焦炉煤气制甲醇 PPT
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甲醇合成工艺PPT课件
化石资源：原油储量占世界的2.43% 天然气储量占世界的1.20% 煤储量为世界人均的45%
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
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
煤制甲醇工艺与设备PPT课件
煤制甲醇 工艺与设备
煤制甲醇工艺
2011年10月
内容
☆ 概述 ☆ 型煤生产工艺与设备 ☆ 造气生产工艺与设备 ☆ 原料气净化工艺与设备 ☆ 甲醇合成工艺与设备 ☆ 甲醇精馏
煤制甲醇工艺
概述
第一章 化工生产的特点
※ 化工原料、中间体、产品多是易燃、易爆、有毒和 腐蚀性的物质； ※ 生产工艺因素多，要求工艺条件苛刻； ※ 生产规模逐渐大型化，自动化程度越来越高，连续 性强； ※ 对化工操作人员的技术水平要求较高 。
煤制甲醇工艺
造气工艺与设备
2、灰分 灰分是煤燃烧后的残留矿物质，其组成有二氧化硅、三氧化二 铝、三氧化二铁、氧化钙和氧化镁等。
对制气的影响： A、灰分高增加运输费用； B、灰分增加，相对降低煤中的固定碳含量，排灰增加，带走部
分未燃烧的炭和显然，使消耗定额增加； C、灰分含量高，增加机械排灰强度，使其磨损加剧；
煤制甲醇工艺
造气工艺与设备
5、灰熔点对生产的影响 5.1由于灰渣的构成不均匀，因而不可能有固定的灰熔点，只有熔化
范围。通常灰熔点用三种温度表示，即t1为变形温度；t2为软化温 度；t3为熔融温度，生产中一般灰熔点指t2，它是指炉温控制高低 的重要指标。 5.2煤的灰熔点高低，是影响煤气发生炉内气化温度的主要因素之 一。灰熔点低的燃料，气化层温度不能控制太高，这就限制了气化 温度的提高，致使蒸汽分解率低，发气量和气体质量不高。当燃料 层局部温度达到或超过灰熔点时，则会造成炉内结疤、结块等现象， 致使炉内某一截面阻力不均，严重时会造成造气炉不能正常生产。 因此，煤的灰熔点越高对气化过程越有
2、压力对生产的影响 蒸汽压力的高低直接影响蒸汽温度的高低，造成温度提升慢制液时
间延长，腐植酸钠反应不完全。
煤制甲醇工艺
2011年10月
内容
☆ 概述 ☆ 型煤生产工艺与设备 ☆ 造气生产工艺与设备 ☆ 原料气净化工艺与设备 ☆ 甲醇合成工艺与设备 ☆ 甲醇精馏
煤制甲醇工艺
概述
第一章 化工生产的特点
※ 化工原料、中间体、产品多是易燃、易爆、有毒和 腐蚀性的物质； ※ 生产工艺因素多，要求工艺条件苛刻； ※ 生产规模逐渐大型化，自动化程度越来越高，连续 性强； ※ 对化工操作人员的技术水平要求较高 。
煤制甲醇工艺
造气工艺与设备
2、灰分 灰分是煤燃烧后的残留矿物质，其组成有二氧化硅、三氧化二 铝、三氧化二铁、氧化钙和氧化镁等。
对制气的影响： A、灰分高增加运输费用； B、灰分增加，相对降低煤中的固定碳含量，排灰增加，带走部
分未燃烧的炭和显然，使消耗定额增加； C、灰分含量高，增加机械排灰强度，使其磨损加剧；
煤制甲醇工艺
造气工艺与设备
5、灰熔点对生产的影响 5.1由于灰渣的构成不均匀，因而不可能有固定的灰熔点，只有熔化
范围。通常灰熔点用三种温度表示，即t1为变形温度；t2为软化温 度；t3为熔融温度，生产中一般灰熔点指t2，它是指炉温控制高低 的重要指标。 5.2煤的灰熔点高低，是影响煤气发生炉内气化温度的主要因素之 一。灰熔点低的燃料，气化层温度不能控制太高，这就限制了气化 温度的提高，致使蒸汽分解率低，发气量和气体质量不高。当燃料 层局部温度达到或超过灰熔点时，则会造成炉内结疤、结块等现象， 致使炉内某一截面阻力不均，严重时会造成造气炉不能正常生产。 因此，煤的灰熔点越高对气化过程越有
2、压力对生产的影响 蒸汽压力的高低直接影响蒸汽温度的高低，造成温度提升慢制液时
间延长，腐植酸钠反应不完全。
焦炉气制甲醇工艺
