内容发布更新时间 : 2024/11/15 20:42:52星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

醛酮/%

高锰酸钾试验/min 水分/% 不挥发物/% 乙醇/% <0.003 >50 <0.1 0.005g/100ml <0.001 >30 <0.1 <0.001 <0.001 >100 0.006 <0.0003 0.0008 <0.006 <60 <0.05

1.7 几种典型的甲醇精制工艺流程

甲醇精馏的工艺流程有多种，可分为单塔精馏、双塔精馏、三塔精馏和四塔精馏[11]。

（1）单塔流程描述

单塔流程为粗甲醇产品经过一个塔就可以采出产品。粗甲醇塔中部加料口送入，轻组分由塔顶排出，高沸点的重组分在进料板以下若塔板处引出，水从塔底排出，产品甲醇在塔顶以下若干块塔板引出。

（2）双塔流程描述

从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，此塔为常压操作。为了提高预精馏塔后甲醇的稳定性，并尽可能回收甲醇，塔顶采用两级冷凝。塔顶经部分冷凝后的大部分甲醇、水及少量杂质留在液相作为回流返回塔，二甲醚等轻组分(初馏分)及少量的甲醇、水由塔顶逸出，塔底含水甲醇则由泵送至主精馏塔。主精馏塔操作压力稍高于预精馏塔，但也可以认为是常压操作，塔顶得到精甲醇产品，塔底含微量甲醇及其它重组分的水送往水处理系统。

（3）三塔流程描述

从合成工序来的粗甲醇入预精馏塔，在塔顶除去轻组分及不凝气，塔底含水甲醇由泵送加压塔。加压塔操作压力为57bar(G)，塔顶甲醇蒸气全凝后，部分作为回流经回流泵返回塔顶，其余作为精甲醇产品送产品储槽，塔底含水甲醇则进常压塔。同样，常压塔塔顶出的精甲醇一部分作为回流，一部分与加压塔产品混合进入甲醇产品储槽。三塔流程的主要特点是，加压塔塔顶冷凝潜热用作常压塔塔釜再沸器的热源，这样既节省加热蒸汽，还节省冷却水，达到节能的目的[12]。

（4） 四塔流程描述

四塔流程包含预精馏塔、加压精馏塔、常压精馏塔和甲醇回收塔。粗甲醇经换热后进入预精馏塔，脱除轻组分后(主要为不凝气、二甲醚等)，塔底甲醇及高沸点组分加压后进入加压精馏塔；加压精馏塔顶的气相进入冷凝蒸发器，利用加压精馏塔和常压精馏塔塔顶、塔底的温差，为常压塔塔底提供热源，同时对加压塔塔顶气相冷凝。冷凝后的精甲醇进入回流罐，一部分作为加压塔回流，一部分作为精甲醇产品出装置；加压塔塔底的甲醇、高沸组分、水等进入常压塔，常压塔顶馏出精甲醇产品，在进料板下方设置侧线抽出，抽出物主要为甲醇、水和高沸点组分，进入甲回收塔再回收甲醇，塔底废水进入生化系统处理；回收塔设有侧线抽出，主要抽出物为高沸点醇类，以保证回收塔塔顶精甲醇质量和塔底废水

中总醇含量要求，塔底废水送生化处理。

1966年以前国外的甲醇合成工厂几乎都使用锌铬催化剂，基本上沿用1923年德国开发的30MPa的高压工艺流程。在我国，l954年开始建立甲醇工业，也使用锌铬催化剂。但锌铬催化剂的活性温度较高(320—400℃)，为了获取较高的转化率，必须在高压下操作。从50年代开始，很多国家着手进行低温甲醇催化剂的研究工作。1966年以后，英国ICI公司和德国Lurgi公司先后提出了使用铜基催化剂，操作压力为5MPa，1966年末ICI公司在英国Bellingham工厂的低压(5MPa)甲醇合成装置正式投入工业生产，使低压法最先问世。铜基催化剂与锌铬催化剂比较的主要优缺点如下表所示：

图1.4 甲醇单塔精馏工艺流程

图1.5 甲醇双塔精馏工艺流程

图1.6 甲醇三塔精馏工艺流程

图1.7 甲醇四塔精馏工艺流程

2 甲醇合成催化剂及合成工艺选择

2.1 催化剂选择

表2.1 铜基催化剂和锌铬催化剂的比较

种类 铜基催化剂

优点 活性温度低 选择性高 耐热性高 耐毒性好

缺点 耐热性差 耐毒性差 活性温度高

适用的生产工艺 中低压法

锌铬催化剂 高压法

表2.2 国内外常用铜基催化剂的特性对比

催化剂型号

CuO

英国ICI 51-3 德国LG104 美国C79-2 丹麦LMK 中国C302系列 中国XCN-98

60 51 - 40 51 >52

组分/％ ZnO 30 32 - 10 32 >20

Al2O3 10 4 - - 4 >8

操作条件

压力/MPa 7.8-11.8 4.9 1.5-11.7 9.8 5.0-10.0 5.0~10.0

温度/℃ 190～270 210～240 220～330 220～270 210～280 200～290

本次设计采用由西南化工研究设计院开发的XNC-98，该催化剂是纳米级特殊载体制成的负载型催化剂，具有密度小、孔容大、孔分布合理、机械强度好、抗烧结性强、活性高、稳定性和选择性好的特点。

2.2 反应温度

在甲醇合成的反应中，温度对反应混合物的平衡和速率都有很大影响。对于化学反应来说，温度升高有利于甲醇合成反应速率的加快。但是甲醇合成反应是一个可逆的放热反应，温度升高虽然速率会升高，但是平衡常数将会降低。因此，甲醇合成反应存在一个最适合的反应温度。

另一方面，反应温度与所选用的催化剂的类型有关，不同的催化剂有不同的活性温度。本次设计采用铜基催化剂，活性温度为240-270℃，所以整个催化剂层的温度应控制在这个温度范围内，若温度过高，副反应产物的含量会增多。

2.3 反应压力

压力是甲醇合成反应过程的重要工艺条件。甲醇合成反应是分子数减少的过程，因此提高反应压力有利于平衡，同时由于压力高，组分的分压也提高了，因