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甲醇的制备过程在工业上主要通过一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法(也称为羰基合成法)来合成,其典型的工艺流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序。以下是具体的制备步骤:
一、原料气制造
甲醇生产的主要原料包括天然气、石油、煤等。这些原料通过蒸汽转化、催化部分氧化或非催化部分氧化等方法,转化为含有氢和一氧化碳的合成气。
天然气:天然气的主要组分是甲烷,还含有少量的其他烷烃、烯烃与氮气。以天然气生产甲醇原料气有蒸汽转化法、催化部分氧化法、非催化部分氧化法等方法,其中蒸汽转化法应用得最广泛。
石油:用于制取甲醇的油品主要有石脑油和重油。以石脑油为原料生产合成气的方法有加压蒸汽转化法、催化部分氧化法、加压非催化部分氧化法、间歇催化转化法等,其中加压蒸汽转化法是主要方法。重油则需通过部分氧化法或高温裂解法来制取甲醇原料气。
煤:煤与焦炭是制造甲醇粗原料气的主要固体燃料。用煤和焦炭制甲醇的工艺路线包括燃料的气化、气体的脱硫、变换、脱碳及甲醇合成与精制。
二、原料气净化
在进入合成系统前,原料气需要经过脱硫、变换、脱碳等净化处理,以去除硫化物、二氧化碳等杂质,确保合成气的质量。净化后的气体中硫化物含量需要降至极低水平,以满足后续合成反应的要求。
三、甲醇合成
净化后的合成气进入合成塔,在催化剂的作用下进行甲醇合成反应。甲醇合成反应是一个强放热的可逆反应,需要在一定的温度、压力和催化剂条件下进行。根据操作压力的不同,甲醇合成方法可分为高压法、中压法和低压法。
高压法:一般在3040MPa、300400℃下,使用锌铬催化剂合成甲醇。但高压法因压力过高、动力消耗大、设备复杂、投资费用高、产品质量较差等缺点,现已基本不再采用。
中压法:工作压力区间在10.05~20.05MPa,相比较高压法,能在一定程度上降低建厂费用和甲醇生产成本。它是在低压法研究基础上发展起来的,主要用于解决低压法操作压力低导致设备体积庞大的问题。
低压法:操作压力为510MPa,反应温度在230270℃范围下,使用铜基低温高活性催化剂生产甲醇。低压法生产甲醇具有装置设备减少、副产物产率低、压缩机动力消耗降低、热效率高、甲醇能耗下降、生产成本下降等优点,是目前应用较为广泛的甲醇合成方法。
在合成过程中,反应产生的热量需要及时移走,以避免催化剂的加速老化甚至损坏。同时,由于催化剂的选择性限制,生成甲醇的同时还会伴随一定的副反应,生成二甲醚、甲酸甲酯、乙醇、水等多种杂质。
四、粗甲醇精馏
合成得到的粗甲醇中含有水分、高级醇、醚、酮等杂质,需要通过精馏和化学处理来精制。精馏主要是除去易挥发组分如二甲醚等,以及难以挥发的组分如乙醇、水等。化学处理则主要用碱破坏在精馏过程中难以分离的杂质,并调节pH值。经过精制后,甲醇的纯度可以达到99%以上。
综上所述,甲醇的制备过程是一个复杂而精细的化工过程,需要严格控制各个工序的条件和操作参数,以确保产品质量和生产效率。
上一条: 甲醇制备过程中的副产物及其生成原因
下一条: 异丙醇是一种常见的有机化合物
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