焦炉气制甲醇工艺1.1.1焦炉气压缩O的焦炉煤气进入压缩机，经三级压缩后，自气柜来的的温度25℃，压力200mmH2压力升高到2.5Mpa，温度上升到140℃，经三级出口缓冲器缓冲稳压后进入冷却器，冷却至40℃后由总管进入脱硫工序。
1.1.2精脱硫来自焦炉气压缩工段的焦炉煤气，经过过滤器和预脱硫槽滤去油雾和脱除无机硫后经在转化装置中提温到300℃后，焦炉气经铁钼转化器中的有机硫在此转化为无机硫，气体中的氧也在此与氢反应生成水。
加氢转化后的气体含无机硫约245mg/m3，进入中温脱硫槽脱去绝大部分的无机硫。
之后经过钴钼转化器将残余的有机硫进行转化，再经中温氧化锌脱硫槽，使气体中的总硫达到0.1ppm。
出氧化锌脱硫槽的气体压力约为2.3Mpa，温度约为350℃送转化装置。
1.1.3转化单元脱硫后的焦炉气与饱和蒸汽混合，经焦炉气预热器、预热炉预热至660℃进入转化器上部，与预热后的氧气充分混合后自上而下进入催化床层进行氧化反应放出热量，并很快进入催化床，进行反应。
2H2+O2=2H2O+115.48Kcal (1)2CH4+O2=2CO+4H2+17.0Kcal (2)CH4+H2O=CO+3H2-49.3KaL （3）CH4+CO2=2CO+2H2-59.1KaL （4）CO+H2O=CO2+H2+9.8Kcal (5)反应最终按（5）达到平衡，反应后的转化气由转化炉底部引出，经废热锅炉回收热量副产蒸汽，转化气温度降为540℃，然后经焦炉气预热器使其温度降为370℃，并经焦炉气初预热器、锅炉给水预热器、再沸器、脱盐水预热器回收热量后，经水冷器进一步冷却并分离掉工艺冷凝液后，送往合成气压缩工段。
1.1.4合成气压缩来自转化工段的新鲜气，温度40℃，压力2.1Mpa，进入合成气压缩机一段压缩后，进入循环段与来自甲醇合成的循环气混合，压缩至6.0Mpa。
经压缩后合成气经压缩机出口送往甲醇合成。
1.1.5甲醇合成来自合成气压缩的合成气经气气换热换热器后进入甲醇合成塔，在催化剂的作用下进行甲醇合成反应。
煤气化制甲醇工艺实训课件
3 开关截止阀和手动调节阀要力度适当，过于用力可能使其损坏；
4 对讲机使用的是可充电电池，如果对讲机电力不足，可联系指 导教师更换电池，切勿当作普通废电池丢弃；
5 每天最后一组同学，关闭计算机主机和显示器，打扫卫生；
6 每组同学在实验结束后一周内上交实验报告。
学习交流PPT
16
八、推荐书目
1 侯翠红, 王训遒, 陈卫航 等. 煤气化与氯碱生产实习教程[M]. 郑 州：郑州大学出版社, 2010.
学习交流PPT
3
三、仿真软件操作简介
1. 软件启动界面及设置
(1) 低温甲醇洗工段
预习及连接现场操作时使用“单机练习”，而考核时使用 “局域网模式”连接教师站。教师站IP为192.168.0.1
学习交流PPT
4
然后出现如下界面：
学习交流PPT
5
(2) 甲醇合成工段
(3) 甲醇精制工段
学习交流PPT
煤气化制甲醇工艺实训
王训遒，高健，宁卓远 2012年4月
学习交流PPT
1
一、课程意义及目标
1 通过模拟化工生产过程中开车、运行、停车以及事故 处理等操作过程，建立化工流程级概念，进一步认识 化工生产各个设备操作的相互联系和影响，理解化工 生产的整体性。
2 深入了解煤气化制甲醇过程的工艺和控制系统的动态 特性，提高对复杂化工工程动态运行的分析和协调控 制能力。
2 彭建喜. 煤气化制甲醇技术[M]. 北京：化学工业出版社, 2010.
3 徐宏，时光霞，黄玲 等. 化工生产仿真实训[M]. 北京：化学工 业出版社, 2010 .
4 广东省石油化职业技术学校, 北京东方仿真软件技术有限公司 [M]. 化工仿真实训指导. 北京：化学工业出版社, 2010.
4 对讲机使用的是可充电电池，如果对讲机电力不足，可联系指 导教师更换电池，切勿当作普通废电池丢弃；
5 每天最后一组同学，关闭计算机主机和显示器，打扫卫生；
6 每组同学在实验结束后一周内上交实验报告。
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八、推荐书目
1 侯翠红, 王训遒, 陈卫航 等. 煤气化与氯碱生产实习教程[M]. 郑 州：郑州大学出版社, 2010.
