甲醇合成反應器

1、包頭師范學院本科畢業(yè)論文低壓法合成甲醇蘭性能比較學生姓名：樊巨強學院：化學學院專業(yè)：應用化學班級：08級一班指導教師：李軍湘副教授二O 二年五月摘要隨著當今世界石油資源的日益減少和甲醇單位生產成本的降低，發(fā)展使用甲 醇作為新的替代燃料，已成為一種趨勢。本文概括論述了當今世界工業(yè)生產上已應用的各類大型甲醉合成塔，主要對 低壓法甲醇合成塔在生產甲醇工藝流程中優(yōu)點，使用條件、范圍等做了研究，包 括英國的ICI絕熱型冷激塔，德國的Lurgi管殼式反應器、林德螺旋管反應器， 丹麥的托普索絕熱徑向合成塔，日本TEC的MRF-Z型反應器、三菱瓦斯/三菱 重工的超轉化反應器，瑞士卡薩利臥式甲醇反應器，美國的A

2、PCI漿態(tài)床反應器 以及國內林達公司、華南理工研發(fā)與改進的甲醇合成反應器。并且對適宜應于在 內蒙古地區(qū)的低壓法甲醇合成塔類型做出分析。關鍵詞：甲醇；反應器；低壓合成塔AbstractAs the world s dwindling oil resources and reduce the production cost of methanol unit, development of methanol as a new alternative fuel, has become a trend.This paper briefly discusses the current world indu

3、strial production has been applied for all kinds of large-scale methanol synthesis tower, Mainly on the low pressure methanol synthesis tower in methanol production process advantages, conditions, scope varied research。Such as: Linda low pressure methanol synthesis tower, ICI chill type reactor, Lur

4、gi shell-and-tube reactor, HTAS shell-and-tube reactor, TEC MRF - Z type methanol reactor, Linde spiral pipe reactor, Mitsubishi Gas / Mitsubishi super conversion reactor, Casale horizontal reaction of methanol, APCI slurry bed reactor, Japan MRF new type of methanol synthesis tower。 And is suitable

5、 for application in Inner Mongolia area of low pressure methanol synthesis tower type analysis。Key words： Methanol; Reactor; Low pressure synthesis tower TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark15 o Current Document 引言4 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 甲醇合成發(fā)展概述5 HYPERLINK l bookmark22 o Current D

6、ocument 甲醇合成工藝流程的分類5 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 1高壓合成工藝5 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 2低壓合成工藝5 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 3中壓合成工藝5 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 低壓法合成甲醇的反應器6 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 1國外主要甲醇合成反應器6 HYPERLINK l boo

7、kmark46 o Current Document 3. 1. 1英國的ICI絕熱型冷激塔6 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 3. 1. 2 德國 Lurgi管殼式反應器7 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 1. 3德國林德螺旋管反應器9 HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 1. 4丹麥的托普索絕熱徑向合成塔10 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 3. 1. 5日本TEC的MRF-Z型甲醇反應器

8、11 HYPERLINK l bookmark63 o Current Document 3. 1. 6日本三菱瓦斯/三菱重工的超轉化反應器12 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 3. 1. 7瑞士卡薩利臥式甲醇反應器13 HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 3. 1. 8美國的APCI漿態(tài)床反應器13 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 3. 2國內開發(fā)的甲醇低壓合成塔15 HYPERLINK l bookmark75 o Current Docu

9、ment 3. 2. 1杭州林達公司開發(fā)的低壓甲醇合成塔15 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 2. 2由華東理工大學開發(fā)的一系列甲醇反應器16 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document 內蒙古地區(qū)主要應用的甲醇反應合成器17結 論18 HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 參考文獻19 HYPERLINK l bookmark106 o Current Document 致謝20引言我國甲醇生產歷史已有40多年，雖已形成了年產約3.9Mt的能力，但總 體表

