化工生产技术 课件 项目六 甲醇的生产.pptxVIP

项目五化工生产开发与流程组织、评价

甲醇工业现状及发展趋势

甲醇的生产方法

甲醇的生产原理

工艺条件的确定

甲醇合成的催化剂

甲醇生产设备

甲醇生产工艺流程

目录

CONTENTS

01

02

03

04

05

06

07

01甲醇工业现状及发展趋势

甲醇是目前世界上产量仅

次于乙烯、丙烯和苯的第四大基础有机化工原料。它不但是基础化工产品，而且是重要的化工原料，作为一次原料主要用来生产甲醛、醋酸、甲基叔丁基醚等多种化工产品。

国内甲醇生产企业主

要分布在具有资源优势的

西部地区，内蒙古、山东、宁夏、陕西等地产能占比较大，而消费市场主要集中在东部沿海地区。

图片6-2煤制甲醇资源综合

图片6-1罐装甲醇

国外甲醇生产能力主要分布在北美、

中南美、中东、亚洲、东欧、西欧、大洋洲及非洲等地，美洲是世界上最大的甲醇生产地，约占世界总生产能力的40%。

世界甲醇生产主要以天然气为原料，以大型化装置为主，其中能力大于30万t/a的装置合计生产能力占世界甲醇总能力的80%以上。

01甲醇工业现状及发展趋势

图6-3甲醇储罐利用项目现场

02甲醇的生产方法

由一氧化碳和氢合成甲醇，称为合成气法。根据所使用的催化剂、反应温度和反应压力不同，合成气法又可分为高压法、中压法和低压法，现在的大型甲醇装置均采用中、低压法。

甲烷部分氧化法生产甲醇，原料便宜，工艺流程简单，但因生产技术比较复杂，副反应多，产品分离困难，原料利用率低，工业上尚未广泛应用。

生产甲醇的最古老方法是由木材或木质素干馏制得，故甲醇俗称“木醇”,此法需耗用大量木材，而且产量很低，现早已被淘汰。

氯甲烷水解

可以得到甲醇，但因水解法价格昂贵，没有得到工业上的应用。

一氧化碳加氢为多方向反应，随反应条件及所用催化剂不同，可生成醇、

烃、醚等产物，因而在合成气法制甲醇过程中可能发生以下反应。

主反应CO十2H₂一CH₂OH+Q↵

副反应cO+3H₂→CH₄+H₂O

2CO+2H₂—→CH₄+CO₂

4CO+8H₂—→C₄H₉OH+3H₂O

2CO+4H₂—→CH₃OCH₃+H₂O

这些副反应产生的副产物还可以进一步发生脱水、缩合等反应，生成烯烃、酯类或酮类等副产物。副反应不仅消耗原料，而且影响甲醇的质量和催化剂的寿命，特别是生成甲烷的副反应是一个强放热反应，不利于反应温度的控制，且生成的甲烷不能随产品冷凝，更不利于主反应的化学平衡和反应速率。

03甲醇的生产原理

04工艺条件的确定

T/K

473

573

623

673

773

反应热/(kJ·mol¹)

-96.14

-98.24

-98.99

-99.65

-100.4

一氧化碳加氢合成甲醇是放热反应，温度不同，热效应也不同。温度

越高，反应的热效应也越大。

表6-1常压下不同温度下甲醇合成反应的反应热效应

在甲醇的合成反应中，热效应不仅与反应温度有关，而且与反应压力

有关。当反应压力较高时，低温区的反应热变化大；高温区即温度高于473K时，反应热随压力变化的幅度相对就比较小。

04工艺条件的确定

298K34

33

32

31

30

29

28

27

26

25

24

100200300400

图6-4甲醇反应热与温度及压力的关系

因此，甲醇在合成温度低于473K时比高温条件下操作要求更加严格，工艺控制更加困难。而在压力为20MPa左右、温度为573～673K反应时，反应热则随温度与压力的改变变化较小，生产上进行工艺控制比较容易实现。

373K

473K

573K

673K

873K

973K1173K

AH(kcalmol

platm

从反应的动力学角度而言，一氧化碳加氢的反应平衡常数Kp只是温度的函数。

由标准吉氏函数△G与平衡常数的关系△G⁰=-RTlnKp可知，标准吉氏函数△G⁰越大，平衡常数Kp越小，说明在低温下反应对甲醇的合成有利。

一氧化碳加氢制甲醇的气相平衡常数关系式如下：

由上式可知，在同一温度下，压力越大，甲醇的平衡转化率越高；而在同一压力下，温度越高，甲醇的平衡产率越低。

所以从热力学和动力学角度分析来看，采用较低的反应温度和较高的反应压力对甲醇的合成有利。

04工艺条件的确定

04工艺条件的确定

原料气的

组成的确

定

原料气的纯度

反应温度的确定

反应压力

的确定

空间速率

为了防止催化剂老