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3
三、仿真软件操作简介
1. 软件启动界面及设置
(1) 低温甲醇洗工段
预习及连接现场操作时使用“单机练习”，而考核时使用 “局域网模式”连接教师站。教师站IP为192.168.0.1
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4
然后出现如下界面：
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5
(2) 甲醇合成工段
(3) 甲醇精制工段
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煤气化制甲醇工艺实训
王训遒，高健，宁卓远 2012年4月
学习交流PPT
1
一、课程意义及目标
1 通过模拟化工生产过程中开车、运行、停车以及事故 处理等操作过程，建立化工流程级概念，进一步认识 化工生产各个设备操作的相互联系和影响，理解化工 生产的整体性。
2 深入了解煤气化制甲醇过程的工艺和控制系统的动态 特性，提高对复杂化工工程动态运行的分析和协调控 制能力。
2 彭建喜. 煤气化制甲醇技术[M]. 北京：化学工业出版社, 2010.
3 徐宏，时光霞，黄玲 等. 化工生产仿真实训[M]. 北京：化学工 业出版社, 2010 .
4 广东省石油化职业技术学校, 北京东方仿真软件技术有限公司 [M]. 化工仿真实训指导. 北京：化学工业出版社, 2010.
煤制甲醇各段工艺流程课件
原料储存
为保证生产连续性，需设置储存 设施储存原料。
CHAPTER 03
煤制甲醇的蒸馏提纯
常压蒸馏
常压蒸馏是指在常压下进行的 蒸馏过程，通过加热和分离液 体混合物来提纯甲醇。
在常压蒸馏中，先将煤制甲醇 粗品加热到一定温度，使其中 的轻组分和重组分分离，得到 初步提纯的甲醇。
常压蒸馏的操作压力为 0.1~0.2MPa，温度通常控制 在60~100℃之间。
煤制甲醇的优缺点
优点
煤制甲醇能够充分利用我国丰富的煤炭资源，生产成本相对较低，且甲醇作为 一种重要的有机化工原料，市场需求量大，具有较好的市场前景。
缺点
煤制甲醇过程中会产生大量的废气、废水和固体废弃物，对环境造成污染，同 时煤炭资源的开采和利用也加剧了我国能源结构的单一性，不利于可持续发展 。
CHAPTER 02
煤制甲醇各段工艺流程 课件
CONTENTS 目录
• 煤制甲醇概述 • 煤制甲醇的原料准备 • 煤制甲醇的蒸馏提纯 • 煤制甲醇的精制与转化 • 煤制甲醇的工艺流程图解 • 煤制甲醇的设备与维护
CHAPTER 01
煤制甲醇概述
煤制甲醇的定义
01
煤制甲醇是指利用煤作为原料， 通过化学反应合成甲醇的过程。
维修策略
根据设备的不同特点和使用情况，可以制定不同的维修策略 ，如定期维修、预防性维修、事后维修等。在制定维修策略 时，应考虑设备的可靠性、维修成本和使用要求等因素。
THANKS
[ 感谢观看 ]
煤制甲醇的原料准备
原料的选择与准备
01
02
03
煤质选择
选择适合生产甲醇的煤种 ，如无烟煤或烟煤，考虑 煤的灰分、挥发分、含硫 量等因素。
原料煤破碎
为保证生产连续性，需设置储存 设施储存原料。
CHAPTER 03
煤制甲醇的蒸馏提纯
常压蒸馏
常压蒸馏是指在常压下进行的 蒸馏过程，通过加热和分离液 体混合物来提纯甲醇。
在常压蒸馏中，先将煤制甲醇 粗品加热到一定温度，使其中 的轻组分和重组分分离，得到 初步提纯的甲醇。
常压蒸馏的操作压力为 0.1~0.2MPa，温度通常控制 在60~100℃之间。
煤制甲醇的优缺点
优点
煤制甲醇能够充分利用我国丰富的煤炭资源，生产成本相对较低，且甲醇作为 一种重要的有机化工原料，市场需求量大，具有较好的市场前景。
缺点
煤制甲醇过程中会产生大量的废气、废水和固体废弃物，对环境造成污染，同 时煤炭资源的开采和利用也加剧了我国能源结构的单一性，不利于可持续发展 。
CHAPTER 02
煤制甲醇各段工艺流程 课件
CONTENTS 目录
• 煤制甲醇概述 • 煤制甲醇的原料准备 • 煤制甲醇的蒸馏提纯 • 煤制甲醇的精制与转化 • 煤制甲醇的工艺流程图解 • 煤制甲醇的设备与维护
CHAPTER 01
煤制甲醇概述
煤制甲醇的定义
01
煤制甲醇是指利用煤作为原料， 通过化学反应合成甲醇的过程。
维修策略
根据设备的不同特点和使用情况，可以制定不同的维修策略 ，如定期维修、预防性维修、事后维修等。在制定维修策略 时，应考虑设备的可靠性、维修成本和使用要求等因素。
