甲醇合成崗位操作問(wèn)答

1、合成崗位操作問(wèn)答1.合成工段的主要任務(wù)是什么?合成工段是將凈化來(lái)的含H2、CO、CO2、CH4、N2的原料,在一定的壓力、溫度、觸媒的作用下,合成粗甲醇,并利用反應(yīng)熱副產(chǎn)中壓蒸汽,經(jīng)減溫減壓成低壓蒸汽送入低壓蒸汽管網(wǎng),馳放氣送往轉(zhuǎn)化、鍋爐做燃料使用。2.合成甲醇的主要反應(yīng)式及影響因素?主要反應(yīng)式是:CO+2H2=CH3OH+Q CO2+3H2=CH3OH+H2O+Q 影響因素:操作溫度、操作壓力、催化劑性能、空速、原料氣的氫碳比。3.合成反應(yīng)的特點(diǎn)?體積縮小的反應(yīng)、放熱反應(yīng)、可逆反應(yīng)、氣-固相催化反應(yīng)、伴有多種副反應(yīng)4.合成工段主要控制點(diǎn)有那些?合成塔進(jìn)出口溫度、汽包液位、汽包壓力、分離器入口

2、溫度、分離器液位、系統(tǒng)壓力、原料氣的氫碳比、馳放氣壓力。5.循環(huán)壓縮機(jī)的循環(huán)段的作用是什么?合成塔內(nèi)是一個(gè)體積縮小的反應(yīng),加上甲醇產(chǎn)品的冷凝分離和系統(tǒng)阻力,反應(yīng)后的壓力要下降,為了保證系統(tǒng)壓力穩(wěn)定不變,除了補(bǔ)充新鮮氣外,還要利用循環(huán)即將反應(yīng)后剩余的氣體加壓,然后送回合成塔循環(huán)利用,以提高氣體總轉(zhuǎn)化率.6.壓力對(duì)甲醇生產(chǎn)有什么影響?壓力的選擇原則是什么?甲醇反應(yīng)是分子數(shù)減少的反應(yīng),增加壓力對(duì)平衡有利,如果壓力高,組分的分壓提高,因此觸媒的生產(chǎn)強(qiáng)度也隨之提高。對(duì)合成塔的操作,壓力的控制是根據(jù)觸媒的不同時(shí)期,不同的催化活性,作適當(dāng)調(diào)整,當(dāng)催化劑使用初期,活性好,操作壓力可較低,催化劑使用后期,活性降

3、低,往往采用較高的操作壓力,以保持一定的生產(chǎn)強(qiáng)度。總之,操作壓力的選用需視催化劑活性,氣體組成,反應(yīng)器熱平衡,系統(tǒng)能量能耗等方面的具體情況而定。7.溫度對(duì)甲醇生產(chǎn)有什么影響?溫度的選擇原則是什么?用來(lái)調(diào)節(jié)甲醇合成反應(yīng)過(guò)程的工藝參數(shù)中,溫度對(duì)反應(yīng)混合物的平衡和速度都有很大影響。由一氧化碳加氫生成甲醇的反應(yīng)和由二氧化碳加氫生成甲醇的反應(yīng),均為放熱反應(yīng)。對(duì)于可逆放熱反應(yīng),溫度升高,固然使反應(yīng)速率常數(shù)增大,但平衡常數(shù)的數(shù)值降低。當(dāng)反應(yīng)混合物的組成一定而改變溫度時(shí),反應(yīng)速率受著這兩種相互矛盾的因素影響。因此這就需要一個(gè)最佳的操作溫度最佳適宜溫度。所謂最佳溫度是:對(duì)于一定的反應(yīng)混合物組成,具有最大反應(yīng)速率

