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化工生产技术
化工生产技术
任务一化学工业概貌检索
一.化学工业在国民经济中的重要地位
1.为农业现代化提供了物质条件
2.为其他工业的进展提供大量配套原材料
3.为人类提供大量生活用品
4.为科学技术的进展提供新型化工材料和产品
二.化学工业的进展概况
1.企业大型化
2.高度机械化、自动化连续生产
3.综合利用化工原料
4.加大〝三废〞治理力度
5.节能
三.化学工业的特点
1.化学产品的进展和更新速度快
2.设备专门、设备投资高、设备更新快
3.知识技术密集、资金密集
4.能量消耗密集、物质消耗密集
5.有一定的规模效益
6.环境爱护和防制要求严格、自动操纵条件严格
四.化学工业的可连续进展
1.物质基础消耗
2.能量消耗
3.环境污染
任务二化工产品及原料资源检索
一.化工原料及化工产品
1.化工原料依照生产程序分为:
〔1〕化工基础原料:
空气、水、矿物资源、生物原料等。
〔2〕化工差不多原料:
烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、合成气等。
〔3〕中间原料
2.化工产品依照类属分为:
〔1〕无机化学产品;〔2〕差不多有机化学产品;〔3〕高分子化工产品。
二.煤的化工利用
1.煤的干馏
〔1〕焦炭→电石→乙炔→BDO〔1,4-丁二醇〕
〔2〕焦油
〔3〕煤气→制氢
2.煤的气化
〔1〕合成气制氨→氮肥
〔2〕合成气制甲醇→烯烃、二甲醚、醋酸
〔3〕合成气间接液化
煤气化的要紧专利技术:
Shell加压气化法、Dexco加压气化法、GSP水煤浆气化法。
3.煤的液化
直截了当液化制烯烃、汽油、柴油。
将煤制成油煤浆,于420—480℃、10—30MPa条件下催化加氢获得液化油,进一步加工成汽油、柴油及其他化工产品。
三.石油的加工利用
1.依照石油所含烃类〔烷烃、环烷烃、芳香烃〕能够分为:
烷基石油〔石蜡基石油〕、环烷基石油〔沥青基石油〕、中间基石油。
2.石油加工〔石油炼制、炼油〕:
原油通过加工制成石油产品的过程。
3.常压蒸馏〔直馏〕:
常压、300—400℃条件。
典型的原油常压蒸馏、减压蒸馏装置是以加热炉和蒸馏塔为主体的管式蒸馏装置。
常压蒸馏塔的不同高度可分别采出汽油、柴油、煤油等油品,留在常压塔底的重组分称常压渣油,含有许多高沸点组分,为了幸免在高温下蒸馏导致组分进一步分解,可采纳减压操作。
将常压渣油送入减压蒸馏塔,由侧线得到减压馏分油,塔底为减压渣油。
减压柴油也能够作为生产烯烃的裂解原料和催化裂化原料,减压渣油经氧化处理可制得石油沥青,也可用于生产石油焦化制气态烃、汽油、柴油等。
4.原油通过蒸馏得到的直馏汽油产量有限,而且要紧成分是直链烷烃,辛烷值低、质量差,在数量和质量上不能满足交通事业和其他工业部门燃料油品的要求。
为了提高汽油产量和质量往往把蒸馏得到的各级产品进行二次加工。
〔1〕催化裂化
催化裂化:
催化剂存在下在0.1—0.3MPa、450—550℃进行裂化的过程。
目的是将不能用于轻质燃料的常减压馏分油加工成辛烷值较高的汽油等轻质燃料,是增产轻质油品的要紧手段。
催化裂化过程中要紧设备结构简单、工艺过程简单、操作容易,适用于加工非高含硫原油。
一样催化裂化气成分质量分数如下:
乙烯:
