合成气制甲醇
甲醇生产
授课内容：•甲醇生产方法•合成气生产方法•合成气生产甲醇原理知识目标：•了解常见甲醇生产方法•了解合成气生产方法•掌握合成气生产甲醇原理能力目标：•分析和判断各种甲醇生产方法的优缺点•分析和判断合成气制甲醇反应产物中产品的分布特点思考与练习：•常见生产甲醇方法有哪些？•合成气生产方法有哪些？•影响合成气生产甲醇的主要因素有哪些?甲醇是饱和醇中最简单的一元醇，最早是由木材和木质素干馏制得，俗名又称“木醇”或“木精”。
甲醇（CH3OH在通常状态下为无色、略带乙醇香味的挥发性液体。
甲醇与水互溶，在汽油中也有很大的溶解度，熔点175.6K，常压沸点337.8K。
甲醇毒性很大，饮入5〜8ml可使人失明，30ml能致人死亡。
甲醇蒸气与空气能形成爆炸性混合物，爆炸极限为6.0%〜36.5%。
甲醇是仅次于三烯和三苯的重要基础有机化工原料，尤其近年来在有些以达国家中，甲醇以清洁燃料的身份登上了环境保护的殿堂，更使其身份倍增。
因此，发达国家中甲醇产量仅次于乙烯、丙烯、苯，居第四位。
甲醇广泛用于有机合成、染料、合成纤维、合成橡胶、涂料和国防等工业。
甲醇大量用于生产甲醛和对苯二甲酸二甲酯。
以甲醇为原料经羰基化反应直接合成醋酸已经工业化。
近年来，随着技术的发展的能源结构的改变，甲醇又开辟了许多新的用途，是合成人工蛋白的重要原料，蛋白转化率高，发酵速度快，价格便宜，所得人工合成蛋白是很好的畜禽饲料。
以甲醇为原料生产烯烃和汽油已实现工业化。
因此，甲醇的生产具有十分重要的意义。
第一节生产方法早期用木材或木质素干馏法制甲醇的方法，在工业上已经被淘汰。
现在，凡含有碳素的固体、液体和气体均可转化为碳的化合物，再以人工合成法制取甲醇。
目前，可以制取甲醇的方法有以下几种。
一、氯甲烷水解法氯甲烷的水解反应如下：CH 3Cl + H 2O NaOH CH3OH +HCl但是，即使与碱溶液共沸至140C,其水解速度仍很慢。
在300〜350C,在碱石灰作用下氯甲烷可以定量地转变为甲醇和二甲醚，反应式如下：2CH3Cl + Ca （OH）2 CaCl2 +2CH3OHCH3Cl + CH 3OH CH3OCH3 + HClCH3OCH3 + H 2O 2CH3OH在350C，于流动系统中进行这一过程时，所得到的甲醇产率为67% 二甲醚为33%氯甲烷的转化率达98%。
甲烷和二氧化碳反应生产甲醇的原理
甲烷和二氧化碳反应生产甲醇的原理甲烷和二氧化碳反应生产甲醇是一种重要的化学反应。
该反应被广泛应用于石油化工、环保产业等领域。
其原理是让甲烷和二氧化碳反应，产生一种叫做合成气的混合气体，再将合成气在催化剂的催化下，经过多种化学反应，最终生成甲醇。
以下是该反应的详细步骤：第一步，甲烷和二氧化碳的反应。
这个反应可以用下面的化学方程式来表示：CH4 + CO2 → 2 CO + 2 H2这个反应是一个放热反应，可以采用高温高压的方法来促进反应的进行。
在这个反应中，甲烷和二氧化碳发生反应，产生了一种混合气体，叫做合成气。
合成气是包含有一部分CO和H2的气体混合物。
第二步，CO和H2之间的反应。
合成气中CO和H2的比例可以通过调整反应条件来控制。
当CO和H2的比例满足一定的比例时，它们可以在催化剂的催化下发生反应，产生甲醇。
这个反应可以用下面的化学方程式来表示：CO + 2 H2 → CH3OH在这个反应中，CO和H2发生反应，产生了甲醇。
催化剂通常使用金属或金属氧化物，如铑、锌蒸氧化物等。
经过以上两步反应，最终可以得到甲醇。
这个反应的产物是甲醇，所以这个反应被称为甲醇合成反应。
