低壓甲醇合成反應器述評

河南化工●12.HENAN CHEMICAL INDUSTRY2007年第24卷低壓甲醇合成反應器述評孫曉紅,司志剛(中原大化集團有限責任公司,河南濮陽(yáng)457004)摘要:介紹了 甲醇合成的原理,對當前國內外低壓甲醇合成反應器,如ICI低壓冷激式甲醇合成塔、Lurgi低壓管殼式甲醇合成塔、日本東洋的MRF甲醇合成塔等進(jìn)行了比較,分析了其優(yōu)缺點(diǎn)。關(guān)鍵詞:甲醇;合成塔;工藝;設備，中圖分類(lèi)號:TQ223.121文獻標識碼:A文章編號:1003 - 3467(2007 )08 -0012 -03Review of Low - Pressure Methanol Synthesis ReactorSUNXiao-hong,SIZhi-gang(Zhongyuan Dahua Group Co. Ltd. , Puyang 457004 ，China)Abstract :The principle of methanol synthesis is introduced. The low - pressure methanol synthesis reac-tors at home and abroad , such as the quench - type methanol synthesis reactor of ICI，the low - pressuretube and shell type methanol synthesis converter of Lurgi , MRF methanol synthesis reactor of TEC, arecompared , and its advantages and disadvantages are also analyzed.Key words : methanol ; synthesis reactor ; process ; equipment在低壓下合成甲醇,由于具有合成壓力低、綜合CO、CO2 與H2反應,主要生成CH2OH和H2O的放能耗較低、單反應器生產(chǎn)能力大等優(yōu)越性,因此在近熱可逆復雜反應過(guò)程,其主要反應方程式如下:幾年來(lái)國內外大型甲醇裝置中被普遍采用。合成壓CO +2H2一→CH,0H力為5~ 10 MPa,采用銅基催化劑,反應溫度200 ~CO2 +3H2一→CH3OH + H20280 C ,空速6000~10 000 h-'。目前,甲醇生產(chǎn)普遍采用CuO-ZnO-Al203或CuO - ZnO - Cr2O3系列催化劑,活性區域在473 ~1甲醇合成原理563 K之間,最佳活性使用溫區在500 ~530 K之甲醇合成是在- -定溫度、壓力和催化劑作用下，間?；钚詼貐^較窄,而甲醇合成反應又是一個(gè)強烈感器也會(huì )大量地應運而生。展望未來(lái),這類(lèi)傳感器teristics of an optical fiber sensor for hydrogen leak[J].必將成為氫氣檢測預警系統中的重要組成部分。Sens. Actuators, B ,2003 ,93:142 - 147.參考文獻:6] Liu P,Ilee S,Tracy C E,et al. FElectrochromic and chemo-1 ] Kobayashi T, Haruta M , Sano H,et al. in:Proc. Third Int.chromic prformance of mesoporous thin - flm vanadiumoxide[J]. Solid State lonics ,2003 ,165(1):223 -228.Mtg. Chem. Sens ,Cleveland ,0hio, USA ,1990 ,318.Feduke P, Wienecke M, Bunescu M - C,et al. Hydrogen[2] Ando M，Kobayashi T, Haruta M. Combined efet of smallsensor based on optical and eletrical switching[J]. Sens.goldparticle on the optical gas sensing by transition metalActuators ,B,2004 ,100:151 -157.oxide films[J]. Catal. Today ,1997 ,36:135 - 141. .