3[1].3 天然气转化合成甲醇
天然气制甲醇
第一部分产品概述一、产品介绍：1.1 物化性质：纯甲醇为无色透明略带酒精气味的易挥发液体，甲醇分子式：CH4O，分子量 32.04，沸点64.5℃，熔点-97.8℃，和水相对密度0.7915(20/4℃)，闪点 12.22℃，自燃点463.89℃。
甲醇能和水以任意比相溶，但不形成共沸物，能和多数常用的有机溶剂(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)混溶，并形成恒沸点混合物。
甲醇能和一些盐如CaCl2、MgCl2等形成结晶化合物，称为结晶醇如CaCl2·CH3OH、MgCl2·6CH3OH，和盐的结晶水合物类似，甲醇遇热、明火或氧化剂易着火。
遇明火会爆炸，蒸汽与空气混合物爆炸下限6%~36.5%（体积）。
燃烧时无烟，火焰呈蓝色。
甲醇具有脂肪族伯醇的一般性质,连有羟基的碳原子上的三个氢原子均可被一一氧化,或脱氢生成甲醛,再氧化成甲酸,甲酸氧化的最终产物是二氧化碳和水。
试剂甲醇常密封保存在棕色瓶中置于较冷处。
1.2 用途：甲醇是一种重要的有机化工原料，主要用于生产甲醛，消耗量要占到甲酵总产量的一半。
目前用甲醇合成二甲醚、乙二醇、乙醛、乙醇也日益受到重视。
甲醇是一种重要的有机溶剂，其溶解性能优于乙醇，可用于调制油漆。
一些无机盐如碘化钠、氯化钙、硝酸铵、硫酸铜、硝酸银、氯化铵、氯化钠都或多或少地能溶于甲醇。
作为一种良好的萃取剂，甲醇在分析化学中可用于一些物质的分离，还用于检验和测定硼。
甲醇还可以做防冻剂。
甲醇经微生物发酵可生产甲醇蛋白，富含维生素和蛋白质，具有营养价值高而成本低的优点，是颇有发展前景的饲料添加剂，能广泛用于牲畜、家禽、鱼类的饲养。
甲醇是一种优良燃料可作能源，甲醇和汽油（柴油）或其它物质可混合成各种不同用途的工业用或民用的新型燃料，甲醇和汽油混合可作为燃料用于运输业。
二、甲醇行业介绍：2.1 世界甲醇行业新特点：1）装置大型化全球已有12套百万吨级的甲醇装置，更有3套产能超过170万吨的装置。
天然气制甲醇工艺流程及其控制研究
2019年03月天然气制甲醇工艺流程及其控制研究李博（大庆油田化工集团甲醇分公司，黑龙江大庆163000）摘要：通过对我国天然气制备甲醇的状况开展分析，明确了掌握相关制取工艺流程的重要性。
在此基础上，对转化工艺、合成工艺、精馏工艺进行了探究，以便提高天然气制甲醇的有效性。
同时论述了控制甲醇质量和产量的方法，为关注这一类话题的人们提供参考。
关键词:天然气；甲醇；工艺流程；转化合成工艺；精馏工艺石油资源在社会经济发展中发挥着重要作用。
但近年来，逐渐出现了石油资源短缺的现象，石油价格呈现了上升趋势。
为了满足当前经济的发展需求，寻找代替石油的资源是十分重要的。
这就需要对天然气资源加以重视，甲烷是其最主要的成分，能够进行甲醇的提取，因此需要了解相关流程，以便提高制备效率。
1天然气制甲醇的转化工艺在甲醇生产中，天然气制备比例不断提高，发达国家已经达到了80%以上，但我国天然气制甲醇的比例仅为35%。
因此，需要更熟练的掌握相关工艺流程。
其中，转化工艺是最主要的流程之一，与天然气制甲醇成功率是息息相关的。
一般来说，天然气转化分为2大类，一类是直接转化，另一类是间接转化。
其中，后者的应用是比较多的，而且有利于实现良好的转化效果。
