甲醇合成的生產(chǎn)工藝流程及主要設備

教學項目４甲醇合成的生產(chǎn)工藝流程及主要設備1233任務1甲醇合成的工藝條件任務2甲醇合成的工藝流程任務3甲醇合成的主要設備返回任務１甲醇合成的工藝條件一、反應溫度在甲醇合成反應過程中，溫度對反應混合物的平衡和反應速率都有很大影響。甲醇合成存在一個最適宜溫度，催化劑床層的溫度分布要盡可能接近最適宜溫度曲線。另一方面，反應溫度與所選用的催化劑有關，不同的催化劑有不同的活性溫度。一般Ｚｎ－Ｃｒ催化劑的活性溫度為３２０℃～４００℃，銅基催化劑的活性溫度為２００℃～２９０℃。對每種催化劑在活性溫度范圍內(nèi)都有較適宜的操作溫度區(qū)間，如Ｚｎ－Ｃｒ催化劑為３７０℃～３８０℃，銅基催化劑為２５０℃～２７０℃。下一頁返回任務１甲醇合成的工藝條件二、壓力壓力也是甲醇合成反應過程的重要工藝條件之一。從熱力學分析，甲醇合成是體積縮小的反應，因此增加壓力對平衡有利，可提高甲醇平衡產(chǎn)率。在高壓下，因氣體體積縮小了，則分子之間互相碰撞的機會和次數(shù)就會增多，甲醇合成反應速率也就會因此加快。因而，無論對于反應的平衡或速率，提高壓力總是對甲醇合成有利。但是，合成壓力不是單純由一個因素來決定的，它與選用的催化劑、溫度、空間速度、碳氫比等因素都有關系。而且，甲醇平衡濃度也不是隨壓力的增加而成比例的增加，當壓力提高到一定程度也就不再往上增加。上一頁下一頁返回任務１甲醇合成的工藝條件三、氣體組成甲醇由一氧化碳、二氧化碳與氫氣反應生成，反應式如下：從反應式可以看出，氫氣與一氧化碳合成甲醇的物質的量比為２，與二氧化碳合成甲醇的物質的量比為３，當一氧化碳與二氧化碳都有時，對原料氣中氫碳比（ｆ或Ｍ值）有以下兩種表達方式：上一頁下一頁返回任務１甲醇合成的工藝條件生產(chǎn)中合理的氫碳比應比化學計量比略高些，按化學計量比值，ｆ值或Ｍ值約為２，實際上控制得略高于２，即通常保持略高的氫含量。過量的氫對減少羰基鐵的生成與高級醇的生成，及延長催化劑壽命起著有益的作用。此外，原料氣中含有一定量的ＣＯ２，可以減少反應熱量的放出，利于床層溫度控制，同時還抑制二甲醚的生成?？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的氣體。排放氣量的計算公式如下：上一頁下一頁返回任務１甲醇合成的工藝條件四、空速氣體與催化劑接觸時間的長短，通常以空速來表示，即單位時間內(nèi)，每單位體積催化劑所通過的氣體量，其單位是ｍ３／（ｍ３催化劑·h-1），簡寫為ｈ－１。在甲醇生產(chǎn)中，氣體一次通過合成塔僅能得到３％～６％的甲醇，新鮮氣的甲醇合成率不高，因此，新鮮氣必須循環(huán)使用。此時，合成塔空速常由循環(huán)機動力、合成系統(tǒng)阻力等因素來決定。如果采用較低的空速，反應過程中氣體混合物的組成與平衡組成較接近，催化劑的生產(chǎn)強度較低，但是單位甲醇產(chǎn)品所需循環(huán)氣量較小，氣體循環(huán)的動力消耗較少，預熱未反應氣體到催化劑進口溫度所需換熱面積較小，并且離開反應器氣體的溫度較高，其熱能利用價值較高。上一頁下一頁返回任務１甲醇合成的工藝條件另外，空速增大到一定程度后，催化床溫度將不能維持。在甲醇合成生產(chǎn)中，空速一般控制在１００００～３００００ｈ－１之間。綜上所述，影響甲醇合成反應過程的工藝條件有溫度、壓力、氣體組成、空速等因素，在具體情況下，針對一定的目標，都可以找到該因素的最佳或較佳條件，然而這些因素間又是互相有聯(lián)系的。上一頁返回任務２甲醇合成的工藝流程一、甲醇合成流程概述甲醇合成工序的目的是將造氣至凈化工序制得的，主要含ＣＯ、ＣＯ２和Ｈ２的新鮮氣，在一定壓力、溫度下合成反應生成粗甲醇。其化學反應方程式如下：經(jīng)過一系列流程制得的新鮮氣在合成工序中如不能充分利用制取甲醇，則不論物料還是能量都是很大的損失，所以，甲醇合成是甲醇生產(chǎn)的關鍵工序，甲醇合成塔又是合成工序的關鍵設備。下一頁返回任務２甲醇合成的工藝流程甲醇合成工藝流程有多種，其發(fā)展的過程與新催化劑的應用，以及凈化技術的發(fā)展密不可分。最早的甲醇合成是應用鋅鉻催化劑的高壓工藝流程。高壓法是在壓力為３０ＭＰａ、溫度為３６０℃～４００℃下操作的，此法的特點是技術成熟，但投資及生產(chǎn)成本較高。自從銅基催化劑的發(fā)現(xiàn)以及脫硫凈化技術解決后，出現(xiàn)了低壓工藝流程。低壓法的操作壓力為４～５ＭＰａ，溫度２００℃～３００℃，其代表性流程有ＩＣＩ低壓法和Ｌｕｒｇｉ低壓法。甲醇合成流程雖有多種，但是許多基本步驟是共同具備的。圖２.４.１是一個最基本的流程示意圖。新鮮氣由壓縮機壓縮到所需要的合成壓力與從循環(huán)機機來的循環(huán)氣混合后分為兩股，一股為主線進入熱交換器，將混合氣預熱到催化劑活性溫度，進入合成塔；另一股為副線不經(jīng)過熱交換器而是直接進入合成塔以調節(jié)進入催化層的溫度。上一頁下一頁返回任務２甲醇合成的工藝流程由此可知，合成工序主要由兩部分組成，包括甲醇的合成與甲醇的分離，前者在合成塔中進行，后者由一系列傳熱設備和氣液分離設備來完成。由于平衡和速率的限制，ＣＯ、ＣＯ２和Ｈ２的單程轉化率低，為了充分利用未反應原料氣，較好的措施是分離出甲醇后把未反應的氣體返回合成塔重新反應，這就構成了循環(huán)流程。新鮮氣補入的位置，不宜在合成塔的出口或甲醇分離之前，以免甲醇分壓降低，減少甲醇的收率，最有利的位置是在合成塔的進口處。由以分析可知，圖２.４.１所示的設備和管線的安排是適當?shù)模羌状己铣闪鞒痰墓残?，下面介紹具有代表性的甲醇合成流程。上一頁下一頁返回第四章家庭幼兒護理與急救知識第一節(jié)幼兒生病特征觀察第二節(jié)家庭日常護理知識第三節(jié)家庭用藥安全基本知識第一節(jié)幼兒生病特征觀察

