甲醇生产工艺流程图
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。
甲醇生产工艺流程图
（3）、温度高会影响设备使用寿命。高温下由
于甲酸生成，造成设备的氢腐蚀，降低设备机
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2、压力
从化学平衡考虑，压
甲
力提高，对平衡有利； 醇 1000
从动力学考虑，压力提
生 成
高，反应速率加快。由
量 （
图可以看出，压力越大， 800
kg/m3
甲醇生成量越多，但相 催
应的能耗增多，而且还 化 受设备强度限制。因而，剂）
1、反应原理
合成甲醇的化学反应方程式：
（1）、主反应：
CO+2H2 （2）、副反应
CH3OH +102.5kJ/mol
2CO+4H2 CO+3H2 4CO+8H2 CO2+H2
CH3OCH3+H2O +200kJ/mol CH4+H2O +115.6kJ/mol C4H9OH+3H2O +49.2kJ/mol CO+H2O -42.9kJ/mol
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项目
数据
项目
数据
液体密度/kg·m-3
蒸气密度/kg·m-3
沸点/℃ 熔点/℃
临界温度(Tc)/℃
791.3
1.43
64.7 -97.8
240
蒸发潜热 (64.7℃)/kJ·mol-1
熔融热(— 97.1℃)/kJ·mol-1
液体黏度(20℃)
蒸气黏度（15℃）
热导率/[J/(m·s·K)]
600
甲醇蛋白是一种单细胞组成的蛋白，它以甲醇为原料， 通过微生物发酵而制得。
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任务点1 生产工艺路线选择
甲醇生产流程简介(PPT 55页)
金诚泰化工有限责任公司
精诚所至
金石为开
（1）空气分馏塔1台 （2）离心式空压机1台，功率2.2万千瓦 （3）增压机1台，功率1.4万千瓦 （4）膨胀机2台 （5）液氧贮槽1台 （6）液氮贮槽1台 （7）高压液氧泵3开
高 板 换 热
增加机
甲醇生产流 程简介
1
大家好，质检中心 的员工朋友们！
2
3
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金石为开
这次学习内容: 着重于生产过程流程的基本介绍
目的是：
质检中心的员工对生产流程
及工厂的生产框架有一个基本的了 解，使大家有整体感，以便对做到 清晰，明了。对全厂有一个整体观， 以便于对分析工作有所帮助
15
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金石为开
（1）高压闪蒸罐2台 （2）低压闪蒸罐2台 （3）真空闪蒸罐2台 （4）沉降槽1台 （5）灰水槽1台 （6）洗涤塔给水泵2台
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黑水
减 压
换 热
入口 阀 高压 器
闪蒸
低压 闪蒸
真空 闪蒸
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金石为开
渣水处理单元
带式
过滤机
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金石为开
本项目采用耐硫宽温部分变换工艺， 一股气体进变换炉，一股气体不进 变换炉直接与出变换炉的气体汇合， 利用两股气体的比例来控制氢碳比。
变换单元系统组成:中压蒸汽系统； 变换系统；低压蒸汽系统；催化剂 升温活化系统；冷凝液处理系统； 锅炉给水系统。
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精诚所至
甲醇生产工艺流程ppt课件
nCO+2nH2
(CH2)n+nH2O +Q
精选ppt
10
2、甲醇的生产工艺条件
生产温度 270℃左右
压力
5MPa
催化剂 铜基催化剂(CuO—ZnO—Cr2O3) 气体组成（CO-CO2-H2体积分数）/%为2-28-
70
精选ppt
11
任务点2 工艺条件影响因素
在甲醇生产过程中，影响甲醇生成的因素很多， 比如：温度、压力、催化剂、空速、气体组分等。
精选ppt
1
项目
数据
项目
数据
液体密度/kg·m-3
蒸气密度/kg·m-3
沸点/℃ 熔点/℃
