化工工艺学-第四章-催化加氢与脱氢过程.ppt

* * * 原料乙苯和水蒸气(H2O/C8=6～9)稍热后进入由内装催化剂φ100～185mm，L＝3m多管组成的反应器，管束间通过高温烟气，反应温度580～600℃，乙苯转化率达40％～50％，选择性达92％～95％，副反应少，温度沿反应管长变化不大，等温反应器。 反应脱氢温度的控制与催化剂活性有关，新剂为580℃左右，老剂用610～620℃左右。供热和耗热平衡温度方可维持，实际供热耗热，出口温度比进口温度略高数十度。 出口温度的控制对提高反应的选择性作用大。 造气：合成气 压缩：入口压缩机(新鲜气)，循环气压缩机 (补充压头损失) 合成：反应器及控温和控压系统 分离精制 溶解于甲醇中的H2、CO、CO2和二甲醚等 —闪蒸除去 易挥发的轻组分，如乙醛、丙酮、甲酸甲酯等 —双塔精馏法 难挥发重组分，如乙醇、高级醇、水等 —双塔精馏法 CO合成甲醇的工艺流程 高压法 中压法 低压法 350～400℃，30MPa ， ZnO-Cr2O3，技术成熟， 投资及生产成本高 230～270℃，10~15MPa， CuO-ZnO-Al2O3，技术经济性好 230～270℃，5~10MPa， CuO-ZnO-Al2O3，动力消耗少 不同工艺的区别在于反应过程的条件和催化剂 含5％甲醇 （未反应CO、H2、惰性气体等） 5~10MPa 混合气经热交换器换热至230~245℃进入三段激冷式合成塔，另一股混合气作为合成塔的激冷气，控制反应温度230~270℃ 闪蒸罐除溶甲醇中气体和易挥发组分：H2、CO、CO2二甲醚等，难挥发组分乙醇、水分通过双塔精馏处理 NaOH(8~10%)控制甲醇呈碱性(pH=8~9)，使胺类和羰基化合物分解，防止有机酸对设备的腐蚀。加碱后粗甲醇预热到60~70℃进入脱轻组分塔 三段冷激式绝热反应器 甲醇(5%)经换热冷凝进入气液分离器，未反应的CO和H2，压缩后作为循环气体进入反应器，少量放空维持惰性气体含量的平衡。 66~72℃ 75~85℃ 1）设计要求 a. 维持适宜反应温度，关键是移走反应热，避免飞温。 b. 使反应器的生产能力尽可能大。 c. 结构简单，便于装卸。 CO合成甲醇的反应器 根据移走热量的操作方式：等温式、绝热式 根据冷却方式：直接冷却－冷激式 间接冷却－列管式 2）反应器结构类型： a. 冷激式绝热反应器 b.列管式等温反应器 冷激式反应器温度分布 可调节蒸汽压力控制壳程温度，径向温度均匀，循环气量小，节能 五、CO合成甲醇的技术进展 缺陷：气体压缩和循环能耗大；单程转化率低；反应器结构 复杂；反应温度不易控制；反应器热稳定性差 传统ICI、Lurgi的技术改造，降低能耗; 新型反应器，提高转化率。 新型催化剂，延长寿命，提高热稳定性。 优点：单程转化率高，出口甲醇15-20%(V);循环气量少；动力消耗低； 反应器结构简单；温度均匀易于控制。 缺点：三相互相夹带不易分离。 催化剂：Cu-Zn改进催化剂； 液相： 作用-催化剂的流化介质、反应热吸收介质 甲醇的溶解度小，甲醇气体，如三甲苯、液体石蜡等； 甲醇的溶解度大，甲醇溶液，如四甘醇二甲醚。 溢流堰 甲醇浓度达15~20%， 大大减少循环气量，降耗 ①气液固三相合成甲醇 特点： 过渡金属配位催化剂（活性更高）、THF为溶剂，80～120℃、2MPa、合成甲醇的单程转化率80%、选择性96%。 存在的问题：由于反应温度低，反应热不易回收利用；CO2和H2O易催化剂中毒，合成气要求苛刻。 ②液相法合成甲醇 六、甲醇制烯烃工艺(MTO) 甲醇转化是联系煤化工和石油化工的桥梁 甲醇 丙烯 二甲醚 柴油 汽油 MTG MTP MTO 石油 乙烯 烯烃 液化气 合成气 煤 成熟工业过程 间接替代石油 直接替代石油 甲醇制烯烃（Methanol to Olefins，MTO) 甲醇制丙烯（Methanol to Propylene，MTP） 甲醇制汽油（Methanol to Gasoline，MTG） 甲醇制低碳烯烃MTO工艺发展历程 1 2 3 4 5 1984年UCC公司开发了SAPO系列分子筛 美孚石油公司Mobil最早提出MTO工艺 1991年中国大连化物所建成 1t/d 的 MTO 固定床中试装置 1996 年初美国 UOP与挪威 Norsk Hydro合作完成中试试验 2007年中科院大连化物所开发的DMTO工艺 2CH3OH -H2O CH3OCH3 -H2O C2H4+C3H6 高级烯烃+烷烃+环烷烃+芳烃