当然，在工业生产中，还需要对反应产物进行分离等后续处理。
需要注意的是，这个甲醇合成反应是一个复杂的过程，需要优化反应条件、催化剂、反应器等多个因素才能得到高效稳定的反应效果。
此外，这个反应对环境的影响也需要考虑。
因为二氧化碳是温室气体之一，而甲烷也是一种温室气体，如果这个反应的产物不能被有效利用和回收，反而被释放到大气中，就会产生环境问题。
因此，我们需要在进行这个反应的同时，考虑环保因素，以免给环境带来负面影响。
总之，甲烷和二氧化碳反应生产甲醇的原理是让甲烷和二氧化碳反应，产生混合气体，然后在催化剂的催化下，CO和H2发生反应，最终得到甲醇。
这个反应虽然复杂，但也是化工领域研究的热点之一，将会对未来的工业生产和环保产业带来积极的影响。
甲醇合成原理方法与工艺
甲醇合成原理方法与工艺图1煤制甲醇流程示意图煤气经过脱硫、变换，酸性气体脱除等工序后，原料气中的硫化物含量小于0.1mg／m3。
进入合成气压缩机，经压缩后的工艺气体进入合成塔，在催化剂作用下合成粗甲醇，并利用其反应热副产3.9MPa中压蒸汽，降温减压后饱和蒸汽送入低压蒸汽管网，同时将粗甲醇送至精馏系统。
一、甲醇合成反应机理自CO加氢合成甲醇工业化以来，有关合成反应机理一直在不断探索和研究之中。
早期认为合成甲醇是通过CO在催化剂表面吸附生成中间产物而合成的，即CO是合成甲醇的原料。
但20世纪70年代以后，通过同位素示踪研究，证实合成甲醇中的原子来源于CO2，所以认为CO2是合成甲醇的起始原料。
为此，分别提出了CO和CO2合成甲醇的机理反应。
但时至今日，有关合成机理尚无定论，有待进一步研究。
为了阐明甲醇合成反应的模式，1987年朱炳辰等对我国C301型铜基催化剂，分别对仅含有CO或CO2或同时含有CO和CO2三种原料气进行了甲醇合成动力学实验测定，三种情况下均可生成甲醇，试验说明：在一定条件下，CO和CO2均可在铜基催化剂表面加氢生成甲醇。
因此基于化学吸附的CO连续加氢而生成甲醇的反应机理被人们普遍接受。
对甲醇合成而言，无论是锌铬催化剂还是铜基催化剂，其多相(非匀相)催化过程均按下列过程进行：①扩散——气体自气相扩散到气体一催化剂界面；②吸附——各种气体组分在催化剂活性表面上进行化学吸附；③表面吸附——化学吸附的气体，按照不同的动力学假说进行反应形成产物；④解析——反应产物的脱附；⑤扩散——反应产物自气体一催化剂界面扩散到气相中去。
甲醇合成反应的速率，是上述五个过程中的每一个过程进行速率的总和，但全过程的速率取决于最慢步骤的完成速率。
研究证实，过程①与⑤进行得非常迅速，过程②与④的进行速率较快，而过程③分子在催化剂活性界面的反应速率最慢，因此，整个反应过程的速率取决于表面反应的进行速率。
提高压力、升高温度均可使甲醇合成反应速率加快，但从热力学角度分析，由于CO、C02和H2合成甲醇的反应是强放热的体积缩小反应，提高压力、降低温度有利于化学平衡向生成甲醇的方向移动，同时也有利于抑制副反应的进行。
甲醇合成的工艺流程和设备
甲醇合成的工艺流程和设备工艺流程：1. 一氧化碳和氢气的制备：首先，通过煤炭气化或天然气重整等方法制备一氧化碳和氢气，然后进行净化和分离处理，得到高纯度的一氧化碳和氢气。
2. 催化反应：将一氧化碳和氢气送入反应器中，在一定的温度和压力条件下，通过催化剂的作用发生一系列反应，将一氧化碳和氢气转化为甲醇。
3. 分离纯化：将反应产物中的甲醇、水蒸汽和未反应的一氧化碳、氢气等组分进行分离和纯化处理，得到高纯度的甲醇产品。
设备：1. 一氧化碳和氢气制备装置：包括气化炉、重整炉、净化器、分离塔等设备。