临界温度(Tc)/℃
791.3
1.43
64.7 -97.8
240
蒸发潜热 (64.7℃)/kJ·mol-1 熔融热(— 97.1℃)/kJ·mol-1 液体黏度(20℃) 蒸气黏度（15℃） 热导率/[J/(m·s·K)]
精选ppt
5
合成气为原料生产甲醇主要分为三种方式: 1 高压法
2 中压法
3 低压法
精选ppt
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甲醇的生产方法介绍
1、高压法 用一氧化碳与氢在高温（340~420℃
）高压（30.0~50.0MPa）下用锌-铬氧化物作催化 剂合成甲醇。
2、低压法
一氧化碳与氢气为原料在低压（5.0MPa）和
275℃左右的温度下，采用铜基催化剂合成甲醇。低
③ 中压法在低压法的程度上又提高了催化剂的性能， 使得流程简单、投资省、见效快，使甲醇工业得到 进一步的发展，但是中压法合成甲醇的原料气中含 硫总量应小于1mL/m3，对原料气的要求很严格，再 者中压法也不适应与大批量生产。
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。
甲醇生产工艺流程图
甲醇的生产原理
1、反应原理
合成甲醇的化学反应方程式：（1）、主反应：C+2H2 （2）、副反应
CH3OH +102.5kJ/mol
2CO+4H2 CO+3H2 4CO+8H2 CO2+H2
CH3OCH3+H2O +200kJ/mol CH4+H2O +115.6kJ/mol C4H9OH+3H2O +49.2kJ/mol CO+H2O -42.9kJ/mol
4、空速
空速或循环气量是调节合成塔温度及产量的重要 手段。循环量增加，转化率下降，但空速大了，甲 醇产量有所增加。在空速为5000~10000h-1范围内， 空时产率随空速增加而增加，超过104h-1，空速影 响不大。
5 气体组分
（1） 新鲜气中（H2-CO2）/（CO+CO2）摩尔比应控 制在2.0~2.2，一般说来，摩尔比过小，易发生副反 应及易结炭，且催化剂易衰老。摩尔比过大，单耗 增加。
nCO+2nH2
(CH2)n+nH2O +Q
2、甲醇的生产工艺条件
生产温度 270℃左右
压力
5MPa
催化剂 铜基催化剂(CuO—ZnO—Cr2O3) 气体组成（CO-CO2-H2体积分数）/%为2-28-
70
任务点2 工艺条件影响因素
在甲醇生产过程中，影响甲醇生成的因素很多， 比如：温度、压力、催化剂、空速、气体组分等。
羰基化反应、脱水反应、裂解反应等。
3 用途
⑴碳一化工的支柱 甲醇是一种重要的基础原料，广 泛用于制造各种有机化学品。 ⑵新一代燃料 甲醇是一种易燃液体，燃烧性能好， 辛烷值高，抗爆性能好；而且甲醇是一种洁净染料， 燃烧时无烟，它的燃烧速度快，放热快，热效率高， 能减少排气污染。
甲醇生产工艺流程图
• 2、压力
从化学平衡考虑，压
力提高，对平衡有利； 甲 1000 从动力学考虑，压力提 醇 高 图 甲，可醇反以生应看成出速量，率越压加多力快 ，越。 但大由 相，生成量（ 800
应的能耗增多，而且还 600 受设备强度限制。因而，
250 ℃
300 ℃
kg/m3
选 4催~用化6M合剂p成活。性压操、力作负一压荷般力高为还低受、催化剂 空速大小、冷凝分离好 ）
坏、惰性气含量等影响。
400
350
℃
200
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
12
P/MPa
3、பைடு நூலகம்化剂
在低压法甲醇合成工业中，催化剂的使用是至关重 要的。
铜基催化剂改进了甲醇合成塔结构，使得反应温 度能够严格控制，从而延长了铜基催化剂的使用寿命。 铜基催化剂的活性与铜含量有关
1、高压法 用一氧化碳与氢在高温（340~420℃）
高压（30.0~50.0MPa）下用锌-铬氧化物作催化剂 合成甲醇。
2、低压法
一氧化碳与氢气为原料在低压（5.0MPa）和 275℃左右的温度下，采用铜基催化剂合成甲醇。低 压法成功的关键是采用了铜基催化剂，铜基催化剂 比锌-铬催化剂活性好得多，是甲醇合成反应能在较 低的压力和温度下进行。
项目
数据
项目
数据
液体密度/kg·m-3
蒸气密度/kg·m-3
沸点/℃ 熔点/℃
临界温度(Tc)/℃
791.3
1.43
64.7 -97.8
240
蒸发潜热 (64.7℃)/kJ·mol-1
甲醇生产工艺流程 PPT
600
250℃ 300℃