4、時(shí)的溫度,研究表明:最佳溫度與組成有關(guān),在同一初始組成情況下則與反應(yīng)速率有關(guān),但甲醇含量較低時(shí),由于甲醇的影響相對(duì)很小,最佳溫度就高,隨著反應(yīng)進(jìn)行,甲醇含量升高,平衡含量升高,平衡影響增大,最佳溫度就低。即先高后低8.循環(huán)氣中的惰性氣體有那幾種成分?對(duì)甲醇合成影響是什么?惰性氣體有:CH4、N2、Ar。惰性氣體組分在合成反應(yīng)中不參與反應(yīng),影響著反應(yīng)速率,惰性氣體含量太高,降低反應(yīng)的速率,產(chǎn)量的動(dòng)力消耗增加;維持低惰性氣體含量,則放空氣量增大,有效氣體損失多。一般來(lái)說(shuō),適宜的惰性氣含量,要根據(jù)情況而定,而且也是調(diào)節(jié)工況的手段之一,觸媒使用初期,一般維持在較低的惰性氣含量,目標(biāo)若是高產(chǎn)則惰性氣含量

5、較低,目標(biāo)若是低耗,則可維持較高的惰性氣含量。9.合成甲醇原料氣中含有少量CO2對(duì)合成甲醇有什么好處?從反應(yīng)式看,CO2也能參加生成甲醇的反應(yīng),CO2合成甲醇要比CO多耗1 分子H2,同時(shí)生成1分子H20,因此當(dāng)原料氣中氫氣含量較低時(shí),應(yīng)使更多的氫氣和一氧化碳生成甲醇。二氧化碳的存在,一定程度上抑制了二甲醚的生成,因?yàn)槎酌咽?分子甲醇脫水反應(yīng)的產(chǎn)物,二氧化碳與氫氣合成甲醇的反應(yīng)生成1分子水,水的存在對(duì)抑制甲醇脫水反應(yīng)起到積極的作用。它阻止一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳,這個(gè)反應(yīng)在水存在時(shí)發(fā)生。更有利于調(diào)節(jié)溫度,防止超溫,保護(hù)銅基催化劑的活性,延長(zhǎng)使用壽命。能防止催化劑的結(jié)碳。10.CO2的存在對(duì)合成

6、反應(yīng)有什么不利影響?與CO合成甲醇相比,每生成1kg甲醇多耗0.7m3的氫氣;粗甲醇中的含水量增加,甲醇濃度降低,導(dǎo)致蒸汽消耗升高。11.新鮮氣的氫碳比組成是根據(jù)什么來(lái)確定的?目的是什么?是根據(jù)整個(gè)合成系統(tǒng)的物料平衡來(lái)決定;為了滿足物質(zhì)反應(yīng)的要求,以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定生產(chǎn)。H2-CO2/CO+CO2=2.052.1512.氣體為什么要循環(huán)利用?由于平衡和速率的限制,合成塔的單程轉(zhuǎn)化率不高,特別是低壓下操作的情況,因此有效氣體需在分離出產(chǎn)物后再循環(huán)利用,以提高氣體的總轉(zhuǎn)化率。13.放空氣為什么要設(shè)置在分離器后,其目的是什么?因?yàn)榉蛛x器出口的氣體是參加反應(yīng)后的氣體,且甲醇大部分被分離出來(lái),此時(shí)惰性氣體

7、的濃度是最高的,再此設(shè)置比較經(jīng)濟(jì)。并且有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定操作。14.甲醇分離器為什么是一個(gè)重要指標(biāo)?指標(biāo)是多少?如果分離器液位高,會(huì)使液體隨氣體帶入壓縮機(jī),產(chǎn)生液擊,損壞壓縮機(jī),而且入塔氣內(nèi)甲醇含量高,惡化合成塔內(nèi)的反應(yīng),加劇副反應(yīng)的生成,影響甲醇的產(chǎn)量。如果液位過(guò)底,會(huì)使高壓氣體串入低壓設(shè)備,造成超壓或爆炸事故。指標(biāo)為20%-60%。15.甲醇裝置中有那些易燃、易爆、易中毒的物質(zhì)?易燃易爆:H2 CO CH4CH3OH 易中毒: COCH3OH16.合成塔溫度為什么能借助于汽包壓力來(lái)控制?合成塔內(nèi)殼程的鍋爐水吸收管程內(nèi)合成甲醇的反應(yīng)熱后變成一定溫度的沸騰水,沸騰水上升入汽包后在汽包內(nèi)上部形成與

