【正文】 醇合成塔或絕熱 管束型甲醇合成塔。三是實(shí)現(xiàn)中小型的國(guó)產(chǎn)化 ,但大型化裝置需進(jìn)一步攻關(guān)。⑴反應(yīng)器類①轉(zhuǎn)化爐 　是合成氣制備工序的核心設(shè)備 ,其國(guó)產(chǎn)化情況也分三類:一是完全可立足于國(guó)產(chǎn)化的技術(shù)且國(guó)內(nèi)已有類似設(shè)備。ASPEN PLUS模擬過(guò)程主要是模型的選取，綜合操作條件部分的內(nèi)容，下面將設(shè)計(jì)中的主要設(shè)備參數(shù)列表如下。 工業(yè)上，甲醇的分離精制的流程可分為單塔、雙塔及三塔流程。剩下的液體部分繼續(xù)閃蒸，氣體部分送入燃燒爐燃燒或者做其他處理。 原料氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾除雜等單元操作后，進(jìn)入一級(jí)壓縮機(jī)壓縮，之后與未反應(yīng)的循環(huán)氣混合后進(jìn)入二級(jí)壓縮機(jī)壓縮，保證出口壓力5Mpa左右。圖21 甲醇合成反應(yīng)流程示意框圖設(shè)計(jì)采用ASPEN PLUS模擬不僅方便而且還更準(zhǔn)確，這也是未來(lái)設(shè)計(jì)的發(fā)展方向，告別從前人工計(jì)算的繁瑣，以及檢驗(yàn)時(shí)某一個(gè)數(shù)據(jù)的更改往往造成一系列數(shù)據(jù)的更改，避免不必要的麻煩。從塔頂或側(cè)線采出，經(jīng) 精餾甲醇冷卻器冷卻至常溫后， %以上的符合國(guó)家指標(biāo)的精 甲醇產(chǎn)品。經(jīng)過(guò)冷凝，大部分水分和甲醇回流入塔，同時(shí)從冷凝器抽一小部分冷凝液以減少揮發(fā)性較低的輕組分。預(yù)精餾塔用以分離輕組分和溶解的氣體，如HCO、CO2。一般單塔流程已經(jīng)很少用到，本次設(shè)計(jì)采用雙塔流程。粗甲醇精餾流程是根據(jù)對(duì)產(chǎn)品甲醇不同的質(zhì)量要求而定的，一般可分為單塔、雙塔以及三塔流程。如果多次這樣進(jìn)行下去，將最終在液相中留下基本上是高沸點(diǎn)的組分，在氣相中留下的基本上是低沸點(diǎn)組分。當(dāng)對(duì)部分汽化所得的蒸汽進(jìn)行部分冷凝時(shí)，因高沸點(diǎn)物易于冷凝，使冷凝液中高沸點(diǎn)物的濃度較氣相高，而未冷凝氣中低沸點(diǎn)物的濃度比冷凝液中要高。對(duì)于一次汽化和一次冷凝來(lái)說(shuō)，由于液體混合物中所含組分費(fèi)電不同，當(dāng)其在一定溫度下部分汽化時(shí)，因低沸點(diǎn)物易于汽化，故它在氣相中的濃度較液相高，而液相中高沸點(diǎn)物的濃度較氣相高?？刂蒲h(huán)氣中惰性氣體含量的主要方法是排放粗甲醇分離器后氣體。但在系統(tǒng)中又不能排放過(guò)多，因會(huì)引起過(guò)多的有效氣體的損失。循環(huán)氣中的惰性氣增多會(huì)降低CO、COH2的有效分壓，對(duì)甲醇的合成反應(yīng)不利。氫碳比：甲醇由一氧化碳、二氧化碳與氫反應(yīng)生成，反應(yīng)式如下：CO+2H2 ≒CH3OHCO2+3H2 ≒ CH3OH+H2O從反應(yīng)式可以看出，氫與一氧化碳合成甲醇的物質(zhì)的量比為2，與二氧化碳合成甲醇的物質(zhì)的量比為3，當(dāng)一氧化碳與二氧化碳都有時(shí)，對(duì)原料氣中氫碳比有以下兩種表示方式? = ＝～ 或M = ＝～不同原料采用不同工藝所制得原料氣組成往往偏離上述f值或M值，例如，用天然氣為原料采用蒸汽轉(zhuǎn)化法所得的粗原料氣氫氣過(guò)多，這就需要在轉(zhuǎn)化后加入二氧化碳調(diào)節(jié)合理的氫碳比。另外，空速增大到一定程度后，催化床溫度降不能維持。空速:在甲醇生產(chǎn)中，氣體一次通過(guò)合成塔僅能得到3％～6％的甲醇 新鮮氣的甲醇合成率不高，因此新鮮空氣必須循環(huán)使用。因而，提高壓力對(duì)反應(yīng)有利。因而，反應(yīng)存在最佳溫度。根據(jù)移走反應(yīng)熱的方式不同，甲醇合成塔可分為連續(xù)換熱式與多段換熱式兩種，國(guó)內(nèi)常用內(nèi)冷管型甲醇管殼型甲醇合成塔為連續(xù)換熱式反應(yīng)器；合成塔及冷激型甲醇合成塔為多段換熱式反應(yīng)器。