选用合成压力一般为 4~6Mp。操作压力还受 400
350℃
催化剂活性、负荷高低、
空速大小、冷凝分离好
200 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
坏、惰性气含量等影响。
P/MPa
3、催化剂
在低压法甲醇合成工业中，催化剂的使用是至关重 要的。
铜基催化剂改进了甲醇合成塔结构，使得反应温 度能够严格控制，从而延长了铜基催化剂的使用寿命。 铜基催化剂的活性与铜含量有关
（1）、温度高会影响催化剂的使用寿命。在温 度高的情况下，铜基催化剂晶格发生变化，催 化剂活性表面逐渐减少。如果温度超过280℃， 催化剂活性很快丧失。
（2）、温度高会影响产品质量。反应温度高， 在CO加H2的反应中，副反应生产量增加，使 粗甲醇中杂质增加，不但影响产品质量，而且 增加了H2的单耗。
合成塔内部类似于一般的列管式换热器，列管内 装催化剂，管外为沸腾水，甲醇合成反应放出的热很 快被沸腾水移走。合成塔壳程的锅炉给水是自然循环 的，这样通过控制沸腾水上的蒸汽压力，可以保持恒 定的反应温度，变化0.1MPa相当于1.5℃。
如图：
任务点4 安全、节能、环保生产工艺
一 甲醇的毒性
毒性剂防护甲醇为有毒化工产品，具有显著的麻 醉作用，对于视神经危害最为严重。饮入5~10mL/kg 甲醇可致严重中毒，10mL/kg以上有失明危险，饮入 30mL/kg可以致死甲醇经消化道、呼吸道及皮肤渗透 侵入人体导致中毒。吸甲醇蒸汽时，除特有的症状酩 酊、头痛以外，常使视力模糊而眼痛。这些症状有的 在数小时后即能发生，重症时，呈现眩晕、呼吸困难、 胃痛、疝痛、便秘，有时还会有出血，需要数日才能 恢复。在这期间也能引起疲劳、不适。重症时能出现 发绀。不论急性、慢性都需要较长时间才能恢复。工 作场所空气中甲醇蒸汽最高容许浓度260mg/m³。
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甲醇蛋白是一种单细胞组成的蛋白，它以甲醇为原料， 通过微生物发酵而制得。
A
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任务点1 生产工艺路线选择
甲醇生产工艺路线： 1 木材或木质素干馏，此法耗用大量木材，产量
低，已淘汰 2 氯甲烷水解，水解法价格贵，没有得到工业应
用 3 甲烷部分氧化，生产技术复杂，副反应多，产
品难分离，原料利用率低，尚未广泛应用 4 合成气化学合成法，此法成熟，已工业化生产
① 高压法生产甲醇的历史悠久，存在一些不足，尤其在温度 和压力方面，由于温度和压力都太高，在生产过程中不易 控制，也容易发生事故。
A
8
② 发现了铜基催化剂，此催化剂的选择性比锌-铬催化 剂好，消耗在副反应中的原料气和粗甲醇中的杂质 都比较少，并且还大大降低了温度和压力使反应过 程易于控制。
③ 中压法在低压法的程度上又提高了催化剂的性能， 使得流程简单、投资省、见效快，使甲醇工业得到 进一步的发展，但是中压法合成甲醇的原料气中含 硫总量应小于1mL/m3，对原料气的要求很严格，再 者中压法也不适应与大批量生产。
1、温度
从化学平衡考虑，温度提高，对平衡不利；从
动力学考虑，温度提高，反应速率加快。因而，存
在最佳温度。甲醇合成铜基催化剂的使用温度范围
为210~270oC。温度过高，催化剂易衰老，使用寿
命短；温度过低，催化剂活性差，且易生成羰基化
合物。为保证催化剂使用寿命，应在确保质量的前
提下，尽可能控制温度较A 低些。
甲醇性质及应用
1 物理性质
甲醇是饱和醇系列中的代表，分子式为CH3OH，相 对分子质量为32.04.在常温常压下，纯甲醇是无色、 不流动、不挥发、可燃的有毒液体，有类似乙醇的 气体。甲醇可以与水、乙醇、乙醚等很多有机液体 互溶，但不能和脂肪烃类化合物互溶。甲醇蒸气和 空气混合，在一定范围内形成爆炸性混合物，爆炸 极限为6.0%~36.5%（体积）。
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（1）、温度高会影响催化剂的使用寿命。在温 度高的情况下，铜基催化剂晶格发生变化，催 化剂活性表面逐渐减少。如果温度超过280℃， 催化剂活性很快丧失。
（2）、温度高会影响产品质量。反应温度高， 在CO加H2的反应中，副反应生产量增加，使 粗甲醇中杂质增加，不但影响产品质量，而且 增加了H2的单耗。
（3）、温度高会影响设备使用寿命。高温下由
