煤制甲醇新鮮氣濾芯GLSLS/RC-M3–煤制甲醇工藝

森潔過(guò)濾 — Sat, 01 Aug 2020 07:51:56 +0000

煤制甲醇新鮮氣濾芯GLSLS/RC-M3簡(jiǎn)介：

煤制甲醇新鮮氣濾芯GLSLS/RC-M3是煤化工行業(yè)當(dāng)中，甲醇提純工藝當(dāng)中的核心元件之一。

煤制甲醇相關(guān)濾芯型號(hào)：

轉(zhuǎn)化過(guò)濾器濾芯SF30/30-2

轉(zhuǎn)化氣液分離器濾芯SF30/30

甲醇過(guò)濾器一級(jí)過(guò)濾器濾芯SF30/30

甲醇過(guò)濾器二級(jí)過(guò)濾器濾芯SF30/30

西安超濾SF30/30

貧甲醇濾芯SF30/30

富甲醇濾芯SF30/30

粗甲醇濾芯SF30/30

天然氣濾芯GLSLS/RA-M2.5

西安超濾環(huán)?？萍紴V芯QY/M1-L1

新鮮氣濾芯GSSLS/RA-M2.5

GSSLS/RB-M5
GSSLS/RB-M60
GLSLS/RB-M過(guò)濾精度2.5μm制焦甲醇分廠轉(zhuǎn)化工系過(guò)濾器濾芯
富甲醇SF30/30不銹鋼濾芯SF30/30燒結(jié)氈濾芯去硫磺濾芯
316L不銹鋼液化天然氣濾芯.不銹鋼貧富甲醇過(guò)濾器濾芯
富甲醇過(guò)濾器濾芯SF30/30.貧富甲醇過(guò)濾器濾芯
硝酸系統(tǒng)機(jī)械設(shè)備濾芯.甲醇系統(tǒng)用精密濾芯.腐蝕性氣體粉塵濾芯
甲醇合成二級(jí)過(guò)濾器濾芯 GSSLS/RB-M5 （304+316L）

關(guān)于煤制甲醇工藝：

1)氣化

a）煤漿制備

由煤運(yùn)系統(tǒng)送來(lái)的原料煤干基（<25mm）或焦送至煤貯斗，經(jīng)稱(chēng)

重給料機(jī)控制輸送量送入棒磨機(jī)，加入一定量的水，物料在棒磨機(jī)中

進(jìn)行濕法磨煤。為了控制煤漿粘度及保持煤漿的穩(wěn)定性加入添加劑，

為了調(diào)整煤漿的PH值，加入堿液。出棒磨機(jī)的煤漿濃度約65%，排

入磨煤機(jī)出口槽，經(jīng)出口槽泵加壓后送至氣化工段煤漿槽。煤漿制備

首先要將煤焦磨細(xì)，再制備成約65%的煤漿。磨煤采用濕法，可防止

粉塵飛揚(yáng)，環(huán)境好。用于煤漿氣化的磨機(jī)現(xiàn)在有兩種，棒磨機(jī)與球磨

機(jī)；棒磨機(jī)與球磨機(jī)相比，棒磨機(jī)磨出的煤漿粒度均勻，篩下物少。

煤漿制備能力需和氣化爐相匹配，本項(xiàng)目擬選用三臺(tái)棒磨機(jī)，單臺(tái)磨

機(jī)處理干煤量43～53t/h，可滿(mǎn)足60萬(wàn)t/a甲醇的需要。

為了降低煤漿粘度，使煤漿具有良好的流動(dòng)性，需加入添加劑，

初步選擇木質(zhì)磺酸類(lèi)添加劑。

煤漿氣化需調(diào)整漿的PH值在6～8，可用稀氨水或堿液，稀氨水

易揮發(fā)出氨，氨氣對(duì)人體有害，污染空氣，故本項(xiàng)目擬采用堿液調(diào)整

煤漿的PH值，堿液初步采用42％的濃度。

為了節(jié)約水源，凈化排出的含少量甲醇的廢水及甲醇精餾廢水均

可作為磨漿水。

b）氣化

在本工段，煤漿與氧進(jìn)行部分氧化反應(yīng)制得粗合成氣。

煤漿由煤漿槽經(jīng)煤漿加壓泵加壓后連同空分送來(lái)的高壓氧通過(guò)

