【正文】 年產(chǎn) 10 萬噸甲醇生產(chǎn)的初步設計 1 緒論 概述 甲醇的意義及作用 甲醇作為及其重要的有機化工原料，是碳一化學工業(yè)的基礎產(chǎn)品，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。長期以來，甲醇都是被作為農(nóng)藥，醫(yī)藥，染料等行業(yè)的工業(yè)原料，但隨著科技的進步與發(fā)展，甲醇將被應用于越來越多的領域。 甲醇的生產(chǎn)工藝及發(fā)展 生產(chǎn)的發(fā)展 世界甲醇工業(yè)的發(fā)展 總體上說，世界甲醇工業(yè)從 90 年代開始經(jīng)歷了 19911998 的供需平衡，19981999 的供大于求，從 2021 年初至今的供求基本平衡三個基本階段。 [1]據(jù)Nexant Chen Systems 公司的最新統(tǒng)計，全球 2021 年甲醇生產(chǎn)能力為 萬t/a[2]以下是最近幾年的甲醇需求統(tǒng)計。 全球主要地區(qū)甲醇消費構(gòu)成 2021年 2021年 2021年 2021年 按用途分 甲醛 940(31) 970(32) 1010(32) 1050(33) MTBE 830(28) 810(26) 780(25) 760(22) (其中美國） 470(16) 430(14) 340(11) 270(8) 醋酸 270(9) 290(9) 300(10) 310(10) MMA 90(3) 90(3) 100(3) 100(3) 其他 880(29) 900(29) 930(30) 970(30) 需求合計 3020（ 100) 3060(100) 3100(100) 3180(100) 按地區(qū)分 亞洲 920(30) 940(31) 990(32) 1040(33) 年產(chǎn) 10 萬噸甲醇生產(chǎn)的初步設計 2 北美 1000(33) 1000(33) 980(31) 970(31) 西歐 630(21) 640(21) 650(21) 670(21) 其他 470(16) 480(16) 490(16) 500(16) 需求合計 3020(100) 3060(100) 3110(100) 3180(100) 從上表可以看出，到 2021 年為止，甲醇仍主要用于制造甲醛和 MTBE。用于制造甲醛的甲醇用量隨年份成增長趨勢，而 MTBE 的需求量則逐年降低。亞洲需求量增長比較迅速，與此相反，北美地區(qū)需求則在減少。 2） 我國甲醇工業(yè)發(fā)展 我國的甲醇工業(yè)經(jīng)過十幾年的發(fā)展，生產(chǎn)能力得到了很大提高。 1991 年，我國的生產(chǎn)能力僅為 70 萬噸，截止 2021 年底，我國甲醇產(chǎn)能已達 740 萬噸 ， 117家生產(chǎn)企業(yè)共生產(chǎn)甲醇 萬噸， 2021 年甲醇產(chǎn)量達到 500 萬噸，比 2021年增長 %，進口量 萬噸，因此下降 %。 1） 裝置大型化 于上世紀末相比，現(xiàn)在新建甲醇規(guī)模超過百萬噸的已不再少數(shù)。在 2021—— 2021 年新建的 14 套甲醇裝置中平均規(guī)模為 134 萬 t/a，其中卡塔爾二期工程項目高達 230 萬 t/a。最小規(guī)模的是智利甲醇項目，產(chǎn)能也達 84 萬 t/a，一些上世紀末還稱得上經(jīng)濟規(guī)模的 60萬 t/a 裝置因失去競爭力而紛紛關閉。 2） 二次 轉(zhuǎn)化和自轉(zhuǎn)化工藝 合成氣發(fā)生占甲醇裝置總投資的 50%— 60%，所以許多工程公司將其視為技術(shù)改進重點。已經(jīng)形成的新工藝在主要是 Syeix(前 ICI)的先進天然氣加熱爐轉(zhuǎn)化工藝 (AGHR),Lurgi 的組合轉(zhuǎn)化工藝 (CR)和 Tops e 的自熱轉(zhuǎn)化工藝 (ATR) 3） 新甲醇反應器的合成技術(shù) 大型甲醇生產(chǎn)裝置必須具備與其規(guī)模相適應的甲醇反應器和反應技術(shù)。傳統(tǒng)甲醇合成反應器有 ICI 的冷激型反應器， Lungi 的管殼式反應器， Topsdpe 的徑向流動反應器等，近期出現(xiàn)的新合成甲醇反應器有日 本東洋工程的 MRFZ 反應器等，而反應技術(shù)方面則出現(xiàn)了 Lurgi 推出的水冷一氣冷相結(jié)合的新流程。 