品。
在世界基础有机化工原料中，甲醇的消费量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位。
近年来国内外的甲醇生产能力都快速增长，甲醇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、涂料和国防工业。
随着技术的发展和能源结构的改变，甲醇开辟了许多新的用途。
甲醇是较好的人工合成蛋白的原料，蛋白转化率较高，发酵速度快，无毒性，价格便宜。
甲醇是容易输送的清洁燃料，可以单独或与汽油混合作为汽车燃料，用它作为汽油添加剂可节约芳烃，提高汽油的辛烷值，汽车制造业将成为耗用甲醇的大用户。
由甲醇转化为汽油方法的研究成果，开辟了由煤转换为汽车燃料的途径。
甲醇是直接合成醋酸的原料，孟山都法实现了在较低压力下甲醇和一氧化碳合成醋酸的工业方法。
甲醇可直接用于还原铁矿，得到高质量的海绵铁。
特别是近年来C1化学工业的发展，甲醇制乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、二甲苯、醋酸乙烯、醋酸、甲酸甲酯和氧
分解性能好的甲醇树脂等产品，正在研究开发和工业化中，甲醇化工已成为化学工业中一个重要的领域。
特别是随着能源结构的改变，甲醇有未来主要燃料的候补燃料之称，需用量将十分巨大。
目前制造甲醇主要依赖于碳资源，碳资源来源于天然气、石油、煤等。
今后，甚至树木、农作物、有机废料以及城市垃圾等，均可作为制造甲醇的原料。
这就能够长期、充分地提供足以生产大量甲醇所需的原料，以适应未来对甲醇的巨大需求。