一、觀察新生兒生病與否

1.哭聲新生兒離開母體到新的環(huán)境，與大人感情交流的唯一方式就是哭。正常新生兒的哭聲是響亮有力、帶有節(jié)奏的呱呱聲。如解除一些不適，哭聲立即停止。如果繼續(xù)不停地哭，且聲調異常如尖聲調，則應考慮可能有顱內(nèi)出血或腦膜炎;如哭聲低弱或少哭、不哭，多應想到是否有重病或有畸形等。下一頁返回第一節(jié)幼兒生病特征觀察2.臍帶新生兒臍帶一般在3--7天脫落，脫落前這里是新生兒對外開放的“門戶”，任何細菌都可沿此處進入體內(nèi)引起感染，因此要使臍帶保持清潔。未脫落前應避免水洗。常用0.75%碘酊擦臍部，可減少感染的機會。一旦發(fā)現(xiàn)臍周圍皮膚發(fā)紅，有臭味，流水、流膿或臍癡遲遲不脫落，就需要去看醫(yī)生。

3.前囟門前囟門也叫大囟門，到1歲左右閉合，新生兒時期的大囟門是觀察顱內(nèi)壓力與疾病的窗戶。正常的前囟為2x2平方厘上一頁下一頁返回第一節(jié)幼兒生病特征觀察米，摸時是平的或略凹，無緊張感。倘若安靜時，發(fā)現(xiàn)前囟凸起，飽滿，有緊張感或凹得很深，均屬不正常現(xiàn)象，務必及時就診。

4.皮膚正常新生兒皮膚紅潤細膩，似有絨毛感。新生兒皮膚對外界細菌、毒素侵入的屏障功能很差，故擦洗撫摸動作宜輕柔，應洗凈手再接觸。因為新生兒皮膚表面似良好的培養(yǎng)基，任何致病或不致病的細菌附著都可能很快地得到滋養(yǎng)而繁殖，尤其是腋下、臀溝、骶尾骨部更甚。上一頁下一頁返回第一節(jié)幼兒生病特征觀察

夏季，新生兒皮膚上的破損、小膿點或痱子感染應引起重視，否則易導致敗血癥、膿毒血癥、皮下壞疽等不良后果。

5.大便正常新生兒一天可大便3一4次。母乳喂養(yǎng)的新生兒，其大便一次數(shù)可多1一2次，為金黃色，消化均勻，略稀。牛奶喂養(yǎng)兒其大便次數(shù)較少，為淡黃色，水分少，狀稠，有時為軟條狀。由于新生兒胃腸蠕動較明顯，往往每次喂奶后有大便。大便若呈白色、稀水蛋花樣、黏液性、膿血性，便時呈噴射狀，伴腹脹，則應急診就醫(yī)。上一頁下一頁返回第一節(jié)幼兒生病特征觀察

二、病情判斷與治療媽媽和自己的寶寶朝夕相處，應掌握一定的醫(yī)學衛(wèi)生知識，對寶寶機體出現(xiàn)的變化能做出初步判斷，做到心中有數(shù)，免得急中出錯。嬰幼兒患病不會用語言表示，但只耍你仔細觀察，就能看出一些異常跡象，如:

情緒不佳生性好動的小孩，如不像平時那樣好說、好玩而出現(xiàn)無精打采、嗜睡煩躁等癥狀，這多為生病苗頭。應留心孩子是否出現(xiàn)發(fā)熱、嘔吐、咳嗽等癥狀。上一頁下一頁返回第一節(jié)幼兒生病特征觀察

食欲不振健康孩子食欲正常，如小孩食欲不振，連平時喜愛的飯菜和零食都毫無興趣的話，多表明孩子有病，尤其患急性病，往往先表現(xiàn)為食欲的改變。睡眠不寧正常嬰幼兒睡眠較好，如孩子在睡眠中反復驚醒，煩躁不安，手足蹬動，不時哭鬧，如已排除了饑餓、過冷、過熱、尿濕等原因，就應考慮孩子是否有病。呼吸不規(guī)則健康孩子呼吸平靜，均勻而有規(guī)則。患病時可見呼吸快慢不一，忽深忽淺。如發(fā)熱、鼻塞時，可見呼吸變快。啼哭不止在孩子尚未學會說話之前，啼哭是孩子患病時的一個重要癥狀，如一味啼哭，應考慮到病痛之可能。上一頁下一頁返回第一節(jié)幼兒生病特征觀察

大便異常若孩子2天以上未拉大便或大便過多，1天3次以上，糞便稀薄，呈蛋花湯樣或有殘渣者均屬異常。病有輕重緩急，輕病家庭里就可以自己解決，重病能做到不延誤治療時機。急緩是指發(fā)病過程，急病不一定是重病，緩病也不一定是輕病。如感冒發(fā)熱，孩子往往起病急，可先用點消炎退熱片、在家觀察一下，不必晚卜著急卜醫(yī)院，特別在冬天深夜里，天還下著雨雪，狂風怒吼，這樣外出反易加重病情。如有喘憋明顯、聲音嘶啞，

即使不發(fā)熱，也要立上一頁下一頁返回第一節(jié)幼兒生病特征觀察

即去醫(yī)院。小兒先天性心臟病是慢性病，但隨時都可能發(fā)生危險，當并發(fā)其他病時，應盡早去醫(yī)院檢查。上一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識

一、消毒消毒是用物理或化學的方法來殺滅有害病原菌，防止疾病傳播和蔓延的一種有效的方法。物理消毒法包括日光、空氣、蒸氣、煮沸等;化學消毒法是用化學藥物來殺滅細菌。

1.日光消毒法日光含有豐富的紫外線，是很強的大然殺菌方式。在直射日光下暴曬3--6小時，可以達到消毒目的。這種方法適用于患兒的衣服、被褥、毛毯、書畫、枕芯等不適用其他方法消毒的東西。下一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識

2.空氣消毒法通風換氣，是利用空氣流通的機械作用來消除空氣中病原體的最簡便的方法。也可用蒸發(fā)食醋的方法，使醋酸分子散布在空氣中，起到殺傷和抑制病原體的作用，采用食醋蒸發(fā)法消毒，可先關好門窗，再用食醋2一10毫升/立方米空間，加水1一2倍，加熱熏蒸到全部氣化為止，每日1次，連續(xù)數(shù)天，起到提神醒腦和預防呼吸道傳染病的作用。

3.蒸氣消毒法一些不能放到水中煮沸的物品，可以包好放到蒸籠中或壓力鍋里去蒸，用100℃的水蒸氣蒸30分鐘左右，能殺滅一般的細菌。上一頁下一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識

4.煮沸消毒法煮沸法能使細菌體內(nèi)的蛋白質凝固變性，這種方法簡便、經(jīng)濟、實用，凡能煮沸的玻璃、搪瓷器皿、食具、衣物都可以用這種方法。消毒時，將物品浸沒在水中，蓋好蓋子，煮沸5一10分鐘(有疾病流行時，可煮沸30分鐘)以達到消毒目的。

5.化學藥物消毒法橡皮類物品或大型家具可用3%來蘇爾沖洗或擦抹、浸泡，使細菌體內(nèi)蛋自凝固變性。上一頁下一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識

二、測量體溫為了及時了解孩子的體溫情況，家庭應常備體溫計。給孩子測量體溫常用的方法有兩種。

1.肛門測量適用于嬰兒及神志不清小兒。用肛門體溫表(肛表)測量時，先在體溫表的頭部用酒精消毒，涂少許油膏，減輕對肛門的刺激，然后輕輕將表的頭部插入肛門。3分鐘后取出，上一頁下一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識把所測得的體溫減去0.5℃即得小兒體溫數(shù)。采用肛門測溫時，往往引起孩子的哭鬧，大人應注意看管，以防體溫表折斷，發(fā)生危險。如果孩子有腹瀉情況，就不適宜采用肛門測量法。