2. 催化反应器：通常采用固定床反应器，内部填充有高效催化剂，能够保证反应物的充分接触和反应。
3. 分离纯化装置：包括精馏塔、萃取塔、膜分离装置等，用于将反应产物中的各种组分进行分离和纯化处理。
以上是甲醇气相合成的工艺流程和设备，通过精心设计和优化，可以实现甲醇的高效生产，满足不同行业的需求。
甲醇气相合成是一种复杂的化学工艺过程，涉及到高温高压、催化剂选择、反应器设计等多个方面的技术问题。
在甲醇的生产过程中，存在一系列的技术挑战，包括反应的选择性和产率问题、催化剂的稳定性和寿命等。
针对这些挑战，科学家和工程师们提出了许多解决方案，并对工艺流程和设备进行了深入的研究和优化。
在工艺流程方面，甲醇气相合成主要包括气体净化、气体反应和产物分离三个阶段。
首先，气体净化要求将一氧化碳和氢气分离、净化并去除其它杂质；然后在反应阶段，一氧化碳和氢气在一定的温度、压力和催化剂存在下发生反应，生成甲醇；最后在产物分离阶段，需要对反应产物中的甲醇、水蒸汽、未反应的一氧化碳、氢气等组分进行分离、纯化和回收。
这些工艺环节都需要设计合适的设备和优化的操作条件，以保证甲醇高效产出且质量优良。
对于设备的选择和设计，首先需要考虑气体净化部分的设备选型，包括气化炉、重整炉、净化器和分离塔等。
这些设备需要具备耐高温、高压、耐腐蚀等特性，同时还要保证反应物料的净化和分离效果。
甲醇合成操作规程
1工艺原理概述本工序是以合成气（其主要成份为H2、CO、CO2）为原理，在合适的温度压力、铜基甲醇催化剂的作用下反应生成甲醇的过程，其主要反应式如下：CO+2H2 CH3OH + 90.64KJ/mo1CO2+3H2CH3OH+H2O+48.02KJ/mo1以上反应均为放热反应，所以在反应器中必须不断移走反应生成热，以防止床层温度过高而使催化剂烧结，失去活性。
铜基甲醇合成催化剂适于在200~290℃、4.0~10.0MPa条件下进行反应合成甲醇。
由于上述反应的单程转化率相对较低，反应后的气体经冷凝分离出液相产物后，大部分未反应气体继续循环使用，仅将少量气体排放，以控制系统中惰性气体的含量。
冷凝分离出来的液相产物（即粗甲醇）初含有甲醇、水和少量的乙醇、甲酸甲酯、二甲醚等有机杂质外，换溶有少量的未反应气体（其中以CO2含量最多）。
这些溶解的气体大部分经减压闪蒸脱除后，粗甲酸送去精馏工序进一步精制以得到精甲醇。
2工艺流程说明参见工艺管道及仪表流程图1269-32-600-1~2新鲜气和循环气在联合压缩机内增压并混合后，压力约5.9MPaG,温度约40℃，即为入塔气。
入塔气先经入塔气预热器（E0601)壳程，与甲醇合成塔（R0601)出口气体（出塔气)换热升温至200~300℃，进入甲醇合成塔（R0601)的催化剂床层进行反应。
气包（V0603)与合成塔（R0601)壳测炉水形成自然循环系统，通过合成塔壳测炉水沸腾带走反管内反应生成热同时副产中压蒸汽。
出合成塔（R0601)反应后气体（出塔气）温度约为230~260℃，首先进入入塔气预热器（E0601）管程，预热入塔气；出E0601后，温度约~93℃，进入甲醇水冷器（E0602)冷却，温度降至40℃以下。
反应生成的甲醇等产物绝大部分在此冷凝下来，气液混合物进入甲醇分离器（V0601)进行两相分离。
未反应的气体从分离器上部排出，其中大部分的未反应气体（即循环气）返回联合压缩机升压后循环使用。
二氧化碳合成甲醇的化学方程式
二氧化碳合成甲醇的化学方程式
二氧化碳加氢制甲醇化学反应方程式：
二氧化碳加氢合成甲醇反应进气原料为CO2和H2，在反应器内可能发生的化学反应如下：