燒咀進(jìn)入氣化爐，在氣化爐中煤漿與氧發(fā)生如下主要反應(yīng)：

CmHnSr+m/2O2—→mCO+（n/2-r）H2+rH2S

CO+H2O—→H2+CO2

反應(yīng)在6.5MPa（G）、1350～1400℃下進(jìn)行。

氣化反應(yīng)在氣化爐反應(yīng)段瞬間完成，生成CO、H2、CO2、H2O和

少量CH4、H2S等氣體。

離開(kāi)氣化爐反應(yīng)段的熱氣體和熔渣進(jìn)入激冷室水浴，被水淬冷后

溫度降低并被水蒸汽飽和后出氣化爐；氣體經(jīng)文丘里洗滌器、碳洗塔

洗滌除塵冷卻后送至變換工段。

氣化爐反應(yīng)中生成的熔渣進(jìn)入激冷室水浴后被分離出來(lái)，排入鎖

斗，定時(shí)排入渣池，由扒渣機(jī)撈出后裝車(chē)外運(yùn)。

氣化爐及碳洗塔等排出的洗滌水（稱(chēng)為黑水）送往灰水處理。

c）灰水處理

本工段將氣化來(lái)的黑水進(jìn)行渣水分離，處理后的水循環(huán)使用。

從氣化爐和碳洗塔排出的高溫黑水分別進(jìn)入各自的高壓閃蒸器，

經(jīng)高壓閃蒸濃縮后的黑水混合，經(jīng)低壓、兩級(jí)真空閃蒸被濃縮后進(jìn)入

澄清槽，水中加入絮凝劑使其加速沉淀。澄清槽底部的細(xì)渣漿經(jīng)泵抽

出送往過(guò)濾機(jī)給料槽，經(jīng)由過(guò)濾機(jī)給料泵加壓后送至真空過(guò)濾機(jī)脫

水，渣餅由汽車(chē)?yán)鰪S外。

閃蒸出的高壓氣體經(jīng)過(guò)灰水加熱器回收熱量之后，通過(guò)氣液分離

器分離掉冷凝液，然后進(jìn)入變換工段汽提塔。

閃蒸出的低壓氣體直接送至洗滌塔給料槽，澄清槽上部清水溢流

至灰水槽，由灰水泵分別送至洗滌塔給料槽、氣化鎖斗、磨煤水槽，

少量灰水作為廢水排往廢水處理。

洗滌塔給料槽的水經(jīng)給料泵加壓后與高壓閃蒸器排出的高溫氣

體換熱后送碳洗塔循環(huán)使用。

2）變換

在本工段將氣體中的CO部分變換成H2。

本工段的化學(xué)反應(yīng)為變換反應(yīng)，以下列方程式表示：

CO+H2O—→H2+CO2

由氣化碳洗塔來(lái)的粗水煤氣經(jīng)氣液分離器分離掉氣體夾帶的水

分后，進(jìn)入氣體過(guò)濾器除去雜質(zhì)，然后分成兩股，一部分（約為54%）

進(jìn)入原料氣預(yù)熱器與變換氣換熱至305℃左右進(jìn)入變換爐，與自身攜

帶的水蒸汽在耐硫變換催化劑作用下進(jìn)行變換反應(yīng)，出變換爐的高溫

氣體經(jīng)蒸汽過(guò)熱器與甲醇合成及變換副產(chǎn)的中壓蒸汽換熱、過(guò)熱中壓

