【正文】 使反應(yīng)氣體溫度升高，但未超過反應(yīng)溫度高限，于下一段間再與冷激氣混合降溫后進(jìn)人再下一段床層進(jìn)行反應(yīng)。從操作結(jié)構(gòu)，材料及維修等方面考慮，甲醇合成反應(yīng)器應(yīng)具有以下要求： （ 1）催化劑床層溫度易于控制，調(diào)節(jié)靈活，能有效移走反應(yīng)熱，并能以較高位能回收反應(yīng)熱； （ 2）反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)合理，能保證氣體均勻通過催化劑床層，阻力小，氣體處理量大，合成 轉(zhuǎn)化率高，催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度大； （ 3）結(jié)構(gòu)緊湊，盡可能多填裝催化劑，提高高壓空間利用率；高壓容器及內(nèi)件間無滲漏；催化劑裝御方便；制造安裝及維修容易。一類是溶于其中的氣體和易揮發(fā)的輕組分，如氫氣、一氧化碳、二氧化碳、二甲醚、乙醛、丙酮、甲酸甲酯和羰基鐵等；另一類是難揮發(fā)的重組分，如乙醇、高級(jí)醇、水等。采用銅基催化劑的低壓法甲醇合成，工業(yè)生產(chǎn)上一般控制空速為 10000～ 200OO h1。工業(yè)生產(chǎn)上一般控制循環(huán)氣量為新鮮原料氣量的 ～ 6 倍。但是，氫過量太多會(huì)降低反應(yīng)設(shè)備的 生產(chǎn)能力。而采用銅基催化劑時(shí)，由于其活性高，反應(yīng)溫度較低，反應(yīng)壓力也可相應(yīng)降至 5～ lOMPa。一般為了使催化劑有較長的壽命，反應(yīng)初期宜采用較低溫度，使用一定時(shí)間后再升至適宜溫度。 變換工藝主要有：魯奇低壓甲醇生產(chǎn)中的變換工藝， Tops￠ e 法甲醇生產(chǎn)中的變換工藝，以及國內(nèi)的以重油為原料的全氣量部分變換工藝。正常使用時(shí)維護(hù)量很少，運(yùn)行周期長。與其他同類氣化技術(shù)相比，該技術(shù)因采用了氣化爐頂干粉加料與反應(yīng)室周圍水冷壁結(jié)構(gòu)，因而在氣化爐結(jié)構(gòu)以及工藝流程上有其先進(jìn)之處。原料重油經(jīng)高壓油泵提壓后壓力升至 ，預(yù)熱至 260℃左右與預(yù)熱后的氧氣和高壓過熱蒸汽混合，約 310℃的混合氣進(jìn)入噴嘴，進(jìn)入氣化爐進(jìn)行氣化反應(yīng)，生成含（ CO+H2） 90％ ~92％的合成氣。最終生成的水煤氣中四種主組分 CO、 H2O、 H CO2 之間存在的平衡關(guān)系要由變換反應(yīng)平衡來決定。 重油部分氧化法 重油是 350℃以上餾程的石油煉制產(chǎn)品。鎳催化劑是目前工業(yè)上常用的催化劑。此處送入合成氨原料氣所需的加 N2 空氣，以便轉(zhuǎn)化氣氧化并升溫至 1000℃左右，使 CH4 的殘余含量降至約 %，從而制得合格的原料氣。 以常壓固定床間歇式氣化煤氣制取工藝對(duì)煤種要求苛刻，僅適用優(yōu)質(zhì)無煙煤和冶金焦，而且產(chǎn)氣量低、總能耗高。水蒸氣自上而下吹入煤層繼續(xù)進(jìn)行氣化反應(yīng)。由于氣化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，使燃料層溫度下降，故需重新通入空氣以提高爐溫，如此重復(fù)交替進(jìn)行，制得半水煤氣。以水蒸氣作為氣化劑所制得的煤氣。在不同的催化劑 存在下，選用不同的工藝條件可單產(chǎn)甲醇（分高、中、低壓法），或與合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇（聯(lián)醇法）。 而國外甲醇裝置大多為合資合作建設(shè)與運(yùn)營。