3—4%,丙烯13—20%,丁烯15—30%,烷烃:
50%左右。
〔2〕催化重整
催化重整:
适当的石油馏分在贵金属催化剂的作用下进行碳架结构重新调整,使环烷烃和烷烃发生脱氢芳构化生成芳烃的化学加工过程。
催化重整不仅能生产高辛烷值汽油,还能提供苯、甲苯、二甲苯等芳烃原料,液化气,溶剂油。
并副产氢气。
催化重整过程要紧化学反应:
环烷烃芳构化脱氢;环烷烃异构化脱氢;烷烃脱氢芳构化。
重整得到的重整汽油中芳烃含量30—50%。
提取芳烃精制后可得到苯、甲苯、二甲苯等芳烃。
四.天然气的化工利用
天然气除要紧组分甲烷外,还有乙烷、丙烷、丁烷等各种烷烃,并含有少量戊烷以上的重组分和二氧化碳、氮气、硫化氢、氨气等气体杂质。
天然气依照甲烷和其他烷烃的含量分类:
〔1〕干气〔贫气〕:
甲烷含量80—90%以上,较难液化;
〔2〕湿气〔富气〕:
含有较多的乙烷、丙烷、丁烷等,经压缩、低温处理后较易液化。
湿天然气常常与石油在一起,随石油一起开采出来,通称油田气〔油田伴动气〕。
我国所产石油大多数属于烷基石油,天然气绝大多数为干气。
天然气热值高、污染小,是清洁能源,是世界第三大一次能源,又是石油化工的重要原料来源。
天然气的化工利用要紧途径:
〔1〕转化制合成气或含氢专门高的气体,进一步合成甲醇、高级醇、人造液体燃料等;
〔2〕部分氧化〔裂化〕制乙炔,进展乙炔化学工业。
〔3〕直截了当用于生产化学产品如氢氰酸、氯化甲烷、硝基甲烷、甲醇、甲醛等。
五.生物质的化工利用
利用生物质〔农产品、林产品〕生产差不多有机化工产品的加工途径要紧方法:
发酵、水解〔淀粉水解、纤维素水解、油脂水解〕、干馏等。
六.再生资源的开发利用
任务三化工生产过程组成
一.化工生产过程
1.原料的预处理
包括反应所需的各种原辅料的贮存、净化、干燥、加压、配制等操作。
原料的预处理原那么:
〔1〕必须满足工艺要求;
〔2〕尽可能选用净制后的原料,简便可靠、先进的预处理工艺;
〔3〕应考虑能量的充分利用,尽量减少〝三废〞的产生。
2.化学反应过程
化工生产过程的关键。
3.产品的分离和提纯
大多数反应产物是混合物,包括未反应的物料和反应生成物,不仅需要从产物中分离产品,还要分离出未反应的物料循环利用。
在选择分离方法时应充分了解:
被分离混合物中各组分的物理、化学性质;分离规模;能耗。
二.化学过程的分析
化学过程组成:
反应工程、分离工程、公用工程。
1.技术上的可行性
2.经济上的合理性
三.化工产物的分离和提纯
1.气体产物的分离和净制
〔1〕气体与固体颗粒、液体雾滴的分离
机械净制〔重力沉降、旋风分离等〕、湿法净制〔湿式洗涤器〕、过滤净制〔袋式过滤〕、电净制〔电除尘〕。
〔2〕气体与气体的分离
冷凝〔冷却降温〕、吸取〔液体吸取气体〕、吸附〔某些分子在多孔性固体吸附剂表面浓集的过程〕。
2.液体产物的分离和净制
〔1〕去除固体颗粒:
结晶。
〔2〕溶液不同组分分离:
萃取、精馏。
〔3〕溶液浓缩:
蒸发。
3.固体产物的分离
〔1〕过滤:
利用多孔的过滤介质将悬浮液中的固体物质截留分离。
〔2〕干燥:
工业上多用空气作干燥介质,除去固体物料中的少量水分。
四.产品的后加工
产品后加工指导标准:
商品标准、使用标准。
任务四化工生产操作与操纵
一.化工生产过程的操作操纵
二.化工生产中开停车的一样要求
化工生产中的开停车:
