摘 要：甲醇是C1化學(xué)的支柱產(chǎn)品，是重要的化工原料。在農(nóng)藥，醫(yī)藥，染料，香料，涂料以及三大合成材料生產(chǎn)中都需要甲醇作為原料或作為溶劑。因此，甲醇是一種有著廣泛用途的重要的有機(jī)化工原料，甲醇工業(yè)生產(chǎn)對(duì)其他相關(guān)工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有著重要意義。由此，甲醇合成的工藝也顯得尤為重要。

關(guān)鍵詞：甲醇；工藝；合成塔

1 合成氣（CO+H2）生產(chǎn)甲醇的方法

以一氧化碳與氫氣為原料合成甲醇的方法有高壓、中壓、低壓三種方法。

（1）高壓法（20 MPa——35 MPa）

這是最初生產(chǎn)甲醇的方法，即用一氧化碳與氫在高溫高壓下用鋅-鉻催化劑合成甲醇。反應(yīng)溫度為360——400℃，壓力19.6——29.4 MPa。隨著脫硫技術(shù)的發(fā)展，高壓法也在逐步采用活性高的銅系催化劑，以改善合成條件，達(dá)到提高效率和增產(chǎn)甲醇的效果。高壓法雖然有60多年的歷史，但是，由于原料及動(dòng)力消耗大，反應(yīng)溫度和壓力高，生成粗甲醇中有機(jī)雜質(zhì)含量高，而且投資大，成本高，當(dāng)今已屬于被淘汰的方法。

（2）低壓法（5.0 MPa——10.0 MPa）

這是20世紀(jì)60年代后期發(fā)展起來(lái)的甲醇合成技術(shù)，即用一氧化碳與氫氣為原料在低壓（5.0 MPa）和275℃左右的溫度下，采用高活性的銅基催化劑合成甲醇。銅系催化劑活性明顯高于鋅鉻系催化劑，在較低的壓力下可獲得較高的甲醇收率，而且選擇性好，減少了副反應(yīng)，改善了甲醇質(zhì)量，降低了原料的消耗。此外，由于壓力低，不僅動(dòng)力消耗比高壓法降低很多，而且工藝設(shè)備的制造也比高壓法容易，投資得以降低，總之低壓法比高壓法有顯著的優(yōu)越性。

（3）中壓法（10.0 Mpa——20.0 MPa）

隨著甲醇單系列規(guī)模的大型化（目前最大單系列裝置己達(dá)日產(chǎn)5000噸），如采用低壓法，勢(shì)必導(dǎo)致工藝管道和設(shè)備非常龐大，因此在低壓法的基礎(chǔ)上，適當(dāng)提高合成壓力，即發(fā)展成為中壓法。該法的關(guān)鍵在于使用了一種新型銅基催化劑，綜合利用指標(biāo)要比低壓法更好。結(jié)合我國(guó)中小氮肥的特殊情況，自行開(kāi)發(fā)成功了在合成氨生產(chǎn)流程中同時(shí)生產(chǎn)甲醇，即合成氨-甲醇聯(lián)合生產(chǎn)的聯(lián)醇工藝流程。聯(lián)醇工藝的特點(diǎn)是在銅洗之前經(jīng)過(guò)甲醇合成。采用銅基催化劑，合成壓力在10.0 Mpa——13.0 MPa，合成溫度在235——315℃。在聯(lián)醇工藝中，銅基催化劑易中毒，要求合成甲醇的原料氣中含硫總量應(yīng)小于1mL/m3.該法不但流程簡(jiǎn)單，而且投資省，建設(shè)快?？梢源笾行⊥瑫r(shí)并舉，對(duì)我國(guó)合成甲醇工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