4） 引入膜分離技術(shù)的反應技術(shù) 通常的甲醇合成工藝中，未反應氣體需循環(huán)返回反應器，而 KPT則提出將未年產(chǎn) 10 萬噸甲醇生產(chǎn)的初步設計 3 反應氣體送往膜分離器，并將氣體分為富含氫氣的氣體，前者作燃料用，后者返回反應器。 5） 液相合成工藝 傳統(tǒng)甲醇合成采用氣相工藝，不足之處是原料單程轉(zhuǎn)化率低，合成氣凈化成本高，能耗高。相比之下，液相合成由于使用了比熱容高，導熱系數(shù)大的長鏈烷烴化合物作反應介質(zhì)，可使甲醇合成在等溫條件下進行。 產(chǎn)品的性質(zhì)及用途 甲醇在常溫下為無色透明具有酒精氣味的揮發(fā)性液體，冰點 ℃，沸點℃ ,自燃點 470℃ ,閃點 12℃。 甲醇與空氣混合形成爆炸混合物，爆炸極限為 %(V)。 甲醇可與水、乙醇、乙醚等互溶。與乙醇不同，甲醇不和水形成恒沸混合物，因此甲醇與水的混合物可以用分餾方法分開。甲醇不同于其它醇，有劇毒，易燃燒，飲后會使人眼睛失明，量多可致死，吸入甲醇蒸汽或長期與甲醇蒸汽接觸，也會引起中毒。摻有甲醇的酒精稱為變性酒精，不能飲用。 化學性質(zhì) 甲醇含有一個甲基與一個羥基。因它含有羥基，所以具有醇類的典型反應，因它含有甲基，所以又能進行甲基化反應。甲醇可以與一系列物質(zhì)反應，所以甲醇在工業(yè)上有著十分文廣泛的應用。 、甲酸 甲醇在空氣中可被氧化為甲醛，然后被氧化為甲酸 CH3OH + 1/202=HCHO+H2O HCHO + 1/202=HCOOH ，在 370420℃， ,以活性氧化鋁為催化劑進行合成 ,得一甲胺、 二甲胺、三甲胺、再經(jīng)精餾，可得一、二、三甲胺產(chǎn)品。 CH3OH+NH3=CH3NH2+ H2O 2CH3OH+NH3=（ CH3） 2NH+ 2H2O 年產(chǎn) 10 萬噸甲醇生產(chǎn)的初步設計 4 3CH3OH+NH3=（ CH3） 3N+ 3H2O ，生成醋酸 甲醇與一氧化碳在碘化鈷均相催化劑存在，壓力 MPa 溫度 250℃下 ,或者在非均相銠催化劑（以碘為助催化劑）存在，壓力 MPa溫度 180℃，能合成醋酸。 CH3OH+CO=CH3OOCH ，生成各種酯類化合物 CH3OH+HCOOH=HCOOCH3+H2O 、硫酸二甲酯 CH3OH+H2SO4=CH3HSO4+H2O 2CH3OH+H2SO4=（ CH3） 2SO4+H2O ，生成氯化甲烷 甲醇與氯氣混合，以氯化鋅為催化劑可生成一、二、三氯甲烷，直至四氯甲烷。 CH3OH+Cl2+H2=CH3+HCL+H20 CH3CL+Cl2=CH2Cl2+HCL CH2CL2+Cl2=CHCl3+HCL CHCL3+Cl2=CCl4+HCL ，生成甲酸鈉 甲醇與氫氧化鈉在 85100℃，下反應脫水可生成甲醇鈉。 CH3OH+NaOH=CH3Ona+H2O 在高溫下，在 ZSM5 型分子篩或 515 埃的金屬硅鋁催化劑下，甲醇可脫水生成二甲醚。 CH3OH=（ CH3） 2O+H2O ，生成甲苯 在 340830℃下，甲醇與苯在催化劑存在下生成甲苯。 CH3OH+C6H6=C6H5CH3+H2O 年產(chǎn) 10 萬噸甲醇生產(chǎn)的初步設計 5 （ CS2）反應，生成二甲基硫醚，再與硫酸氧化生成二甲基亞砜。 4CH3OH+CS2=2（ CH3） 2S+C02+2H2O 3（ CH3） 2S+2HNO3=3（ CH3） 2SO+2NO+H2O 甲醇在加溫加壓下，可在催化劑上分解為 CO和 H2 CH3OH=CO+2H2 甲醇作為化工原料，主要用于生產(chǎn)甲醛，其消耗量占目前甲醇總產(chǎn)量的近一半，其次用作甲基化劑，生產(chǎn)甲胺，甲烷氯化物、丙烯甲酯、甲基丙烯酸甲醇酯、對苯二甲酸二甲酯等。甲醇羰基化可生產(chǎn)醋酸、醋酐、甲酸甲酯、碳酸二甲酯等，甲醇也可生產(chǎn)敵百蟲、甲基對硫磷、多菌靈等農(nóng)藥。甲醇經(jīng)生物發(fā)酵可以生產(chǎn)甲醇蛋白，用作飼料添加劑。近年來，隨著一碳化學的發(fā)展，由甲醇出發(fā)合成乙二醇、乙醇、乙醛等工藝路線正在日益受到注意。由甲醇與異丁烯反應生產(chǎn)甲醇叔丁基醚的技術(shù)發(fā)展很快，產(chǎn)量 逐年增大。 甲醇也是優(yōu)良的能源和車船用燃料，它可以與汽油混合作為汽車燃料，也可以 直接用作車船用燃料。 廠址選擇 廠址選擇原則 廠址選