天然气合成甲醇

概述
以天然气为原料生产甲醇，大多采用蒸汽一段转化，低压合成，三塔精馏的技术，我公司根据蒸汽转化炉的特点，开发了补碳扩能技术，能够在原有装置的基础上，提高甲醇产量50%，在新建装置上采用本技术，则可以大幅度降低装置投资。
典型装置

中国石油吉林油田分公司甲醇厂天然气为原料生产4.5万吨/年甲醇装置
中国石油西南油气田分公司川西北甲醇厂天然气为原料生产15万吨/年甲醇装置
天然气合成甲醇的主要技术：
天然气中加入二氧化碳再进入转化炉的补碳转化技术
天然气换热式转化制取高品质的合成气技术
先进的一段转化炉设计技术，烟道气出辐射段的温度更低；
已经成功工业应用的串联式合成塔提供符合甲醇合成反应的理想温度曲线；
低能耗的烟道气回收二氧化碳技术
高性能的膜分离和变压吸附(PSA)技术
装置特点：
甲醇规模：5~50万吨/年
甲醇规格：AA级
技术特点
转化炉前补充二氧化碳，合成气的氢碳比可以调节到理想的2.05~2.1之间，有效降低合成系统的投资和能耗；
换热式转化制合成气，高温气体的热能不是副产蒸汽，而是被有效利用提供初步转化的热源；
换热式转化或二段纯氧转化，合成气中的惰性组分被控制到最低限度，有效降低合成系统的投资和能耗；
已经成功工业化的串联式甲醇合成反应器，将水冷式副产中压蒸汽的管壳式合成塔与气冷式管壳式合成塔巧妙地串联在一起，能够提供理想的甲醇合成反应温度曲线，合成回路的甲醇净值被利用到最大限度，该法有效降低循环气的流量和相应的能耗，甲醇弛放气中有效组分含量被进一步降低，单位甲醇需要的合成气量也得到明显降低；
低能耗的烟道气回收二氧化碳技术，完全利用甲醇系统内部热源，不需要外供能量；
高性能的膜分离技术，同时回收一部分二氧化碳，有效降低二氧化碳的排放损失。
工艺过程
以天然气为原料，采用中压蒸汽转化制甲醇合成气中、低压合成甲醇，三塔精馏制取精甲醇的工艺。
工艺装置共分以下四个工序：

1   造气工序
1.1  天然气脱硫
在一定的温度、压力下，天然气通过氧化锰脱硫剂及氧化锌脱硫剂，将天然气中的有机硫、H2S脱至1PPM以下，以满足蒸汽转化催化剂对硫的要求，其主要反应为：
COS+MnO →MnS+CO2
H2S+MnO→MnS+H2O
H2S+ZnO→ZnS+H2O

1.2  烃类的蒸汽转化
烃类的蒸汽转化是以水蒸汽为氧化剂，在镍催化剂的作用下将烃类物质转化，得到合成甲醇的原料气。这一过程为吸热过程故需外供热量，转化所需的热量由转化炉辐射段燃烧燃料气提供。
在镍催化剂存在下其主要反应如下：
CH4+H2O→CO+3H2+Q
CO+H2O→CO2+H2+Q

2、压缩工序
压缩工序包括原料气压缩、合成气压缩和循环气压缩。
由造气工序来的转化气，经合成气压缩到一定的压力，与合成工序来的循环气混合，进入循环气压缩机升压后返回合成系统。

3、合成工序
甲醇合成是在一定的压力下，在催化剂的作用下，合成气中的一氧化碳，二氧化碳与氢反应生成甲醇，基本反应式为：
CO+2H2=CH3OH+Q
CO2+3H2=CH3OH+H2O+Q
在甲醇合成过程中，尚有如下副反应；
2CO+4H2=（CH3）O+H2O
2CO+4H2=C2H5OH+H2O
4CO+8H2=C4H5OH+3H2O

4、精馏工序
粗甲醇中杂质种类较多，为了制备合格精甲醇产品，必须将杂质除去。在工业生产中，主要是利用各组份的沸点不同，用精馏的方法将甲醇与其它组份分开，也就是同时并且多次地运用部分汽化和部分冷凝的方法，以达到完全全分离混合液中各组分的连续操作过程。为完成此过程，我们采用三塔精馏流程，在预蒸馏塔中除去溶解性气体用低沸点杂质。在加压塔及常压塔中除去水及就沸点杂质，从而制得合格的精甲醇产品。