首次开车、正常开停车、专门情形停车、大中修后开车等。
1.首次开车
〔1〕开车前的预备工作
1>施工验收;
2>原料、辅助原料、公用工程、生产所需物资的预备;
3>技术文件、设备图纸、设备使用说明书、施工图、岗位操作法、试车文件的预备;
4>车间人员配备健全;
5>配管、机械设备、外表电气、安全设施等的最终检查。
〔2〕单机试车
确认转动和传动设备是否合格好用,是否符合有关技术规范。
单机试车是在不带物料和无载荷情形下进行的。
第一断开联轴器,单独开动电动机运转48h,观看电动机是否发热、振动、杂音、转动方向等。
当电动机试验合格后再和设备连接在一起进行48h运转试验。
在运转过程中通过细心观看和外表检测,均达到要求时视为合格。
〔3〕联动试车
用水、空气、其他与生产物料相类似的介质代替生产物料进行一种拟生产状态的试车。
目的是检验生产装置连续通过物料的性能。
联动试车后要把水或煤油放空并清洗洁净。
〔4〕化工试车
以上各项工作完成后进入化工试车时期。
化工试车按照已制定的试车方案在同一指挥下按化工生产工序的前后顺序进行。
2.停车
〔1〕正常停车
生产进行一段时刻后设备需要检查或检修进行的有打算的停车称为正常停车。
逐步减少物料的加入,待所有物料反应完毕后开始处理设备内剩余的物料。
处理完毕后停止公用工程,降温降压,最后停止动设备的运转,生产完全停止。
停车后对某些需要进行检修的设备要用盲板切断该设备上的物料管线。
检修设备动火或进入设备内检查,要将其中的物料完全清洗洁净并通过安全分析合格后方可进行。
〔2〕局部紧急停车
通知上游工序采取紧急处理措施,把物料临时储存或向事故排放单元排放并停止进料。
转入停车待产状态。
同时通知下游工序停止生产或处于待开车状态。
现在积极组织抢修排出故障。
停车缘故排除后按化工开车的程序复原生产。
〔3〕全面紧急停车
生产过程中突然发生停电、停水、停汽、发生重大事故时要全面停车。
操作人员尽力爱护好设备,防止事故的发生和扩大。
关于自动化程度较高的生产装置在车间内备有紧急停车按钮,并和关键阀门锁在一起。
当发生紧急停车时操作人员一定要以最快的速度去按那个按钮。
为了防止全面紧急停车的发生一样化工厂均有备用电源。
当第一电源断电时第二电源赶忙供电。
任务五三废产生与治理
一.化工三废的产生
1.化工生产的原料、溶剂等
2.化工生产过程中产生的废弃物
〔1〕副反应产生的废弃物;〔2〕生产过程中的跑、冒、滴、漏;〔3〕燃料燃烧;〔4〕冷却水;〔5〕分离过程中产生的废弃物。
二.化工三废的治理
1.废气的净化处理
处理有害废气的要紧方法:
化学吸取法、吸附法、稀释操纵法、燃烧等。
2.废水的净化处理
〔1〕一级处理
要紧采纳筛滤、重力沉降等物理方法,除去粒径在0.1mm以上的大颗粒悬浮固体、胶体、悬浮油类,减轻废水的腐化程度。
〔2〕二级处理
要紧采纳化学法、生物法来分解、氧化降解有机物,二级处理是污水处理的主体部分。
通过二级处理的污水有机物浓度大幅度降低,一样可达到向水体排放的标准。
〔3〕三级处理
三级处理属于深度处理,一样采纳化学沉淀法、氧化还原法、生物脱氮、膜分离、离子交换等方法除去二级处理中未能除去的污染物。
3.废渣的净化处理
废渣要紧处理方法:
化学生物处理法、脱水法、焚烧法、填埋法。
项目二甲醇生产
任务一甲醇工业概况检索
一.甲醇的差不多性质
甲醇又名木醇、木酒精、甲基氢氧化物。