8、沸騰水相對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽,它所顯示的壓力即為汽包壓力。合成塔內(nèi)的反應(yīng)熱就是靠沸騰水不斷上升產(chǎn)生外送蒸汽而帶走熱量,床層溫度才得以保持穩(wěn)定,所以床層溫度直接受沸騰水溫的影響,它隨沸騰水溫的改變而改變。在汽包內(nèi)對(duì)于一定溫度的沸騰水來(lái)說(shuō),就回有與之相對(duì)應(yīng)的一定壓力的飽和蒸汽壓,而且兩者相互影響,一一對(duì)應(yīng)。當(dāng)沸騰水的溫度上升或下降后,與之對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽的壓力也會(huì)相應(yīng)的跟著上升或下降,即而也影響到床層溫度的上升或下降。因此調(diào)節(jié)汽包壓力,就能相對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)催化劑床層溫度。一般汽包壓力每改變0.1MPa,床層溫度也相應(yīng)改變1.5。17.我廠使用的催化劑型號(hào)和組成是什么?我廠使用甲醇合成催化劑是RK-05,觸媒的

9、組成有Al2O3, CuO , ZnO, 此外還有少量的石墨和水。18.影響催化劑使用壽命的因素有哪些?(1Cat中毒(2熱老化(3Cat的強(qiáng)度(4開(kāi)停車(chē)頻繁(5工藝指標(biāo)執(zhí)行不嚴(yán),操作不當(dāng)。19.能使催化劑中毒的物質(zhì)有哪些?在操作中如何延長(zhǎng)使用壽命?毒性物質(zhì)有:CL、S、胺類(lèi)、鐵及油類(lèi)引起結(jié)炭、堵塞活性表面。操作中延長(zhǎng)催化劑壽命方法有;Cat裝填時(shí),嚴(yán)格按方案進(jìn)行,嚴(yán)防架橋現(xiàn)象。Cat升溫還原過(guò)程中,首先保證還原氣中S0.1PPM。其次嚴(yán)格按升溫還原方案進(jìn)行,切記提溫,提氫不可同時(shí)進(jìn)行,要做到徹底還原,使其充分發(fā)揮催化作用。由于Cat在使用初期活性較高,隨著時(shí)間增加,活性逐漸下降。因此,Cat

10、操作溫度應(yīng)隨時(shí)間不同而由低而高。操作過(guò)程中應(yīng)避免溫度急劇上升或下降,嚴(yán)禁超溫。20.說(shuō)出S、CI、油對(duì)催化劑的影響?S,Cl與Cat中的Cu作用生成無(wú)活性的物質(zhì),Cu+S=CuS, Cu+2Cl= CuCl2.油受熱分解析碳,堵塞催化劑活性中心,使活性下降。21.說(shuō)出催化劑使用的基本程序1、合成管路吹掃清理。2、催化劑的裝填。3、催化劑升溫還原。4、催化劑使用溫度隨時(shí)間變化不斷增大。220-250-260。5、降溫鈍化。6、卸出更換。22.催化劑的兩大特點(diǎn)是什么?1本身不參加反應(yīng),而反應(yīng)前后其物理性質(zhì),化學(xué)性質(zhì)不變。2改變了反應(yīng)歷程,加快了反應(yīng)速度。23.催化劑升溫前,合成塔水系統(tǒng)閥門(mén)如何設(shè)定

11、操作的?1、打開(kāi)汽包放空閥。2、汽包壓力調(diào)節(jié)閥各閥門(mén)都關(guān)閉。3、汽包上水調(diào)節(jié)閥的前后切斷、旁路倒淋閥都關(guān)閉。4、汽包及合成塔殼側(cè)排污關(guān)閉。5、用臨時(shí)上水線,向汽包加脫鹽水。6、關(guān)死入噴射器來(lái)蒸汽閥。24.催化劑升溫前汽包為什么加冷水?保護(hù)催化劑活性的重要一點(diǎn)就是在升溫過(guò)程中防止有劇裂溫升,否則會(huì)影響機(jī)械性能,縮短使用壽命,加入冷水主要是使升溫均勻,防止催化劑損壞。25.催化劑還原過(guò)程“三”原則是什么?還原,還原后有一個(gè)低負(fù)荷生產(chǎn)期。(1三低低溫出水,低H2穩(wěn),出水穩(wěn)。(2三穩(wěn)提溫穩(wěn),補(bǔ)H2(3三不準(zhǔn)不準(zhǔn)提H提溫同時(shí)進(jìn)行,不準(zhǔn)水分帶入塔內(nèi),不準(zhǔn)長(zhǎng)時(shí)間高溫出水。2速度,控制好小時(shí)出水量。(4三控制

