的热点。甲烷部分氧化法是由甲烷与氧气进行不完全氧化生成合成气。又分为非催化氧化和催化氧化。非催化部分氧化非催化氧化工艺以的混和气为原料在反应，伴有燃烧反应进行由于没有催化剂，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。其典型代表有法和法。催化部分氧化甲烷催化部分氧化是在非催化部分氧化的基础上发展起来的种合成气制造工艺。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和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和，该反应可在较低温度下达到以上的热力学平衡转化这过程具有许多优点放热反应，能耗低放热量小，反应温度低，易控制反应生成的合成气，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，最近国外正在研制种陶瓷膜，可在高温下从空气中分离出纯氧，这将避免进入合成气，并降低能耗。二甲醇合成反应器的分析与选择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和的低压反应器。在克服和缺陷的基础上，日本东洋公司等开发的系列反应器逐渐在国内外的些中型甲醇装置上得到推广。冷激型反应器冷激型甲醇合成塔是针对使用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，反应器般有个床层，典型的是个，上面个为分开的轴向流床。最下方为轴径向流床，在条件下合成甲醇。与高压反应器相比，该类反应器的特点是结构简单，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，使同床层温差控制变得容易适用于大型化甲醇装置，易于安装维修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，如美国和催化剂，生产的催化剂，西南化工研究院开发的和兰化院生产的系列催化剂等。该类反应器的缺点是床层温度随其高度的变化而不同，床层温度波动较大，致使不同高度的催化剂活性不同，催化剂的整体活性不能有效发挥，其时空产率和经济效益表现较低温度控制不好时，易导致催化剂局部过热而影响催化剂的使用寿命反应器结构松散，出口的甲醇浓度低，导致大部分原料气不能参与合成反应，必须保持倍左右的循环气量，压缩功能耗高约占总能耗的，同时相同产能的反应器体积比反应器大，其次性投资也比的多能源利用不合理，不能回收反应热，产品综合能耗较高④催化剂时空产率不高，用量大。管壳型甲醇合成塔德国公司开发设计的管壳式甲醇合成反应器是种轴向流动的低压反应器。该反应器采用管壳式结构，操作条件是压力，温度。反应器内部类似列管式换热器，列管内装催化剂，管外为沸腾水，反应热很快被沸水移走。种气体分别呈轴向流动。合成塔壳程的锅炉水是自然循环的，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。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。与反应器相比，该反应器的优点是热量利用合理，可副产大量低压蒸汽，每吨甲醇最大可产蒸汽，可用于驱动离心式压缩机，也可用于天然气蒸汽转化，满足甲醇装置的蒸汽需求，装置投产后不需外供蒸汽合成反应几乎是在等温条件下进行，反应器除去有效的热量，可允许较高的气体，采用低循环气流限制了最高反应温度，使反应等温进行，副反应少，粗甲醇杂质少，用双塔精馏技术精制即可达到国家标准催化剂床层温度容易控制，不同床层的温差较小，操作平稳④出口甲醇浓度较高甲醇含量约，总的循环气量比几乎少同产能下，催化剂用量较少。该反应器的缺点是其壳体和管板反应管之间采用焊接结构，为消除热应力，对塔体的制造材料要求均比较高，结构复杂，制造难度大，维护成本高因采用列管式，列管占用了反应器大量的空间，过控制沸腾水的蒸汽压力可十分方便地控制床层反应温度。该塔的主要特点是采用了管束式，对管束要求较高，需采用双相钢材质。上部设有人孔，便于装填催化剂，下部设有卸料孔。壳侧下部设有升温还原用的蒸汽加入口。图型热壁式二轴二径低压甲醇合成塔结构图三技术特点催化剂床层温度稳定。甲醇反应热依靠水的汽化相变热移走，由于汽化潜热大，所以床层温度几乎是恒定的，有效抑制了副反应的发生。操作容易。通过控制沸腾水上的蒸汽压力以调节反应温度蒸汽压力变化，相当于调节反应，所以温度控制十分方便，升温还原控制非常容易。催化剂利用系数高。由于催化剂装在管束内，周围是沸腾的水，管内温度十分均匀，催化剂无死角，单位催化剂的产醇量高。催化剂使用寿命长。由于操作温度十分均匀且非常稳定，有利于延长催化剂的使用寿命。副产蒸汽压力品位高。在催化剂使用初期，副产蒸汽压力为，后期为。设备结构简单。无需框架，节省土建投资。