甲醇是基础有机化工原料和优质燃料,要紧应用于精细化工、塑料等领域,用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺、硫酸二甲酯等多种有机产品,也是农药、医药的重要原料之一。
甲醇在深加工后可作为新型清洁燃料。
在差不多有机化工中的用途仅次于乙烯、丙烯、苯。
甲醇是最简单的饱和醇,无色、透亮、易燃、易挥发。
有专门强的溶解能力,能够和水、乙醇、乙醚、苯、酮类、卤代烃、其他有机液体相混溶并形成共沸混合物,甲醇对气体也有专门强的溶解能力,专门是对二氧化碳和硫化氢的溶解能力专门强,可作为洗涤剂用于工业脱除合成气中余外的二氧化碳和硫化氢有害气体。
甲醇与有机酸〔或无机酸〕发生酯化反应生成相应的酯和水。
例如甲醇和对苯二甲酸在高温高压下反应生成对苯二甲酸二甲酯,是制取涤纶纤维的原料之一。
甲醇能够发生脱氢和氧化反应得到甲醛。
甲醇能够与氨作用分别得到甲胺、二甲胺、三甲胺。
甲醇具有毒性,甲醇要紧通过呼吸道和胃肠道吸取,皮肤也可部分吸取。
甲醇通过人体代谢后产生甲醛和甲酸对人体产生损害。
甲醇的代谢产物甲酸会累积在眼睛部位破坏视觉神经细胞使人失明。
人吸入空气中的甲醇浓度39.3—65.5g/m3、30—60min可致中毒;口服5—10mL可致严峻中毒;一次经口服15mL或2d内分次经口服累计达到124—164mL可致失明。
甲醇要紧作用于神经系统,具有明显的麻醉作用,可引起脑水肿。
甲醇中毒通常能够通过饮用烈性酒来缓解甲醇代谢,甲醇差不多代谢产生的甲酸能够通过服用小苏打来中和。
甲醇泄漏时人员应迅速从泄漏污染区撤离至安全区并进行隔离、切断火源。
建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿防静电工作服。
不要直截了当接触泄漏物,尽可能切断泄漏源。
防止流入下水道等限制空间。
少量泄漏时用砂土或其他不燃材料吸附或吸取,也能够用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。
大量泄漏时应构筑围堤或挖坑收容,用泡沫覆盖降低蒸汽危害。
二.世界甲醇工业现状及进展趋势
甲醇是直截了当合成乙酸的原料,也可用来制备甲醛、乙醇、乙烯、乙二醇、甲苯、乙酸乙酯、甲酸甲酯、甲基叔丁基醚、二甲醚、碳酸二甲酯等。
随着技术的进展和能源结构的改变,甲醇能够作为人工合成蛋白的原料。
甲醇和二甲醚混合的醇醚燃料代替汽油燃料具有专门大的潜力和市场前景。
甲醇的辛烷值专门高能够单独或与汽油混合作为汽车燃料,作为汽油添加剂可起到节约芳烃、提高辛烷值的作用。
甲醇制烯烃和二甲醚将是以后驱动甲醇市场需求增长的要紧动力。
甲醇工业面临更宽敞的进展前景。
甲醇生产向单系列、大型化进展的同时。
通过节能减排、研制性能更好的催化剂、开发新的净化方法、采纳节能型精馏工艺,向高度自动化操作水平方向进展。
任务二甲醇生产工艺路线分析与选择
一.甲醇的生产方法
工业生产上要紧采纳合成气〔CO+H2〕为原料的化学合成法。
二.甲醇生产原理
〔1〕CO+2H2=CH3OH
〔2〕CO+3H2=CH4+H2O
〔3〕2CO+2H2=CH4+CO2
〔4〕4CO+8H2=C4H9OH+3H2O
〔5〕2CO+4H2=CH3OCH3+H2O
副反应产生的副产物能够进一步发生脱水、缩合等反应,生成烯烃、酯类、酮类等副产物。