[3] Ando M, Kobayashi T, ljia s, et al. Opical recogition[ 8] Zhao z, Sevryugina Y , Carpenter M A, et al. All - opticalhydrogen - sensing materials based on tailored palladiumof Co and H2 by use of gas - sensitive Au - Co3O4 com-alloy thin films[ J]. Anal. Chem. ,2004 ,76(21):6321 -posite films[J]. J. Mater. Chem. ,1997,7:1779 - 1783.6326.[4] Ando M,Chabicovsky R,Haruta M. Optical hydrogen sen-9] Wang C, Mandelis A,Au - leong K P. Physical mecha-sitivity of noble metal - tungsten oxide composile flmsnism of rflctance inversion in hydrogen gas sensor withprepared by sutring deposition[J]. Sens. Actuators,B,Pd/PVDFstructures{ J]. Sens. Actuators,B ,2001 ,732001 ,76:13-17.(2 -3):100- 105.[5] Okazaki s, Nakagawa H, Asakura S,et al. Sensing charac-河南化工HENAN CHEMICAL INDUSTRY2007年第24 卷2.5丹麥 Nissui - Topsoe的工藝中壓蒸汽人網(wǎng)。托普索公司為適應大型甲醇裝置的需要,近年來(lái)開(kāi)發(fā)了三塔絕熱徑向合成塔串聯(lián)的合成裝置,塔.間用水移熱,在60萬(wàn)Va以下的裝置中可以單塔運自行,并且入塔新鮮氣先經(jīng)過(guò)保護催化劑,確保新鮮氣徹底脫硫脫砷,然后與循環(huán)氣混合后進(jìn)入合成塔。由于該公司選擇高活性高選擇性、高操作彈性的催新鮮包,化劑( MK - 121),可在單塔體積不大的情況下,裝填30 ~40 m'催化劑即可生產(chǎn)50~60萬(wàn)Va甲醇。一甲醇其合成回路如圖1所示。與其他工藝相比,托普索工藝中合成塔的進(jìn)出1.壓縮機2.換熱器3.硫保護器4.反應器5.冷卻器6.閃蒸罐7.水泵 8.汽包 9. 分離器10. 排污罐口溫差較小,僅為32C,塔的單層轉化率高,可達到圈1托普索低壓 甲醇合成的工藝流程圖15% ,其他工藝的單層轉化率最高僅為7% ~ 8%;Linda公司的低壓均溫型甲醇合成反應塔,采用該工藝的催化劑裝填量相對較少,同等條件下僅用螺旋水冷管,鍋爐水進(jìn)人管內,移走管外催化劑的反29.9 t,而其他工藝需要60 t左右。但該工藝為了應熱。就其結構來(lái)講,比Lurgi直型冷管較好的解確保脫硫,新鮮氣與循環(huán)氣只做到了缸外混合,與缸決熱應力問(wèn)題,運行更為可靠,但設備加工難度也進(jìn)內混合相比,壓縮時(shí)高壓段與循環(huán)段匹配有一定的- -步增加。難度。綜上所述，幾種低壓甲醇合成反應器的對比見(jiàn)2.6 Linda 公司的甲醇合成反應器表1。表1低壓甲醇合成反應器的比較類(lèi)型ICI冷激Lurgi 管殼.MRFTopsoeIMCLinda催化劑層溫差大小催化劑裝填系數>705355040結構可靠性好一般副產(chǎn)蒸汽中壓或高壓中壓低壓?jiǎn)螌愚D化率7%8%10%15%9%設備加工難度易難催化劑層溫結構簡(jiǎn)單,易差小，合成效合 成阻力小，.催化劑活性塔體相對較較好的消 除熱優(yōu)點(diǎn)率較高,熱量冷卻傳熱系相對較高,用小，換熱效果應力, 運行較可大型化。量小，單層轉.回收利用合數高。 .化率高。較好?？?。理。板式塔的制催化劑床層設備復雜、造操作彈 性相造安裝要求缺點(diǎn)溫差大,床間單塔不易大價(jià)高,催化劑對較小,運行均較嚴格，即設備加工難度冷激合成效型化。使用壽命較后期操作參較Lurgi大。率較低。數需調整。催化劑較困難。應綜合起來(lái)進(jìn)行評價(jià)選擇。3結束語(yǔ)本文重點(diǎn)介紹國外著(zhù)名公司開(kāi)發(fā)的低壓甲醇合收稿日期:2007 -04-23成技術(shù)并較詳細闡述了各種塔型的特點(diǎn),對各種不作者簡(jiǎn)介:環(huán)曉紅(1973 -),女,助理工程師,從事工藝管道設同的合成工藝對甲醇反應的移熱、系統的熱回收方計工作,電話(huà):(0393 )8958233.法進(jìn)行了論述。當然,每種塔型都有其優(yōu)勢和劣勢，