年產(chǎn)20萬(wàn)噸甲醇合成工藝設(shè)計(jì)

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1、1總論1.1概述甲醇作為及其重要的有機(jī)化工原料，是碳一化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。長(zhǎng)期以來(lái)，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(jìn)步與發(fā)展，甲醇將被應(yīng)用于越來(lái)越多的領(lǐng)域。1.生產(chǎn)的發(fā)展1）世界甲醇工業(yè)的發(fā)展總體上說(shuō)，世界甲醇工業(yè)從90年代開始經(jīng)歷了1991-1998的供需平衡，1998-1999的供大于求，從2000年初至今的供求基本平衡三個(gè)基本階段。[1]據(jù)NexantChenSystems公司的最新統(tǒng)計(jì)，全球2004年甲醇生產(chǎn)能力為4226.5萬(wàn)t/a[2]以下是最近幾年的甲醇需

2、求統(tǒng)計(jì)。全球主要地區(qū)甲醇消費(fèi)構(gòu)成2001年2002年2003年2004年按用途分甲醛940(31)970(32)1010(32)1050(33)MTBE830(28)810(26)780(25)760(22)(其中美國(guó)）470(16)430(14)340(11)270(8)醋酸270(9)290(9)300(10)310(10)MMA90(3)90(3)100(3)100(3)其他880(29)900(29)930(30)970(30)需求合計(jì)3020（100)3060(100)3100(100)3180(100)按地區(qū)分亞

3、洲920(30)940(31)990(32)1040(33)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(jì)3020(100)3060(100)3110(100)3180(100)從上表可以看出，到2004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(zhǎng)趨勢(shì)，而MTBE的需求量則逐年降低。亞洲需求量增長(zhǎng)比較迅速，與此相反，北美地區(qū)需求則在減少。2）我國(guó)甲醇

4、工業(yè)發(fā)展我國(guó)的甲醇工業(yè)經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，生產(chǎn)能力得到了很大提高。1991年，我國(guó)的生產(chǎn)能力僅為70萬(wàn)噸，截止2004年底，我國(guó)甲醇產(chǎn)能已達(dá)740萬(wàn)噸，117家生產(chǎn)企業(yè)共生產(chǎn)甲醇440.65萬(wàn)噸，2005年甲醇產(chǎn)量達(dá)到500萬(wàn)噸，比2004年增長(zhǎng)22.2%，進(jìn)口量99.1萬(wàn)噸，因此下降3.1%。2.生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展1）裝置大型化于上世紀(jì)末相比，現(xiàn)在新建甲醇規(guī)模超過(guò)百萬(wàn)噸的已不再少數(shù)。在2004——2008年新建的14套甲醇裝置中平均規(guī)模為134萬(wàn)t/a，其中卡塔爾二期工程項(xiàng)目高達(dá)230萬(wàn)t/a。最小規(guī)模的是智利甲醇項(xiàng)目，產(chǎn)能也達(dá)

5、84萬(wàn)t/a，一些上世紀(jì)末還稱得上經(jīng)濟(jì)規(guī)模的60萬(wàn)t/a裝置因失去競(jìng)爭(zhēng)力而紛紛關(guān)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(jìn)重點(diǎn)。已經(jīng)形成的新工藝在主要是Syenetix(前ICI)的先進(jìn)天然氣加熱爐轉(zhuǎn)化工藝(AGHR),Lurgi的組合轉(zhuǎn)化工藝(CR)和Topse的自熱轉(zhuǎn)化工藝(ATR)3）新甲醇反應(yīng)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(yīng)的甲醇反應(yīng)器和反應(yīng)技術(shù)。傳統(tǒng)甲醇合成反應(yīng)器有ICI的冷激型反應(yīng)器，Lungi的管殼式反應(yīng)器，Topsdpe的徑向流動(dòng)

6、反應(yīng)器等，近期出現(xiàn)的新合成甲醇反應(yīng)器有日本東洋工程的MRF--Z反應(yīng)器等，而反應(yīng)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(yīng)技術(shù)通常的甲醇合成工藝中，未反應(yīng)氣體需循環(huán)返回反應(yīng)器，而KPT則提出將未反應(yīng)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(yīng)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(dǎo)熱系數(shù)大的長(zhǎng)鏈烷烴化合物作反應(yīng)介質(zhì)，可使甲醇合成在等溫條件下進(jìn)行。1.2甲醇的合

7、成方法1.常用的合成方法當(dāng)今甲醇生產(chǎn)技術(shù)主要采用中壓法和低壓法兩種工藝，并且以低壓法為主，這兩種方法生產(chǎn)的甲醇約占世界甲醇產(chǎn)量的80%以上。高壓法：(19.6-29.4Mpa)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℃，壓力19.6-29.4Mpa。高壓法由于原料和動(dòng)力消耗大，反應(yīng)溫度高，生成粗甲醇中有機(jī)雜質(zhì)含量高，而且投資大，其發(fā)展長(zhǎng)期以來(lái)處于停頓狀態(tài)。低壓法：(5.0-8.0Mpa)是20世紀(jì)60年代后期發(fā)展起來(lái)的甲醇合成技術(shù)，低壓法基于高活性的銅基催化劑，其活性明顯高于鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度低(240

8、-270℃)。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，降低了原料消耗。此外，由于壓力低，動(dòng)力消耗降低很多，工藝設(shè)備制造容易。中壓法：(9.8-12.0Mpa)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