西部甲醇運(yùn)到華東和華南地區(qū)需鐵路或公路的長途運(yùn)輸，運(yùn)輸費(fèi)用最高達(dá) 400 元 /噸（約 55 美元 /噸）。 2021 年之前，國外甲醇以低價(jià) 產(chǎn)品能耗： 60 吉焦 /噸 PK30 吉焦 /噸 現(xiàn)實(shí)是：國外甲醇生產(chǎn)規(guī)模大，技術(shù)先進(jìn)，管理嚴(yán)格，能耗低品質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到國際水平，但許多小甲醇或聯(lián)醇裝置產(chǎn)品質(zhì)量尚不穩(wěn)定。據(jù)石油和化工規(guī)劃院分析，目前國外天然氣產(chǎn)地在建的大型甲醇生產(chǎn)裝置成本只有 60~80 美元 /噸。據(jù)了解，我國有近 200 家甲醇生產(chǎn)企業(yè)，但其中10 萬噸 /年以上的裝置卻只占 20%，最大的甲醇生產(chǎn)裝置產(chǎn)能也就是 60 萬噸 /年，其余 80%都是 10 萬噸 /年以下的裝置。 2021 年， 杭州林達(dá)公司開發(fā)了擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 JW 低壓均溫甲醇合成塔技術(shù)，打破長期來被 ICI、 Lurgi 等國外少數(shù)公司所壟斷擁的局面，并在 2021 年獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)。 1971 年德國的 Lurgi 公司相繼開發(fā)了適用于天然氣－渣油為原料的低壓法工藝。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是進(jìn)行工藝論證，物料衡算和熱量衡算等。本設(shè)計(jì)本著符合國情、技術(shù)先進(jìn)和易得、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的原則，采用煤炭為原料；利用 GSP 氣化工藝造氣；低壓下利用列管均溫合成塔合成甲醇；此外嚴(yán)格控制三廢的排放，充分利用廢熱，降低能耗，保證人員安全與衛(wèi)生。由于低壓法比高壓法在能耗、裝置建設(shè)和單系列反應(yīng)器生產(chǎn)能力方面具有明顯的優(yōu)越性，所以從 70 年代中期起，國外新建裝置大多采用低壓法工藝。 2021 年，該技術(shù)成功應(yīng)用于國內(nèi)首家焦?fàn)t氣制甲醇裝置分子量 化學(xué)性質(zhì)較活潑，能發(fā)生氧化、酯化、羰基化等化學(xué)反應(yīng)是重要有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料廣泛應(yīng)用于精細(xì)化工，塑料，醫(yī)藥，林產(chǎn)品加工等領(lǐng)域主要用于生產(chǎn)甲醛，消耗量要占到總產(chǎn)量的一半，甲醛則是生產(chǎn)各種合成樹脂不可少的原料。根據(jù)這樣的 裝置格局，業(yè)內(nèi)普遍估計(jì)，目前我國甲醇生產(chǎn)成本大約在 1400 元 ~1800 元 /噸（約 200 美元 /噸）。 不僅如此，國外大型甲醇裝置多以天然氣為原料，采用天然氣兩段轉(zhuǎn)化或自熱轉(zhuǎn)化技術(shù)，魯奇公司托普索公司、英國卜內(nèi)門化工公司和日本三菱公司等企業(yè)的技術(shù)。 據(jù)全國化學(xué) 工程技術(shù)委員會(huì)副主任、工程有限公司副總工程師唐宏青介紹，國內(nèi)煤基甲醇每噸產(chǎn)品能耗為 50～ 60 吉焦，耗煤 噸左右，耗水 22～ 30 噸。甲醇產(chǎn)地與消費(fèi)地相距較遠(yuǎn)，導(dǎo)致交通運(yùn)輸成為今后我國甲醇發(fā)展的主要瓶頸。一般股東構(gòu)成包括投資商、專利商、銷售商和資源供應(yīng)商等，且投資商和股東委托協(xié)助運(yùn)營。