2 工艺流程的选择与论证

2.1 甲醇合成工艺简介

甲醇合成工艺有气相合成法和液相合成法。目前工业化运行的甲醇合成工艺基本上是气相合成法。根据操作压力大小不同又可将气相法合成工艺分为高压法、中压法和低压法[3]。

(1) 高压法(19.6～29.4MPa) 是最初生产甲醇的方法,采用锌铬催化剂,反应温度360～400℃,压力19.6～29.4MPa 。随着脱硫技术的发展,高压法也在逐步采用活性高的铜系催化剂,以改善合成条件,达到提高效率和增产甲醇的目的。高压法虽然有70多年的历史,但是,由于原料及动力消耗大,反应温度高,生成粗甲醇中有机杂质含量高,而且投资大,成本高,其发展长期以来处于停滞状态。

(2) 低压法(5.0～8.0MPa) 是20世纪60年代后期发展起来的甲醇合成技术。低压法基于高活性的铜系催化剂。铜系催化剂的活性明显高于锌铬催化剂,反应温度低(240～270℃) ,因此,在较低的压力下可获得较高的甲醇收率。而且选择性好,减少了副反应,改善了甲醇质量,降低了原料的消耗。此外,由于压力低,不仅动力消耗比高压法降低很多,而且工艺设备的制造也比高压法容易,投资得以降低。总之,低压法比高压法有显著的优越性。

(3) 中压法(9.8～13.0MPa) 随着甲醇工业规模的大型化(目前已有日产3000t 的装臵甚至更大单系列装臵) ,如采用低压法,势必导致工艺管道和设备较大,因此,在低压法的基础上适当提高合成压力,即发展成为中压法。中压法仍采用高活性的铜系催化剂,反应温度与

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低压法相同,它具有与低压法相似的优点,但由于提高了压力,相应动力消耗略有增加。

传统的高压法和低压法均为单醇生产，在单醇生产全循环甲醇合成时，经粗甲醇分离系统后未被分离下来的生成物将重新返回甲醇合成塔，甲醇、醚、烷烃及其他副产物再一次回到催化剂表面，使催化剂上副反应增加，生成各种高级醇、高级烷烃及其他羰基物，生产的粗甲醇中杂质含量增加，质量下降，原料气消耗增加，同时使粗甲醇的精馏更加困难。

此外，在甲醇合成塔内大约有1/3的气体起反应[4]，不参加反应的气体使原料气的浓度得到稀释，合成原料气由于有大量未反应的气体而具有更大的热容量。同时，未反应的气体又作为载热体，把反应热不断带走，维持了热平衡。在单醇生产中，由于反应物浓度高，因此单位时间内产热量。要维持热平衡，必须把大量的反应热带走，要维持反应速度也必须把反应产物带走，这就要求增加循环量，以提高合成塔的空间速度。循环量的增加相应的增加了生产电耗，对其他辅助设备的能力要求也相应增加。

为了降低能耗，提高产品质量，在对以上生产工艺进行改良的基础上提出了联醇生产工艺，即将合成甲醇与合成氨串联起来。本设计中即是采用中压联醇生产工艺。

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2.2 联醇工艺的特点

联醇生产是在13×106Pa压力下，采用铜基催化剂，串联在合成氨工艺之中，用合成氨原料气中的CO、CO2、H2合成甲醇。因此，与传统的高压或低压法相比较，联醇法生产甲醇有以下特点[4]：

（1）串联在合成氨工艺之中，因此既要满足合成氨工艺条件，又要有甲醇合成的要求。任何一方工艺条件变化都会影响合成甲醇与合成氨的生产与操作，所以必须在生产中有必要的补充调节措施，以维持两个合成生产的同时进行。

（2）由于串联在合成氨工艺中，经合成甲醇以后的工艺气体还须经精练，去进行氨合成反应。因此，原料气成分经合成甲醇后必须满足合成氨生产的需要。甲醇合成气是采取部分循环，合成甲醇不是全部生产工艺的终端。

（3）与合成氨工艺相比，因联醇采用铜基催化剂，其抗毒性能较差，所以必须采取特殊的净化措施。既要保持合成甲醇所必须的CO、CO2，又不能使H2S等气体进入系统。 2.3 联醇工艺的优势及前景[5][6][7]

联醇工艺是合成氨生产节能降耗的一项成功的工艺改革, 它是以合成氨生产中需要清除的CO、CO2及原料气中H2为原料，合成有较高经济价值的化工产品甲醇。增设联醇后，联醇前原料气中CO、CO2含量提高，这样节省了变换与脱碳的能耗，醇后气中CO、CO2含量下降，减少了原料气精制的消耗，这样可使合成氨的成本有明显的降低，所以联醇工艺也是合成氨工艺发展中的一种优化的净化组合

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工艺。

此外，相对单醇装臵来说，建设一个同规模甲醇装臵，联醇投资只占单醇装臵的1/5左右，建设周期只需几个月。所以联醇工艺具有投资省、见效快的优点，是值得在甲醇合成工业中继续推广的一种技术。

目前，我国的联醇工艺几乎全是氨醇联产路线，并且全是串联。随着科学技术进步,“联醇”这一概念得到丰富和发展。不仅氨与醇联产叫联醇,热、电、气、汽及其它化工产品与醇联产也可叫联醇。随着工艺的不断改善，现在普遍采用的中压联醇工艺也将逐步被低压联醇工艺所取代。多元化和低压化将是未来甲醇合成的总趋势。

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