于甲酸生成，造成设备的氢腐蚀，降低设备机
A
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2、压力
从化学平衡考虑，压
力提高，对平衡有利；
甲 醇 1000
从动力学考虑，压力提 生
高，反应速率加快。由 成 图可以看出，压力越大，量（ 800 甲醇生成量越多，但相
250℃ 300℃
kg/m3
应的能耗增多，而且还 受设备强度限制。因而，催化
A
1
项目
数据
项目
数据
液体密度/kg·m-3
蒸气密度/kg·m-3
沸点/℃ 熔点/℃
临界温度(Tc)/℃
791.3
1.43
64.7 -97.8
240
蒸发潜热 (64.7℃)/kJ·mol-1 熔融热(— 97.1℃)/kJ·mol-1 液体黏度(20℃) 蒸气黏度（15℃） 热导率/[J/(m·s·K)]
羰基化反应、脱水反应、裂解反应等。
3 用途
⑴碳一化工的支柱 甲醇是一种重要的基础原料，广 泛用于制造各种有机化学品。
⑵新一代燃料 甲醇是一种易燃液体，燃烧性能好， 辛烷值高，抗爆性能好；而且甲醇是一种洁净染料， 燃烧时无烟，它的燃烧速度快，放热快，热效率高， 能减少排气污染。
A
3
⑶有机化工的主要原料
压法成功的关键是采用了铜基催化剂，铜基催化剂
比锌-铬催化剂活性好得多，是甲醇合成反应能在较
低的压力和温度下进行。A
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3、中压法
中压法合成甲醇的工艺流程中，操作压力范围为 10.0~27.0MPa，温度为235~315℃。该法的关键在于使用了
一种新型铜基催化剂，综合利用指标要比低压法好。
4、三种方法的比较
nCO+2nH2
(CH2)n+nH2O +Q
A
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2、甲醇的生产工艺条件
生产温度 270℃左右
压力
5MPa
催化剂 铜基催化剂(CuO—ZnO—Cr2O3) 气体组成（CO-CO2-H2体积分数）/%为2-28-
70
A
11
任务点2 工艺条件影响因素
在甲醇生产过程中，影响甲醇生成的因素很多， 比如：温度、压力、催化剂、空速、气体组分等。
600
选用合成压力一般为 剂
4~6Mp。操作压力还受 ） 400
350℃
催化剂活性、负荷高低、
空速大小、冷凝分离好 200
0 1要的化工原料，甲醇主要用于生产甲醛，其 消 耗量约占甲醇总量的30%~40%；其次作为甲基化 剂，生产甲胺、甲烷氯化物、丙烯酸甲酯、甲基丙烯 酸甲酯等。
⑷精细化工与高分子化工的重要原料
在农药、染料、医药、合成树脂与塑料、合成橡胶、 合成橡胶、合成纤维等工业中得到广泛的应用。
⑸生物化工制单细胞蛋白
35.295
3.169
0.5945 0.140 2.1×10-3
临界压力(pc)/MPa 7.97 空气中最大允许浓度/ g·m-
3
0.05
自燃点/℃ 在空气中 在氧气中
空气中爆炸极限（体积分数）
473 /%
6.0--36.5
461 下限--上限
A
2
2 化学性质
甲醇是最简单的饱和脂肪醇，具有脂肪醇的化学性能， 其化学性很活泼，如氧化反应、氨化反应、酯化反应、
A
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合成气为原料生产甲醇主要分为三种方式: 1 高压法
2 中压法
3 低压法
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甲醇的生产方法介绍
1、高压法 用一氧化碳与氢在高温（340~420℃）
高压（30.0~50.0MPa）下用锌-铬氧化物作催化剂 合成甲醇。
2、低压法
一氧化碳与氢气为原料在低压（5.0MPa）和
275℃左右的温度下，采用铜基催化剂合成甲醇。低
从多方面考虑之后，我组决定选用低压法生产 甲醇。
A
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甲醇的生产原理
1、反应原理
合成甲醇的化学反应方程式：
（1）、主反应：
CO+2H2 （2）、副反应
CH3OH +102.5kJ/mol
2CO+4H2 CO+3H2 4CO+8H2 CO2+H2
CH3OCH3+H2O +200kJ/mol CH4+H2O +115.6kJ/mol C4H9OH+3H2O +49.2kJ/mol CO+H2O -42.9kJ/mol