將合成后的粗甲醇經(jīng)預(yù)精鎦脫除甲醚，再精鎦而得成品甲醇。 ③混合煤氣。 工業(yè)上在間歇?dú)饣^程中，將自上一次開始送入空氣至下一次再送入空 氣時(shí)為止，稱為一個(gè)工作循環(huán)，間歇式制半水煤氣的工作循環(huán)。使煤層溫度趨于均勻。 即德士古造氣技術(shù)，德士古煤氣化爐為直立圓筒形結(jié)構(gòu)，分為上中下三部分，上部為反應(yīng)室，中部為激冷室或廢熱鍋爐，下部為灰渣鎖斗。 烴類主要是天然氣、石腦油和重油。 烴類蒸氣轉(zhuǎn)化法制原料 氣流程均大同小異，都包括有一、二段轉(zhuǎn)化爐，原料氣預(yù)熱，余熱回收與利用。根據(jù)煉制方法不同，分為常壓重油、減壓重油、裂化重油。 2. 工藝流程 重油部分氧化法制取合成氣（ CO+H2）的工藝流程由四個(gè)部分組成：原料重油和氣化劑（氧和蒸汽）的預(yù)熱；重油的氣化；出口高溫合成氣的熱能回收；炭黑清除與回收。 從氣化爐出來的高溫氣體進(jìn)入火管式廢熱鍋爐回收熱量后，溫度由 1300℃降至 350℃，通過炭黑捕集器、洗滌塔將大部分炭黑洗滌和回收后離開氣化工序去脫硫裝置。 GSP 氣化技術(shù)的主要特點(diǎn)如下〔 6〕： 1 采用干粉煤 水份含量 2% 作為氣化原料，根據(jù)后續(xù)化工產(chǎn)品的要求，煤粉可用氮?dú)饣蛞谎趸驾斔?，故操作十分安全? 5 只有一個(gè)聯(lián)合噴嘴 開工噴嘴與生產(chǎn)噴嘴合二為一 ，噴嘴使用壽命長，為氣化裝置長周期運(yùn)行提供了可靠保障。設(shè)計(jì)中的變換工藝是一種全新的設(shè)計(jì)，該工藝采用的是部分氣變換。其后隨催化劑老化程度的增加，反應(yīng)溫度也需相應(yīng)提高。在生產(chǎn)規(guī)模大時(shí)，壓力太低也會(huì)影響經(jīng)濟(jì)效果，一般采用 10MPa左右，較為適宜。工業(yè)生產(chǎn)上采用銅基催化劑的低壓法甲醇合成，一般控制氫氣與一氧化碳的摩爾比為 ～ :1。 4．空間速率 空間速率大小影響甲醇合成反應(yīng)的選擇性和轉(zhuǎn)化率。本設(shè)計(jì)空速定位 12021 h1 [4] 甲醇 合成工藝流程 甲醇合成的典型工藝主要是：低壓工藝（ ICI 低壓工藝、 Lurgi 低壓工藝）、中壓工藝、高壓工藝?？捎脙蓚€(gè)塔予以精餾。 合成甲醇反應(yīng)是一個(gè)強(qiáng)防熱過程。 冷激式絕熱反應(yīng)器在反應(yīng)過程中流量不斷增大，各段反應(yīng)條件略有差異，氣體的組成和空速都不一樣。 反應(yīng)器材料 合成氣中含有氫和一氧化碳，氫氣在高溫下會(huì)和鋼材發(fā)生脫碳反應(yīng) 即氫分子擴(kuò)散到金屬內(nèi)部，和金屬材料中的碳發(fā)生反應(yīng)生成甲烷逸出的現(xiàn)象 ，會(huì)大大降低鋼材的性能。則反應(yīng)（ 7）中二氧化碳生成了 kmol/h，即 m3/h 的水和一氧化碳。 [13] 廢渣處理 氣化爐爐渣及鍋爐渣，經(jīng)過高溫煅燒，含殘?zhí)亢苌?，用于基建回填、鋪路是很好的材料。同時(shí)我還要感謝在我學(xué)習(xí)期間給我極大關(guān)心和支持的各位老師以及關(guān)心我的同學(xué)和朋友。表現(xiàn)為：輕度中毒頭痛、心悸、惡心、嘔吐、全身乏力、昏厥等癥狀體征，重者昏迷、抽搐，甚至死亡。因此，反應(yīng)器材質(zhì)要求有抗氫蝕和抗一氧化碳腐蝕的能力。冷激式絕熱反應(yīng)器的溫度分布如圖 25 所示。 冷激式絕熱反應(yīng)器 這類反應(yīng)器把反應(yīng)床層分為若干絕熱段，段間直接加入冷的原料氣使反應(yīng)氣體冷卻，故稱之為冷激式絕熱反應(yīng)器。此塔一般為板式塔，約為 40～ 50 塊塔板。合成反應(yīng)器為冷激式絕熱反應(yīng)器，催化劑為銅基催化劑，操作壓力為 5 MPa，操作溫