甲醇合成工艺的影响因素.doc

.甲醇合成工艺的影响因素 摘 要：甲醇作为一种重要的化工原料其用量在逐年增加，本文简述了工业生产中甲醇合成技术的发展，重点分析了甲醇合成工艺的影响因素，对甲醇的工业化生产具有一定的指导意义。 关键词：甲醇合成；工艺；影响因素 甲醇反应原理 甲醇合成反应是H2与CO，CO2在一定压力、温度及催化剂作用下发生的可逆放热反应。在发生反应的同时，还有一系列的副反?发生。甲醇主反应是体积缩小、可逆的强放热反应，由于受反应平衡的限制，H2、CO、CO2新鲜气不能全部转化为甲醇，因此必须将已合成的甲醇进行分离，然后将未反应的循环气补入新鲜气继续循环生产。为了避免混合气中惰性气体累积，还必须不断的进行弛放，这样就组成了整个甲醇合成循环流程。 影响甲醇合成的几个主要因素 2. 温度的影响 甲醇合成反应是强放热反应。必须用冷却介质带走热量.以确保催化剂温度不致过高。根据化学反应原理，随着反应温度的升高，反应速率会加快，但化学平衡常数应下降。因此，在甲醇合成反应中存在最佳反应温区，而该温区又与所选用的催化剂有关。随着催化剂研究技术的进步，催化剂的使用温区已扩大到190280范围。因而在实际运行中，应充分利用催化剂的低温活性，确保产量的前提下，尽可能在允许的较低温度下操作，有利于延长催化剂使用寿命。对现在的铜基甲醇催化剂而言，一般其初期使用温度在230250，中期在250270左右，后期使用温度可提高到270280。 2. 压力的影响 甲醇反应是分子数减少的反应，增加压力对正反应有利；同时压力升高，有效组分的分压提高，催化剂的生产强度也随之提高。而且操作压力受催化剂活性、负荷高低、冷凝器分离好坏、惰性气含量等影响。对于合成塔的操作，压力的控制应根据催化剂不同时期活性的不同做适当的调整；当催化剂使用初期活性好，操作压力可较低；催化剂使用后期活性降低，需采用较高的操作压力，以保持生产强度。总之，操作压力须视催化剂活性、气体组成、系统能量消耗等情况而定。 2. 空速的影响 空速表示气体与催化剂接触时间长短。提高空速，单程转化率下降，减缓催化反应，有利于保护催化剂、提高产量、降低副产物。但提高空速，循环段能耗增加，如果空速过高，反应温度下降明显，热点后移，有时还会造成床层平面温差过大、反应温度无法维持而被迫停车。 2. 原料气中氢碳比的影响 在实际生产中，新鲜气中氢碳比应控制在2.052.15，入塔气氢碳比应控制在45。若氢碳比过低，容易发生副反应，容易结碳，容易造成催化剂超温。若氢碳比过高，过量的H2也成了惰性组份，会引起系统压力高，驰放气量增加，吨甲醇的单耗增加。入塔气中H2含量适当提过，对减少副反应，降低床层温度，降低羰基铁镍和高级醇的生成都是有利的，也能可以延长催化剂寿命。 2. 其他气体成分对合成产率的影响 入塔气中CO2含量一般控制在25%，对甲醇合成有利，过高时反而会降低转化率。CO2的存在一定程度上抑制了二甲醚的生成；也有利于床层温度，防止超温；能防止催化剂结碳。CO2浓度过高，会造成H2消耗增多，粗甲醇含水量增多，增加压缩机功耗，增加精馏粗醇的能耗，故CO2在原料气中有一个最佳含量（3%左右）。在实际生产中也还发现，进塔的CO21%的时，整个甲醇合成的反应都会变差，甚至出现不反应的情况； 惰性气体的存在（N2、CH4、Ar等不参与反应的组份），降低了合成气中有效组分的分压，降低反应速率，进而增加装置能耗，影响甲醇合成率。但惰性气组份对于控制催化剂床层温度，保护催化剂是由利的。一般情况下，惰性气体含量控制在1020%，对于某个特定的装置，其新鲜气组成、环路压力、循环量等操作条件在设计时已确定，因此，在生产中要保持高产率，可通过调节驰放气量来控制惰性气组份以改善合成反应工况，达到最佳的入塔组分； 气体中的S、Cl、Se、羰基铁镍、油等会造成催化剂中毒、孔隙被堵塞，使催化剂失活。特别是硫醇、噻吩等有机硫在低温甲醇工艺中较难脱除，极大的影响催化剂的寿命。在工艺路线设计时，需要考虑精脱硫装置，特别是有机硫的水解、吸收。现有的研究资料表明羰基铁镍在较高温度（200）时分解，分解出的铁原子不但会成为费托合成的催化剂加剧甲醇合成的副反应，还会在催化剂表面形成致密的铁元素层，使催化剂失活。 2.6 催化剂的影响 在合成甲醇的生产中，很多工艺指标和操作?l件都由所用催化剂的性质决定。活性越高，反应越好。选择性越高，副产物越低，如果催化剂对合成甲醇的反应具有很高的活性，相对来说抑制了副反应的发生，即具有良好的选择性，否则，活性衰退对副反应竞争有利，催化剂选择性降低，副反应的生成量逐渐增加。操作条件的变化对催化剂的选择性有较大影响，气体组成对催化剂的选择性也有较大影响，适当提高CO2含量可抑制醚等副产物的生成。 甲醇合成技术在我国的应用也越来越广泛，我们应当坚持科学发展的理念，在合成工艺、催化剂等方面不断的改进与创新