天然气制甲醇的间接转化法主要是依据蒸汽裂解原理进行的，通过制作碳氢比的合成气生产相应的原料，例如甲醇。
在科学技术不断发展的今天，间接转化法也更加成熟和完善，但其也有很多缺点，如高能耗等。
而直接转化法在一定程度上弥补这一缺陷，其能耗是比较少的，节约了实际的操作成本[1]。
在运用天然气转化法进行合成气制备这一环节中，经常会出现二氧化碳量与一氧化碳量不足的问题，影响其转化效率。
为了避免这一现象发生，可以运用加二氧化碳的蒸汽转化法，主要是当二氧化碳不足时，进行外部供应，以便满足合成气的需求。
解决这一问题，还可以应用二段转化法，在使用该方法时最好以天然气为原理。
具体而言，是将整个转化过程分为两段，第一段进行天然气的蒸汽转化，被称为蒸汽催化转化工艺。
天然气制甲醇工艺流程
天然气制甲醇工艺流程天然气是一种重要的化石能源，而甲醇则是一种重要的化工产品。
天然气制甲醇工艺是将天然气作为原料，通过一系列化学反应制备甲醇的过程。
本文将介绍天然气制甲醇的工艺流程，包括原料准备、反应过程、产品分离等环节。
1. 原料准备。
天然气主要成分是甲烷，因此天然气制甲醇的原料主要是甲烷。
在工业上，通常采用蒸汽重整法将甲烷转化为一氧化碳和氢气，然后再进行甲醇合成反应。
此外，还需要氧气作为氧化剂，以促进甲烷的氧化反应。
2. 反应过程。
天然气制甲醇的反应过程主要包括蒸汽重整、甲醇合成和甲醇精馏等步骤。
首先，甲烷和蒸汽在催化剂的作用下发生重整反应，生成一氧化碳和氢气。
然后，一氧化碳和氢气在催化剂的作用下发生甲醇合成反应，生成甲醇。
最后，通过甲醇精馏过程，将甲醇从反应混合物中分离出来。
3. 产品分离。
甲醇合成反应产生的混合物中除了甲醇外，还包含未反应的气体和其他杂质。
因此，需要进行产品分离，将甲醇从混合物中提取出来。
通常采用蒸馏、吸附、结晶等方法进行产品分离，得到纯度较高的甲醇产品。
4. 工艺优化。
天然气制甲醇的工艺流程需要根据原料性质、反应条件等因素进行优化。
例如，在蒸汽重整反应中，催化剂的选择、反应温度和压力的控制等都会影响反应的效果。
在甲醇合成反应中，催化剂的活性和选择性对甲醇的产率和纯度有重要影响。
因此，工艺优化是提高天然气制甲醇效率和产品质量的关键。
总之，天然气制甲醇工艺流程包括原料准备、反应过程、产品分离和工艺优化等环节。
通过合理的工艺设计和操作，可以实现天然气向甲醇的高效转化，为化工行业提供了重要的甲醇资源。
天然气转化合成甲醇的工艺
天然气转化合成甲醇的工艺综述专业：化工12-3班学号：**********学生姓名：**指导教师：**2015-6-24一．前言 (1)二．主体部分 (2)1. 天然气合成甲醇的原理 (2)2. 高压法合成甲醇的原理及工艺流程 (2)3. 低压法合成甲醇的原理及工艺流程 (3)4. 中压法合成甲醇的原理及流程 (4)5. 三者的比较 (4)6. 以天然气合成甲醇的优势和现状 (6)7. 其他原料合成甲醇与天然气合成甲醇的比较 (6)三．结论部分 (8)1. 对天然气合成甲醇的认识和了解 (8)2. 对天然气转化合成甲醇提出我的观点和见解 (8)四．参考文献 (8)天然气转化合成甲醇的工艺一．前言20世纪60年代，石油和天然气作为一次能源与煤炭一起成为主要能源。
与此同时，以石油和天然气为原料的化学工业也迅猛发展起来。
与石油不同的是，天然气的成分主要是低分子量的烷烃。
因此，天然气化工在发展中逐步成为一个体系。