10、現為裝置生產能力偏小，經濟技術指標落后，成本高，效益差。隨著國內 甲醇市場需求的快速發(fā)展，我國甲醇生產的技術水平亦將會很快得到提高。在 未來幾年里內蒙古地區(qū)計劃新建若干大型甲醇生產工業(yè)園區(qū)。甲醇合成反應器 是甲醇合成生產的心臟設備，因而本文將通甲醇生產中所應用的主要塔型進行 分析，希望能對在內蒙古地區(qū)新建的甲醇生產廠家在甲醇合成塔選型方面有所 裨益1.甲醇合成發(fā)展概述甲醇是一種重要的基本有機化工原料，其用途十分廣泛。合成甲醇可采用 石腦油、減壓渣油、煤和天然氣為原料，在天然氣豐富的地區(qū)，前幾種原料的 生產成本均無法與天然氣競爭。天然氣合成甲醇的各項經濟指標要優(yōu)于其他原 料，適于加壓轉化，是合成

11、甲醇最理想的原料。20世紀80年代以來，國外甲 醇裝置向大型化方向發(fā)展。甲醇的經濟規(guī)模對投資與產品成本影響較大，一般 來講裝置規(guī)模越大，產品成本越低。近10多年來，世界合成甲醇技術有了很大的發(fā)展，其趨勢為原料路線多 樣化、生產規(guī)模大型化、合成催化劑高效化、氣體凈化精細化、過程控制自動 化以及聯合生產普遍化，從而使合成技術更加優(yōu)化。.甲醇合成工藝流程的分類甲醇合成按其壓力2分類可分為高壓合成工藝、中壓合成工藝和低壓合成 工藝。當今甲醇生產技術主要采用中壓法和低壓法兩種工藝，這兩種方法生產 的甲醇約占世界甲醇產量的80%以上。1高壓合成工藝高壓法是最初生產甲醇的方法，采用鋅銘催化劑，反應溫度360

12、-400C， 壓力19.629.4MPa。高壓法由于原料和動力消耗大，反應溫度高，生成粗甲 醇中有機雜質含量高，而且投資大，其發(fā)展長期以來處于停頓狀態(tài)。2低壓合成工藝是20世紀60年代后期發(fā)展起來的甲醇合成技術，低壓法基于高活性的銅 基催化劑，其活性明顯高于鋅銘催化劑，反應溫度低(240-270C)，壓力5.0 8.0 MPa。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， 改善了甲醇質量，降低了原料消耗。此外，由于壓力低，動力消耗降低很多， 工藝設備制造容易，綜合能耗較低、單反應器生產能力大等優(yōu)越性，因此在近 幾年來國內外大型甲醇裝置中被普遍采用。也是本文主要研究反應器。3中壓

13、合成工藝隨著甲醇工業(yè)的大型化，如采用低壓法勢必導致工藝管道和設備較大，因 此在低壓法的基礎上適當提高合成壓力，即發(fā)展成為中壓法，壓力9.812.0MPa。中壓法仍采用高活性的銅基催化劑，反應溫度與低壓法相同，但由于提 高了壓力，相應的動力消耗略有增加。.低壓法合成甲醇的反應器目前，國內外使用的低壓甲醇塔主要有英國的ici絕熱型冷激塔、德國 Lurgi管殼式低壓合成塔、丹麥托普索低壓徑向合成塔、日本東洋(TEC)工程公 司MRF低壓合成塔、瑞士卡薩利IMC低壓合成塔等。國內開發(fā)的有杭州林達 公司的低壓均溫合成塔、華東理工大學絕熱等溫低壓合成塔等。1國外主要甲醇合成反應器國外應用及開發(fā)最早、技術成

14、熟、應用最廣泛的低壓甲醇反應器當屬英國 ICI、德國Lurgi與Linde AG、丹麥托普索、日本的TEC的MRFZ與三菱瓦 斯/三菱重工以及美國的APCI的漿態(tài)床等反應器。這些裝置在國內外很多甲醇 生產裝置上得到應用。1. 1英國的ICI絕熱型冷激塔ICI冷激型甲醇合成塔是針對使用51-1型銅基催化劑的時空產率低、催 化劑用量大、床層控溫困難、催化劑易失活等缺陷而開發(fā)的一種絕熱型軸向流 動的低壓合成反應器,其結構簡單，由塔體、噴頭、菱形分布器等組成如圖1。表1 ICI低壓反應器于高壓反應器主要參數對比項溫度/oC壓力/Mpa副產物/%能耗/GJ.t-1目催化劑高ZnOCr O壓法2CuZnO