副产物不仅消耗原料而且阻碍甲醇的质量和催化剂的寿命,专门是甲烷的生成反应是一个强放热反应,不利于反应温度的操纵,而且生成的甲烷不能随产品冷凝,更不利于主反应的化学平稳和反应速率。
三.甲醇生产的热力学和动力学分析
在同一温度下,压力越大甲醇的平稳转化率越高;在同一压力下,温度越高,甲醇的平稳转化率越低。
从热力学和动力学角度分析来开,采纳较低的反应温度和较高的反应压力对甲醇的合成有利。
假如反应过高,那么需要在高压下进行才有足够的平稳产率。
反应温度过低是反应速率不快阻碍产率。
解决这一矛盾的关键在于选用合适的催化体系。
任务三甲醇生产工艺参数确定
一.反应温度
反应温度阻碍反应速率和选择性。
锌—铬催化剂较适宜的操作温度区间为640—650K,铜基催化剂为500—540K。
为了防止催化剂老化、延长催化剂的使用寿命,在催化剂使用初期宜采纳较低的反应温度,使用一段时刻后再逐步提高反应温度至合适值。
反应放出的热量必须及时移除,否那么催化剂温升过高发生熔结现象而催化活性下降。
由于铜基催化剂的热稳固性较差,操纵反应温度显得尤为重要。
二.反应压力
提高反应压力能够增加甲醇的收率和反应速率。
随着压力的增加,能量的消耗与设备强度损耗液随之增加。
锌—铬催化剂操作压力一样要求为25—35MPa;铜基催化剂由于活性高、反应温度较低,反应压力可要求为5—10MPa。
三.原料气的组成确定
生产中原料气CO不能过量以免引起生成羰基铁积聚在催化剂表面使催化剂失去活性。
氢气过量一方面能够起到稀释物料的作用,可减少副反应的发生;另一方面又可带走反映热,有利于防止局部过热和操纵整个催化剂床层的温度,从而延长催化剂的使用寿命。
四.原料气的纯度
原料气中惰性气体杂质会降低有效组分的分压,降低反应的转化率。
原料气中的硫化氢能使铜催化剂中毒。
一氧化碳和铁在423—473K下能生成五羰基铁。
在合成条件下发生分解析出的铁积聚在催化剂表面。
因此原料气在进入合成反应器前必须除去杂质,合成反应器还需用铜衬里。
五.空间速率
空间速率不仅阻碍甲醇合成选择性和转化率,而且也决定着生产能力和单位时刻所放出的热量。
一样说来,空间速率越小,接触时刻越长,单程转化率越高;单位时刻内通过的气量少,设备的生产能力大大下降。
此外增加空速能够将反应热移走,防止催化剂过热。
任务四催化剂的选择与使用
一.甲醇合成的催化剂
20世纪60年代前的甲醇合成几乎都用ZnO—Gr2O3二元催化剂。
该催化剂使用寿命长、使用范畴宽、操作易操纵、耐热性好、抗毒性强、力学性能好。
但催化剂活性较低,需要反映温度高〔380—400℃〕。
为了提高反应的平稳转化率必须在高压下进行反应〔高压法〕。
20世纪60年代中期开发成功了铜基催化剂,依照加入助剂的不同可分为Cu—Zn—Gr系列和Cu—Zn—Al系列。
铜基催化剂活性高、性能好,活性可调〔铜含量增加,催化活性提高〕,适宜的反应温度220—270℃。
由于铜基催化剂对硫极为敏锐,遇硫易中毒失活,且热稳固性较差。
因此生产中严格防止催化剂超温,严格操纵原料气中硫化氢的含量。
随着高效脱硫剂的发觉和含铜催化剂的性能改进,大大延长了铜基催化剂的使用寿命。
二.催化剂的使用
XNC-98型催化剂的组成:
CuO>52%,ZnO>27%,Al2O3>8%。
是一种高活性、高选择性的新型甲醇合成催化剂。
