年產180萬噸兩段法串聯
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- 根據反應熱力學理論，在甲醇合成反應中低溫有利于提高轉化率，但低溫在動力學上不利于反應的原理，為了改進傳統甲醇生產工藝性能，從而可以采用水冷反應器——氣冷串聯相組合的工藝，該工藝包括一臺（或平行的兩臺）水冷甲醇反應器和一臺氣冷甲醇反應器。含循環氣和合成氣的原料汽首先進入水冷反應器，在250℃等溫條件下進行部分生成甲醇的轉化反應；水冷反應器的溫度由殼層水蒸汽壓力控制。經過第一次生成甲醇的反應混合物進入第二臺反應器中進一步進行生成甲醇的第二次轉化。在氣冷反應器中，由于氣冷反應器物流逆向加熱水冷反應器的進料氣，因此殼層（催化劑層）反應溫度從上（進氣口）至下（出氣口）逐漸降低，這樣的溫度分布有利于化學平衡向生產甲醇的方向移動，提高轉化率。根據這個原理開發了通過水冷——氣冷兩段串聯相組合的甲醇生產工藝，較為充分利用了熱力學的原理，在提高甲醇單次轉化率的同時，有效降低了循環比，提高了反應后氣體中的甲醇組分含量，大大增加了生產能力，降低了甲醇合成中的能量消耗。該工藝中低溫（220℃）活性催化劑的開發至關重要。優化的甲醇合成工藝（聯合轉化）與新開發的兩聯甲醇合成工藝結合，可設計建造單系列產能接近200萬噸/a的甲醇生產裝置。與傳統工藝相比，該新工藝具有原料消耗低、投資費用低、產能高、能耗低以及綜合經濟效益好等優點。
本文從我國甲醇生產裝置的大型化發展目的出發，論述了甲醇合成反應的基本原理：反應平衡和最佳反應溫度，并針對國內外大型的甲醇合成反應器設備相關性能進行了對比，論述了設備對工藝的影響，同時簡要介紹了兩段法串聯甲醇合成工藝技術，闡述了該工藝的技術特點、能耗、工藝數據及相關設備等方面的內容，提出了兩段法串聯組合型工藝對銅基催化劑性能的要求，并基于兩段法串聯甲醇合成工藝的思路出發，結合國內甲醇裝置的設備技術狀況對甲醇合成裝置設備的選型、工藝方案等方面進行了總結，對比分析了相關的技術優缺點。在此基礎上，提出采用國內開發的甲醇合成反應器設備和相關催化劑，開發兩段法串聯組合型甲醇生產工藝從而實現該技術的國產化是可行的，并且對我國甲醇裝置的大型化技術發展工作意義重大，希望同行借鑒并對我國甲醇裝置的大型化國產技術開發設計方面有所裨益。
關鍵詞：甲醇 化學平衡 催化劑 循環比 轉化率 最佳反應溫度...
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