15、350352-542低壓法A12O32555-100.236該合成反應器需要合成氣預熱到230250C進入反應器，段間用菱形分布 器將冷激氣噴入床層中間降溫。根據規(guī)模大小,反應器一般有36個床層，典 型的是4個，上面3個為分開的軸向流床，最下方為軸一徑向流床，在5MPa、 230270C條件下合成甲醇。ICI低壓反應器與高壓反應器的對比見表1們。圖1 ICI冷激型甲醇反應器與高壓反應器相比，該類反應器的特點是:結構簡單，塔內未設置電加熱 器或換熱器，催化劑利用效率較高；由于采用菱形分布器，保證了反應氣體和冷 激氣體的均勻混合，使同一床層溫差控制變得容易；適用于大型化甲醇裝置, 易于安裝維修；催

16、化劑選擇余地大，可使用國內外生產的多種型號催化劑， 如美國UCIC79-2和G106催化劑，ICI生產的ICI51-1、51-2、51-3催化劑, 國內西南化工研究院開發(fā)的C302和蘭化院生產的NC系列催化劑等。該類反應器的缺點是：床層溫度隨其高度的變化而不同，床層溫度波動 較大，致使不同高度的催化劑活性不同，催化劑的整體活性不能有效發(fā)揮，其時 空產率和經濟效益表現較低；溫度控制不好時，易導致催化劑局部過熱而影響 催化劑的使用壽命；反應器結構松散，出口的甲醇濃度低，導致大部分原料氣 不能參與合成反應，必須保持10倍左右的循環(huán)氣量,壓縮功能耗高（約占總能 耗的24% ）,同時相同產能的反應器體積

17、比Lurgi反應器大，其一次性投資也比 Lurgi的多；能源利用不合理，不能回收反應熱,產品綜合能耗較高；催化 劑時空產率不高，用量大。1. 2德國Lurgi管殼式反應器至今，采用Lurgi管殼式反應器專利已建成的甲醇裝置有26套，其中日產 10002000t （含1000t）的裝置有8套，日產2000t以上（含2000t）的有8套，已 投產的最大設計能力為日產2580t（年產850kt，位于特立尼特和挪威）。為此， Lurgi在2000年與特立尼特和2001年與伊朗簽定的2套5000t/d甲醇技術轉讓 合同里（分別于2003年和2004年投產），都采用Lurgi最新提出的超大規(guī)模聯 合反應器

18、一氣冷反應器串聯1個原來的管殼式反應器（水冷反應器）。魯奇塔如圖2,設計條件一般為:操作壓力5.27MPa，操作溫度230 255C。列管式反應器（管殼式）有管內裝催化劑、管間用沸騰水移去反應熱和在 管間裝催化劑、管內走水2種類型。2種類型的氣體在塔內的流向都呈軸向流。圖2 Lurgi合成塔該類塔的特點是：床層內溫度比較平穩(wěn)，除進口處有一定溫升（從230C 升至255C）,大部分床層溫度均處于250255C，塔中下部位溫度變化?。?點溫差一般不超過15C）；由于傳熱面積與床層體積比大（約80m2/m3）,移熱迅 速，同平面溫差較小，有利于延長催化劑的壽命，并允許原料氣中含有較高的 CO；能準

19、確、靈敏地控制反應溫度，該反應器床層溫度是通過調節(jié)蒸汽汽 包壓力來控制的，靈敏度高達0.3 C :與冷激型反應器相比，合成效率較高， 合成塔出口甲醇含量高，循環(huán)氣量少；以較高位能回收反應熱，可副產約 2.13.5MPa的中壓蒸汽（壓力隨催化劑型號和使用時間而定）。該類塔不足的是：結構相對比絕熱型復雜，設備制造費用相對較高； 雖然塔壓降較ICI小，但氣體在該塔內呈軸向流，塔壓降仍比徑向流大；反 應曲線與后面將要論述的等溫型或均溫型反應器相比，偏離最佳溫度曲線仍較 遠。對于催化劑裝在管內的管殼式反應器，還存在著2點不足：由于管數較 多，催化劑不容易裝填均勻，催化劑的裝卸也相對較困難；隨著運行時間的