天然气是储量十分丰富的资源和能源，同时也是主要的温室气体之一，合理地利用天然气不仅关系到未来的资源配置和能源利用，而且也是可持续发展的重要战略发展方向之一。
天然气可以合成多种化工原料产品，比如生产合成氨还有甲醇，其中甲醇是最重要的。
甲醇是一种重要的基础化工产品和化工原料，主要用于生产甲醛。
醋酸、甲苯胺、氯甲烷、乙二醇及各种酸的酯类和维尼纶等，并在很多工业部门中广泛用作溶剂。
甲醇在气田开发中用作防冻剂，添在汽油中可提高汽油的辛烷值，甲醇还可直接用作燃料用于发动机。
目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。
典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序。
天然气、石脑油、重油、煤及其加工产品（焦炭、焦炉煤气）、乙炔尾气等均可作为生产甲醇合成气的原料。
天然气与石脑油的蒸气转化需在结构复杂造价很高的转化炉中进行。
由天然气制合成气进而合成甲醇是制甲醇产品一条重要的工艺路线。
天燃气制甲醇流程
天燃气制甲醇流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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在天然气制甲醇的流程启动之前，需做好充分的准备工作。
天然气合成甲醇工艺流程
天然气合成甲醇工艺流程
《天然气合成甲醇工艺流程》
天然气合成甲醇是一种重要的工业化学反应过程，它将天然气中的甲烷通过一系列催化反应转化为甲醇。
这种工艺流程具有广泛的应用前景，因为甲醇是一种重要的有机化工产品，可以用于制造塑料、涂料、合成树脂等多种化工产品。
天然气合成甲醇工艺流程主要包括甲烷转化、合成气制备和合成甲醇三个步骤。
首先是甲烷转化步骤，甲烷经过催化反应转化为一氧化碳和氢气。
这是通过在高温和高压下将甲烷与水蒸气进行催化反应来实现的，通常采用镍基或铜基催化剂。
这一步骤的关键是通过有效的催化剂和反应条件将甲烷分解为一氧化碳和氢气，为后续的合成气制备提供原料。
接下来是合成气制备步骤，将一氧化碳和氢气通过一系列反应转化为合成气，通常是一定比例的一氧化碳和氢气。
这一步骤是通过催化剂的作用，将一氧化碳和氢气进行水煤气变换反应，得到合成气的混合气体。
最后是合成甲醇步骤，将合成气经过变压、变温和催化剂的作用生成甲醇。
合成气在高压、低温和铜基催化剂的作用下进行甲醇合成反应，生成纯度高的甲醇产品。
整个天然气合成甲醇工艺流程包括了多个关键的反应步骤和催
化剂的使用，需要严格控制工艺参数和操作条件，以保证产品质量和产量。
随着工艺技术的不断改进和提高，天然气合成甲醇工艺流程将更加高效、环保，并具有更广泛的应用领域。
甲醇合成的工艺流程和设备
甲醇合成的工艺流程和设备甲醇是一种重要的化工原料，广泛应用于化工、医药、食品等领域。
甲醇的合成工艺流程主要包括天然气制甲醇和煤制甲醇两种。
以下将以天然气制甲醇为例，介绍甲醇的合成工艺流程和设备。
1. 甲醇合成工艺流程甲醇的合成主要通过气相合成法进行，该方法通过一系列复杂的催化反应将一氧化碳和氢气合成甲醇。
具体的工艺流程如下：- 天然气→天然气净化→变化转换反应→合成气→合成气净化→合成气改质→甲醇合成→甲醇回收2. 甲醇合成设备甲醇合成设备主要包括催化反应器、冷凝器、分离塔等：- 催化反应器：将一氧化碳和氢气催化反应生成甲醇，需要具有较高的反应活性和选择性。