1.催化剂的活化〔还原〕
〔1〕催化剂活化原理
以氧化铜为主体的催化剂在还原剂氢气和一氧化碳的作用下发生还原反应,生成的铜单质起催化作用。
当氧化铜还原到一定程度,在催化剂表面开始有合成甲醇的反应。
这两个反应差不多上放热反应,应及时移走反应热幸免催化剂过热烧坏。
CuO+H2→Cu+H2O+86.01kJ/mol
CuO+CO→Cu+CO2+125.67kJ/mol
铜基催化剂是用铜、锌等氧化物粉末压制而成的圆柱形或片状颗粒,强度较差。
在催化剂还原时有水生成,假如还原反应过分剧烈,集中在短时刻内出水会使反应气体水汽浓度太高,引起催化剂粉化、破裂。
还原时由于反应过分剧烈放热量专门大,为了坚持温度大幅度提高气体的空速,使气流通过催化床的压力增大,下部催化剂受到的压力相应增加,使催化剂压碎,造成塔内阻力剧增甚至堵塞。
催化剂还原太快使还原的催化剂晶粒增大,造成活性表面减少,因此要严格操纵铜基催化剂还原反应的速度。
〔2〕活化操作
在催化剂还原前应对系统进行试漏,然后用氮气吹扫系统至氧含量<0.1%,并升压至预定压力。
活化过程中应注意以下问题:
1>必须严密监视床层温度〔或出口温度〕的变化,当床层温度急剧上升时必须赶忙采取停止或减少H2的含量、增大气体循环量、切断蒸汽喷射器蒸汽、置换系统、降低汽包压力等措施进行处理。
2>活化的关键是还原反应的速率,还原反应速率要紧与氢气浓度和温度有关。
因此要严格操纵氢气浓度在承诺范畴内,并要求升温平稳、出水平均。
3>在活化过程中应遵守〝提氢不提温,提温不提氢〞的原那么。
4>在活化过程中出水量约为催化剂重量的17—19%,其中物理水占3—6%,化学水占12—14%。
计量排出水量是鉴别还原是否完全的一个手段。
5>活化终点的判定:
当反应气出口气体中H2的浓度接近进口气体浓度时,即不再消耗H2也不再产生水时为催化剂还原终点。
6>活化终止后待催化剂床层温度在483—500K稳固后引入合成气,操纵每小时升压速度≤设计操作压力的10%,防止床层温度升高过快使催化剂中Cu晶粒烧结。
2.催化剂的使用
〔1〕在反应器内已还原或已活化好的催化剂,应幸免空气进入反应器。
〔2〕净化原料,减少毒物和杂质对催化剂的阻碍。
〔3〕操作时应注意催化剂应用所承诺的温度范畴。
当引入合成气时催化剂床层温度不应低于473K。
在低于473K下运行且空间速率低的情形下可能会增加石蜡的生成,导致催化剂活性衰退。
〔4〕引入合成气后逐步提压至能坚持轻负荷生产的压力,在较低的CO含量下运行数日后即可转入正常生产。
在达到所需产量的情形下催化剂床层温度尽可能低。
〔5〕在正常操作时,要使操作条件〔温度、压力、流量、原料比等〕稳固,尽量减少波动,以防催化床层局部过热而烧坏。
〔6〕在开车时要缓慢地升温顺升压,以防温度和压力的突然变化造成催化剂粉碎。
要尽量减少开停车次数。
〔7〕必须严格操纵使催化剂中毒的物质。
3.停车时催化剂的操作
系统里残留的少量一氧化碳和甲醇会流入空气中,气体中的一氧化碳对设备管道有腐蚀作用,空气进入系统还能氧化催化剂,因此停车卸压后需用氮气对系统进行置换。
在停车卸催化剂前要对其进行钝化处理。
催化剂的钝化是指催化剂卸出催化剂筐之前,利用纯氮循环气中通入少量有操纵的氧气进行缓慢的催化剂氧化,在其外表形成氧化覆盖膜。