為使甲醇合成的反應(yīng)過(guò)程適應(yīng)最佳溫度曲線的要求，以達(dá)到較高的產(chǎn)量。 天然氣進(jìn)入蒸汽轉(zhuǎn)化爐前需進(jìn)行凈化處理清除有害雜質(zhì),所以本設(shè)計(jì)以天然氣為原料，采用魯奇低壓法合成甲醇。本設(shè)計(jì)所采用的合成方法比較以優(yōu)缺點(diǎn)，以投資成本、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品收率為依據(jù)，選擇低壓法為生產(chǎn)甲醇的工藝，用CO和H2在加熱壓力下，在催化劑作用下合成甲醇，其主要反應(yīng)式為：CO+H2→CH3本設(shè)計(jì)以天然氣為原料合成甲醇，天然氣的主要組分是甲烷,還含有少量的其他烷烴、催化部分氧化、非催化部分氧化等方法,其中蒸汽轉(zhuǎn)化法應(yīng)用得最廣泛,一般是在管間燃燒某種燃料氣來(lái)實(shí)現(xiàn),轉(zhuǎn)化用的蒸汽直接在裝置上靠煙道氣和轉(zhuǎn)化氣的熱量制取。 中壓法（~） 隨著甲醇工業(yè)的大型化，如采用低壓法勢(shì)必導(dǎo)致工藝管道和設(shè)備較大，因此在低壓法的基礎(chǔ)上適當(dāng)提高合成壓力，即發(fā)展成為中壓法。在較低壓力下可獲得較高的甲醇收率，且選擇性好，減少了副反應(yīng)，改善了甲醇質(zhì)量，降低了原料的消耗。 低壓法（~） 是20世紀(jì)60年代后期發(fā)展起來(lái)的甲醇合成技術(shù)。甲醇合成生產(chǎn)技術(shù)十分成熟，工藝技術(shù)主要分三種：高壓甲醇合成（30MPa以上）、中壓甲醇合成（10～15MPa）和低壓甲醇合成（5～10MPa）高壓法（~） 是最初生產(chǎn)甲醇的方法，采用鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度360℃~400℃，~。國(guó)昌GC軸徑向合成塔GC低壓軸徑向甲醇合成塔操作彈性大，調(diào)節(jié)靈活方便，催化劑壽命長(zhǎng)，設(shè)備高徑比大、易運(yùn)輸、造價(jià)低。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大；副產(chǎn)的蒸汽壓力比管殼式塔副產(chǎn)蒸汽壓力低，蒸汽利用困難；爐水在雙套管內(nèi)強(qiáng)制循環(huán)，循環(huán)泵功率較大，泵維修的工作量較大。單程轉(zhuǎn)化率高，循環(huán)氣量小。日本TEC公司合成塔MRF反應(yīng)器有以下特點(diǎn)：氣體徑向流動(dòng)，流道短，空速小，因此壓降很小，約為軸向反應(yīng)器的十分之一。Lurgi（魯奇）工藝催化劑床層溫差較小、單程轉(zhuǎn)化率較高（可達(dá)50%）、循環(huán)倍率較低（）、催化劑使用壽命較長(zhǎng)（4~5年）、熱能利用合理；出塔甲醇含量一般57%，副反應(yīng)少，甲醇質(zhì)量好。不能回收高位能反應(yīng)熱，只能副產(chǎn)低壓蒸汽。催化劑床層溫差較大（軸向~70℃。表12 國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)甲醇主要技術(shù)比較生產(chǎn)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)Topsoe工藝使用高活性、小顆粒催化劑，所以床層阻力降低（）、塔直徑和壁厚減?。ǜ邚奖瓤蛇_(dá)14:1）、空氣和出口氣中甲醇濃度（6%）顯著提高。GC型水冷折流板徑向甲醇合成塔催化劑床層中間設(shè)置板式水冷換熱器，使氣流徑向折流繞行，錯(cuò)流傳熱提高了水冷板的換熱效率GC低壓軸徑向甲醇合成塔⑺南京國(guó)昌GC型軸徑向絕熱合成塔，第一套5萬(wàn)噸/年裝置用于久泰，設(shè)計(jì)采用內(nèi)徑Φ1800、四層軸向、一層徑向、共五層絕熱催化劑床結(jié)構(gòu)，初第四五段催化床采用層間換熱器外，其余各段之間采用冷激調(diào)節(jié)溫度。