20、 增加，管內裝的催化劑收縮較大，管上部出現較大的空間，合成氣體先吸熱，進人催化劑床層反應后才能放熱，整體熱利用不盡合理5。3. 1. 3德國林德螺旋管反應器Linde AG公司開發(fā)出最新的節(jié)能型甲醇生產方法一Variobar法6。Linde 新工藝采用了一種新型節(jié)能等溫塔，該塔為盤管內沸騰水冷卻的單段等溫塔如 圖3。在塔內，螺旋蛇管放置在催化劑層中，從蛇管下部加入約4.5MPa的鍋爐 水，而從上部排出中壓蒸汽(3.5 MPa)和循環(huán)水。合成氣從塔上部進入，經催化 劑層從下部排出。塔內使用BASF公司的S3-85型催化劑。蛇管安裝在芯柱上， 管內設有隔板和連接件,在高氣流密度下排除了振動問題。管

21、子在運行條件相 同時，1 m2塔表面的傳熱面比傳統的套管式增加30%50%。合成塔給定工作 壓力為10 MPa，催化劑裝填量約100 m3?；厥辗磻獰岬纳吖芫鶆蚺渲迷趬毫?容器內，與上下半球形總管相連。由于使用粒度為5 mmX5 mm的催化劑，其 裝填容易。并且于1984年在美國GGC的普拉克明工廠建立了 1套520 t/d甲 醇的工業(yè)裝置，合成壓力為5 MPa，負荷達設計能力的140%，節(jié)能顯著，依 靠回收利用塔內的反應熱，可年產20萬t工藝蒸汽。圖3林德螺旋管反應器該塔的設計目標：催化床層等溫操作，提供最佳的動力學條件；操作 的可靠性，特別是在催化劑還原、開工、部分負荷和停車的情況下；避免

22、合 成塔殼體、冷管和管板在機械設計上的熱應力；降低催化劑床層的阻力降， 以減少循環(huán)壓縮機的動力消耗；單系列大型化；低投資。此外其改進的螺旋管節(jié)能等溫合成塔由Linde公司和美國紐約市Lotepro 子公司共同設計和制造，新塔總重量約140 t，管子用1.454 1牌號鋼制造。該 塔制造、安裝和投產時間為16個月。1988年在BASF的720 t/d甲醇裝置上， 用Linde型等溫合成塔取代老塔，仍用BASF的S3-85型催化劑進行操作，超 產20%。這證明Linde螺旋管等溫合成塔性能良好。之后，該公司還制造3臺 能力為700 t/d和1臺750 t/d的Linde等溫合成塔。Linde型等溫

23、合成塔優(yōu)點：等溫操作減少了對催化劑的熱應力，從而提 高了它的壽命；通過控制蒸汽壓力，可方便地調節(jié)合成塔的操作溫度；在 各種操作條件下，特別是開工、部分負荷或有外界干擾時，水循環(huán)系統可保證 溫度的絕對穩(wěn)定；催化劑還原容易，沒有過熱的危險；合成壓力可在寬廣 的范圍內選擇：不需開工鍋爐；可為各種不同的氣體組成進行設計；原 則上該合成塔可用于其他放熱催化反應，如生產高級醇等；合成塔溫度剖面 與理想的動力學條件相對應，從而增加了甲醇收率；催化劑的分布和等溫反 應過程降低了催化劑床層的阻力降。3. 1. 4丹麥的托普索絕熱徑向合成塔托普索公司為適應大型甲醇裝置的需要，近年來開發(fā)了三塔絕熱徑向合成 塔串聯的

24、合成流程如圖4,塔間用水移熱，在60萬t/a以下的裝置中可以單塔 運行，并且入塔新鮮氣先經過保護催化劑，確保新鮮氣徹底脫硫、脫神，然后 與循環(huán)氣混合后進入合成塔。由于該公司選擇高活性、高選擇性、高操作彈性 的催化劑(MK-121)，可在單塔體積不大的情況下，裝填3040 m3催化劑即可 生產5060萬t/a甲醇。與其他工藝相比，托普索工藝中合成塔的進出口溫差較小，僅為32C， 塔的單層轉化率高，可達到15%，其他工藝的單層轉化率最高僅為7%8%; 該工藝的催化劑裝填量相對較少，同等條件下僅用29. 9 t而其他工藝需要60 t 左右。但該工藝為了確保脫硫，新鮮氣與循環(huán)氣只做到了缸外混合，與缸內