- 冷凝器：用于冷却和凝结合成气中的甲醇，使其形成液体甲醇。
- 分离塔：用于将液体甲醇从残余的气相中分离出来，保证甲醇的纯度和回收率。
3. 甲醇生产过程甲醇生产过程主要包括天然气的催化转变、合成气的制备、甲醇的合成和甲醇的回收等环节。
整个过程需要耗费大量的热能和电能，因此需要具备较为完备的能源设施和配套设备。
总的来说，甲醇的合成工艺流程较为复杂，需要涉及多个催化反应和分离过程，所需要的设备也比较繁杂。
企业在进行甲醇合成生产时，需要充分考虑到工艺流程和设备配置，确保生产过程的高效稳定。
甲醇是一种重要的化学品，其合成工艺的复杂性和对能源的依赖性使得甲醇工业在全球范围内备受关注。
天然气制甲醇是目前全球最为主流的甲醇生产工艺。
下面将详细介绍甲醇的合成工艺流程和设备，以及在甲醇生产过程中可能出现的关键技术和挑战。
4. 甲醇合成过程甲醇的合成工艺主要涉及以下几个过程：4.1 天然气制备合成气首先，天然气需要在天然气净化设备中进行净化处理，去除其中的硫化氢、二氧化碳和水等杂质。
通过石灰石和干燥剂的吸附、脱硫等处理，可使天然气达到合成气制备的要求。
然后，经催化转化反应，天然气中的甲烷和水蒸气进行高温反应，生成一氧化碳和氢气，形成合成气。
4.2 合成气的制备合成气是由一氧化碳和氢气所组成的气体混合物，它是甲醇合成的重要中间产物。
天然气制甲醇合成气转化工艺的分析
２ＣＨ４ ＋Ｏ２ ２ＣＯ＋４Ｈ２
（５）
甲烷重整反应 （１） 与变换反应 （２） 在重
整温度下为可逆反应，反应 （２） 是微放热的，
在蒸汽重整温度较高时，反应平衡向左移动；当
使用大量过剩蒸汽参与反应时，会消耗 ＣＯ，反
应得到更多的 ＣＯ２，生成的合成气中 Ｈ２ 过剩， 未转化的气体在合成甲醇阶段可以回收利用。反
天然气的主要成分为甲烷，甲烷通过与水蒸
产品多样灵活，有利于化解低气价的矛盾，有利 于分散上游开发的风险，有利于提高项目抗风险
气发生重整反应生成以 ＣＯ和 Ｈ２ 为主要成分的 合成气，之后 ＣＯ与水蒸气发生变换反应，反应
的韧性。因此，为完善我国石油企业在下游国际 方程式如下：
业务产业链的布局，提高产品的附加值，提升项
［参考文献］
［１］王 充，冯为 健， 何 文 德．化 工 设 备 氢 腐 蚀 研 究 分 析 及 其
［３］冯再南，姚泽龙，楼 韧， 等．百 万 吨 级 大 型 甲 醇 合 成 塔 技术发展探讨 ［Ｊ］．煤炭加工与综合利用，２０１５ （１０）：５４ －５７，８．
第 １期
康英英等：天然气制甲醇合成气转化工艺的分析
应 （３） 为不可逆反应，反应可以一直进行到重
烃完全转化。反应 （４） 与反应 （１）、反应 （２）
是有区别的，据勒夏特列原理 （化学平衡移动
原理），在高温条件下，反应平衡向右移动，甲
烷含量减少，ＣＯ含量增高；当反应体系压力增
大时，反应平衡向左移动，甲烷含量增高；当反
应体系水碳比增大时，反应平衡向右移动，甲烷
含量减。
综合以上反应并结合实际生产所需，天然气
制甲醇的主要目标为：① 生产过程中采用适宜
的 Ｈ２／ＣＯ生产合成气，提高蒸汽转化反应中天 然气的转化率，以及降低吨产品的能耗；② 减少
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3.3 天然气转化合成甲醇