開(kāi)發(fā)了全自由伸縮復(fù)合密封結(jié)構(gòu)，環(huán)管位于催化劑上方的自由空間，雙U 形管位于催化劑層中冷管沒(méi)有焊接點(diǎn)，結(jié)構(gòu)可靠。其關(guān)鍵部分是發(fā)明了獨(dú)特的大小二種彎頭的雙U 形管冷管膽結(jié)構(gòu)作為換熱元件。而30—100萬(wàn)噸/年更大規(guī)模裝置也在設(shè)計(jì)建設(shè)中杭州林達(dá)公司在甲醇合成塔將原料氣加熱和反應(yīng)過(guò)程中移熱結(jié)合，反應(yīng)器和換熱器結(jié)合連續(xù)移熱，同時(shí)達(dá)到縮小設(shè)備體積和減少催化劑層溫差的作用，實(shí)現(xiàn)達(dá)到“均溫、高效、易大型化”的目標(biāo)。⑹目前，國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的塔型主要有林達(dá)公司的均溫塔，在國(guó)內(nèi)均占有較高的市場(chǎng)份額，已經(jīng)形成競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展的態(tài)勢(shì)。甲醇合成由串聯(lián)的4~6個(gè)反應(yīng)器來(lái)完成，無(wú)循環(huán)。采用50%的富氧空氣來(lái)代替純氧用于部分氧化還可帶來(lái)節(jié)約。天然氣價(jià)格若為50美分/百萬(wàn)BTU，節(jié)約的主要原因是該工藝省去天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化。 福斯特惠勒國(guó)際公司（FWI）提出的膜法在甲烷生產(chǎn)甲醇過(guò)程中的應(yīng)用也有其特點(diǎn)。而Kvaerner公司提出將未反應(yīng)氣體送入膜法分離器，氣體被分成富氫成分，用作轉(zhuǎn)化爐燃料，貧氫成分返回進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐轉(zhuǎn)化管。另一項(xiàng)創(chuàng)新是甲醇回路的循環(huán)。預(yù)計(jì)新的工藝流程對(duì)于10000t/d的裝置可使建造費(fèi)用減少到6億美元，而使用MRFZ反應(yīng)器的5000t/d裝置為4億美元，常規(guī)的2500t/d裝置為3億美元。該反應(yīng)器可節(jié)能7%~8%。合成氣直接進(jìn)入管式反應(yīng)器的管程，并徑向透過(guò)催化劑進(jìn)入多孔外管。在相對(duì)較低壓力下操作，可降低能耗和投資費(fèi)用。轉(zhuǎn)化時(shí)無(wú)需供氧。該裝置采用不到900根管子的單系列轉(zhuǎn)化器。使合成回路費(fèi)用可節(jié)約40%，甲醇生產(chǎn)費(fèi)用約為80美元/t，要低55美元/t。這樣，2/3的催化劑既不在高熱情況下又不會(huì)中毒。催化劑的毒物（如硫）被催化劑所吸收。魯奇公司的聯(lián)合轉(zhuǎn)化器較好地解決了這一問(wèn)題的權(quán)衡。在較高溫度下反應(yīng)較快，在較低溫度下有利于平衡。聯(lián)合轉(zhuǎn)化器選用德國(guó)南方（SUD）化學(xué)公司高選擇性的銅基催化劑。約10%的甲烷進(jìn)料在裝有約180根管子的蒸汽轉(zhuǎn)化器中在低溫下被轉(zhuǎn)化，其余的進(jìn)料在用氧操作的自熱式轉(zhuǎn)化器中在高壓下被轉(zhuǎn)化。兩套裝置均采用魯齊公司新的大型化甲醇工藝。特立尼達(dá)2500t/d的裝置也于2000年開(kāi)工。 大規(guī)模生產(chǎn)甲醇的可行性己在印度尼西亞2000t/d裝置上得以驗(yàn)證。1989年，魯齊公司在南非建設(shè)的合成氣裝置，生產(chǎn)當(dāng)量甲醇能力9000t/d，需用三個(gè)系列，每一系列都有各自的自熱轉(zhuǎn)化器和蒸汽轉(zhuǎn)化器。現(xiàn)已取得一些重要進(jìn)展。合成氣生產(chǎn)占甲醇裝置總投資的50%～60%。己有58套裝置采用ICI LPM工藝，二套在設(shè)計(jì)中。 總能耗為32GJ/t。合成回路由循環(huán)機(jī)、甲醇轉(zhuǎn)化器、熱回收和冷卻器及甲醇分離塔組成。LPM過(guò)程主要有三個(gè)部分：合成氣生產(chǎn)，甲醇合成和甲醇蒸餾。