2.腋下測量適用于2歲以上小兒。肛表、口表都可用，把體溫表的頭部約1/3的部分緊夾在孩子的腋窩里，放置5分鐘取出，將腋下的休溫加上0.5℃即為測得休溫。當小孩剛剛出過汗或在曬太陽后，應先擦干汗液，稍停一會兒再量，否則量出來的體溫就不一定準確。正常小兒的體溫為36.2℃一37℃上一頁下一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識(腋溫)之間。不論哪一種測量體溫法，測量前都要將水銀甩到35℃以下，并注意消毒，一般可用75%的酒精擦拭。三、吃藥在日常生活中，大人不要用“吃藥”“打針”去嚇孩子。喂藥前，應該說明這是與疾病作斗爭的勇敢行為，以爭取孩子的合作。喂藥時要注意以下幾點。上一頁下一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識1.先要看清標簽，把分量掌握好，防止因吃錯藥或吃過量，造成難以挽回的后果。

2.給水溶性液體藥時，應先將瓶子搖幾下，使藥物均勻。倒藥前后，看瓶子上的刻度時，必須和視線平行，以免不準確。給油質藥品時，應先在藥杯里放一點水，以防藥品沾在杯子里，也可以用滴管直接滴入口內(nèi)，或滴在饅頭、餅干上給孩子吃。喂粉藥時，可將藥粉溶于糖水或用蜂蜜(白糖)拌勻后再用水化開讓孩子吃。上一頁下一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識

3.對于味道很苦的藥物，先放點白糖在小勺里，將藥倒在糖上，再取點糖放在藥上，不攪拌就倒進嘴里，迅速用糖水送下。

4.不要采取臥位給孩子喂藥，以免藥品嗆入氣管。特別是油質藥物更應注意。當孩子拒絕服藥時，不要捏著鼻子往嘴里灌，以免發(fā)生危險。無論吃哪種藥，吃后都要喝開水，這樣可以使藥充分溶解，幫助胃吸收。如遇上述方法無效，一吃即嘔吐者，可把1次劑量的藥，分2一3次吃下去，間隔時間5一10分鐘即可，這樣可避免吃藥即吐之弊。上一頁下一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識

四、熱敷和冷敷熱敷可使局部肌肉松弛、血管擴張，有消炎、消腫、減輕疼痛的作用?！搬樠?麥粒腫)”、癤腫化膿前均可采用熱敷法。熱敷時，先要在敷部涂上凡士林或其他油脂，然后用熱水將小毛巾浸濕，擰干后，放在患部。上面再蓋一條干毛巾，每隔2--3分鐘換1次。每熱敷1次需進行20--30分鐘。小兒腹痛或保暖時，可將熱水裝進熱水袋或鹽水瓶內(nèi)，然后用毛巾包裹好，放進蓋被的夾層里或腹部)注意防止漏水和燙傷。上一頁下一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識

冷敷可以使局部毛細血管收縮，有減退熱度和止血、消炎的作用。需做時先讓小兒仰臥，用臉盆盛冷水，取毛巾以冷水浸濕后，輕輕擰去多余水分，疊成長方形，置于患兒前額部，每隔2一3分鐘換1次，進行20一30分鐘。在進行冷敷的同時，要密切注意孩子的情況，如發(fā)現(xiàn)畏寒現(xiàn)象，應立即停止，冷敷完畢，約半小時后可再檢查1次體溫，以觀察效果。上一頁下一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識

五、家庭急救

1.急救原則急救的原則是:緊急救命、防止殘疾、減少痛苦。緊急救命如患兒出現(xiàn)呼吸、心跳不規(guī)則，當務之急就是暫時設法用人工呼吸、心臟擠壓來幫助患兒呼吸、心跳以維持血液循環(huán)。防止殘疾在受傷現(xiàn)場急救時處置不當，可能留下終生殘疾。如從高樓摔下疑有脊椎骨折時，嚴禁傷者走動，轉運上一頁下一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識時要用木板抬送，否則會損傷脊髓神經(jīng)，后果不堪設想，當遇到各種化學燒傷，需及時用大量清水沖洗，不要等待，以免化學藥物繼續(xù)在局部加重損傷。減少痛苦在搬運、處置時動作輕柔、言語親切，盡量減少痛苦。

2.急救基本方法

(1)心臟擠壓人的生命靠心臟跳動維持血液循環(huán)。若當突發(fā)事故如電擊、溺水，使心臟停跳，患兒神志不清、面色灰白、口唇發(fā)紺，脈搏觸不到、瞳孔散大，應立即做胸外心臟擠壓，爭取恢復心跳。方法是讓患兒平臥在硬板上或上一頁下一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識地上，一方面做口對口人工呼吸，同時在胸骨正中相當于兩乳的水平處，用雙手重疊垂直向下作沖擊按壓(新生兒及嬰兒只用拇指按壓)，使胸骨下陷(嬰兒2厘米、兒童3一4厘米)，嬰兒每分鐘100一110次，兒童每分鐘90一100次。應避免用力過度使患兒發(fā)生肋骨骨折、血氣胸或肝、脾破裂。有效時，患兒面色好轉，瞳孔縮回正常，頸動脈可摸到搏動。

(2)人工呼吸簡便易行的人工呼吸法是口對口吹氣。先清理患兒口腔，將患兒置于仰臥位，頭向后仰，做人工呼吸的人一手托起患兒下巴，另一乎捏住患兒鼻翼，深吸一口氣，用上一頁下一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識口緊對患兒口吹氣，不必過于用力。吹完氣，救護人員的嘴離開，捏鼻子的手放松，讓患兒的胸部回縮呼氣，反復進行，每分鐘吹氣15一20次，若有心跳停止，同時還應做心臟擠壓。

(3)外傷止血小傷口的少量出血可起到清洗傷口的作用，一般不經(jīng)處理可自行止血;出血較多的傷口，可用紗布或干凈手絹包扎緊;再大的傷口出血，血往外涌，可迅速采取指壓止血法:在傷口上方，即近心端找到搏動的動脈血管，用手掌或手指壓迫血管，出血可止。另外還可用加壓包扎止血法:上一頁下一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識用干凈紗布、繃帶或手絹、毛巾等填堵傷口加壓包扎，亦可止血。

(4)傷口包扎受傷以后，尤其是開放性傷口，現(xiàn)場應及時做好正確的清潔消毒處理，可先用清水沖洗，然后用75%酒精或0.1%新潔爾滅溶液消毒，再選用干凈的毛巾等物品包扎送醫(yī)院處理。

(5)骨折處理在突然摔倒或受重力外傷后，身體的某個部位疼痛劇烈，發(fā)生畸形或活動受限，就要想到有可能發(fā)生了骨折。在送醫(yī)院前必須做緊急處理。如口服止痛鎮(zhèn)靜上一頁下一頁返回第二節(jié)家庭日常護理知識藥，保護傷口，盡量減少感染，止血包扎。千萬不要讓已經(jīng)骨折的肢體活動，以防骨折端刺破周圍神經(jīng)、血管等組織。將受傷肢體連同木板等硬物固定起來，木板等硬物要長出骨折部位上下兩個關節(jié)，作超關節(jié)固定才較牢靠。上一頁返回第三節(jié)家庭用藥安全基本知識