THANKS
[ 感谢观看 ]
煤制甲醇的原料准备
原料的选择与准备
01
02
03
煤质选择
选择适合生产甲醇的煤种 ，如无烟煤或烟煤，考虑 煤的灰分、挥发分、含硫 量等因素。
原料煤破碎
焦炉煤气制甲醇 ppt课件
铁（钴）钼催化剂的使用条件：温度350～430℃，压 力0.7 ～7.0MPa。此工艺操作温度高，运行成本高，适合于 有机硫含量较高的原料气精脱硫。
焦炉煤气制甲醇
10
第二节 焦炉气的净化
2. 有机硫低温水解+氧化铁、氧化锌脱硫
焦炉气先被引入有机硫水解槽，在有机硫水解槽中被 水解为硫化氢，再通入后序的氧化铁粗脱硫和氧化锌精脱硫 ，使硫含量满足后序工艺要求。
焦炉煤气制甲醇
19
19
三、影响甲烷转化的因素
1.温度 2. 甲烷转化反应是可逆吸热反应，提高温度对反应平衡 和反应速率有利。
3. 控制转化气出口温度的方法：控制氧气量和焦炉气的入炉温 度。
5. 转化炉加入氧气的目的：使部分焦炉气燃烧以提供转 化反应所需的热。
水解催化剂的使用条件：温度90℃，压力0.77～ 5.0MPa。由于该脱硫工艺采用低温水解脱硫，故最终的脱 硫温度较低，较易满足后序工艺对合成气温度的要求。
焦炉煤气制甲醇
11
11
第二节 焦炉气的净化
3. 铁钼+镍钼两级加氢、铁锰+氧化锌两级吸收
该工艺对传统铁（钴）钼催化加氢+氧化铁、氧化锌脱 硫二提出了一些改进。
焦炉煤气制甲醇
17
17
二、焦炉气转化工艺
2. 非催化部分氧化转化法
第一阶段： 2H2 + O2 → 2H2O
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 第二阶段： CH4 + H2O → CO + 3H2 控制步骤 优点：不需要催化剂、精脱硫可以后移，无需再加蒸汽
、转化气中CO2的含量较满足甲醇合成；
15
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一、焦炉气转化的原理
焦炉煤气制甲醇
10
第二节 焦炉气的净化
2. 有机硫低温水解+氧化铁、氧化锌脱硫
焦炉气先被引入有机硫水解槽，在有机硫水解槽中被 水解为硫化氢，再通入后序的氧化铁粗脱硫和氧化锌精脱硫 ，使硫含量满足后序工艺要求。
焦炉煤气制甲醇
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三、影响甲烷转化的因素
1.温度 2. 甲烷转化反应是可逆吸热反应，提高温度对反应平衡 和反应速率有利。
3. 控制转化气出口温度的方法：控制氧气量和焦炉气的入炉温 度。
5. 转化炉加入氧气的目的：使部分焦炉气燃烧以提供转 化反应所需的热。
水解催化剂的使用条件：温度90℃，压力0.77～ 5.0MPa。由于该脱硫工艺采用低温水解脱硫，故最终的脱 硫温度较低，较易满足后序工艺对合成气温度的要求。
焦炉煤气制甲醇
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第二节 焦炉气的净化
3. 铁钼+镍钼两级加氢、铁锰+氧化锌两级吸收
该工艺对传统铁（钴）钼催化加氢+氧化铁、氧化锌脱 硫二提出了一些改进。
焦炉煤气制甲醇
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二、焦炉气转化工艺
2. 非催化部分氧化转化法
第一阶段： 2H2 + O2 → 2H2O
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 第二阶段： CH4 + H2O → CO + 3H2 控制步骤 优点：不需要催化剂、精脱硫可以后移，无需再加蒸汽
、转化气中CO2的含量较满足甲醇合成；
15
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一、焦炉气转化的原理
煤制甲醇讲解ppt课件
• 以甲醇为吸收溶剂可以把气体中所有 的杂质除掉且净化度很高，这项技术 自50年代以来经世界各地的大型工业 装置证明是先进和经济的。
低温甲醇洗的发展历史
• 低温甲醇洗净化技术是20世纪50年代初林 德公司和鲁奇公司联合开发，1954年首先 用于煤加压气化后的粗煤气的净化，随后 用于城市煤气等的净化。
硫化物对甲醇生产的危害
• 甲醇生产中，硫化物必须予以清除，否则 会对生产造成极大危害，主要危害表现在 以下几点：
• 毒害催化剂，使催化剂中毒、失活。 • 腐蚀设备 • 污染环境
新员工培训