假如在卸出催化剂前不对其进行钝化,金属铜与空气中的氧气接触可短时刻内渗透到催化剂的内表面并产生大量的反应热,以至于局部温升过高,由于膨胀应力的存在,塔内件将会变形甚至拉裂损坏。
钝化形成的氧化膜可阻隔氧气与铜原子进一步反应,从而可防止催化剂筐的损坏,达到爱护内件的目的。
任务五典型设备选择
一.低压法甲醇合成反应器
甲醇合成反应器也称为甲醇合成塔或甲醇转化器,是甲醇生产系统中最重要的设备。
设计合理的甲醇合成塔应做到:
催化床的温度易于操纵、调剂灵活;合成反应的转化率高;催化剂生产强度大;能保证在反应过程中及时将反应放出的热量移出,从较高能位回收反应热;床层中气体分布平均、压降低;能防止氢气、一氧化碳、甲醇、有机酸、羰基化合物在高温下对设备的腐蚀。
在结构上要求简单紧凑,高压空间利用率高,高压容器无泄漏,催化剂装卸方便,在制造、修理、运输、安装上要求方便。
要求便于操作操纵和工艺参数调剂。
1.冷激式绝热甲醇合成反应器
这类反应器把反应床层分为假设干绝热段,每段间直截了当加入冷的原料气使反应气冷却。
冷激式绝热反应器要紧由塔体、气体进出口、气体喷头、催化剂装卸口等部件组成。
冷激式绝热反应器结构简单、催化剂装填方便、生产能力大。
催化剂由惰性材料支撑,分成数段。
合成气体由反应器的上部进入,冷的原料气经喷嘴喷入,喷嘴平均分布于反应器的整个截面上。
混合后的气体温度正好是反应温度的低限,混合器进入下一段床层进行进一步反应。
段中反应为绝热反应,开释的反应热使反应气体温度升高,于下一段间再与冷的原料气混合降温后进入更下一段床层中进行反应。
由于冷激式绝热反应器在反应过程中流量不断增大,各段反应条件略有差异,气体的组成和空间速度都不一样。
因此冷激式绝热反应器中气体的混合及平均分布是生产的关键,只有如此才能有效地操纵反应温度,幸免过热现象的发生。
2.列管式等温甲醇合成反应器
催化剂装填在列管中,壳程走冷却水,反应热由管外锅炉给水带走,同时产生高压蒸汽。
通过对蒸汽压力的调剂能够方便地操纵反应器内的反应温度,使其沿着管长温度几乎不变,幸免了催化剂的过热,从而延长了催化剂的使用寿命。
列管式等温反应器的特点:
设备结构紧凑、反应器生产能力大、温度易于操纵、单程转化率较高、循环气量小、能量利用经济。
由于合成气在高温下会和钢材发生脱碳反应,会大大降低钢材的性能。
合成气中的一氧化碳在高温、高压下也容易和铁发生作用生成五羰基铁引起设备的腐蚀和对催化剂的破坏。
因此甲醇合成反应器的材质要求有抗氢气腐蚀和抗一氧化碳腐蚀的能力。
为防止反应器被腐蚀一样采纳在反应器内壁衬铜,同种还要有1.5—2%锰。
衬铜的缺点是在加压膨胀时会产生裂缝。
当一氧化碳分压超过3.0MPa时必须采纳耐腐蚀的特种不锈钢材料。
二.甲醇分离器
甲醇分离器的作用是将通过冷凝器冷凝下来的液体甲醇进行气液分离,被分离的液体甲醇从分离器底部减压后送到粗甲醇储罐。
甲醇分离器由外筒和内筒两部分组成。
内筒外侧绕有螺旋板,下部有几个圆形进气孔。
气体从甲醇分离器上部以切线方向进入后,沿螺旋板盘旋而下,从内筒下端的圆孔进入筒内折流而上,这时由于气体的离心作用与回流运动以及进入内筒后空间增大、气流速度降低,使甲醇液滴分离。
气体通过多层钢丝网进一步分离甲醇雾滴,从外筒顶盖出口管排出。
分离器底部有甲醇排出口,筒体上装有液面计。
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