一、家庭小藥箱不少家庭都有小藥箱，家里人得了小病或發(fā)生小的外傷，用起來很方便。家庭小藥箱的建立也很有學問，否則起不到應有的作用。

1.貯備原則家庭貯備藥應有一定的原則，要根據(jù)自己家庭成員的年齡、身體情況和用藥習慣裝備。常備的品種，數(shù)量宜少不宜多。藥品應以片劑、丸劑、散劑和外用搽劑為主。下一頁返回第三節(jié)家庭用藥安全基本知識2.分門別類藥瓶瓶簽必須清楚。原瓶簽清楚的應保留，原瓶簽不清或不詳細者，應自己寫瓶簽貼于藥瓶上，瓶簽內(nèi)容包括:藥品名稱、別名、含量、簡要用途、用法用量、有效期等。內(nèi)服藥用藍筆寫，外用藥用紅筆寫。做到內(nèi)服、外用藥品有別，避免拿錯。內(nèi)服和外用藥要分開放置，以防拿錯發(fā)生事故。至于消毒、滅蚊蠅、滅嶂螂、滅老鼠的藥品，絕不可和內(nèi)服藥品放在一起，以免鑄成大錯。大人和小孩用藥，應分開裝瓶、分別放置，以免弄錯而發(fā)生意外。上一頁下一頁返回第三節(jié)家庭用藥安全基本知識3.密封保存空氣、溫度、濕度、光線、時間、微生物是影響藥品變質的5大外界因素。密閉、干燥、避光、陰涼是防止外界因素影響的4大措施。所以藥瓶原包裝完好的，可以原封不動，零散的就應分別裝入棕色玻璃瓶內(nèi)、將蓋擰緊(蓋內(nèi)加墊或內(nèi)蓋)放于通風、干燥、避光、陰涼和小孩拿不到而大人使用方便的地方。