3.3.1 概述
1. 性质：
易挥发、易燃、有乙醇香味；
与水、乙醚、苯、酮以及大多数有机溶剂可按各种比例混溶，但不与水形成共聚物；
能溶解多种树脂，但不能溶解脂肪；
有剧毒，空气中允许浓度为0.05mg/L,爆炸极限为6.036.5%。
碳一化学工业：
分子中含有一个碳原子的化合物（如CO、CO2、CH4、CH2O、CH3OH、HCOOH、HCN及其衍生体系）为原料，以有机合成化学和催化化学为手段制造有机化工产品的化学工业的总称。
用途：化工原料、燃料、溶剂、防冻剂等。
（1）燃料
①直接作燃料②甲醇－汽油混合燃料③合成MTBE，提高汽油辛烷值
（2）甲醇蛋白
经生化反应，生成单细胞蛋白
（3）甲醇化学
乙烯、碳酸二甲酯（DMC)、甲酸、甲酸甲酯
3.甲醇的工业生产方法
早期（1661年）用木材或木质素干馏法一氯甲烷水解法甲烷部分氧化法化学合成法1923年，BASF公司实现工业化生产，高压法（T>380℃，P=30MPa）
1966年，ICI，低压法（5MPa）
1972年，ICI，中压法（10MPa）总生产能力4000万吨
1971年，Lurgi，低压法
产量和消耗仅次于乙烯、丙烯、苯。
4.原料路线
20世纪50年代前，以煤和焦炭采用固定床气化法生产的水煤气为原料；50年代以来~至今，以天然气蒸汽转化法生产的合成气为原料；
60年代后，重油部分氧化法有很大发展；
将来，煤的间接液化制甲醇技术将会占重要地位。
天然气、石脑油、重油、渣油、焦炭、煤、含氢气及CO的废气
国外：天然气80％
重油、渣油10％
石脑油5％
煤2％
国内：以煤、重油为主
这些副反应的产物还可以进一步发生脱
水、缩水、酰化或酮化等反应，生成烯烃、
酯类、酮类等副产物。
当催化剂中含有碱性化合物
时，这些化合物生成更快。
副反应不仅消耗原料，而且影
响粗甲醇的质量和催化剂的寿命。
特别是生成甲烷的反应，是一
个强放热反应，不利于操作控制，而且生
成的甲烷不能随产品冷凝，存在于循环系
统中更不利于主反应的化学平衡和反应
速率。
③空速：
低空速：促进副反应，降低甲醇选择性和生产能力
高空速：抑制副反应，提高反应器生产能力和甲醇纯度；太高空速，甲醇浓度太低，难分离。
ZnO-Cr2O3: 20000-40000h-1
CuO-ZnO-Al2O3：10000h-1
④原料气组成
a.氢气过量H2/CO ＝2.2～3.0
①抑制Fe(CO)5在催化剂表面沉积而造成的失活
②导热
③加快反应速度
b. 适量的CO2（～5%）
降低热点温度，抑制二甲醚生成。
c.惰性气体CH4、Ar
PCO、PH2 ↓，使x↓。
3.3.6 反应器
（1）设计要求
a. 维持适宜反应温度，确保优化确定的转化率、选择性和空速。
避免催化剂烧结，关键是移走反应热，避免飞温。
b. 使反应器的生产能力尽可能大
c. 结构简单，便于装卸
（2）反应器类型
根据移走热量的操作方式：等温式、绝热式
根据冷却方式：直接冷却－激冷式
间接冷却－列管式
a. 冷激式绝热反应器（ICI、MGC）
优点：简单、空筒、装卸方便,生产能力大
缺点：床层轴向温差大,出口浓度低,合成效率低
特点：
①浆态床反应器结构简单，溶剂热容较大，合成气与催化剂混合更充分； ②反应热容易移出，对强放热反应容易实现等温操作，催化剂活性稳定；
③与固定床相比浆态床的CO 转化率较高，而合成气的H2/CO 比较低，有利于含富CO 的煤基合成气作原料。