CO2 + 3H2＝CH3OH + H2O
第一步：CO2 + H2＝CO + H2O
第二步：CO + H2 ＝CH3OH
第三步：CO2 + 4H2 ＝CH4 + 2H2O
二氧化碳加氢制甲醇反应中，温度、压力和H2/CO2比都是影响反应的重要因素。
二氧化碳加氢制甲醇是放热反应，随着温度升高，甲醇的选择性降低，因此温度升高对二氧化碳制甲醇不利。
由化学反应式可知，二氧化碳加氢合成甲醇是摩尔数降低的反应，因此压力增加有利于反应的进行。
甲醇的合成
甲醇的合成一、甲醇的概述甲醇，又称甲基醇，是一种无色透明的液体，具有刺激性气味。
它是一种重要的工业原料和化学品，广泛应用于化学、医药、建筑等领域。
甲醇的合成方法也十分多样，下面将详细介绍几种常见的合成方法。
二、直接合成法直接合成法是将碳氢化合物（如天然气、煤气等）与水蒸气在高温高压下进行反应制得甲醇。
这种方法具有原料来源广泛、反应条件简单等优点，但其产率较低且需要大量能源。
三、间接合成法1. 甲醛还原法甲醛还原法是将甲醛在催化剂作用下还原为甲醇。
该方法具有产率高、催化剂易得等优点，但需要使用有毒的甲醛作为中间体，存在安全隐患。
2. 一氧化碳加氢法一氧化碳加氢法是将一氧化碳和水在催化剂作用下反应生成甲醇。
该方法具有产率高、反应条件温和等优点，但需要使用一氧化碳作为原料，存在安全隐患。
3. 二氧化碳还原法二氧化碳还原法是将二氧化碳在催化剂作用下还原为甲醇。
该方法具有可持续性、环保等优点，但目前产率较低，需要进一步研究和改进。
四、催化剂的选择催化剂是影响甲醇合成反应速率和产率的关键因素。
目前常用的催化剂主要有铜系、锌系、铬系等。
其中，铜系催化剂具有活性高、选择性好等优点，被广泛应用于甲醇合成领域。
五、反应条件的控制反应温度、压力、空速等因素都会影响甲醇合成反应的产率和选择性。
通常情况下，较高的温度和压力可以提高产率，但也会增加能源消耗和设备成本。
因此，在实际生产中需要综合考虑各种因素，并寻求最优条件。
六、总结甲醇是一种重要的工业原料和化学品，在生产过程中可以采用多种方法进行合成。
不同的合成方法具有各自的优缺点，需要根据实际情况进行选择。
在甲醇合成过程中，催化剂和反应条件的选择也是至关重要的。
未来，随着环保意识的提高和技术的不断进步，甲醇合成领域将迎来更多新技术和新方法。
煤制甲醇原理
煤制甲醇原理
煤制甲醇是一种将煤炭转化为甲醇的技术过程。
该过程主要包括煤气化、合成气制备和甲醇合成三个阶段。
在煤气化阶段，煤炭被加热至高温下与氧气和水蒸气反应，产生一种称为合成气的混合气体。
合成气的主要成分为一氧化碳（CO）和氢气（H2），其比例可以通过调整煤气化条件来控制。
在合成气制备阶段，合成气进一步经过调整、净化和催化等处理，从而得到适合于甲醇合成的合成气体。
主要目的是提高CO和H2的比例，以及去除对甲醇合成有害的杂质。
最后，在甲醇合成阶段，经过合成气的处理后，通过催化剂的作用，将CO和H2反应生成甲醇。
这个过程需要在适当的温度和压力条件下进行。
甲醇的生成率取决于催化剂的类型和活性。
总的来说，煤制甲醇技术利用煤炭作为原料，通过煤气化、合成气制备和甲醇合成等步骤，将煤炭转化为甲醇。
这种技术可以有效地利用煤炭资源，同时也具有一定的环境优势，因为甲醇可以作为一种清洁燃料和化工原料使用。
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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。