煤制甲醇工艺甲醇合成塔的工艺设计探讨姜浩(西南石油大学石油工程学院，四川成都610500)摘要:以30万吨/年焦炉气制甲醇项目各工序的压力、温度、介质成分、流量等工艺条件，确定合成塔设备排热量及结构形式。甲醇合成塔又称甲醇合成反应器，是甲醇装置中的核心设备之一，也是合成工段中最关键的设备，合成塔为立式绝热管壳型反应器，管内装有C306型低压合成甲醇催化剂，本设计的目的是按照工艺要求设计甲醇合成工段甲醇合成塔，为压力容器设计提供理论依据。关键词:煤制甲醇;合成塔;工艺设计;工艺参数:文献标识码::1001－9677(2013)22－0149－03TQ2ACoalMethanolSynthesisProcessofMethanolSynthesisTowerProcessDesign激ANGHao(CollegeofEngineering，SouthwestPetroleumUniversity，SichuanChengdu610500，China)Abstract:Taking300000tons/yearmethanolprojectofcokeovengasasthepressureofeachprocess，processconditions，suchastemperature，mediumcomposition，flowrate，determinethesynthesistowerequipmentheatreleasedandstructureform.Methanolsynthesistower，alsoknownasmethanolsynthesisreactor，wasoneofthecoreequipmentoftheplant，aswellasthemostkeyequipmentofsynthesissection，synthetictowerforverticaladiabatictubularreactors，tubecontainingC306typelow－pressuremethanolsynthesiscatalyst，thepurposewastodesignaccordingtothetechnologicalrequirementsofmethanolsynthesisprocessofmethanolsynthesistower，andprovidedtheoreticalbasisforpressurevesseldesign.Keywords:coaltomethanolsynthesistower;processdesign;processparameters入合成塔进行合成反应。根据甲醇合成的工况要求，合成塔选用立式固定床气－固相催化反应器。属于“管壳外冷－绝热复合型”型列管式反应器。列管内填充NC306型低铜锌基催化剂，当合成气从合成塔顶部通过列管进入催化剂床层后，在压力为5.10MPa、温度为220～260℃下的工艺条件下，CO、CO2与H2参与合成反应，反应的产物主要是甲醇和水，此外还含有微量副产物等有机杂质。甲醇合成过程中有两个反应同时进行，都属于放热剧烈的化学反应为保证反应的平稳进行，反应热主要经过列管式反应器的壳程内的沸腾水移走。催化剂床层温度及合成塔甲醇气出口温度主要依靠控制分汽缸压力来调整。经合成塔出来的温度较高的气相产物与温度较低的进塔合成气通过合成气预热器逆流换热，气相产物被冷却，温度下降到90℃左右，此时有一部分甲醇蒸汽被冷凝成液体。该气液混合物再经水冷器进一步降温冷凝，冷却到温度≤40℃，再进入粗甲醇分离器分离出粗甲醇。甲醇合成是一个可逆的强放热反应的工艺过程，是合成气在低压、铜锌基催化剂的作用下发生主要化学反应:CO+2H2=CH3OH－90.8kJ/molCO2+2H2=CO+H2O－49.5kJ/mol1甲醇合成工艺简介煤制甲醇的合成工艺按合成压力的高低主要分为高压、中压和低压法三种。早期的高压法合成使用活性较低的锌铬催化剂，合成压力一般为30MPa，合成温度为300～400℃［1］。高压合成法的不足是设备复杂、能耗偏高、产品质量不稳定，目前在工业上基本淘汰。1970年以后，世界各地企业新建与改造的甲醇装置几乎全部采用低压合成法。低压合成法采用了活性强的铜锌基催化剂，合成压力约为5～10MPa，合成温度为220～280℃，低压合成法相对于高压合成法相比，有独特的长处，设备简单投资少、节省原料、动力消耗低、产品质量稳定、建设费用低，具有明显的优越性，是目前国内外合成甲醇的主要生产方法。煤制甲醇主要成分为氢气和一氧化碳，经净化处理制得总硫含量小于0.1ppm、氢碳比(H2－CO2)/(CO+CO2)=2.05～2.15的合格合成气［2］。经透平压缩机压缩段多级叶轮加压后，出口压力达到4.6MPa，在气缸内与甲醇分离器分离所得的循环气(40℃，4.6MPa)按一定比例充分混合，经过循环段加压至5.20MPa后，送入缓冲罐中，获得压力为5.15MPa，温度约为60℃的入塔气。入塔气以每小时16594.2Nm3的流量进入合成气预热器进行预热，预热介质是来自合成塔反应后温度较高的出塔甲醇气体，合成气被加热到225℃后，从塔顶进作者简介:姜浩(1...