煤制甲醇工艺原理
26页1、-第一章:甲醇生产工艺原理第一节:甲醇的物理化学性质、用途研究出了铜基催化剂,开发出了低压合成工艺,1971年,德国鲁奇公司Lurgi也开发出了低压合成甲醇工艺,以后,世界上甲醇生产工艺根本上采用低压合成工艺。从1975年以后,世界上甲醇生产规模越来越大,甲醇装置单套生产能力到达20万吨/年,到90年代,单套生产能力到达60-80万吨/年,目前已到达100万吨/年的水平。1甲醇的物理化学性质在常态下,甲醇是无色透明的液体,有轻微的酒香;有良好的溶解性,与水、乙醇互溶,在汽油中有较大的溶解度;易燃易爆;有毒性,人摄入20-30ml,会导致失明;摄入50-60ml,会致死。甲醇分子式:CH3OH,分子量:32 构造式: H H -C-OH H沸点:64.4-64.8; 冰点:-97.68;比重0.791;爆炸极限:6.0%-36.5%;闪点:16; 2甲醇的主要用途。甲醇的化学性质很活泼。可进展氧化、脂化、羰基化、胺化、脱水反响。甲醇是一种重要的根本有机化工原料。是碳一化学的根底。用甲醇可以生产上百种化工产品。典型的有:甲醛、聚甲醛、醋酸、甲胺、甲基叔丁基醚MTBE、甲基丙烯酸甲脂MMA、
2、聚乙烯醇、碳酸二甲脂、硫酸二甲脂、对苯二甲酸二甲脂DMT、二甲脂甲酰胺DMF、二甲醚、乙烯、丙烯及苯,等等。还是一种重要的能源,可直接做燃料、做甲醇燃料电池、甲醇汽油、还可以分解制氢和一氧化碳。2021年,全球甲醇产量到达4500万吨。我国甲醇产量1000多万吨。第二节:甲醇生产工艺原理1合成气的制造与生产甲醇的主要原料合成气含有CO、CO2、H2的气体在一定压力510MPa、温度230-280和催化剂的条件下反响生成甲醇,合成反响如下:CO2H2CH3OHQCO23H2CH3OHH2OQ11生产甲醇的主要原料含有CO、CO2、H2的气体叫合成气。能生产合成气的原料就是生产甲醇的原料。主要有: A气体原料:天然气、油田伴生气、煤层气、炼厂气、焦炉气、高炉煤气;B液体原料:石脑油、轻油、重油、渣油;C固体原料:煤、焦碳。1.2以煤为原料生产合成气煤与氧气在高温下燃烧,产生CO2,我们称为燃烧反响。反响式如下:CmHn+O2CO2+H2O+Q在缺氧的情况下,会生成CO,反响式如下:CmHn+O2CO+CO2+H2O+Q上述反响就是用来生产合成气的反响。也是煤气化的主要反响。在这个反响里,C
3、O是我们主要追求的。目前,煤气化的方法主要有干煤粉气化法和水煤浆气化法,典型的干煤粉气化技术有壳牌技术也叫尔、Sell,水煤浆气化技术有德士古技术。我们公司采用热工研究所的干煤粉气化技术,该技术是壳牌技术的一种。气化炉壁采用膜式壁,通锅炉循环水,生产5.2MPa饱和蒸汽。有2个煤喷嘴。喷嘴外环走氧气,环走煤粉。氧气压力4.5MPa,温度180。煤粉用CO2/N2加压到4MPa送进炉。在气化炉中,煤粉与氧气发生局部氧化反响,反响温度在1400-1600,压力为4MPa,反响产物主要是H2、CO、CO2、H2S。反响方程式如下:CmHnSr+m/2 O2mCO+n/2-rH2+rH2SCO+H2OH2+CO2反响产生的粗煤气从气化炉上部出来,在出口部位,经激冷水激冷到900,送到洗涤塔洗涤。洗涤到340,再送湿洗塔湿洗到199,送变换工序。尔炉要求煤的灰熔点低,反响产生的灰以熔融状态向下流入气化炉底部渣池进展淬冷,经碎渣机破碎后定期排放到锁渣斗,再排到脱水槽,用捞渣机捞到皮带,送到渣场。13变换把粗煤气中的多余的CO变换为H2和CO2。使H2/CO到达2.1左右。反响如下:CO+H2O=H
4、2+CO2+Q。因为粗煤气中含有硫,采用一段宽温耐硫变换串两段低温耐硫变换工艺。工艺特点如下:采用钴-钼耐硫催化剂,适用于高CO、高含硫原料气,对原料气含硫无上限要求,有低限。宽温变换催化剂起活温度为240,最高可耐480。低温变换催化剂起活温度为180,最高可耐450。适应CO浓度高、温升高的特点。为防止甲烷化副反响,一般要求提高水气比。因CO浓度高,采用热力学难于控制,必须采用动力学控制。要求催化剂供应商有可靠的动力学模型。经历上,宽变用K8-11,低变用QCS-04。采用局部变换工艺,约35%煤气不经变换,调节手段灵活。变换余热分级回收。冷凝液作为煤气化系统补水,节约中压蒸汽。2粗煤气脱碳、脱硫净化采用低温甲醇洗脱除酸性气体,即CO2、H2S、COS。该工艺是林德公司和鲁奇公司联合开发的气体净化工艺。由理工大学提供。甲醇溶剂对CO2和H2S、COS的吸收有很高的选择性,同等条件下,对H2S、COS的溶解度是对CO2的4倍、6倍左右。可以在同一塔进展脱硫和脱碳,及脱除其他杂质,脱硫彻底,总S0.1ppm。低温下操作,能耗低,溶剂损失小,工艺气损失小,生产费用低。21硫回收采用三级克
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