蒸汽，自身溫度降低后在原料氣預(yù)熱器與進(jìn)變換的粗水煤氣換熱，溫

度約335℃進(jìn)入中壓蒸汽發(fā)生器，副產(chǎn)4.0MPa蒸汽，溫度降至270℃

之后，進(jìn)入低壓蒸汽發(fā)生器溫度降至180℃，然后進(jìn)入脫鹽水加熱器、

水冷卻器最終冷卻到40℃進(jìn)入低溫甲醇洗1#吸收系統(tǒng)。

另一部分未變換的粗水煤氣，進(jìn)入低壓蒸汽發(fā)生器使溫度降至

180℃，副產(chǎn)0.7MPa的低壓蒸汽，然后進(jìn)入脫鹽水加熱器回收熱量，

最后在水冷卻器用水冷卻至40℃，送入低溫甲醇洗2#吸收系統(tǒng)。

氣液分離器分離出來(lái)的高溫工藝?yán)淠核蜌饣ざ翁枷此?/span>

氣液分離器分離出來(lái)的低溫冷凝液經(jīng)汽提塔用高壓閃蒸氣和中

壓蒸汽汽提出溶解在水中的CO2、H2S、NH3后送洗滌塔給料罐回收利

用；汽提產(chǎn)生的酸性氣體送往火炬。

3）低溫甲醇洗

本工段采用低溫甲醇洗工藝脫除變換氣中CO2、全部硫化物、其

它雜質(zhì)和H2O。

a）吸收系統(tǒng)

本裝置擬采用兩套吸收系統(tǒng)，分別處理變換氣和未變換氣，經(jīng)過(guò)

甲醇吸收凈化后的變換氣和未變換氣混合，作為甲醇合成的新鮮氣。

由變換來(lái)的變換氣進(jìn)入原料氣一級(jí)冷卻器、氨冷器、進(jìn)入分離器，

出分離器的變換氣與循環(huán)高壓閃蒸氣混合后，噴入少量甲醇，以防止

變換氣中水蒸氣冷卻后結(jié)冰，然后進(jìn)入原料氣二級(jí)冷卻器冷卻至－

20℃，進(jìn)入變換氣甲醇吸收塔，依次脫除H2S+COS、CO2后在－49℃

出吸收塔，然后經(jīng)二級(jí)原料氣冷卻器，一級(jí)原料氣冷卻器復(fù)熱后去甲

醇合成單元。凈化氣中CO2含量約3.4%，H2S+COS<0.1PPm。

來(lái)自甲醇再生塔經(jīng)冷卻的甲醇－49℃從甲醇吸收塔頂進(jìn)入，吸收

塔上段為CO2吸收段，甲醇液自上而下與氣體逆流接觸，脫除氣體中

CO2，CO2的指標(biāo)由甲醇循環(huán)量來(lái)控制。中間二次引出甲醇液用氨冷

器冷卻以降低由于溶解熱造成的溫升。在吸收塔下段，引出的甲醇液

大部分進(jìn)入高壓閃蒸器；另一部分溶液經(jīng)氨冷器冷卻后回流進(jìn)入H2S

吸收段以吸收變換氣中的H2S和COS，自塔底出來(lái)的含硫富液進(jìn)入H2S

濃縮塔。為減少H2和CO損失，從高壓閃蒸槽閃蒸出的氣體加壓后送

至變換氣二級(jí)冷卻器前與變換氣混合，以回收H2和CO。

未變換氣的吸收流程同變換氣的吸收流程。

b）溶液再生系統(tǒng)

