据浙江工业大学教授、杭州林达化工技术工程有限公司总经理楼寿林介绍,建设大型甲醇装置需要解决的主要技术问题有煤气化技术、催化剂开发、工艺设计和大型反应器制造等。从煤制大型甲醇装置工艺技术和设备开发看,国内煤气化技术和制甲醇工艺已经十分成熟,南化公司研究院、西南化工研究院等研制的甲醇催化剂已达国际先进水平,并有大量产品出口国外。可以说,目前制约中国甲醇装置大型化的核心问题是大型甲醇反应器的设计与制造。
据楼寿林介绍,低压法甲醇合成生产技术因能耗低,已成为世界甲醇生产技术的首选。英国ICI公司和德国Lurgi公司开发的低压法技术已占据国外70%以上的市场份额,代表了当今世界甲醇合成技术的最高水平。除此之外,国际上还有塔间换热的TOPSΦE径向流动反应器、KBR球形反应器和段间换热CASALE卧式多床反应器等技术。总体而言,国外开发的冷激甲醇塔结构简单,易大型化,但为分段绝热反应,催化剂床层温差大,合成效率低,副产物高;管壳式甲醇塔,催化剂床层温差小,合成效率高,但催化剂装在管内,装填系数小,反应器结构复杂,大型化难度大。
近几年来,华东理工大学和杭州林达化工技术工程公司都开发成功了大型低温反应器数学模型和计算软件,掌握了大型低压反应器设计和制造核心技术。尤其是杭州林达公司开发的低温差放热气—固相催化方法及反应器,不仅获得中国发明专利,而且荣获2004年度国家技术发明二等奖。目前,杭州林达公司采用这项技术研发的低压均温型甲醇反应器,由外分气筒、内集气筒和反向排列双U型套装冷管胆构成,具有径向流动、低压差、均温的特点,可用于60万吨/年以上规模的甲醇合成,实现了装置的小塔径(小于4米)、低压差(小于0.15MPa)。同时,该装置通过管内为冷却介质气或水、管外装填催化剂的独特设计,提高催化剂装填系数达70%以上,比管内装触媒的管壳式提高了1倍。另外,该甲醇合成塔通过水冷-气冷(水在管内)串联组合,与目前最先进的大型联合反应器需2台水冷(触媒装管内)和1台气冷组合相比,可减少1台大型水冷反应器。
自2000年5月,杭州林达公司首次将哈尔滨气化厂原进口的Φ2000冷激塔成功改造为JW均温型甲醇塔之后,目前该公司已经成功地为陕西渭化20万吨/年、内蒙古天野20万吨/年和大连大化30万吨/年等6套大型甲醇装置设计制造了直径为Φ3000~Φ3200的大型反应器,并为山西潞安20万吨/年和山西交城60万吨/年焦炉气工程开发成功了直径为Φ3400和Φ3900的大型反应器。而且,这种国产大型反应器的价格只有同规格进口装置的1/3,使我国成为继英国ICI公司和德国Lurgi公司之后,能够自主设计、制造大型甲醇反应器的国家。
除此之外,杭州林达化工技术有限公司在低压甲醇合成塔的技术开发、工程设计、设备制造,以及在合成氨厂联醇生产中压联醇塔等方面,开发成功气—固相催化反应方法及设备和内部换热催化反应器、低温差放热气—固相催化方法与反应器、醇醚合成改进工艺和合成反应器、接近最佳温度的催化反应改进工艺和合成反应器等15项专利技术,使我国在大型甲醇装置生产技术和大型二甲醚合成反应器制造领域拥有了多项自主知识产权。