4.及時更新上一頁返回下一頁第三節(jié)家庭用藥安全基本知識

抗生素和某些藥品，有規(guī)定的有效期或失效期，過了有效期就不能應用了，一般藥品雖然沒有規(guī)定有效期，但不等于永遠有效，放的時間過久，最好不用。由于外界因素的影響，片、丸劑變色、松脆、發(fā)霉、粘連、蟲蛀，糖衣片變色、開裂、粘連;膠囊劑粘連、發(fā)霉、開裂、變形;散劑吸潮、結塊、發(fā)霉;針劑和眼藥水變色、混濁、沉淀、有絮狀物，針劑揮發(fā)過多(藥物濃縮)變色、大量沉淀，軟膏及眼藥膏酸敗、異臭、變色、結晶、油層析出，糖漿劑發(fā)霉發(fā)酵，皆不宜再用。下一頁返回上一頁任務２甲醇合成的工藝流程二、高壓法甲醇合成工藝流程高壓工藝流程指的是使用鋅鉻催化劑，在３００℃～４００℃、３０ＭＰａ高溫高壓下合成甲醇的工藝流程。自從１９２３年第一次用這種方法合成甲醇成功后，差不多有５０年的時間，世界上甲醇生產(chǎn)都沿用這種方法，只是在設計上，有某些細節(jié)不同。例如，甲醇合成塔內(nèi)移熱方法有冷管型連續(xù)換熱式和冷激型多段換熱式兩大類；反應氣體在催化層中流動的方式有軸向和徑向或者軸徑向的；有副產(chǎn)蒸汽的合成塔，也有不副產(chǎn)蒸汽的合成塔。圖２.４.２表示某一高壓法甲醇合成工藝流程。由壓縮工段送來的具有３１.３６ＭＰａ壓力的新鮮原料氣，先進入鐵油分離器，并在此與循環(huán)壓縮機送來的循環(huán)氣匯合。上一頁下一頁返回任務２甲醇合成的工藝流程這兩股氣體中的油污、水霧及羰基化合物等雜質同時在鐵油分離器中除去，然后進入合成塔。ＣＯ與Ｈ２在塔內(nèi)于壓力２９.４～３１.３６ＭＰａ、溫度３６０℃～４２０℃下，在鋅鉻催化劑上反應生成甲醇。反應后的氣體經(jīng)塔內(nèi)熱交換器預熱剛進入塔內(nèi)的原料氣，溫度降至１６０℃以下，甲醇含量約３％左右。經(jīng)塔三、低壓法甲醇合成工藝流程近年來，甲醇的合成，大多采用銅系低溫高活性催化劑，可在５ＭＰａ低壓下將（ＣＯ＋Ｈ２）合成氣體或含有ＣＯ２的（ＣＯ＋Ｈ２）合成氣進行合成，并得到較高的轉化率。上一頁下一頁返回任務２甲醇合成的工藝流程１.ＩＣＩ低壓法甲醇合成工藝流程１９６６年，英國ＩＣＩ公司在成功地開發(fā)了銅基低壓甲醇合成催化劑之后，建立了世界上第一個低壓法甲醇合成工廠，即英國Ｔｅｅｓｓｉｄｅ地區(qū)Ｂｉｌｌｉｎｇｈａｍ工廠。該廠以石腦油為原料，日產(chǎn)甲醇３００ｔ。到ＩＣＩ低壓法甲醇生產(chǎn)是甲醇生產(chǎn)工藝上的一次重大變革，世界上采用ＩＣＩ低壓法建廠的國家很多，其中以天然氣（或石腦油）為原料的ＩＣＩ低壓法甲醇工廠列于表２.４.１中。ＩＣＩ低壓甲醇合成工藝流程如圖２.４.３所示。上一頁下一頁返回任務２甲醇合成的工藝流程該工藝使用多段冷激式合成塔。合成氣在５１－１型銅基催化劑上進行ＣＯ、ＣＯ２加氫合成甲醇的化學反應，反應在壓力５ＭＰａ，溫度２３０℃～２７０℃下進行。新鮮原料氣與分離甲醇后的循環(huán)氣混合后進入循環(huán)壓縮機，升壓至５ＭＰａ。ＩＣＩ低壓甲醇合成工藝有如下特點：①合成塔結構簡單；②粗甲醇中雜質含量低；③合成壓力低；④能耗低。表２.４.２列出了ＩＣＩ低壓法與高壓法動力消耗的比較。上一頁下一頁返回任務２甲醇合成的工藝流程２.Ｌｕｒｇｉ低壓法甲醇合成工藝流程該工藝采用管殼型合成塔。催化劑裝填在管內(nèi)，反應熱由管間的沸騰水移走，并副產(chǎn)中壓蒸汽。Ｌｕｒｇｉ低壓甲醇合成工業(yè)化后，很快得到了廣泛的應用，其中一些以天然氣（或石腦油）為原料的工廠列于表２.４.３中。２０世紀８０年代，齊魯石油化工公司第二化肥廠引進了聯(lián)邦德國Ｌｕｒｇｉ公司的低壓甲醇合成裝置。下面介紹以減壓渣油為原料的Ｌｕｒｇｉ低壓甲醇合成流程。該工藝是在６ＭＰａ壓力下用部分氧化法造氣，采用石腦油萃取法回收炭黑。脫硫后的氣體一部分直接進入合成系統(tǒng)，另一部分則經(jīng)過ＣＯ高溫變換再脫除部分ＣＯ２后進入合成塔。合成的粗甲醇通過三塔精餾制得產(chǎn)品精甲醇。上一頁下一頁返回任務２甲醇合成的工藝流程圖２.４.４為Ｌｕｒｇｉ低壓法甲醇合成工段流程。由脫碳工段來的高氫氣體與循環(huán)氣混合，進入循環(huán)機加壓，再與脫硫后的氣體混合，經(jīng)換熱器換預熱至２２５℃，進入管殼型甲醇合成塔的列管內(nèi)，在銅基催化劑的作用下，于５ＭＰａ、２４０℃～２６０℃溫度下進行甲醇合成反應。甲醇合成反應放出的熱量很快被沸騰水移走。合成塔殼程的鍋爐給水是自然循環(huán)的，這樣通過控制沸騰水上的蒸氣壓力，可以保持恒定的反應溫度。反應后出塔氣體與進塔氣體換熱后溫度降至９１.５℃，經(jīng)鍋爐給水換熱器冷卻到６０℃，再經(jīng)水冷器冷卻到６０℃，進入甲醇分離器，分離出來的氣體大部分回到循環(huán)機入口，少部分排放。液體粗甲醇則送精餾工段。上一頁下一頁返回任務２甲醇合成的工藝流程Ｌｕｒｇｉ低壓法合成甲醇的主要特點如下：①采用管殼式合成塔；②無需專設開工加熱爐，開車方便；③合成塔可以副產(chǎn)中壓蒸汽，非常合理地利用了反應熱。日前，低壓法甲醇技術主要是英國ＩＣＩ法和德國Ｌｕｒｇｉ法。這兩種方法的工藝技術指標見表２.４.４。四、中壓法甲醇合成工藝流程中壓法甲醇合成工藝是在低壓法基礎上進一步發(fā)展起來的。由于低壓法操作壓力低，導致設備體積龐大，不利于甲醇生產(chǎn)的大型化，所以發(fā)展了壓力為１０ＭＰａ左右的甲醇合成中壓法。它能更有效地降低建廠費用和甲醇生產(chǎn)成本。上一頁下一頁返回任務２甲醇合成的工藝流程ＩＣＩ公司在５１－１型催化劑的基礎上，通過改變催化劑的晶體結構，制成了成本較高的５１－２型催化劑。由于這種催化劑在較高壓力下能維持較長的壽命，１９７２年ＩＣＩ公司建立了一套合成壓力為１０ＭＰａ的中壓甲醇合成裝置，所用合成塔與低壓法相同，也是四段冷激式，工藝流程與低壓法也相似。Ｌｕｒｇｉ公司也發(fā)展了８ＭＰａ的中壓法甲醇合成，其工藝流程和設備與低壓法類似。日本三菱瓦斯化學公司開發(fā)了合成壓力為１５ＭＰａ左右的中壓法甲醇合成工藝。該公司新工廠的甲醇工藝生產(chǎn)流程如圖２.４.５所示。上一頁下一頁返回任務２甲醇合成的工藝流程五、聯(lián)醇工藝流程１.聯(lián)醇生產(chǎn)的特點聯(lián)醇生產(chǎn)主要特點是：①充分利用現(xiàn)有合成氨生產(chǎn)裝置，只需增添甲醇合成與精餾兩套設備就可以生產(chǎn)甲醇，所以投資省、上馬快；②在合成氨廠設置聯(lián)醇生產(chǎn)，不僅可以使變換工段ＣＯ指標放寬，變換的蒸汽消耗降低，而且可以使銅洗工段進口ＣＯ含量降低，銅洗負荷減輕，從而使合成氨廠的變換、壓縮和銅洗工段能耗降低。２.聯(lián)醇生產(chǎn)的工藝特點聯(lián)醇生產(chǎn)是甲醇在合成氨工藝中，與傳統(tǒng)的甲醇生產(chǎn)工藝相比具有如下特點：上一頁下一頁返回任務２甲醇合成的工藝流程①聯(lián)醇生產(chǎn)串聯(lián)在合成氨工藝中，所以既要滿足合成氨的工藝條件，又要滿足合成甲醇的要求；②由于聯(lián)醇生產(chǎn)串聯(lián)在合成氨工藝中，合成甲醇后的氣體還需精制，才能進行合成氨反應；３.聯(lián)醇生產(chǎn)的工藝要求聯(lián)醇生產(chǎn)與傳統(tǒng)的甲醇生產(chǎn)有上述區(qū)別，所以，聯(lián)醇生產(chǎn)工藝除有一般甲醇生產(chǎn)的工藝要求外，還有聯(lián)醇工藝的特殊要求。（１）甲醇生產(chǎn)的一般要求。①原料氣進入甲醇反應器前必須把主要組分配成一定比例，并清除對催化劑有害的物質；上一頁下一頁返回任務２甲醇合成的工藝流程②合成催化劑在２００℃以上開始反應，為使整個催化劑床層均勻達到活化溫度，入塔氣體必須經(jīng)過預熱。