未變換氣和變換氣溶液再生系統(tǒng)共用一套裝置。

從高壓閃蒸器上部和底部分別產(chǎn)生的無(wú)硫甲醇富液和含硫甲醇

富液進(jìn)入H2S濃縮塔，進(jìn)行閃蒸汽提。甲醇富液采用低壓氮?dú)馄帷?/span>

高壓閃蒸器上部的無(wú)硫甲醇富液不含H2S從塔上部進(jìn)入，在塔頂部降

壓膨脹。高壓閃蒸器下部的含硫甲醇富液從塔中部進(jìn)入，塔底加入的

氮?dú)鈱O2汽提出塔頂，然后經(jīng)氣提氮?dú)饫鋮s器回收冷量后，作為尾

氣高點(diǎn)放空。

富H2S甲醇液自H2S濃縮塔底出來(lái)后進(jìn)熱再生塔給料泵加壓，甲

醇貧液冷卻器換熱升溫進(jìn)甲醇再生塔頂部。甲醇中殘存的CO2以及溶

解的H2S由再沸器提供的熱量進(jìn)行熱再生，混和氣出塔頂經(jīng)多級(jí)冷卻

分離，甲醇一級(jí)冷凝液回流，二級(jí)冷凝液經(jīng)換熱進(jìn)入H2S濃縮塔底部。

分離出的酸性氣體去硫回收裝置。

從原料氣分離器和甲醇再生塔底出來(lái)的甲醇水溶液經(jīng)泵加壓后

甲醇水分離器，通過(guò)蒸餾分離甲醇和水。甲醇水分離器由再沸器提供。

塔頂出來(lái)的氣體送到甲醇再生塔中部。塔底出來(lái)的甲醇含量小于

100PPm的廢水送水煤漿制備工序或去全廠污水處理系統(tǒng)。

c）氨壓縮制冷

從凈化各制冷點(diǎn)蒸發(fā)后的-33℃氣氨氣體進(jìn)入氨液分離器，將氣

體中的液粒分離出來(lái)后進(jìn)入離心式制冷壓縮機(jī)一段進(jìn)口壓縮至冷凝

溫度對(duì)應(yīng)的冷凝壓力，然后進(jìn)入氨冷凝器。氣氨通過(guò)對(duì)冷卻水放熱冷

凝成液體后，靠重力排入液氨貯槽。液氨通過(guò)分配器送往各制冷設(shè)備。

4）甲醇合成及精餾

a）甲醇合成

經(jīng)甲醇洗脫硫脫碳凈化后的產(chǎn)生合成氣壓力約為5.6MPa，與甲

醇合成循環(huán)氣混合，經(jīng)甲醇合成循環(huán)氣壓縮機(jī)增壓至6.5MPa，然后

進(jìn)入冷管式反應(yīng)器（氣冷反應(yīng)器）冷管預(yù)熱到235℃，進(jìn)入管殼式反

應(yīng)器（水冷反應(yīng)器）進(jìn)行甲醇合成，CO、CO2和H2在Cu-Zn催化劑

作用下，合成粗甲醇，出管殼式反應(yīng)器的反應(yīng)氣溫度約為240℃，然

后進(jìn)入氣冷反應(yīng)器殼側(cè)繼續(xù)進(jìn)行甲醇合成反應(yīng)，同時(shí)預(yù)熱冷管內(nèi)的工

藝氣體，氣冷反應(yīng)器殼側(cè)氣體出口溫度為250℃，再經(jīng)低壓蒸汽發(fā)生

器，鍋爐給水加熱器、空氣冷卻器、水冷器冷卻后到40℃，進(jìn)入甲

醇分離器，從分離器上部出來(lái)的未反應(yīng)氣體進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)壓縮，

返回到甲醇合成回路。

一部分循環(huán)氣作為弛放氣排出系統(tǒng)以調(diào)節(jié)合成循環(huán)圈內(nèi)的惰性

氣體含量，合成弛放氣送至膜回收裝置，回收氫氣，產(chǎn)生的富氫氣經(jīng)

壓縮機(jī)壓縮后作為甲醇合成原料氣；膜回收尾氣送至甲醇蒸汽加熱爐

過(guò)熱甲醇合成反應(yīng)器副產(chǎn)的中壓飽和蒸汽（2.5MPa），將中壓蒸汽過(guò)

