部分氧化
非催化氧化工艺POX以CH4、O2的混和气为原料在1000~1500℃反应,伴有燃烧反应进行:
CH412O2CO2H2OCH42O2CO22H2O由于没有催化剂,需要很高反应温度,因此反应器材要求苛刻,需要很复杂的热回收装置来回收反应热和除尘。其典型代表有Texaco法和Shell法。
142催化部分氧化
甲烷催化部分氧化CPOX是在非催化部分氧化的基础上发展起来的一种合成气制造工艺。CPOX工艺的反应器主要有固定床微反应器、蜂窝反应器和流化床反应器等。
催化部分氧化工艺是在以活性组分Ni、Rh和Pt等为主的负载型催化剂存在下,氧气和天然气进行部分氧化生成CO和H2,该反应可在较低温度750~800℃下达到90以上的热力学平衡转化:
2CH4O22CO4H2这一过程具有许多优点:①放热反应,能耗低;②放热量小,反应温度低,易控制;③反应生成
H2
CO2的合成气,便于直接合成甲醇;④反应速度快,反应器体积小。但若用传统的空气液化分离法制取氧气,则能耗太高,最近国外正在研制一种陶瓷膜,可在高温下从空气中分离出纯氧,这将避免N2进入合成气,并降低能耗。
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f2甲醇合成反应器的分析与选择
21国外主要甲醇合成反应器
国外应用开发最早、技术成熟、应用最广泛的甲醇反应器当属ICI和Lurgi的低压反应器。在克服ICI和Lurgi缺陷的基础上,日本东洋公司等开发的MRF系列反应器逐渐在国内外的一些中型甲醇装置上得到推广。
211ICI冷激型反应器
ICI冷激型甲醇合成塔是针对使用511型铜基催化剂的时空产率低、催化剂用量大、床层控温困难、催化剂易失活等缺陷而开发的一种绝热型轴向流动的低压合成反应器,其结构简单,由塔体、喷头、菱形分布器等组成。合成气预热到230~250℃进入反应器,段间用菱形分布器将冷激气喷入床层中间降温。根据规模大小,反应器一般有3~6个床层,典型的是4个,上面3个为分开的轴向流床。最下方为轴径向流床,在5MPa、230~270℃条件下合成甲醇。
与高压反应器相比,该类反应器的特点是:①结构简单,塔内未设置电加热器或换热器,催化剂利用效率较高;由于采用菱形分布器,保证了反应气体和冷激气体的均匀混合,使同一床层温差控制变得容易;②适用于大型化甲醇装置,易于安装维修;③高活性、高选择性催化剂选择余地大,可使用国内外生产的多种型号催化剂,如美国UCIC792和G106催化剂,ICI生产的ICI511、512、513催化剂,西南化工研究院开发的C302和兰化院生产的NC系列催化剂等。
该类反应器的缺点是:①床层温度随其高度的变化而不同,床层温度波动r