同時為了防止碳鋼設備在高溫下產(chǎn)生氫腐蝕，出塔氣體必須經(jīng)過冷卻；③經(jīng)合成反應生成的甲醇與未反應的Ｈ２、Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２等氣體必須得到及時的分離，降低反應生成物的溫度，這樣有利于提高合成反應的速度。（２）聯(lián)醇生產(chǎn)的特殊要求。①聯(lián)醇工藝與合成氨生產(chǎn)串聯(lián)，但為了提高催化劑的利用效率，經(jīng)合成分離后的一部分氣體可去銅洗進行精制，除去殘存的ＣＯ、ＣＯ２后作為合成氨的原料氣體使用，而另一部分氣體則用循環(huán)機進行循環(huán)，繼續(xù)合成甲醇。上一頁下一頁返回任務２甲醇合成的工藝流程②由于聯(lián)醇工藝與合成氨生產(chǎn)串聯(lián)，因此生產(chǎn)能力是以合成氨產(chǎn)量與甲醇產(chǎn)量之和，即所謂“總氨”產(chǎn)量來表示。在“總氨”生產(chǎn)能力不變的情況下，甲醇生產(chǎn)能力用醇氨比（甲醇產(chǎn)量／總氨產(chǎn)量）來表示，醇氨比可以在一定范圍內(nèi)調整。調整的方法一般是改變原料氣中Ｈ２／ＣＯ的比例，精確地說是調整ｆ＝（Ｈ２－ＣＯ２）／（ＣＯ＋ＣＯ２）。③聯(lián)醇生產(chǎn)作為合成氨流程中一個環(huán)節(jié)，甲醇生產(chǎn)會影響合成氨及整個系統(tǒng)的生產(chǎn)，如催化劑活性的衰退，甲醇反應器的開停及操作條件變化等原因，都會造成銅洗氣中ＣＯ、ＣＯ２的含量變化，使銅性負荷產(chǎn)生波動，甚至影響氨合成塔的正常生產(chǎn)；甲醇反應器后的氣液分離情況，會影響銅液組成；在甲醇生產(chǎn)不正?；蚴鹿薁顟B(tài)下，要維持合成氨的生產(chǎn)等。上一頁下一頁返回任務２甲醇合成的工藝流程（３）聯(lián)醇生產(chǎn)的工藝流程。聯(lián)醇生產(chǎn)形式較多，一般采用圖２.４.６所示的工藝流程。由變換送來經(jīng)過凈化的變換氣，其中含有體積分數(shù)約為２８％的ＣＯ２，為了減少氫氣的消耗與提高粗甲醇的質量，變換氣經(jīng)壓縮機加壓到２ＭＰａ進入水洗塔，用水吸收ＣＯ２，使ＣＯ２降低到１.５％～３.０％。然后回壓縮機進一步加壓到１３ＭＰａ左右，經(jīng)水冷器和油分離器除去其中的水和油后，與甲醇循環(huán)機出口的循環(huán)氣混合，進循環(huán)機濾油器進一步分離油水后，進入活性炭過濾器，除去氣體中夾帶的少量潤滑油、鐵銹及其他雜質，出來的是比較純凈的甲醇合成原料氣，經(jīng)甲醇合成塔之主、副線進入甲醇合成塔。上一頁返回任務３甲醇合成的主要設備一、甲醇合成塔１.工藝對合成塔的要求①從合成甲醇反應原理可知：甲醇合成是放熱反應，在合成塔結構上必須考慮到，要將反應過程中放出的熱量不斷移出。否則，隨著反應進行催化劑溫度逐漸升高，偏離理想的反應溫度，嚴重時將燒毀催化劑。因此，合成塔應該能有效地移去反應熱，合理地控制催化劑層的溫度分布，使其接近最適宜的溫度分布曲線，提高甲醇合成率和催化劑的使用壽命。②甲醇合成是在有催化劑的情況下進行的，合成塔的生產(chǎn)能力與催化劑的充填量有關。因此，要充分利用合成塔的容積，盡可能多裝催化劑，以提高生產(chǎn)能力。下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備③反應器內(nèi)件結構合理，能保證氣體均勻地通過催化劑層，減少流體阻力，增加氣體的處理量，從而提高甲醇的產(chǎn)量。２.甲醇合成塔的分類甲醇合成塔的類型很多，可按不同的分類方法進行分類。（１）按冷卻介質種類分類。按此方式可分為自熱式甲醇合成塔和外冷式甲醇合成塔。（２）按操作方式分類。按此方式可分為連續(xù)換熱式和多段換熱式兩大類。①連續(xù)換熱式合成塔。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備②多段換熱式合成塔。（３）按反應氣流動方式分類。按此方式可分為軸向式、徑向式和軸徑向式。３.甲醇合成塔的基本結構甲醇合成塔主要由外筒和內(nèi)件構成。１）催化劑筐甲醇合成塔內(nèi)件的核心是催化劑筐，它的設計情況直接影響合成塔的產(chǎn)量和消耗定額，它的型式與結構首先是盡可能實現(xiàn)催化劑床層以最佳溫度分布。（１）連續(xù)換熱式催化劑筐。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備①自熱式。在自熱式甲醇合成催化劑管中，根據(jù)不同的冷管結構，主要可分為單管逆流式、雙套管并流式、三套管并流式、單管并流式以及Ｕ形管式。其結構及軸向溫度分布示意圖分別見圖２.４.７、圖２.４.８、圖２.４.９、圖２.４.１０。在冷卻段中，催化劑床層的實際溫度分布由單位體積催化劑床層中反應放熱量和單位體積催化劑床層中冷管排熱量之間的相對大小決定。冷管排熱量的大小與冷管的傳熱面積和傳熱系數(shù)有關，也與催化劑床層和冷管中冷氣體之間的溫度有關，而溫差既隨著床層高度變化，也與冷管的結構有關。因此，不同的冷管結構會有不同的溫度分布而影響到催化劑床層的生產(chǎn)強度。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備②單管外冷式。單管外冷式結構及催化劑床層溫度分布見圖２.４.１２所示。由圖可知，單管外冷式催化劑床層中也只有冷卻段，而且是催化劑裝填在管內(nèi)，冷卻介質走管外，所以冷卻介質通過管壁與管內(nèi)的催化劑床層換熱。這種合成塔結構即為Ｌｕｒｇｉ式甲醇合成塔結構，廣泛應用于中低壓法甲醇生產(chǎn)中。（２）多段換熱式催化劑筐。①多段間接換熱式。圖２.４.１３表示三段間接換熱式甲醇合成催化劑筐及其操作狀況。圖２.４.１３中ＡＢ是第一段絕熱操作過程中甲醇轉化率與溫度的關系，叫做絕熱操作線，ＣＤ及ＥＦ分別是第二段及第三段的絕熱操作線。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備在間接換熱過程中只有溫度變化，而無混合氣體的組成變化，因此冷卻線ＢＣ及ＤＥ與溫度軸平行。ＦＧ是離開第三段催化劑床層的熱氣體在床外換熱器中加熱進入系統(tǒng)原料氣的過程。冷原料氣依次經(jīng)過三段換熱后，達到催化劑的活性反應溫度，進入催化劑床層開始甲醇合成反應。②多段冷激式。圖２.４.１４表示三段原料氣冷激式催化劑筐及其操作狀況。圖２.４.１４中ＡＢ、ＣＤ、ＥＦ分別是第一段、第二段及第三段的絕熱操作線。由于冷激過程中反應后的氣體與新鮮氣混合，則氣體組成發(fā)生了變化，因此段間冷卻線ＢＣ及ＤＥ與溫度軸不平行。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備（３）徑向催化劑筐。徑向催化劑筐如圖２.４.１５所示。流體沿中心管向下流動，同時經(jīng)中心管壁上的小孔流入催化劑床層，在催化劑床層中由內(nèi)向外流動，再經(jīng)催化劑床層外側器壁上的小孔流入外圍的環(huán)隙集合后流出反應器。圖中起分流作用的中心管稱為分流流道或分氣管，起合流作用的環(huán)隙稱為合流流道。在徑向催化劑筐中，由于氣體通過多孔的分氣管作徑向流動，氣體的流通截面積大，流速小，流程短，使催化劑床層壓力降顯著減小，從而節(jié)約動力消耗，降低對循環(huán)壓縮機的要求。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備２）熱交換器在甲醇合成塔內(nèi)，ＣＯ、ＣＯ２及Ｈ２在催化劑的作用下進行反應生成甲醇。對于高壓法使用鋅鉻催化劑生產(chǎn)甲醇時，出催化劑床層的反應氣體溫度約３８０℃，而進合成塔的原料氣的溫度約３０℃，為了達到塔內(nèi)甲醇合成反應的自身熱量平衡，合理安排冷熱交換，回收反應熱，維持催化劑床層適宜溫度，需要設置熱交換器。