25、混 合相比，壓縮時高壓段與循環(huán)段匹配有一定的難度。反應器可副產1.52.5MPa 的低壓蒸汽。國內神華包頭煤制烯烴項目采用該工藝技術，單系列能力為180 萬t甲醇/年。1壓縮機2換熱器3硫保護器4反應器5冷卻器6閃蒸灌7水泵 8氣包9分離器10排污灌圖4托普索低壓甲醇合成的工藝流程圖3. 1. 5日本TEC的MRFZ型甲醇反應器MRF反應器是日本東洋公司與體本三井化學公司聯合開發(fā)的一種多段、 間接冷卻的徑向反應器，由殼體、催化劑床層、催化劑筐、列管及集氣盒組成。 冷卻管的排列是MRF反應器的專利。并且在我國四川維尼綸廠的2套甲醇裝 置以及四川瀘州天然氣化工廠的40萬t/a甲醇裝置均采用該反應器

26、。反應器外形為圓筒狀，有上下2個端蓋，下端蓋可以拆卸，以便于將中心 集氣管抽出，使催化劑裝填和內部設施檢修更加方便8。反應器內裝有1個直 徑較小的內膽用以改變物料流向，在其中心，軸向安裝1個帶外殼的集束管， 用于收集反應后的氣體，外殼開有直徑小于催化劑顆粒的小孔，收集的反應氣 沿徑向從外殼上的小孔流入，管束內通過反應后的高溫氣體。反應器內還裝有 冷卻管束和催化劑托架，沿軸心均勻布置。冷卻管束為雙層同心管，沸水從內 管導入內外管間的環(huán)隙吸引反應熱后生成高壓蒸汽驅動蒸汽透平。催化劑裝填 在冷卻管束外面，垂直地安裝在催化劑床層，與水平徑向流動的合成氣垂直。鍋爐給水從爐底通入冷卻管，產生的蒸汽匯集在蒸

27、汽室內。冷管是MRF反應器 的核心部件，MRF反應器與普通反應器的對比見表2 8。表2 MRF Z反應器與普通反應器對比項目MRFZ反應器其它反應器催化劑的相對體積0.681.00反映其數量/臺11天然氣及催化劑相對費用0.921.00反應器相對總量1.251反應器內總管數950相對換熱面積0.911.00天然氣消耗量0.931.00該反應器的優(yōu)點是：由于氣體徑向流動，流道短，空速小，因此壓降也 較小，約為軸向反應器的1/10 ；合成氣垂直流經冷卻列管，床層與冷管之間 的傳熱效率較高；單程轉化率較高，循環(huán)氣量較?。挥捎趬航到档鸵约把?環(huán)氣量減少，合成循環(huán)系統的能耗從冷激反應器的111. 6 M

28、J/t降低到57. 6MJ/t。其缺陷是：催化劑床層的溫度難以控制，沿徑向離冷卻管越遠的催化 劑越容易出現因局部過熱現象，從而產生石蠟、氨、甲胺等，使粗甲醇的雜質 含量增高。3. 1. 6日本三菱瓦斯/三菱重工的超轉化反應器日本三菱重工業(yè)公司和三菱瓦斯化學公司共同開發(fā)出新型超轉化率合成 塔如圖5。其甲醇合成塔為一種簡單的立式雙套管換熱器，是Lurgi列管合成 塔的改進型。催化劑裝在內外管間的環(huán)形空間中，鍋爐水在管間循環(huán)。合成氣 從塔下送入,通過內管向上，并被催化劑層的反應熱預熱。預熱后的合成氣從 上方進入催化劑層。催化劑層外側用鍋爐水冷卻。沿內管和外管流動的氣流是 相反的，合成氣進入催化劑層的

29、入口溫度最高，在向出口流動的過程中逐漸降 低。類似的溫度分布可保證最佳的反應速度，可在降低催化劑用量的情況下獲 得高的轉化率。工業(yè)規(guī)模的合成塔是一壓力容器，內裝許多套管。新型合成塔 的主要特點回：優(yōu)點 單程轉化率高，空速5 000 h，合成壓力8 MPa時，出口處甲醇 濃度為14%;能源回收利用率高，1 t甲醇回收1 t、4 MPa蒸汽。新鮮合成氣 在塔內預熱，從而流程中可省去換熱器。缺點 該塔催化劑裝量少，僅占合成塔容積的14%。塔結構復雜，每根內管均需用撓管與集氣管連接，以消除熱應力；催化劑裝在套間，給催化劑的 裝卸、設備的安裝、檢修均帶來不便。鍋爐水反應氣蒸汽冷卻水鍋爐水反應氣蒸汽冷卻水