④缺点是三相反应器压降较大，液相内的扩散系数比气相小的多 。
特点： 优点：①合成反应几乎是在等温条件下进行，副反应少，粗甲醇杂质少； ②催化剂床层温度易控制，床层的温差较小，操作平稳； ③出口甲醇浓度较ICI 高，总循环气量比ICI 几乎少一半； 缺点：①材质与制造要比较高，结构复杂，制造困难，维护成本高； ②列管占用了反应器大量的空间，催化剂的装填量仅占反应器的30%；③因用副产蒸汽从催化剂床层移热，受蒸汽压力限制，在催化剂寿命后期难以提高反应温度； ④限于列管长度，扩大生产时，只能增加列管数量，扩大反应器的尺寸，生产操作弹性小。
1．原料气的制备
合成甲醇，首先是制备原料气－合成气。
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。
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。
二是调节原料气的组成，使氢碳比例达到前述甲醇合成
的比例要求，其方法有两种。
（1）变换
如果原料气中一氧化碳含量过高（如水煤气、重质油部
分氧化气），则采取蒸汽部分转换的方法，反应如下：
这样增加了有效组分氢气，提高了系统中氢能的利用效
率。
若造成CO2多余，也比较容易脱除。
（2）脱碳
如果原料气中二氧化碳含量过多，使氢碳比例过小，可
以采用脱碳方法除去部分二氧化碳。
脱碳方法一般采用溶液
吸收，有物理吸收和化学吸收两种方法。
3．压缩
通过往复式或透平式压缩机，将净化后的气体压缩至合成甲醇所需要的压力，压力的高低主要视催化剂的性能而定。
4．合成
根据不同的催化剂，在不同的压力下，温度为240～270℃或360～400℃，通过催化剂进行合成反应，生成甲醇。
产品是以甲醇为主和水以及多种有机杂质混合的溶液，即粗甲醇。
5．蒸馏
粗甲醇通过蒸馏方法清除其中的有机杂质和水，制得符合一定质量标准的较纯的甲醇，称精甲醇。
同时，可获得少量副产物。
（二）工艺流程
工业上合成甲醇工艺流程主要有高压法和中、低压法。
1．高压法合成甲醇的工艺流程
高压法工艺流程一般指的是使用锌铬催化剂，在高温高压下合成甲醇的流程。
2．低压法合成甲醇工艺流程
低压工艺流程是指采用低温、低压和高活性铜基催化剂，在5MPa左右压力下，由合成气合成甲醇的工艺流程。
以ICI低压法甲醇合成的工艺流程为例，介绍合成甲醇的工艺。
合成甲醇的研究新进展
低温液相合成甲醇
⑴现在合成甲醇三大缺点：
①单程转化率低，不得不使用多次循环。
（受反应温度下热力学平衡的限制，产物甲醇含量＜7%）
②ICI等方法原料气要求含5%的CO2，产生杂质水。
③ICI等方法合成气净化成本高。
⑵低温液相合成甲醇
①催化剂体系
活性更高的过渡金属络合催化剂(镍系、铜系等)反应温度低（一般不超过200℃）
②催化反应工艺特点
优点：
单程转化率高（＞90%）不需要循环；
粗产品不生成水和高级醇及羰基化合物；
使用浆态床可使用n(H2)/n（co）比值低的合成气（1~1.7）；
缺点：
由于反应温度低，反应热不易回收利用；
CO2和H2O容易使复合催化剂中毒，因此对合成气体的要求很苛刻，不能含有CO2和H2O。
思考题
1.高低压合成甲醇的比较。
2.根据热力学分析，合成甲醇应在低温（﹤100℃，Kf值大）和高压下（﹥30MPa，推动力大）更为有利，工业上为什么不采用此工艺条件？。