一般熱交換器放在塔的下部。但對于大直徑的甲醇合成塔，為了裝卸催化劑方便和充分利用高壓空間，有把熱交熱器放在塔的上部或塔外的。下面簡要介紹塔內(nèi)熱交換器的結構形式。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備在設計換熱器時，不僅要求傳熱效率高，熱損失少，流體阻力小，所占空間小，制造簡單，清洗檢修方便，操作穩(wěn)定，結構可靠、緊湊，而且換熱器的傳熱面積既要適應正常生產(chǎn)的要求，還要滿足催化劑升溫還原和催化劑活性衰退至一定限度的需要。因此，換熱器的傳熱面積要有一定的富余量，以適應因催化劑使用后期活性下降；必須提高原料氣進催化劑床層溫度的要求，富余的換熱器傳熱面積應使催化劑使用后期不開電加熱器為宜。催化劑使用過程中，活性由高到低變化，另外，當氣體流量、組成、壓力等變動時，換熱器傳遞的熱量發(fā)生改變，而原料氣進催化劑床層的溫度必須維持在一定的范圍內(nèi)。為控制催化劑床層的溫度，在換熱器的中心設置冷氣副線，該股氣體不經(jīng)過換熱器而直接進入催化劑床層中的冷管，來控制和調節(jié)催化劑床層的溫度。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備３）電加熱器甲醇合成塔內(nèi)安裝電加熱器的主要目的是用于催化劑的升溫還原，電加熱器所在的中心管是塔內(nèi)氣體必經(jīng)的通道。塔內(nèi)電加熱器設計的一般要求為：①電加熱器的功率應滿足催化劑升溫還原過程中所需要的熱量，使催化劑得到充分的還原，從而充分發(fā)揮催化劑的活性；②氣流通過電加熱器時阻力應?。虎鄄牧舷纳?，節(jié)省貴重金屬；④使用壽命長，電熱元件的局部溫度不得超過其允許值；⑤密封、絕緣性能可靠；上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備⑥結構簡單，制造、安裝、使用、檢修方便。４.典型的甲醇合成塔甲醇合成塔的類型很多，每一種合成塔都有其自身的特點和適用場合。傳統(tǒng)的高壓法甲醇合成或中壓聯(lián)醇生產(chǎn)中多用連續(xù)的三套管并流和單管并流式，中低壓法甲醇生產(chǎn)中，多用多層冷激式合成塔和管束式合成塔及二者的改進型合成塔。無論在多大壓力下操作，為減少阻力而應采用徑向合成塔或軸徑向復合式合成塔。下面對幾種代表性的甲醇合成塔及主要操作特性加以介紹。１）三套管并流式合成塔圖２.４.１６為三套管并流式甲醇合成塔的結構。它主要由高壓外筒和合成塔內(nèi)件兩部分組成，而內(nèi)件由催化劑筐、熱交換器和電加熱器等組成。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備（１）高壓外筒。高壓外筒是一個鍛造的或由多層鋼板卷焊而成的圓筒容器，容器上部的頂蓋用高壓螺栓與筒體連接，在頂蓋上設有電加熱器和溫度計套管插入孔，筒體下部設有反應氣體出口及副線氣體進口。（２）內(nèi)件。合成塔的內(nèi)件由不銹鋼制成。內(nèi)件的上部為催化劑筐，中間為分氣盒，下部為熱交換器。催化劑筐的外面包有玻璃纖維（或石棉）保溫層，以防止催化劑筐大量散熱。由于大量散熱，不僅靠近外壁的催化劑溫度容易下降，給操作帶來困難，更主要的是使外筒內(nèi)壁受熱的輻射而溫度升高，加劇了氫氣對外筒內(nèi)壁的腐蝕，進而使外筒承受了巨大的熱應力，這是很不安全的。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備熱交換器與催化劑筐下部相連接。熱交換器的外壁也需要保溫。熱交換器的中央有一根冷氣管，從副線來的氣體經(jīng)過此管，不經(jīng)熱交換器而直接進入分氣盒，進而被分配到各冷管中，用來調節(jié)催化劑床層的溫度。催化劑筐中心管中的電加熱器由鎳鉻合金制成的電熱絲和瓷絕緣子等組成。電加熱器的電源可以是單相的，也可以是三相的。當開車升溫、催化劑還原和操作不正常時，可以用電加熱器來調節(jié)進催化劑床層氣體的溫度。此外，在塔外設有電壓調節(jié)器，可根據(jù)操作情況來調節(jié)電加熱器的電壓，從而改變電加熱器的加熱能力。合成塔內(nèi)氣體流程如下：主線氣體從塔頂進塔，沿外筒與內(nèi)件的環(huán)隙順流而下，這樣流動可以避免外筒內(nèi)壁溫度升高，從而減弱了對外筒內(nèi)壁的脫碳作用，也防止塔壁承受巨大的熱應力。然后氣體由塔下部進入熱交換器管間，與管內(nèi)反應后的高溫氣體進行換熱。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備進塔氣體流程可示意如下：（３）三套管并流式合成塔的優(yōu)缺點。優(yōu)點如下：①三套管并流式合成塔的催化劑床層溫度較接近理想溫度曲線，能充分發(fā)揮催化劑的作用，提高催化劑的生產(chǎn)強度；②適應性強，操作穩(wěn)定可靠；③催化劑裝卸容易，較適應甲醇生產(chǎn)中催化劑更換頻繁的特點。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備２）單管并流合成塔單管并流合成塔如圖２.４.１７所示。該塔的冷管換熱原理與三套管并流式合成塔相同，內(nèi)件結構也基本相似，唯一不同的是冷管的結構。即將三套管之內(nèi)冷管輸送氣體的任務，由幾根輸氣總管代替，這樣，冷氣管的結構簡化，既節(jié)省了材料，又可以多裝填一些催化劑。單管并流冷管的結構有兩種型式，一種是取消了分氣盒，從熱交換器出來的氣體，直接由輸氣總管引到催化劑床層的上部，然后氣體被分配到各冷管內(nèi)，由上而下通過催化劑床層，再進入中心管。另一種是仍然采用分氣盒，如圖２.４.１７所示的冷管結構，從熱交換器出來的氣體，進入分氣盒的下室，經(jīng)輸氣總管送到催化劑床層上部的環(huán)形分布管內(nèi)，由于輸氣總管根數(shù)少，傳熱面積不大，因此氣體升溫并不顯著。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備然后，氣體由環(huán)形分布管分配到許多根冷管內(nèi)，由上而下經(jīng)過催化劑床層，吸收了催化劑床層內(nèi)的反應熱，而后進入分氣盒上室，再進入中心管。采用單管并流冷管，在結構上必須注意以下兩個問題：①單管并流冷管的輸氣管和冷管的端部都連接在環(huán)管上，而輸氣管與冷管通過的氣量和傳熱情況都不相同，前者的溫度低，后者的溫度要高得多，必須考慮熱膨脹的問題，否則，當受熱后，冷管與環(huán)管的連接部位會因熱應力而斷裂，使合成塔操作惡化甚至無法生產(chǎn)。如圖２.４.１７中，冷管上部的彎曲部分就是為考慮熱膨脹而設置的。②隨著催化劑床層溫度的變化，環(huán)形分布管的位置會發(fā)生上下位移，特別是停車降溫時，位移最大。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備３）均溫型甲醇合成塔均溫型甲醇合成塔如圖２.４.１８所示。該塔內(nèi)氣體流向是：氣體由塔頂進入，沿塔壁與內(nèi)件之間的環(huán)隙向下進入熱交換器管間與反應氣體換熱后進入中心管，從中心管出來的氣體經(jīng)上部集氣室后，通過引氣管到上環(huán)管，再分配到各下行冷管，然后再經(jīng)上行冷管進入催化劑床層，反應后的氣體從催化劑床層底部進入熱交換器管內(nèi)經(jīng)換熱后從底部出塔。均溫型甲醇合成塔有如下特點：①軸向、徑向溫差小。在實際操作中，同平面溫差保持２℃～３℃，軸向溫差也只有１０℃左右。②當催化劑還原時，冷氣先經(jīng)過中心管電加熱器后再到冷管，結果冷管內(nèi)氣體對催化劑床層起到加熱作用，所以還原時容易提高催化劑床層底部溫度，縮小還原時軸向溫差，實施等溫還原，從而提高催化劑的活性。