30、內管卜管催化劑合成氣圖5 MGC/MII超轉化率合成塔3. 1. 7瑞士卡薩利臥式甲醇反應器卡薩利（Casale SA）臥式甲醇合成塔屬絕熱式段間換熱反應器，合成氣為 軸一徑向流，與ICI不同的是卡薩利為臥式。合成塔一般由4個催化床層組成， 床層間采用間接換熱（換熱器設在合成塔里，2個工藝冷凝液換熱，1個采用氣 一氣換熱），工藝冷凝液用泵強制打循環(huán)，加熱后供一段轉化爐前的天然氣飽 和用或直接產生低壓蒸汽供精餾用。合成塔操作壓力為78MPa.。該臥式甲 醇反應器的特點是床層阻力比ICI的小，但比完全意義上的徑向流大；塔徑小 于Lurgi塔。不足的是:屬絕熱反應，反應曲線離平衡曲線較遠，合成效率相

31、對 較低；床間一般只有3個換熱器，同一床層的熱點溫差較大；與汽包式（如TEC 的MIF 一 Z型、Lurgi管殼式等）相比，屬低位能回收。俄羅斯陶里亞地TOAZ 化學聯合企業(yè)于2000年建成的1350t/d精甲醇裝置（原凱洛格型1360t/d合成氨 裝置改造而來）和目前正在建設的400kt/a甲醇裝置都采用了卡薩利臥式甲醇反 應器。3. 1. 8美國的APCI漿態(tài)床反應器漿態(tài)床甲醇合成技術是由美國能源部、電力研究院、空氣產品和化學系統 公司4家合作開發(fā)。早在70年代中期，美國化學系統公司便開始了漿態(tài)床合 成甲醇的研究，至今已在得克薩斯州美國能源部試驗廠58 t/d裝置上實現了 連續(xù)操作，步入了

32、實用化階段。1989年12月21日美國能源部宣布，漿態(tài)床甲 醇合成技術已被選為第3輪13個凈煤技術開發(fā)項目(DOE CCT-III)之一。DOE CCT-III空氣產品將與達科他氣化公司合作，在北達科他Beulah的大平原煤氣 化廠共同設計、建造、操作1套500 t/d的漿態(tài)床甲醇合成技術的工業(yè)示范裝 置，項目經費為2.137億美元。它的成功是煤炭間接液化技術獲得實際應用的 重要里程碑。反應氣出口圖6漿態(tài)床合成塔漿態(tài)床合成塔如圖6的反應熱由內部熱交換器控制，內部熱交換器是由與 兩端直徑41 cm的圓環(huán)相連接，若干直徑25.4 mm的平行垂直管組成，其截面 積僅為合成塔截面積的3.5%，不會影響

33、合成塔的水力學行為。氣液分離由合 成塔上部的自由空間和旋風分離器完成。合成氣通過環(huán)形氣體分布器進入合成 塔，在保持高濃度催化劑漿液懸浮的同時，又保持了緊密的氣液接觸，改進了 傳質。漿態(tài)床合成塔有效地改善了合成過程的傳熱狀態(tài)，合成塔基本在等溫下操 作如表3,允許合成反應在較高的單程轉化率下進行，明顯降低了循環(huán)、壓縮 系統的能耗，提高了熱效率，漿態(tài)床合成甲醇的操作彈性大，對不同型號的氣 化爐產生的原料合成氣適應性良好。特別是在高濃度催化劑漿液和高氣速操作條件下，催化劑產率和合成塔產量都比較高，對改進過程的經濟性有明顯效果。 漿態(tài)床法將有可能成為由煤或天然氣合成甲醇最有效和最經濟的方法。存在的 主要