• 低温甲醇洗在煤气净化中的应用：
• 吸收法根据不同原理分化学吸收和物 理吸收两种类型，物理吸收法中特别 适用于净化的是Rectisol法，即低温甲 醇洗。
耐硫变换
• 水煤浆粗水煤气经洗涤后含尘量<1mg/m3（标 ），温度为230～245℃，并被水蒸汽饱和， 水汽比约为1.4~1.6，直接经过加热升温至 280℃后即可进入变换，不需再补加蒸汽。由 于流程短，能耗低，故水煤浆气化配耐硫变 换是最佳选择。变换1变来自2低温甲醇洗气体净化技术
低温甲醇洗气体净化技术 LURGI Rectisol
变换
变换装置由变换系统与热回收系统 两部分组成。
采用耐硫变换催化剂，其活性组分 为Co-Mo。 •变换反应，以下列方程式表示： •CO+H2O ——→ H2+CO2
一氧化碳变换的目的
合成甲醇最主要的原料是H2、CO和少量的 CO2。甲醇合成原料气的氢碳比为：
F=H2-CO2/CO+CO2=2.1-2.15 一氧化碳变换是将煤气中的一氧化碳和饱和 水蒸汽在催化剂的作用下进行一氧化碳变换反 应，转化为氢气和二氧化碳，即除掉了粗煤气 中的部分一氧化碳，又生成了对后工序有用的 氢气，做为后系统甲醇合成的原料气；同时， 部分反应热被废热锅炉回收，副产低压蒸汽、 预热脱盐水的锅炉给水。
低温甲醇洗的发展历史
• 低温甲醇洗净化技术是20世纪50年代初林 德公司和鲁奇公司联合开发，1954年首先 用于煤加压气化后的粗煤气的净化，随后 用于城市煤气等的净化。
硫化物对甲醇生产的危害
• 甲醇生产中，硫化物必须予以清除，否则 会对生产造成极大危害，主要危害表现在 以下几点：
• 毒害催化剂，使催化剂中毒、失活。 • 腐蚀设备 • 污染环境
新员工培训
• 低温甲醇洗在煤气净化中的应用：
• 吸收法根据不同原理分化学吸收和物 理吸收两种类型，物理吸收法中特别 适用于净化的是Rectisol法，即低温甲 醇洗。
耐硫变换
• 水煤浆粗水煤气经洗涤后含尘量<1mg/m3（标 ），温度为230～245℃，并被水蒸汽饱和， 水汽比约为1.4~1.6，直接经过加热升温至 280℃后即可进入变换，不需再补加蒸汽。由 于流程短，能耗低，故水煤浆气化配耐硫变 换是最佳选择。变换1变来自2低温甲醇洗气体净化技术
低温甲醇洗气体净化技术 LURGI Rectisol
变换
变换装置由变换系统与热回收系统 两部分组成。
采用耐硫变换催化剂，其活性组分 为Co-Mo。 •变换反应，以下列方程式表示： •CO+H2O ——→ H2+CO2
一氧化碳变换的目的
合成甲醇最主要的原料是H2、CO和少量的 CO2。甲醇合成原料气的氢碳比为：
F=H2-CO2/CO+CO2=2.1-2.15 一氧化碳变换是将煤气中的一氧化碳和饱和 水蒸汽在催化剂的作用下进行一氧化碳变换反 应，转化为氢气和二氧化碳，即除掉了粗煤气 中的部分一氧化碳，又生成了对后工序有用的 氢气，做为后系统甲醇合成的原料气；同时， 部分反应热被废热锅炉回收，副产低压蒸汽、 预热脱盐水的锅炉给水。
煤制甲醇的工艺流程(精选课件)
煤制甲醇的工艺流程
以煤为原料生产甲醇的工艺流程，采用固定床气化方法制取水煤气作为合成甲醇的原料，可分为单醇技术和合成氨联产甲醇工艺，后者规模均较小，一般不超过10万吨／年；另一种是采用气流床气化(主要是采用水煤浆气化）方法制取水煤气作为合成甲醇的原料，单套装置规模可以达到20万吨年以上，目前正在朝大型化方向发展。
以煤为原料生产甲醇的主要工艺流程为：气化、净化、甲醇合成、甲醇精制等(参见工艺流程图）
煤制甲醇工艺流程
焦炉煤气－---—三段压缩—－----三段油过滤器----焦炉气初预热器-——－铁钼脱硫——－-氧化锰脱硫—--—中温锌脱硫—－－—-——焦炉气预热器----—-预热炉————-转化炉-－—-－－焦炉气预热器-－—－－焦炉气初预热器—-—－——锅炉给水预热器--－－-第一二水冷器－--—-－气液分离器-－—-—常温锌脱硫-——--五段压缩－－--—－五段油过滤器———---——气气换热器-－——-电加热器--——－－合成塔—
空分
氧气
气化
煤 变换 变换气提尾气 净化 二氧化碳 压缩 甲醇合成 氢回收 驰放气 精馏
精甲醇常压塔排水 产品甲醇
废催化剂 净化废水
变换冷却塔废水 废催化剂
废渣 气化废水 空气
氢气
——-—－—合成废锅----－－气气换热器———－—水冷器———－—-甲醇分离器(气体大部分打循环，少部分放空）--－-－闪蒸槽-—－-—－-甲醇中间槽-—-－-预塔精馏－——-加压塔精馏－—---常压塔精馏-———-回收塔精馏-－--精甲醇储罐.