⑷Synetix公司工藝 原料可為天然氣、石腦油、煤和石化排氣物流。三塔精餾流程的預(yù)精餾塔和加壓精餾塔的再沸器熱源來(lái)自轉(zhuǎn)化氣的余熱。L u rgi 工藝的精餾采用三塔精餾或三塔精餾后再串一個(gè)回收塔。由于大規(guī)模裝置如2000M TPD 的合成塔直徑太大, 常采用兩個(gè)合成塔并聯(lián)。⑶魯齊公司工藝 L u rgi 甲醇技術(shù)L u rgi 公司的合成有自己的特色, 即有自己的合成塔專利。3 塔精餾, 甲醇回收率為99% , 1噸甲醇耗0. 47 噸低壓蒸汽。設(shè)備投資低。設(shè)備投資高。合成廢熱回收方式: 預(yù)熱鍋爐給水, 設(shè)備投資低。合成塔: 伍德公司采用改進(jìn)的氣冷激式菱形反應(yīng)器、等溫合成塔、冷管式合成塔。采用KS1所需能耗約為使用MEA的1/5。根據(jù)這一概念，同規(guī)模的蒸汽轉(zhuǎn)化器，裝置能力可提高20%。生產(chǎn)甲醇的凈費(fèi)用減少約4美元/t。其能耗預(yù)計(jì)比常規(guī)的蒸汽轉(zhuǎn)化低5%~10%。已有一套100萬(wàn)t/a甲醇裝置將建在伊朗Bandar Iman石化聯(lián)合裝置內(nèi)，可望2002年開(kāi)工。同時(shí)，CO2比天然氣易于轉(zhuǎn)化，從而可節(jié)約投資和能耗。托普索公司正在建設(shè)一套新的甲醇裝置，部分基于CO2轉(zhuǎn)化。大型裝置總投資費(fèi)用（包括制氧）約比常規(guī)蒸汽轉(zhuǎn)化法裝置低約10%。循環(huán)氣在少量馳放去除惰性化合物后壓縮返回。回路反應(yīng)熱用于加熱飽和器中水。過(guò)程氣體熱量用于發(fā)生高壓蒸汽、預(yù)熱鍋爐給水、預(yù)熱過(guò)程冷凝液（送至飽和器）和用于蒸餾塔重沸。一次轉(zhuǎn)化器相對(duì)較小。 原料脫硫后進(jìn)入飽和器。 ⑴ Haldor Topsoe公司工藝 采用二步法轉(zhuǎn)化后續(xù)低壓合成從天然氣生產(chǎn)甲醇。目前，單獨(dú)以產(chǎn)醇為的高壓法工藝因其動(dòng)力消耗高、催化劑活性低以及產(chǎn)品質(zhì)量差等原因除老合成氨系統(tǒng)轉(zhuǎn)產(chǎn)外,新上裝置已逐年減少甚至已被淘汰，而中壓法也決大多數(shù)出現(xiàn)聯(lián)醇工藝中，當(dāng)今世界上最主要的、先進(jìn)的、能耗低投資省的生產(chǎn)工藝歸屬于低壓合成，由于低壓法工藝較之前的高壓法工藝在能耗、裝置建設(shè)和單系列反應(yīng)器生產(chǎn)能力大型化等方面具有明顯的優(yōu)越性，所以，目前國(guó)內(nèi)外新建裝置大多采用低壓法，根據(jù)單套裝置生產(chǎn)能力大小不同，其設(shè)計(jì)壓力主要集中在5～8MPa范圍內(nèi)。高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，為產(chǎn)品質(zhì)量提供了可靠地保證。甲醇生產(chǎn)主要以大慶油田豐富的天然氣資源為原料。大慶綜合實(shí)力位列全國(guó)地級(jí)城市第21位大慶地區(qū)天然氣資源埋藏在700－1200米或更深的中淺層和深層地層中，呈礦床埋藏狀態(tài)。以原油持續(xù)4000萬(wàn)噸穩(wěn)產(chǎn)為標(biāo)志，百年油田建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)；以120萬(wàn)噸乙烯改擴(kuò)建為標(biāo)志，石化產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略升級(jí)；以沃爾沃汽車(chē)等產(chǎn)業(yè)龍頭項(xiàng)目引進(jìn)為標(biāo)志，地方工業(yè)突破發(fā)展；以建成百億斤糧食產(chǎn)能基地為標(biāo)志，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)跨越；以北國(guó)之春夢(mèng)幻城和新華08國(guó)際石油資訊中心開(kāi)工建設(shè)為標(biāo)志，服務(wù)業(yè)加快提升。