34、問題是催化劑的活性隨運轉時間的延長而不斷下降，催化劑活性的保持已 成為漿態(tài)床法實現工業(yè)化的關鍵。表3漿態(tài)床煤制甲醇合成塔的操作條件合成塔1a合成塔1b合成塔1c直徑/m4.553.843.10L/D4.55.25.8空速/L(hkg催化劑尸100001000010000操作壓力/Mpa10.6810.279.65操作溫度/oC250250250X CO/%63.961.653.9X CO2/%04.768.70循環(huán)無有有甲醇生產份額/%6028123. 2國內開發(fā)的甲醇低壓合成塔在我國，鑒于國家能源安全戰(zhàn)略方針的考慮和大力發(fā)展煤化工和醇醚清潔 燃料的進展！目前國內甲醇反應器的研究在不斷前進，規(guī)

35、模不斷擴大！其中以 杭州林達公司的均溫低壓甲醇合成塔、華南理工大學等開發(fā)的一系列甲醇反應 器為主。3. 2. 1杭州林達公司開發(fā)的低壓甲醇合成塔國內的甲醇合成塔以杭州林達公司為代表。杭州林達公司的u型管均溫 (JW)型甲醇合成塔是我國擁有自主知識產權的氣一氣換熱型甲醇反應器如圖 7。近年來該合成塔已在哈氣化成功應用，并初步取得成效。合成氣從塔頂入塔后，經分氣管分布進人冷管，冷管在塔底呈U型后再進 入催化床層，從而使氣體升溫至230C左右，再出冷管進催化層反應，到底部出塔。JW型副產的蒸汽壓力約1Mpa。進塔進塔圖7林達均溫型甲醇合成塔該類塔的特點是：結構較簡單；催化床層溫差相對較??；CO單程

36、轉化率較高。不足的是：反應器內只有氣一氣換熱，熱能利用率不高；氣 體在塔內呈軸向流動，阻力降較徑向流大；由于冷管呈U型，在U型管的2 個端口溫差約60C;在已有的裝置中，副產的蒸汽壓力僅0.8IMPa,用于精 餾。林達公司生產的其它低壓反應器，如，前置式副產蒸汽反應器于1994年 開發(fā)成功，該反應器由催化劑筐、換熱器和鍋爐組成。首套裝置于1994年在 廣州氮肥廠成功投運,目前有7套裝置應用，其中5萬t/a的裝置4套，塔徑？ 1 400mm，3萬t/a年的裝置2套，塔徑？ 1 200mm，7萬t/a的裝置1套。這是 一項采用我國低壓甲醇合成塔技術改造國外引進甲醇塔的成功實例，自運營以 引起國內不

37、少廠家的關注。其年產180萬噸大型甲醇合成技術方案已報送國家科技部擬組織落實11。 采用林達公司專利技術的單臺日產2000噸臥式甲醇合成塔研發(fā)和示范項目已 列入國家科技支撐計劃，目前已在積極實施過程中。3. 2. 2由華東理工大學開發(fā)的一系列甲醇反應器絕熱-管殼式甲醇反應器由絕熱段與管殼段組成，是基于Lurgi列管 式反應器的改進型并有一定創(chuàng)新。為了解決Lurgi反應器的壁效應問題，將原 反應器的列管從38根增加到44根，高度不變，改變了床層內徑與催化劑顆粒 直徑之比，在相同產能時，反應器體積較小，可節(jié)約設備投資。催化劑填充在 管殼段，反應熱傳給管外的沸水，以蒸汽的形式回收熱量，通過調節(jié)蒸汽壓

38、力 來實現催化床的等溫分布。（2）內冷-管殼式反應器具有單系列產能大、能量利用合理、副產蒸汽及 床層溫度合理等優(yōu)點。該合成反應器已經獲得了專利，并在兗礦魯南化肥廠 100 kt/a甲醇合成裝置中成功應用。該反應器由主反應器和副反應器組成。副 反應器為內冷反應器，主反應器為管殼式反應器。原料氣經副反應器的冷管升 溫后進入主反應器的列管內催化床，在接近等溫條件下反應，反應放出的熱量 通過殼程的冷卻水撤出。反應后氣體從主反應器出來后又進入副反應器的催化 層繼續(xù)反應。此時反應已進入后期，反應的溫度低于主反應器催化床的反應溫 度，對化學平衡比較有利。該反應器有助于提高產品收率和原料轉化率，提高 了催化劑使用壽命。（3）徑向流動反應器由華東理工大學和寧波設計院在國外徑向反應器和 副產蒸汽反應器的基礎上，開發(fā)的一種徑向副產蒸汽固定床甲醇合成反應器