煤炭间接液化-合成气制含氧液体在线视频

大家好

我们今天来学习

煤间接液化中的合成气制含氧液体

甲醇作为石油的重要补充

在美国 德国 日本 法国等国家

都先后进行了试验和推广

20世纪80年代石油供需矛盾逐渐缓和

但环保的呼声却日益高涨

排放法规日趋严格

研究表明

甲醇燃料可显著降低

有害气体的排放

因此众多国家在汽油中掺烧甲醇

然而目前甲醇替代能源备受争议

优点与缺点共存 如何权衡利弊

仍是需要重点攻关的难题

虽然甲醇具有良好的燃料性能

无烟 辛烷值高 抗爆性能好

但是甲醇与汽油的互溶性差

温度影响其混合程度

需要加入助溶剂

中国能源禀赋特点决定

将煤经气化到甲醇 二甲醚

用于车用清洁燃料

将是一个重要的循环产业链

同时甲醇作为最简单的饱和醇

可进行醇类的典型反应和甲基化反应

是重要有机化工原料

煤制甲醇技术属于煤间接液化技术的范围

其工序主要有造气（煤气化）

压缩 合成与粗甲醇精制等

合成甲醇的工业催化剂主要

锌铬催化剂

1966年以前几乎所有厂家都使用该催化剂

目前逐渐被淘汰

铜基催化剂

铜铬铝系和铜锌铬系得到广泛应用

另外还包括钯系催化剂和低温液相催化剂

目前尚未工业化

合成气制甲醇的反应条件主要包括高压法

低压法和中压法

高压法主要使用锌铬二元催化剂

反应压力25-30MPa

反应温度380至400摄氏度

其特点是催化剂不易中毒

但再生困难 副反应多

低压法使用铜锌铝催化剂

反应压力5MPa

反应温度230至270摄氏度

其特点是催化剂易中毒

但再生容易 副反应少

中压法使用铜锌铝催化剂

反应压力10-15MPa

反应温度230-270摄氏度

这里有两点需要注意

第一为延长催化剂寿命

开始应用较低温度

过一定时间再升至适宜温度

其后随着催化剂老化程度升高

反应程度也相应的变高

第二因反应放热

反应热应及时移出

否则副反应增加

催化剂易烧结 活性降低

故严格控制温度

及时有效地移走反应热是合成塔设计

操作的关键

另外 对于低压合成甲醇的催化剂

其化学组成是氧化铜氧化锌氧化铝

只有还原成金属铜才有活性

增加空速在一定程度上能够增加甲醇产量

有利于反应热的移出

防止催化剂过热

但空速太高

会导致转化率降低循环气量增加

从而增加能量消耗

增加分离设备

和换热负荷

导致甲醇分离效率降低

带出热量太多

造成合成塔内的催化剂温度难以控制

甲醇合成原料气化学计量

大致为氢气比一氧化碳等于2比1

若CO过量 不利于温度控制

引起羰基铁在催化剂上的积聚

使催化剂失活

若氢气过量能够抑制高级醇

高级烃和还原性物质的生成

提高甲醇的浓度和纯度

并且 氢气导热性较好

有利于防止局部过热和催化剂

床层温度控制

一般来说

若使用锌铬催化剂氢气与一氧化碳比例为

4.5左右

若使用铜基催化剂

氢气与一氧化碳比为2.2至3.0

下面我们来介绍一下甲醇合成反应器

主要包括管壳型甲醇合成反应器

其特点是

催化剂床层内温度分布均匀

能准确灵敏地控制反应温度

以较高能位回收甲醇合成反应热

甲醇合成反应器出口的甲醇含量较高

设备紧凑 开停车方便

合成反应过程中副反应少

缺点是反应器的设备结构复杂

制造困难

多段冷激型甲醇合成反应器

其特点是

单塔操作能力大控温方便

冷激采用菱形分布器

催化剂层上下贯通

催化剂装卸方便

所以使用普遍

这类反应器因有部分气体

与未反应气体之间的返混

所以催化剂时空产率不高

用量较大

径向流动甲醇合成反应器

其特点是

径向流动 压降较小

可增大空速提高产量

压降的减小可允许采用小粒度催化剂

提高粒内效率因子 提高宏观反应速率

可方便地增大生产规模

在直径不变的情况下 增加反应器高度

可增大生产规模

单系列生产能力可达2000吨每天以上

由合成气出发

制备的另一种含氧化合物是二甲醚

二甲醚在常温常压下为无色气体

有令人愉快的气味

燃烧时的火焰略带光亮

无毒 无致癌性

能同大多数极性和非极性有机溶剂混溶

同水能部分混溶

加入少量助剂后可与水以任意比例互溶

二甲醚易冷凝易气化

室温下蒸气压与LPG相似

它还具有优良的环保性能

其臭氧耗减潜能值(ODP)

及全球变暖潜能值(GWP)均很低

气雾剂的抛射剂是二甲醚的首要用途

另外 它还可以用做制冷剂和发泡剂

由于二甲醚的十六烷值较高

可用作车用代替燃料

还可以替代煤气

LPG用作民用燃料

以及用做各种合成化学品的原料

二甲醚的合成方法主要有

甲醇脱水法和一步合成法

甲醇气相脱水为放热反应

甲醇以气相在固相催化剂的

弱酸性位上脱水生成二甲醚

所用催化剂为γ三氧化二铝

分子筛 二氧化硅

阴离子交换树脂等

合成气直接制二甲醚整个反应体系中

包括三个相互关联的反应

即甲醇合成 甲醇脱水 和水煤气变换反应

三个反应的总反应式为

3摩尔一氧化碳和3摩尔氢气

生成1摩尔二甲醚和1摩尔二氧化碳

并放出246.3千焦的热量

合成气直接制二甲醚的反应是放出大量热量

且分子数减少的反应

所以较低的温度及较高的压力

可获得较高的平衡转化率

合成二甲醚在热力学上优于合成甲醇

合成气一步法制二甲醚的反应条件如下

温度低于150摄氏度或者高于400摄氏度

会影响CO转化率

反应温度在250~350摄氏度

压力低于10Mpa时

CO转化率非常低

压力高于15Mpa时

会给反应系统增加过多能量

对CO转化也不合适

空速一般为500~30000每小时

合成气制DME是一个顺序反应

合成气先在催化剂的某种活性中心上

生成甲醇

甲醇又在另一种活性中心上脱水生成二甲醚

一步法所用催化剂

或者是合成甲醇催化剂

与甲醇脱水催化剂的组合

或者是双功能催化剂

常用催化剂有

铜锌铝负载在γ三氧化二铝上

或者铜锌铝负载在分子筛上

甲醇合成催化剂

与甲醇脱水催化剂的比例

对二甲醚生成速率和反应性影响很大

合成催化剂

多于脱水催化剂

3比1甚至更多

与脱水催化剂相比

铜基催化剂对温度更为敏感

高温下铜晶粒长大而降低甚至丧失活性

开发具有良好低温活性和高选择性的催化剂

对该反应具有重要意义

对合成气制二甲醚的工艺技术进行经济分析

结果如下

一步合成二甲醚与合成甲醇装置相比

可节约投资14.1％

天然气耗量节约近19％

与经过甲醇的二步法相比

二甲醚的生产总成本降低20％以上

好以上是本节所有内容

谢谢大家