12、控制補(bǔ)氫速度,控制CO226.升溫還原時(shí)產(chǎn)生的液體排放應(yīng)注意什么?1、首先準(zhǔn)備好水桶、稱(chēng)等裝置。2、當(dāng)分離器有液位時(shí),開(kāi)始向外排放,并認(rèn)真稱(chēng)重、記錄。3、排放時(shí),人要注意站在上風(fēng)口,以防中毒窒息。4、殘液不許隨地亂倒,應(yīng)排至指定地點(diǎn),以防著火。27.Cat鈍化的目的和方法?目的:防止Cat卸出后與大氣接觸發(fā)生強(qiáng)氧化反應(yīng),引起火災(zāi)或損壞設(shè)備。正壓循環(huán)逐步通過(guò)Cat,使Cat氧化為氧化態(tài)(CuO.方法:將空氣定量加入合成系統(tǒng)。N228.Cat鈍化時(shí),系統(tǒng)壓力維持在多少?系統(tǒng)壓力維持在0.5MPa左右。29.在催化劑鈍化過(guò)程中,如果合成塔溫度突升如何處理?立即停止加氧,同時(shí)加大汽包上水,并加大汽包排

13、污量,開(kāi)大汽包放空量。30.催化劑的初期溫度為什么不能過(guò)高?使用初期溫度的提高,將加快銅晶粒長(zhǎng)大的速度,即加快活性衰退的速度。31.新鮮氣中的S含量高時(shí)應(yīng)如何處理?應(yīng)立即停車(chē),關(guān)閉新鮮氣進(jìn)口,凈化系統(tǒng)后放空。合成做短期的停車(chē)處理,等新鮮氣中S含量合格后在接氣生產(chǎn)。一般控制在S0.1PPM。32.什么叫化學(xué)反應(yīng)速度,催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)有何影響?用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的減少量或生成物濃度的增加量來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)的速度,即化學(xué)反應(yīng)速度。單位:mol.L-1.S-1。催化劑能改變反應(yīng)歷程,降低了反應(yīng)的活性能,增加化學(xué)反應(yīng)速度(正逆反應(yīng)速度都加快,而本身的組成,質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)在反應(yīng)前后都保持不變。值得一提的

14、是催化劑具有選擇性。33.為什么合成塔的溫度控制在220-260?甲醇合成反應(yīng)的工藝參數(shù)中,溫度對(duì)于反應(yīng)混合物的化學(xué)平衡和反應(yīng)速率,都有很大的影響,以化學(xué)平衡考慮,低溫對(duì)甲醇產(chǎn)率有利,而高溫則對(duì)反應(yīng)速率有利,要找到一個(gè)是適宜的溫度還要加氫生成甲醇的反應(yīng),均為可逆的放熱反應(yīng),因此溫度升高,固然使反結(jié)合觸媒的特性,CO和CO2應(yīng)速率常數(shù)增大,但平衡常數(shù)的數(shù)值降低,因此,當(dāng)反應(yīng)混合物的組成一定而改變溫度時(shí),反應(yīng)速率受者這兩種相互矛盾的因素影響。溫度較低時(shí),由于平衡常數(shù)的數(shù)值增大,反映速率隨溫度的升高,平衡常數(shù),逐漸降低,如果再升高溫度則反應(yīng)速率隨溫度的升高而降低,即在溫度較低的范圍內(nèi),有一個(gè)反應(yīng)速率