熱到400℃。

粗甲醇從甲醇分離器底部排出，經(jīng)甲醇膨脹槽減壓釋放出溶解氣

后送往甲醇精餾工段。

系統(tǒng)弛放氣及甲醇膨脹槽產(chǎn)生的膨脹氣混合送往工廠鍋爐燃料系統(tǒng)。

甲醇合成水冷反應(yīng)器副產(chǎn)中壓蒸汽經(jīng)變換過(guò)熱后送工廠中壓蒸

汽管網(wǎng)。

b）甲醇精餾

從甲醇合成膨脹槽來(lái)的粗甲醇進(jìn)入精餾系統(tǒng)。精餾系統(tǒng)由預(yù)精餾

塔、加壓塔、常壓塔組成。預(yù)精餾塔塔底出來(lái)的富甲醇液經(jīng)加壓至

0.8MPa、80℃，進(jìn)入加壓塔下部，加壓塔塔頂氣體經(jīng)冷凝后，一部分

作為回流，一部分作為產(chǎn)品甲醇送入貯存系統(tǒng)。由加壓塔底出來(lái)的甲

醇溶液自流入常壓塔下塔進(jìn)一步蒸餾，常壓塔頂出來(lái)的回流液一部分

回流，一部分作為精甲醇經(jīng)泵送入貯存系統(tǒng)。常壓塔底的含甲醇的廢

水送入磨煤工段作為磨煤用水。在常壓塔下部設(shè)有側(cè)線采出，采出甲

醇、乙醇和水的混合物，由汽提塔進(jìn)料泵送入汽提塔，汽提塔塔頂液

體產(chǎn)品部分回流，其余部分作為產(chǎn)品送至精甲醇中間槽或送至粗甲醇

貯槽。汽提塔下部設(shè)有側(cè)線采出，采出部分異丁基油和少量乙醇,混

合進(jìn)入異丁基油貯槽。汽提塔塔底排出的廢水，含少量甲醇，進(jìn)入沉

淀池，分離出雜醇和水，廢水由廢水泵送至廢水處理裝置。

c）中間罐區(qū)

甲醇精餾工序臨時(shí)停車(chē)時(shí)，甲醇合成工序生產(chǎn)的粗甲醇，進(jìn)入粗

甲醇貯罐中貯存。甲醇精餾工序恢復(fù)生產(chǎn)時(shí)，粗甲醇經(jīng)粗甲醇泵升壓

后送往甲醇精餾工序。

甲醇精餾工序生產(chǎn)的精甲醇，進(jìn)入甲醇計(jì)量罐中。經(jīng)檢驗(yàn)合格的

精甲醇用精甲醇泵升壓送往成品罐區(qū)甲醇貯罐中貯存待售。

5）空分裝置

本裝置工藝為分子篩凈化空氣、空氣增壓、氧氣和氮?dú)鈨?nèi)壓縮流

程，帶中壓空氣增壓透平膨脹機(jī)，采用規(guī)整填料分餾塔，全精餾制氬

工藝。

原料空氣自吸入口吸入，經(jīng)自潔式空氣過(guò)濾器除去灰塵及其它機(jī)

械雜質(zhì)。過(guò)濾后的空氣進(jìn)入離心式空壓機(jī)經(jīng)壓縮機(jī)壓縮到約

0.57MPa(A)，然后進(jìn)入空氣冷卻塔冷卻。冷卻水為經(jīng)水冷塔冷卻后的

水?？諝庾韵露洗┻^(guò)空氣冷卻塔，在冷卻的同時(shí)，又得到清洗。

經(jīng)空冷塔冷卻后的空氣進(jìn)入切換使用的分子篩純化器空氣中的

二氧化碳、碳?xì)浠衔锖退直晃健７肿雍Y純化器為兩只切換使用，

其中一只工作時(shí)，另一只再生。純化器的切換周期約為4小時(shí)，定時(shí)