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備③在均溫型合成塔中不采用中心管和冷管直接焊接，而是采用兩者均能自由伸縮的填料盒與催化劑筐蓋板配合，中心管的氣體從上部集氣室通過引氣管到上環(huán)管，再分配到各下行冷管，填料盒中采用耐高溫、潤滑性能好的新型密封材料膨脹石墨，使中心管、冷管受熱后自由伸縮，不致拉裂焊縫。４）Ｌｕｒｇｉ管殼型甲醇合成塔Ｌｕｒｇｉ管殼型甲醇合成塔是聯(lián)邦德國Ｌｕｒｇｉ公司研制設計的一種管束型副產(chǎn)蒸汽合成塔，操作壓力為５ＭＰａ，溫度為２５０℃，合成塔如圖２.４.１９所示。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備該類反應器的優(yōu)點如下：①合成塔溫度幾乎是恒定的。②能靈活有效地控制反應溫度。③出口甲醇含量高。④熱能利用好。⑤設備緊湊，開工方便，開車時可用殼程蒸汽加熱，而不需另將電加熱器開工。⑥阻力小，催化劑床層中的壓差為０.３～０.４ＭＰａ上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備５）Ｕ形管合成塔Ｕ形管合成塔如圖２.４.２０所示，氣體由熱交換器出口經(jīng)中心管，然后流入Ｕ形冷管。出冷管的氣體由上向下經(jīng)過催化劑床層，再經(jīng)換熱器，然后離開甲醇合成塔。Ｕ形管合成塔是冷管換熱軸向合成塔中一種新穎的塔型。該塔具有以下幾個優(yōu)點：①Ｕ形冷管分為下行并流與上行逆流兩部分。冷氣在Ｕ形管內(nèi)自上而下流動，與催化劑床層內(nèi)氣體并流換熱，滿足了上部取出大量反應熱的需要；然后氣體又在Ｕ形管內(nèi)由下向上與催化劑床層內(nèi)的氣體逆流換熱，同時更有效地提高氣體進催化劑床層的溫度。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備②由于氣體進催化劑床層的溫度較高，可以迅速加快反應速度，所以，取消了一般塔長期習慣用的絕熱層。③Ｕ形冷管固定在中心管上，取消了上、下分氣盒，簡化了結構，且較好地解決了各構件的熱脹冷縮問題，從而，既增加了內(nèi)件的可靠性，又改善了操作條件。④催化劑升溫還原時，氣體首先經(jīng)過中心管內(nèi)電加熱器預熱，再進入冷管，這樣有利于提高下段催化劑床層溫度，使催化劑活性提高。但Ｕ形管合成塔也存在一些不足之處：上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備①Ｕ形管內(nèi)件催化劑床層高溫區(qū)域較寬，雖可以提高催化劑的生產(chǎn)強度，但催化劑容易衰老，使用壽命較短；②Ｕ形管內(nèi)氣體溫度是逐漸上升的，其兩側的上升管和下降管在同一平面上與催化劑床層的溫差是不同的，使同平面催化劑床層的溫差較大；③Ｕ形冷管的自由截面較小，管內(nèi)氣速較大，所以管內(nèi)流體阻力較大；④Ｕ形冷管結構需采用較大的冷管面積，減少了催化劑的裝填量。６）管殼－冷管復合型反應器日本的三菱重工ＭＨＩ（ＭｉｔｓｕｂｉｓｈｉＨｅａｒｙＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）和三菱瓦斯ＭＧＣ（ＭｉｔｓｕｂｉｓｈｉＧａｓｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐａｎｙ）兩公司聯(lián)合開發(fā)了超大型反應器，該反應器是Ｌｕｒｇｉ反應器的改進型，其結構如圖２.４.２１所示。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備該反應器的特點如下：①單程轉化率高，循環(huán)氣量小，反應管內(nèi)溫度分布操作線接近最佳溫度線。②流程簡捷。在反應器中預熱入塔原料氣，在流程中可省去原料氣預熱器。③熱能回收好。每噸甲醇可副產(chǎn)１ｔ不小于４ＭＰａ壓力的蒸汽。該反應器不足之處是流體阻力較大。管殼－冷管復合型反應器和管殼型反應器的主要技術指標比較結果見表２.４.５。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備７）ＩＣＩ冷激型合成塔ＩＣＩ冷激型合成塔是英國ＩＣＩ公司在１９６６年研制成功的甲醇合成塔。它首次采用了低壓法甲醇合成，合成壓力為５ＭＰａ，這是甲醇合成工藝上的一次重大變革。ＩＣＩ冷激型合成塔分為四層，且層間無空隙，該塔由塔體、催化劑床層、氣體噴頭、菱形分布器等組成。其結構如圖２.４.２２所示，其床層溫度分布如圖.４.２３所示。該塔具有如下特點：①結構簡單，制造容易，安裝方便；②塔內(nèi)不設置電加熱器和換熱器，可充分利用高壓空間；上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備③塔內(nèi)阻力??；④催化劑裝卸方便。８）三菱瓦斯四段冷激式合成塔日本三菱瓦斯株式會社（英文簡寫ＭＧＣ）的四段冷激型甲醇合成塔是層間有空隙的合成塔，如圖２.４.２４所示，塔外設開工加熱爐和熱交換器。９）ＭＲＦ多段徑向甲醇合成塔多段徑向流動反應器的結構及操作線如圖２.４.２５所示。ＭＲＦ反應器的特點如下：①氣體徑向流動，流道短，空速小，所以催化劑床層壓降小，僅為軸向合成塔的１／１０；上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備②氣體垂直流過管束，床層與冷管之間的傳熱速率很高，及時有效地移出了反應熱，確保催化劑床層溫度穩(wěn)定，延長了催化劑的使用壽命；③反應溫度幾乎接近最佳溫度曲線，甲醇空時產(chǎn)率高，合成塔出口的粗甲醇濃度高于８.５％；④由于低壓降和低氣體循環(huán)速度，所以合成系統(tǒng)的能耗較低；⑤從結構方面考慮，可以設計生產(chǎn)能力較大的反應器，ＭＲＦ反應器的生產(chǎn)規(guī)模可達５０００ｔ／ｄ。１０）Ｃａｓａｌｅ軸徑向流動甲醇合成塔ＤａｖｇＭｃｈｅｅ公司開發(fā)了日產(chǎn)２５００ｔ以上的軸徑向復合型甲醇合成塔。該塔床層氣流軸徑向混合流動情況如圖２.４.２６所示。相應的甲醇合成流程如圖２.４.２７所示。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備二、水冷凝器水冷凝器的作用是用水迅速冷卻合成塔出口的高溫氣體，使氣體中甲醇和水蒸氣冷凝成液體，同時未反應的不凝性氣體溫度也得到了降低。冷凝量的多少，與氣體冷卻后的壓力和溫度有關。在低壓法合成甲醇中，冷卻后氣體中的甲醇含量為０.６％左右，高壓法時可小于０.１％。１.噴淋式水冷凝器如圖２.４.２８所示，這種水冷凝器是將蛇管成排地固定在支架上，蛇管的排數(shù)根據(jù)所需傳熱面積的多少而定。氣體在管內(nèi)流動，自最下管進入，由最上管流出。冷卻水由蛇管上方的噴淋裝置均勻地噴灑在各排蛇管上，并沿著管外表面淋下。冷卻水在各管表面上流過時，使管內(nèi)氣體得到冷卻。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備這種水冷凝器的特點是：①結構簡單，特別是檢修和清洗比較方便，對水質的要求也不高；②這種水冷凝器通常置于室外通風處，冷卻水在空氣中汽化時，可以帶走部分熱量，提高了冷卻效果，減少了冷卻水用量。但是，這種水冷凝器也有不足之處：①噴淋不易均勻；②冷卻效果受環(huán)境條件如氣溫、氣壓影響較大；③因有水分蒸發(fā)，導致廠房附近長年蒸汽迷漫，惡化操作環(huán)境，對設備和管道有腐蝕作用；④廢熱無法利用。上一頁下一頁返回任務３甲醇合成的主要設備２.套管式水冷凝器如圖２.４.２９所示，套管換熱器是由兩種直徑不