四大型甲醇技术发展现状评述述评近年来，受国际原油价格上涨及国内石油资源的不足石油进口量日益增加的双重影响，发展煤基甲醇产业已日益成为化工行业的热点。目前，甲醇制低碳烯烃技术已经取得突破，按目前的油价和烯烃价格，甲醇制烯烃的预期经济效益与石油制烯烃路线相比具有很强的竞争力已在国内争论多年的甲醇燃料问题也有望迎来新的转机。近期国家发改委组织编制的煤化工产业中长期发展规划征求意见稿把发展煤制甲醇列为未来我国煤化工发展的重要方向，为甲醇工业的发展创造了良好的条件。年，德国公司首先采用高压法下实现了甲醇的工业化生产。高压法合成甲醇投资大，生产成本高。为此，世界各国都在探求能够降低合成压力的工业生产方法。计算技术的发展计算技术的迅猛发展，使得在个人电脑上就能够很方便地使用计算流体力学软件和流程模拟软件来进行新的工艺流程的开发。甲醇技术的大型化依赖于新型甲醇反应器和新的甲醇工艺流程的开发，而计算流体力学软件和流程模拟软件分别为甲醇反应器和甲醇工艺流程的开发提供了强有力的工具，大大节省了开发时间和人力物力的投入。以开发新型反应器为例，种新型反应器的开发，按照传统的方法般要经过概念模型的提出，小规模冷态反应器的试验研究，大规模冷态反应器的试验研究，小规模热态反应器的试验研究，大规模热态反应器的试验研究等步骤，研究开发周期般要在年以上，开发费用往往在数千万美元。随着计算机硬件技术的发展和计算流体力学软件的进步，目前可以在概念模型提出以后建立反应器的流动模型，再通过小规模冷态试验对流动模型进行验证和修正，在此基础上加入反应动力学模型，即可建立完整的反应器模型再通过小规模热态反应器试验进行验证和修正，就可以建立能够用于工业化反应器设计的通用模型。这样，就省掉了在反应器国产化中开发耗时较长投入较多的大规模冷态反应器和热态反应器的研究步骤，大大降低研发费用，缩短研发周期。二新的甲醇工艺流程配置尽管目前单台甲醇反应器的能力有了很大的提高，但受反应器制造能力及内陆运输限制的影响，的大型甲醇装置往往需要数台反应器串联或并联来实现。目前用于大型甲醇装置的工艺流程配置有如下种。并联工艺流程是最简单的流程配置，当台反应器不能满足生产规模时，可采用两台或数台反应器并联来实现生产规模的增加。从流程配置上来看，并联工艺流程仅仅是反应器数量上的叠加，对于反应器实际为多系列生产，仅在些设备如压缩机汽包主要工艺管线上能实现共用，降低部分投资。公司的大型甲醇技术采用的是典型的串连工艺流程，将列管式和冷管式反应器进行串联，原料气先进冷管式反应器，预热后气体从顶部离开，进入列管式反应器管内装填的催化剂床层反应，管外用沸腾水移热，出塔气返回进入冷管式反应器壳层催化剂床层继续反应，反应热对流经冷管式反应器管层的原料气进行预热，出冷管式反应器的气体回收热量降温分醇后，再循环。公司提出的这种串联工艺流程较好地在甲醇合成反应动力学与反应热力学之间进行了权衡。从反应热力学角度来看，甲醇合成反应是放热反应，低温有利于甲醇的生成从反应动力学角度来看，高温可以加快反应速度，但高温对催化剂有害，并产生酮类等副产物，它们会形成共沸物，使后续的精馏更为困难。在的串联流程中，其列管式水冷反应器有相对较高的出口温度，使反应较快地进行在此发生部分转化后，其余的转化发生在冷管式反应器，在较低温度下操作，有利于甲醇的合成。这种流程配置实现了较快的反应速度和较高的转化率，显著提高了反应的单程转化率，降低了循环气量，节省了循环气压缩机的功耗。公司新近开发出了种特别适合于大型前，甲醇装置的串并联工艺流程。在该流程中，绝大部分的新鲜合成气与第二粗甲醇分离器顶部出来的循环气混合后进入第甲醇反应器反应后的气体经回收热量降温进入第粗甲醇分离器实现分离后，循环气与少部分新鲜合成气混合压缩后进入第二甲醇反应器反应后的气体经回收热量降温进入第二粗甲醇分离器实现分离后，循环气与新鲜合成气混合，再进入第甲醇反应器。从新鲜合成气分配的角度来看，总的新鲜气量按照定比例在两个反应器间进行分配，可视为并联流程，从反应器出口气体的流向来看，第反应器出口气体经过冷却分离压缩后进入第二反应器，可视为串联流程，因此将这种新型的工艺流程称为串并联工艺流程。在该流程中，将第反应器的出口气体进行降温分醇后再进入第二反应器，使得第二反应器的原料气中甲醇含量很低，促使反应平衡向甲醇合成的方向移动，可显著提高甲醇转化率，降低整个合成回路的循环比。三甲醇合成催化剂性能的不断提高甲醇技术的大型化发展离不开甲醇合成催化剂性能的提高。近年来，丹麦公司德国南方化学公司及英国原公司等不断推出新型甲醇合成催化剂，其性能不断提高，使用寿命不断增加。目前，些性能较好的甲醇催化剂可以实现以上的单程转化率，反应器出口的甲醇摩尔分数可达以上，使用寿命最长可达年以上。催化剂性能的提高可大大降低甲醇合成回路的循环比，降低循环功耗，使得甲醇装置更易实现大型化。这些性能优异的催化剂为甲醇技术的大型化发展打下了牢固的技术基础。设备制造技术的进步，计算技术的发展，新型甲醇反应器及工艺流程的开发以及甲醇合成催化