自動(dòng)切換。

凈化后的空氣抽出一小部分，作為儀表空氣和工廠空氣。

其余空氣分成兩股，一股直接進(jìn)入低壓板式換熱器，從換熱器底

部抽出后進(jìn)入下塔。另外一股進(jìn)入空氣增壓機(jī)。

經(jīng)過(guò)空氣增壓機(jī)的中壓空氣分成兩部分，一部分進(jìn)入高壓板式換

熱器，冷卻后進(jìn)入低溫膨脹機(jī)，膨脹后空氣進(jìn)入下塔精餾。另一部分

中壓空氣經(jīng)過(guò)空氣增壓機(jī)二段壓縮為高壓空氣，進(jìn)入高壓板式換熱

器，冷卻后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入下塔。

空氣經(jīng)下塔初步精餾后，獲得富氧液空、低純液氮、低壓氮?dú)猓?/span>

其中富氧液空和低純液氮經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后節(jié)流進(jìn)入上塔。經(jīng)上塔進(jìn)一

步精餾后，在上塔底部獲得液氧，并經(jīng)液氧泵壓縮后進(jìn)入高壓板式換

熱器，復(fù)熱后出冷箱，進(jìn)入氧氣管網(wǎng)。

在下塔頂部抽取的低壓氮?dú)?，進(jìn)入高壓板式換熱器，復(fù)熱后送至

全廠低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)。

從上塔上部引出污氮?dú)饨?jīng)過(guò)冷器、低壓板式換熱器和高壓板式換

熱器復(fù)熱出冷箱后分成兩部分：一部分進(jìn)入分子篩系統(tǒng)的蒸汽加熱

器，作為分子篩再生氣體，其余污氮?dú)馊ニ渌?/span>

從上塔中部抽取一定量的氬餾份送入粗氬塔，粗氬塔在結(jié)構(gòu)上分

為兩段，第二段氬塔底部的回流液經(jīng)液體泵送入第一段頂部作為回流

液，經(jīng)粗氬塔精餾得到99.6?Ar，2ppmO2的粗氬，送入精氬塔中部，

經(jīng)精氬塔精餾在精氬塔底部得到純度為99.999%Ar的**氬作為產(chǎn)品抽

出送入進(jìn)貯。二、甲醇合成方法

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系催化劑，其活性明顯高于鋅鉻催化劑，反應(yīng)溫度低

（240-270℃）。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，降低了原料的消耗。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)提高合成壓力，即發(fā)展成為中

壓法。中壓法仍采用高活性的銅系催化劑，反應(yīng)溫度與低壓法相同，但由于提高

了壓力，相應(yīng)的動(dòng)力消耗略有增加。

比較以上三者的優(yōu)缺點(diǎn)，以投資成本，生產(chǎn)成本，產(chǎn)品收率為依據(jù)，選擇中

壓法為生產(chǎn)甲醇的工藝路線。

一、甲醇合成的生產(chǎn)原理及影響因素

1.合成系統(tǒng)中的反應(yīng)

CO2+H2→CH3OH+102.37kJ/mol

CO+H2→(CH3)2O+H2O+200.39kJ/mol

CO+3H2→CH4+H2O+115.69kJ/mol

CO2+H2→CO+H2-42.92kJ/mol

CO+H2→C4H9OH+3H2O+49.62kJ/mol

2.甲醇合成生產(chǎn)的影響因素

1)溫度

用來(lái)調(diào)節(jié)甲醇合成反應(yīng)過(guò)程的工藝參數(shù)中，溫度對(duì)于反應(yīng)混合物的平衡和速

率，都有很大影響。由一氧化碳加氫生成甲醇的反應(yīng)和由二氧化碳加氫生成甲醇

的反應(yīng)，均為可逆的放熱反應(yīng)。

i)一氧化碳加氫合成甲醇的最佳溫度

對(duì)于可逆放熱反應(yīng)而言，存在最佳反應(yīng)溫度曲線。當(dāng)甲醇含量較低時(shí)，由于

平衡的影響相對(duì)的很小，最佳溫度高，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，甲醇含量升高，平衡影