.
·····谢阅。
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第二阶段： CH4 + H2O → CO + 3H2 CH4 + CO2 → 2CO + 2H2
二、焦炉气转化工艺
2. 非催化部分氧化转化法 第一阶段： 2H2 + O2 → 2H2O CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 第二阶段： CH4 + H2O → CO + 3H2 控制步骤 优点：不需要催化剂、精脱硫可以后移，无需再加蒸汽
三、影响甲烷转化的因素
第二节 焦炉气的净化
3. 铁钼+镍钼两级加氢、铁锰+氧化锌两级吸收
该工艺对传统铁（钴）钼催化加氢+氧化铁、氧化锌脱 硫二提出了一些改进。
操作条件：温度350℃，压力2.3MPa。 工艺流程：铁钼加氢转化→铁锰粗脱硫→镍钼加氢转 化→氧化锌精脱硫。
第三节 焦炉气的转化
一、焦炉气转化的原理 二、焦炉气转化工艺 三、影响甲烷转化的因素
焦炉煤气制甲醇
第十二章 焦炉煤气制甲醇
第一节 焦炉煤气制甲醇的原理 第二节 焦炉气的净化 第三节 焦炉气转化 第四节 甲醇的合成和精馏
第一节 焦炉煤气制甲醇的原理
CH4 + H2O → CO + 3H2 合成气制甲醇的反应：CO + 2H2 → CH3OH 甲醇合成气的要求主要包括以下三个方面： （1）合理的氢碳比例； （2）合理的二氧化碳和一氧化碳比例； （3）合成气中中杂质的要求。
三、影响甲烷转化的因素
1.温度 甲烷转化反应是可逆吸热反应，提高温度对反应平衡和
反应速率有利。 控制转化气质量措施：转化炉出口温度在960℃左右。 控制出口温度的方法：控制氧气量和焦炉气的入炉温度
。 转化炉加入氧气的目的：使部分焦炉气燃烧以提供转化
反应所需的热。
三、影响甲烷转化的因素
2. 压力 降低反应压力有利于提高平衡转化率。 实际生产采用加压操作原因：使后序工段节
、转化气中CO2的含量较满足甲醇合成； 缺点：转化温度高（>1200℃）、合成气碳不足、单位
甲醇消耗原料气比纯氧催化转化工艺多30%、纯氧消耗高。
二、焦炉气转化工艺
3. 蒸汽转化法 主要反应： CH4 + H2O → CO + 3H2 转化炉在高温下操作，对设备要求高，尤其是
喷嘴，结构复杂，材料要求高。 甲烷催化部分氧化采用一段转化炉。
生。
二炉气纯氧催化部分转化是将焦炉气中的烃类进行部
分氧化和蒸汽转化反应，在转化炉中首先发生H2、CH4与 部分氧气燃烧反应，然后气体进入催化剂层进行烷烃与蒸 汽的转化反应。
第一阶段： 2H2 + O2 → 2H2O CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
第二节 焦炉气的净化
2. 有机硫低温水解+氧化铁、氧化锌脱硫
焦炉气先被引入有机硫水解槽，在有机硫水解槽中被 水解为硫化氢，再通入后序的氧化铁粗脱硫和氧化锌精脱硫 ，使硫含量满足后序工艺要求。
水解催化剂的使用条件：温度90℃，压力0.77～5.0MP a。由于该脱硫工艺采用低温水解脱硫，故最终的脱硫温度 较低，较易满足后序工艺对合成气温度的要求。
一、焦炉气转化的原理
焦炉气转化的原理:在高温的转化炉内，使得 以甲烷为主的烃类在催化剂作用下，与水蒸气发生 转化反应生成CO2、CO、H2，主要反应为：
CH4 + H2O → CO + 3H2 CO + H2O → CO2+ H2 CH4 + CO2 → 2CO + 2H2
一、焦炉气转化的原理
转化过程中可能会发生副反应，主要是析碳反 应：
因此，精脱硫工序是焦炉煤气净化工艺中最重 要的一环。
第二节 焦炉气的净化
1. 铁（钴）钼催化加氢+氧化铁、氧化锌脱硫
焦炉气先经过铁（钴）钼催化剂使有机硫转化为硫化 氢，然后再串以氧化铁脱硫剂脱除大部分硫化氢，最后用氧 化锌脱硫剂把关。
铁（钴）钼催化剂的使用条件：温度350～430℃，压 力0.7 ～7.0MPa。此工艺操作温度高，运行成本高，适合于 有机硫含量较高的原料气精脱硫。
第一节 焦炉煤气制甲醇的原理
空气
O2
空气
转化
废热回收
合成气冷却
N2 蒸汽
湿法脱硫
焦炉煤气 压缩
