甲醇合成反应器的进展

摘 要：本文就甲醇合成工艺中核心设备-甲醇合成反应器的进展做了简要的概述，通过不同类型的反应合成器举例介绍甲醇合成反应器的应用现状以及未来的发展方向。

关键词：甲醇；合成反应器；进展

甲醇是最简单的饱和脂肪一元醇，在C1化工的化工生产过程中有着十分重要的地位。其衍生物产品发展前景广阔。大约有90%的甲醇被用于化学工业，目前甲醇的深加工产品己达120多种，我国以甲醇作为原料的一次加工产品己有近30种：例如甲醇氧化制甲醛进而合成树脂和塑料等材料，甲醇氨化制甲胺作为农药、医药、染料等方面的中间体。其自身还是理想的甲醇燃料电池的氢载体。随着全球消耗的日益增加，加之石油储量的日渐减少，甲醇作为生物柴油关键反应物需求日益增加。对合成气制备甲醇的过程的传递规律及反应过程进ม行更深入的研究十分必要，而在甲醇合成工艺中，甲醇合成反应器是核心的设备。

1. 现有国内工业化的甲醇合成反应器

1. 1 ICI冷激型反应器

51 - 1 型铜基催化剂在使用过程中时空产率低、床层温度不易控制、催化剂容易失活且用量较大，针对这些缺陷I CI 冷激型甲醇合成塔设计而成，该反应器结构简单合成气预热到 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。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5 MPa、230 ～ 270℃条件下合成甲醇。

2.Lurgi管壳型甲醇合成塔

德国 Lurgi公司开发设计的管壳式甲醇合成反应器是一种轴向流动的低压反应器。该反应器操作条件：压力5.2～ 7 M Pa ， 温度230～ 255℃。采用管壳式结构，列管内装催化剂，管外为沸腾水，反应热很快被沸水移走。通过控制沸腾水的蒸汽压力，可以保持恒定的反应温度。这种合成塔温度几乎是恒定的，从而有效地抑制了副反应，延长了催化剂的使用寿命。该塔使用高含量铜基催化剂时，可达到较高的单程转化率，其最大生产能力为1500 t /d 。根据国内应用的情况来看， 大部分催化剂均可使用，对生产影响不大。

3.日本东洋公司MRF反应器

MธRF （ Mult- istage- indirect- cooling- type Radial Folw）反应器是日本东洋公司与体本三井化学公司联合开发的一种多段、 间接冷却的径向反应器，由壳体、催化剂床层、 催化剂筐、 列管及集气盒组成。反应器内装有 1 个直径较小的内胆用以改变物料流向，在其中心，轴向安装1个带外壳的集束管，用于收集反应后的气体，外壳开有直径小于催化剂颗粒的小孔，收集的反应气沿径向从外壳上的小孔流入，管束内通过反应后的高温气体。反应器内还装有冷却管束和催化剂托架，沿轴心均匀布置。冷却管束为双层同心管，沸水从内管导入内外管间的环隙吸引反应热后生成高压蒸汽驱 动蒸汽透平。催化剂装填在冷却管束外面， 垂直地安装在催化剂床层， 与水平径向流动合成气垂直。锅炉给水从炉底通入冷却管，产生的蒸汽汇集在蒸汽室内。冷却管的排列是MRF反应器的专利。反应器外形为圆筒状，有上下 2个端盖，下端盖可以拆卸，以便于将中心集气管抽出，使催化剂装填和内部设施检修更加方便。

2.反应器新进展

甲醇生产装置的超大型化是今后甲醇行业发展的一个方向。采用LurgiJM/Davy和Topsoe技术已建有多套单系列产能达180万t/a 的甲醇装置大型甲醇生产装置必须具备与其规模相适应的甲醇反应器和反应技术因此关于反应器方面的改进研究也成为热点Methanol Casale 开发了一种垂直等温列管式甲醇合成反应器[3]该反应器经济高效催化剂装卸方便换热器由一系列U形管组成进口的新鲜原料气进入催化剂床层及管束U形处一部分沿催化剂床层轴向横向交错而下 另一部分进入分气室入口沿催化剂床层横流而下DAVY公司开发了一种适用于径向管式反应器的催化剂托架[4] 该托架包括环状催化剂容器面板和底板托架中可放置颗粒较小的催化剂能够在保证传热及压降的ฃ同时提高产率一根内径100mm的管可替代传统反应器中12根内径25mm的管北京航天万源煤化工公司设计了一种合成气制甲醇反应器[5] 该反应器包括外壳合成气入口和出口外壳内反应管和固定支持反应管的支持板其特征在于合成气入口装有气体分布器支持板的外围及径向方向开有数列蒸汽上升孔中间开有反应管穿插孔通过改进反应管的布置结构及合成气的进气方式克服了现有反应器传热差合成气入口流速过大等问题。

参考文献

[1]肖海成，李影辉，徐显明，等.甲醇合成反应器概述[J].云南化工，2002，29（5）：20-25；

[☑2]吴域琦，冯向法.甲醇燃料一最具竞争力的可替代能源[J].中外能源，2007，12⑴：16-23；

[3]Filippi E，Rizzi E，Tarozzo M. Vertical isothermal shellandtube reactor [P]. EP：2292326A1， 2011；

[4] Timothy D G Brendon B M. Vessel for Containing catalyst in a tubular reactor [P]. WO：2011048361A1， 2011；

[5]卢正韬，王守杰，甘晓雁.甲醇合成反应器[P]. CN：2017019ห21U，2011.