響增大，最佳溫度就低。反應(yīng)器操作時(shí)，沿著最佳溫度線進(jìn)行，則反應(yīng)速率最高

而可得最大產(chǎn)量，但溫度不能超過(guò)催化劑耐熱允許溫度，對(duì)于銅基催化劑一般不

超過(guò)300℃。

最佳溫度值受操作壓力，反應(yīng)氣體混合物的初始組成以及所用催化劑的顆粒

大小等因素影響。

ii)有二氧化碳參加反應(yīng)時(shí)的最佳溫度

由于兩個(gè)反應(yīng)的速率常數(shù)和平衡常數(shù)不同，同一組成下，兩個(gè)反應(yīng)的最佳

溫度不同。故使兩個(gè)反應(yīng)速率之和最大時(shí)的溫度，才是該反應(yīng)系統(tǒng)的最佳溫度。

實(shí)現(xiàn)最佳溫度的方法，工業(yè)上采用連續(xù)換熱式或多段冷激式催化劑筐，使催

化床的溫度盡可能沿最佳溫度分布。

2)壓力

壓力也是甲醇合成反應(yīng)過(guò)程的重要工藝條件之一。甲醇合成反應(yīng)時(shí)分子

數(shù)減少，因此增加壓力對(duì)平衡有利，由于壓力高，組分的分壓提高，因而催化劑

的生產(chǎn)強(qiáng)度也提高。操作壓力的選用與催化劑的活性溫度范圍有關(guān)。對(duì)于鋅鉻催

化劑，其起始活性溫度在320℃，由于反應(yīng)平衡的限制，只能選用25－30mpa。

再高的壓力則會(huì)導(dǎo)致副反應(yīng)加速，造成溫度猛升而損壞催化劑。而銅系催化劑的

活性溫度范圍在200－300℃，操作壓力可降至5MPa，若能解決移熱問(wèn)題，則可

設(shè)計(jì)高壓下銅基催化劑合成甲醇的系統(tǒng)。對(duì)于現(xiàn)有合成塔的操作，催化劑使用初

期，活性好，操作壓力可較低;催化劑使用后期，活性降低，往往采用較高壓力，

以保持一定的生產(chǎn)強(qiáng)度。

3)原料配比

實(shí)驗(yàn)證明，最大反應(yīng)速率時(shí)的組成并不是化學(xué)計(jì)量組成，由動(dòng)力學(xué)方程確

定的最佳氫碳比表明，在遠(yuǎn)離平衡的情況下，Zn－Cr催化劑最大反應(yīng)速率的組

成H2：CO＝4，據(jù)報(bào)道，氫含量還可以減少副反應(yīng)以及降低催化劑的中毒程度。

以上所指組成的氫碳比是合成反應(yīng)器內(nèi)的組成，近似于循環(huán)氣組成，至于合

成系統(tǒng)的進(jìn)口新鮮氣組成，則應(yīng)根據(jù)整個(gè)合成系統(tǒng)的物料平衡而定，以維持系統(tǒng)

的穩(wěn)定生產(chǎn)。

CO2的存在對(duì)于甲醇合成是有益的，一般維持在2－6％即可，新鮮氣中CO2

含量還可略高些。新鮮氣的組成，一般受上游流程的制約，但也要盡量滿(mǎn)足本系

統(tǒng)的要求。按化學(xué)計(jì)量要求（H2-CO2）與(CO+CO2)的摩爾比一般為2.05－2.15。

惰性氣體的含量也能影響反應(yīng)速率，含量太高，降低反應(yīng)速率，生產(chǎn)單位產(chǎn)