9.8MPa蒸汽 烟道气放空
合成气压缩 甲醇合成
干法脱硫
弛放气
煤气加热炉
甲醇精馏
煤气
甲醇
图12-1 焦炉气制甲醇工艺流程
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
第二节 焦炉气的净化
制甲醇用焦炉气的要求：总硫体积分数不大于 0.1ppm，烯烃、长链烷烃含量不能太高。
CH4 → C + 2H2 2CO → CO2 + C CO + H2 → C+ H2O
一、焦炉气转化的原理
发生析碳反应的原因： （1）水碳比过低，一般要求水碳比大于2.5； （2）水蒸气与原料气的混合不均匀； （3）转化反应温度高，使得烃类裂解析碳的可能性增
大； （4）催化剂中毒； （5）原料气中烃类碳原子数多，裂解析碳反应容易发
第一节 焦炉煤气制甲醇的原理
（1）合理的氢碳比例 合成气中CO和CO2都存在时，应满足f=(H2-CO2
)/(CO+CO2)=2.05～2.15。 氢过量的原因？
✓ 减少羰基碳和高级醇的生成 ✓ 延长催化剂寿命
第一节 焦炉煤气制甲醇的原理
（2）合理的二氧化碳和一氧化碳比例 合成气中适量CO2存在的必要性？ ✓使催化剂呈现高活性； ✓使催化剂床层温度易于控制；
省压缩功、减少设备尺寸和催化剂用量。 平衡加压带来的不利影响措施：增大水碳比
和提高反应温度。
三、影响甲烷转化的因素
3. 水碳比 水碳比：加入水蒸气的分子数与焦炉气中碳的原子数的
比值。 提高水碳比有利于转化反应进行，可以降低转化气中残
余甲烷的含量。 增大水碳比的好处：（1）转化率一定时，降低反应温
度和压力；（2）防止析碳现象。 水碳比过高的坏处：增大系统阻力，增加能耗。 实际生产中，水碳比不低于2.5，一般控制在3.8左右。
合成气中CO2最佳含量，应根据催化剂与操 作温度而定。
CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O
第一节 焦炉煤气制甲醇的原理
（3）合成气中杂质的要求
合成气中的杂质：使催化剂失活得有毒物质 和惰性物质。
导致催化剂失活的有毒物质：硫化物、羰基 金属和Cl-。
总硫体积分数不大于0.1ppm，甲烷含量不大 于0.6%。
二、焦炉气转化工艺
2. 非催化部分氧化转化法 第一阶段： 2H2 + O2 → 2H2O CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O 第二阶段： CH4 + H2O → CO + 3H2 控制步骤 优点：不需要催化剂、精脱硫可以后移，无需再加蒸汽
三、影响甲烷转化的因素
第二节 焦炉气的净化
3. 铁钼+镍钼两级加氢、铁锰+氧化锌两级吸收
该工艺对传统铁（钴）钼催化加氢+氧化铁、氧化锌脱 硫二提出了一些改进。
操作条件：温度350℃，压力2.3MPa。 工艺流程：铁钼加氢转化→铁锰粗脱硫→镍钼加氢转 化→氧化锌精脱硫。
第三节 焦炉气的转化
一、焦炉气转化的原理 二、焦炉气转化工艺 三、影响甲烷转化的因素
焦炉煤气制甲醇
第十二章 焦炉煤气制甲醇
第一节 焦炉煤气制甲醇的原理 第二节 焦炉气的净化 第三节 焦炉气转化 第四节 甲醇的合成和精馏
第一节 焦炉煤气制甲醇的原理
CH4 + H2O → CO + 3H2 合成气制甲醇的反应：CO + 2H2 → CH3OH 甲醇合成气的要求主要包括以下三个方面： （1）合理的氢碳比例； （2）合理的二氧化碳和一氧化碳比例； （3）合成气中中杂质的要求。
三、影响甲烷转化的因素
1.温度 甲烷转化反应是可逆吸热反应，提高温度对反应平衡和
反应速率有利。 控制转化气质量措施：转化炉出口温度在960℃左右。 控制出口温度的方法：控制氧气量和焦炉气的入炉温度
。 转化炉加入氧气的目的：使部分焦炉气燃烧以提供转化
反应所需的热。
三、影响甲烷转化的因素
2. 压力 降低反应压力有利于提高平衡转化率。 实际生产采用加压操作原因：使后序工段节
、转化气中CO2的含量较满足甲醇合成； 缺点：转化温度高（>1200℃）、合成气碳不足、单位
甲醇消耗原料气比纯氧催化转化工艺多30%、纯氧消耗高。
二、焦炉气转化工艺