⑶大慶經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r：十一五期間，經(jīng)濟(jì)發(fā)展實(shí)現(xiàn)整體跨越。年日照時(shí)數(shù)在2600至2900小時(shí)，生長(zhǎng)期（五至九月）日照時(shí)數(shù)為1300至1350小時(shí)。大慶市氣候受大陸的影響遠(yuǎn)甚于海洋，陸地因素在氣候形成中起決定作用，～（遠(yuǎn)大于50），為典型的大陸性氣候。由于地處溫帶季風(fēng)性氣候所以受溫帶和季風(fēng)共同影響，大慶市年氣候變化多端，春夏秋冬四季，寒來(lái)暑往，周而復(fù)始的循環(huán)。⑵氣候條件：大慶光照充足，降水偏少，冬長(zhǎng)嚴(yán)寒，夏秋涼爽。濱洲鐵路從市中心穿過(guò)，東南距哈爾濱市159公里，西北距齊齊哈爾市139公里。1239。1939。5539。4639。⑴地理概況：大慶市位于黑龍江省西部，松遼盆地 中央坳陷區(qū)北部。廠址已經(jīng)選定，不僅對(duì)所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)建設(shè)和環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生重要影響，而且直接關(guān)系到新建項(xiàng)目的基本建設(shè)和建廠速度，并長(zhǎng)期影響企業(yè)的經(jīng)營(yíng)、管理等經(jīng)濟(jì)效果。主要考慮項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)和廠區(qū)總平面布置的有關(guān)要求及投資約束條件。側(cè)重考慮廠址的外部區(qū)域經(jīng)濟(jì)條件，包括：距離原材料、燃料動(dòng)力基地和消費(fèi)地的遠(yuǎn)近；與各地聯(lián)系的交通運(yùn)輸條件；當(dāng)?shù)氐膹S際生產(chǎn)協(xié)作條件；供水、排水及電源的保證程度；原有城鎮(zhèn)基礎(chǔ)和職工生活條件；有否可供工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展工業(yè)成組布局和城鎮(zhèn)發(fā)展的場(chǎng)地；是否與城鎮(zhèn)規(guī)劃及區(qū)域規(guī)劃相協(xié)調(diào)；土地使用費(fèi)用、建筑材料來(lái)源及施工力量等。他根據(jù)工業(yè)地區(qū)布局和新建項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的各項(xiàng)需求，由規(guī)劃設(shè)計(jì)部門(mén)共同承擔(dān)，在濕地踏勘及區(qū)域性技術(shù)經(jīng)濟(jì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)各地建設(shè)條件分析評(píng)價(jià)并選擇若干個(gè)能基本滿足建廠要求的廠址方案定性與定量相結(jié)合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合論證，從而確定最優(yōu)的建設(shè)地點(diǎn)和具體廠址。（1）氧化反應(yīng) 甲醇在電解銀催化劑上可被空氣氧化成甲醛,是重要的工業(yè)制備甲醛的方法：CH3OH+ →HCHO + H2O甲醇完全燃燒時(shí)氧化成CO和HO，放出大量的熱： CH3OH +O2→CO2+ H2O + kJ/mol（2）酯化反應(yīng) 甲醇和硝酸作用生成硝酸甲酯 CH3OH +HNO3→CH3NO3+ H2O （3） 羰基化反應(yīng) 甲醇和光氣發(fā)生羰基化反應(yīng)生成氯甲酸甲酯，進(jìn)一步反應(yīng)生成碳酸二甲酯：CH3OH + COCl2→CH3OCOCl + HClCH3OCOCl + CH3OH→（CH3O）2CO（4）胺化反應(yīng) 在壓力5～20Mpa,溫度370～420℃下，以活化氧化鋁或分子篩催化劑，甲醇和氨發(fā)生反應(yīng)生成一甲胺二甲胺和三甲胺的混合物，經(jīng)精餾分離可得一甲胺、二甲胺和三甲胺一甲胺、二甲胺和三甲胺產(chǎn)品。s（20℃)104自燃