2 典型甲醇合成塔

（1）冷激型甲醇合成塔

該塔由一個(gè)利用氣體分布系統(tǒng)將催化劑床層分成3——6段的連續(xù)催化劑床層的絕熱反應(yīng)器構(gòu)成，熱的或冷激氣噴射入氣體分布系統(tǒng)以控制催化劑床層的溫度。激冷氣沿著噴射管鉆的孔均勻地通過(guò)床層各個(gè)部分，這些分布器沿水平有附有小孔的菱形結(jié)構(gòu)，它鋪設(shè)在連續(xù)催化劑床層內(nèi)。氣體在反應(yīng)器內(nèi)向下流動(dòng)，優(yōu)先通過(guò)菱形分布器，在菱形分布器內(nèi)激冷氣體的噴射能量促進(jìn)了混合。在壓力8.4MPa和12000hq空速下，當(dāng)出塔氣甲醇濃度為4%時(shí)，一、二兩段溫升約50℃。

ICI冷激塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備用材要求不高，易于大型化。但由于靠冷原料氣噴入各段催化劑之間以降低反應(yīng)氣溫度，從而造成在降溫的同時(shí)也降低了反應(yīng)氣中甲醇的含量，降低了催化劑利用率。為了防止催化劑過(guò)熱，采用較大空速，則出塔氣中甲醇含量較低，反應(yīng)副產(chǎn)物較多，循環(huán)氣壓縮功耗較大，而且合成反應(yīng)熱只能在合成塔出口設(shè)低壓廢熱鍋爐回收低壓蒸汽，不能利用回收有動(dòng)力價(jià)值的中壓蒸汽而逐漸被淘汰。

（2）Lurgi型甲醇合成塔

Lurgi甲醇合成塔類似一臺(tái)立式管殼式固定管板換熱器。管內(nèi)裝催化劑，管外充滿中壓沸騰水蒸發(fā)帶走反應(yīng)熱，是近年來(lái)國(guó)內(nèi)外使用較多的一種先進(jìn)塔型，其主要特點(diǎn)是：?jiǎn)挝惑w積催化劑床層的傳熱面積較大（可達(dá)30m2/cm3床層），管內(nèi)中心線與沸騰水之間的最大溫差可達(dá)10～12℃，反應(yīng)時(shí)催化劑層溫差小，幾乎是在等溫條件下進(jìn)行，反應(yīng)器能除去有效的熱量，操作平穩(wěn)。可通過(guò)蒸汽壓力的調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)便地控制床層溫度，使催化劑壽命延長(zhǎng)。還可允許較高CO含量氣體，采用低循環(huán)氣量，使反應(yīng)等溫進(jìn)行，單程轉(zhuǎn)化率高，雜質(zhì)生成少，循環(huán)壓縮功消耗低，而且合成反應(yīng)熱副產(chǎn)中壓蒸汽，便于綜合利用。

可以看出，Lurgi公司正是根據(jù)甲醇合成反應(yīng)熱大和現(xiàn)有銅基催化劑耐熱性差的特點(diǎn)，而采用列管式反應(yīng)器。管內(nèi)裝催化劑，管間用循環(huán)沸騰水，用很大的換熱面積來(lái)移去反應(yīng)熱，達(dá)到接近等溫反應(yīng)的目的，故其出塔氣中甲醇含量和空時(shí)產(chǎn)率均比ICI冷激塔高，催化劑使用壽命也較長(zhǎng)。

3 結(jié)語(yǔ)

節(jié)能降耗及裝置超大型化是今后甲醇發(fā)展的方向。設(shè)計(jì)合理的甲醇合成塔應(yīng)做到催化劑床的溫度易于控制，調(diào)節(jié)靈活，合成反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率高，催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度大，能從較高位能回收反應(yīng)熱，床層中氣體分布均勻，低壓降。在結(jié)構(gòu)上要求簡(jiǎn)單緊湊， 高壓空間利用率高，高壓容器及內(nèi)件無(wú)泄露，催化劑裝卸方便。國(guó)內(nèi)應(yīng)加強(qiáng)大型甲醇合成技術(shù)開(kāi)發(fā)力度，逐步縮小與國(guó)外的差距。

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作者簡(jiǎn)介

王濟(jì)陽(yáng)（1995-），男，漢族，河南省濟(jì)源市人，學(xué)生，本科在讀，河南省鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)。