量的動(dòng)力消耗也大；維持低惰性氣含量，則放空量加大，多損失有效氣體。一般

來(lái)說(shuō)，惰性氣體含量要根據(jù)具體情況來(lái)定，而且這也是調(diào)節(jié)工況的手段之一。

4)催化劑顆粒尺寸

由動(dòng)力學(xué)研究可知，催化劑顆粒大小對(duì)甲醇合成的宏觀速率有顯著的影

響。催化劑顆粒小，內(nèi)表面利用率大，從而宏觀反應(yīng)速率大，可減少催化劑用量；

粒度減小，會(huì)使床層壓力降增大，從而增加動(dòng)力消耗。因此催化劑的最佳顆粒尺

寸尚需視氣流和床層的特性即有關(guān)的具體情況而定。較合理的情況是，反應(yīng)器上

部裝小顆粒，下部則裝大顆粒催化劑。

5)空速

對(duì)于甲醇合成過(guò)程，若采用較低空速，則反應(yīng)速率變化較大，反應(yīng)過(guò)程中

氣體混合物的組成與平衡組成較接近，反應(yīng)速率較低，催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度較低，

但單位甲醇產(chǎn)品所需循環(huán)氣量小，氣體循環(huán)的動(dòng)力消耗小，預(yù)熱未反應(yīng)氣體到催

化劑進(jìn)口溫度所需換熱面積較小，且離開(kāi)反應(yīng)器氣體的溫度較高，熱能利用價(jià)值

高。若采用較高空速，則反應(yīng)速率變化較小，催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度提高，但增大了

預(yù)熱所需傳熱面積，熱能利用率降低，增大了循環(huán)氣體通過(guò)設(shè)備的壓力降及動(dòng)力

消耗，并且由于氣體中反應(yīng)產(chǎn)物的濃度降低，增加了分離反應(yīng)產(chǎn)物的費(fèi)用。還應(yīng)

注意，空速增大到一定程度后，催化劑床層溫度不能維持。因此，必須綜合多方

面因素來(lái)考慮最佳空速的問(wèn)題。

6)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)

甲醇合成塔內(nèi)件的型式繁多，內(nèi)件的核心為催化劑筐，他的設(shè)計(jì)好壞直接

影響合成塔的產(chǎn)量和消耗定額。一個(gè)好的催化劑筐設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：

i)能保證催化劑在升溫、還原過(guò)程中操作正常、還原充分，盡可能地

提高催化劑的活性，達(dá)到最大的生產(chǎn)強(qiáng)度。

ii)能有效地移去反應(yīng)熱，合理地控制催化劑層的溫度分布，使其逼近

最佳操作溫度線，提高甲醇凈值和催化劑的使用壽命。

iii)能保證氣體均勻地通過(guò)催化劑層，阻力小，氣體處理量大，甲醇產(chǎn)

量高。

iv)充分利用高壓空間，盡可能多裝催化劑，提高容積利用系數(shù)。

v)操作穩(wěn)定、調(diào)節(jié)方便，能適應(yīng)各種操作條件的變化。

vi)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，裝卸催化劑方便，制造、安裝和維修容易等。

vii)妥善處理各個(gè)內(nèi)件的連接與保溫，避免產(chǎn)生熱應(yīng)力，使內(nèi)件在塔內(nèi)

能自由脹縮。

如上所述，合成塔內(nèi)件型式很多，有各自的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合，因此不能用簡(jiǎn)

單的方法肯定一種塔型或全部否定一種塔型。傳統(tǒng)的高壓法甲醇合成多用連續(xù)換

熱的三套管并流式和單管并流式，中低壓法流程則多用多層冷激式合成塔和管式

合成塔以及兩者的改進(jìn)型合成塔。無(wú)論在何種壓力下操作，為減少阻力面應(yīng)用徑

向合成塔或軸、徑向復(fù)合式合成塔。

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