年產(chǎn)180萬(wàn)噸兩段法串聯(lián)
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- 根據(jù)反應(yīng)熱力學(xué)理論，在甲醇合成反應(yīng)中低溫有利于提高轉(zhuǎn)化率，但低溫在動(dòng)力學(xué)上不利于反應(yīng)的原理，為了改進(jìn)傳統(tǒng)甲醇生產(chǎn)工藝性能，從而可以采用水冷反應(yīng)器——?dú)饫浯?lián)相組合的工藝，該工藝包括一臺(tái)（或平行的兩臺(tái)）水冷甲醇反應(yīng)器和一臺(tái)氣冷甲醇反應(yīng)器。含循環(huán)氣和合成氣的原料汽首先進(jìn)入水冷反應(yīng)器，在250℃等溫條件下進(jìn)行部分生成甲醇的轉(zhuǎn)化反應(yīng)；水冷反應(yīng)器的溫度由殼層水蒸汽壓力控制。經(jīng)過(guò)第一次生成甲醇的反應(yīng)混合物進(jìn)入第二臺(tái)反應(yīng)器中進(jìn)一步進(jìn)行生成甲醇的第二次轉(zhuǎn)化。在氣冷反應(yīng)器中，由于氣冷反應(yīng)器物流逆向加熱水冷反應(yīng)器的進(jìn)料氣，因此殼層（催化劑層）反應(yīng)溫度從上（進(jìn)氣口）至下（出氣口）逐漸降低，這樣的溫度分布有利于化學(xué)平衡向生產(chǎn)甲醇的方向移動(dòng)，提高轉(zhuǎn)化率。根據(jù)這個(gè)原理開(kāi)發(fā)了通過(guò)水冷——?dú)饫鋬啥未?lián)相組合的甲醇生產(chǎn)工藝，較為充分利用了熱力學(xué)的原理，在提高甲醇單次轉(zhuǎn)化率的同時(shí)，有效降低了循環(huán)比，提高了反應(yīng)后氣體中的甲醇組分含量，大大增加了生產(chǎn)能力，降低了甲醇合成中的能量消耗。該工藝中低溫（220℃）活性催化劑的開(kāi)發(fā)至關(guān)重要。優(yōu)化的甲醇合成工藝（聯(lián)合轉(zhuǎn)化）與新開(kāi)發(fā)的兩聯(lián)甲醇合成工藝結(jié)合，可設(shè)計(jì)建造單系列產(chǎn)能接近200萬(wàn)噸/a的甲醇生產(chǎn)裝置。與傳統(tǒng)工藝相比，該新工藝具有原料消耗低、投資費(fèi)用低、產(chǎn)能高、能耗低以及綜合經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)。
本文從我國(guó)甲醇生產(chǎn)裝置的大型化發(fā)展目的出發(fā)，論述了甲醇合成反應(yīng)的基本原理：反應(yīng)平衡和最佳反應(yīng)溫度，并針對(duì)國(guó)內(nèi)外大型的甲醇合成反應(yīng)器設(shè)備相關(guān)性能進(jìn)行了對(duì)比，論述了設(shè)備對(duì)工藝的影響，同時(shí)簡(jiǎn)要介紹了兩段法串聯(lián)甲醇合成工藝技術(shù)，闡述了該工藝的技術(shù)特點(diǎn)、能耗、工藝數(shù)據(jù)及相關(guān)設(shè)備等方面的內(nèi)容，提出了兩段法串聯(lián)組合型工藝對(duì)銅基催化劑性能的要求，并基于兩段法串聯(lián)甲醇合成工藝的思路出發(fā)，結(jié)合國(guó)內(nèi)甲醇裝置的設(shè)備技術(shù)狀況對(duì)甲醇合成裝置設(shè)備的選型、工藝方案等方面進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)比分析了相關(guān)的技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，提出采用國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)的甲醇合成反應(yīng)器設(shè)備和相關(guān)催化劑，開(kāi)發(fā)兩段法串聯(lián)組合型甲醇生產(chǎn)工藝從而實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化是可行的，并且對(duì)我國(guó)甲醇裝置的大型化技術(shù)發(fā)展工作意義重大，希望同行借鑒并對(duì)我國(guó)甲醇裝置的大型化國(guó)產(chǎn)技術(shù)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)方面有所裨益。
關(guān)鍵詞：甲醇 化學(xué)平衡 催化劑 循環(huán)比 轉(zhuǎn)化率 最佳反應(yīng)溫度...
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