3. 蒸汽转化法 主要反应： CH4 + H2O → CO + 3H2 转化炉在高温下操作，对设备要求高，尤其是
喷嘴，结构复杂，材料要求高。 甲烷催化部分氧化采用一段转化炉。
生。
二炉气纯氧催化部分转化是将焦炉气中的烃类进行部
分氧化和蒸汽转化反应，在转化炉中首先发生H2、CH4与 部分氧气燃烧反应，然后气体进入催化剂层进行烷烃与蒸 汽的转化反应。
第一阶段： 2H2 + O2 → 2H2O CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
第二节 焦炉气的净化
2. 有机硫低温水解+氧化铁、氧化锌脱硫
焦炉气先被引入有机硫水解槽，在有机硫水解槽中被 水解为硫化氢，再通入后序的氧化铁粗脱硫和氧化锌精脱硫 ，使硫含量满足后序工艺要求。
水解催化剂的使用条件：温度90℃，压力0.77～5.0MP a。由于该脱硫工艺采用低温水解脱硫，故最终的脱硫温度 较低，较易满足后序工艺对合成气温度的要求。
一、焦炉气转化的原理
焦炉气转化的原理:在高温的转化炉内，使得 以甲烷为主的烃类在催化剂作用下，与水蒸气发生 转化反应生成CO2、CO、H2，主要反应为：
CH4 + H2O → CO + 3H2 CO + H2O → CO2+ H2 CH4 + CO2 → 2CO + 2H2
一、焦炉气转化的原理
转化过程中可能会发生副反应，主要是析碳反 应：
因此，精脱硫工序是焦炉煤气净化工艺中最重 要的一环。
第二节 焦炉气的净化
1. 铁（钴）钼催化加氢+氧化铁、氧化锌脱硫
焦炉气先经过铁（钴）钼催化剂使有机硫转化为硫化 氢，然后再串以氧化铁脱硫剂脱除大部分硫化氢，最后用氧 化锌脱硫剂把关。
铁（钴）钼催化剂的使用条件：温度350～430℃，压 力0.7 ～7.0MPa。此工艺操作温度高，运行成本高，适合于 有机硫含量较高的原料气精脱硫。
第一节 焦炉煤气制甲醇的原理
空气
O2
空气
转化
废热回收
合成气冷却
N2 蒸汽
湿法脱硫
焦炉煤气 压缩
9.8MPa蒸汽 烟道气放空
合成气压缩 甲醇合成
干法脱硫
弛放气
煤气加热炉
甲醇精馏
煤气
甲醇
图12-1 焦炉气制甲醇工艺流程
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
第二节 焦炉气的净化
制甲醇用焦炉气的要求：总硫体积分数不大于 0.1ppm，烯烃、长链烷烃含量不能太高。
CH4 → C + 2H2 2CO → CO2 + C CO + H2 → C+ H2O
一、焦炉气转化的原理
发生析碳反应的原因： （1）水碳比过低，一般要求水碳比大于2.5； （2）水蒸气与原料气的混合不均匀； （3）转化反应温度高，使得烃类裂解析碳的可能性增
大； （4）催化剂中毒； （5）原料气中烃类碳原子数多，裂解析碳反应容易发
第一节 焦炉煤气制甲醇的原理
（1）合理的氢碳比例 合成气中CO和CO2都存在时，应满足f=(H2-CO2
)/(CO+CO2)=2.05～2.15。 氢过量的原因？
✓ 减少羰基碳和高级醇的生成 ✓ 延长催化剂寿命
第一节 焦炉煤气制甲醇的原理
（2）合理的二氧化碳和一氧化碳比例 合成气中适量CO2存在的必要性？ ✓使催化剂呈现高活性； ✓使催化剂床层温度易于控制；
省压缩功、减少设备尺寸和催化剂用量。 平衡加压带来的不利影响措施：增大水碳比
和提高反应温度。
三、影响甲烷转化的因素
3. 水碳比 水碳比：加入水蒸气的分子数与焦炉气中碳的原子数的
比值。 提高水碳比有利于转化反应进行，可以降低转化气中残
余甲烷的含量。 增大水碳比的好处：（1）转化率一定时，降低反应温
度和压力；（2）防止析碳现象。 水碳比过高的坏处：增大系统阻力，增加能耗。 实际生产中，水碳比不低于2.5，一般控制在3.8左右。
合成气中CO2最佳含量，应根据催化剂与操 作温度而定。
CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O
第一节 焦炉煤气制甲醇的原理
（3）合成气中杂质的要求
合成气中的杂质：使催化剂失活得有毒物质 和惰性物质。
导致催化剂失活的有毒物质：硫化物、羰基 金属和Cl-。
总硫体积分数不大于0.1ppm，甲烷含量不大 于0.6%。