15、最大的溫度點(diǎn),就是最佳溫度點(diǎn)。最佳溫度點(diǎn):對(duì)于一定組成的反應(yīng)混合物具有最大反應(yīng)速率時(shí)的溫度,就稱(chēng)為相對(duì)于這個(gè)組成的最佳溫度。隨著反應(yīng)的進(jìn)行,氣體組成的改變,相應(yīng)得最佳溫度點(diǎn)也隨之改變,最佳溫度點(diǎn)構(gòu)成的曲線為最佳溫度線,溫度操作線與最佳溫度線越接近,則產(chǎn)量越高,反應(yīng)速率越快。實(shí)現(xiàn)最佳溫度,還要考慮到觸媒的特性和壽命,觸媒使用初期,活性較好,反應(yīng)溫度可低些,使用后期,溫度適當(dāng)提高。34.為什么低壓合成甲醇法控制壓力在5Mpa左右?壓力是甲醇合成反應(yīng)過(guò)程中的一個(gè)重要工藝參數(shù)。甲醇合成反應(yīng)是分子數(shù)減少的反應(yīng),增加壓力對(duì)平衡有利,由于壓力提高組分的分壓提高,因此催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度也提高了,操作壓力的選用,

16、與觸媒溫度有關(guān)。早年使用鋅鉻催化劑,起始活性溫度在320左右,由于反應(yīng)平衡的限制,只能選用25-30Mpa,在較高的溫度和壓力下,一氧化碳和氫氣生成二甲醚、甲烷、已丁醇等副產(chǎn)物,這些副反應(yīng)的反應(yīng)熱高于甲醇合成反應(yīng),使床層溫度提高,副反應(yīng)更加速,如不及時(shí)控制,會(huì)造成溫度猛升而損壞催化劑。近年采用銅基催化劑,活性溫度在220-290,操作壓力控制在5.0Mpa左右,較好的控制了副反應(yīng)的發(fā)生。壓力隨著催化劑不同時(shí)期不同活性作適當(dāng)調(diào)整,觸媒使用初期活性好,操作壓力可低些,觸媒使用后期,活性降低,壓力則高些。合成壓力的高低,受催化劑活性、負(fù)荷高低、空速大小、冷凝分離的好壞、入塔的氫碳比和惰性氣體含量等因

17、素的制約,可在小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)產(chǎn)量和有利于消耗的降低。35.為什么控制新鮮氣的氫碳比(H2-CO2/(CO+CO2=2.05-2.15呢?實(shí)踐證明,最大反應(yīng)速率時(shí)的組成部分并不是化學(xué)計(jì)量的組成,而是由動(dòng)力學(xué)方程確定的最佳氫碳比。36.為什么合成操作要控制新鮮氣總硫含量2.0MPa,蒸汽并入蒸汽管網(wǎng)。導(dǎo)氣中密切注意合成塔溫度,用噴射器通入蒸汽量和循環(huán)量的調(diào)節(jié)保持合成塔的出口溫度215左右。隨著新鮮氣量的加入,壓力不斷升高,合成反應(yīng)速度加快,反應(yīng)放熱增多?？芍鸩綔p少?lài)娚淦髡羝倪M(jìn)量。當(dāng)噴射器噴咀全關(guān)時(shí),根據(jù)汽包和蒸汽管網(wǎng)的情況,慢慢將蒸汽送入管網(wǎng)。當(dāng)系統(tǒng)壓力逐步升高,稍開(kāi)放空氣,防止升壓過(guò)快。氣量負(fù)荷

18、加至50%時(shí),維持低負(fù)荷生產(chǎn)一周,保證還原徹底。合成塔出口取樣分析,氣體成分有合成塔進(jìn)口取樣分析,計(jì)算氫碳比確定適當(dāng)放空量。當(dāng)系統(tǒng)壓力至正常時(shí),調(diào)節(jié)放空氣量維持系統(tǒng)穩(wěn)定。半負(fù)荷運(yùn)行一周后,可逐漸加大負(fù)荷至滿,同時(shí)注意提高冷卻水量。在生產(chǎn)初始階段,粗甲醇中有較多的雜質(zhì)?？捎门R時(shí)管線排至廢油桶,到產(chǎn)品清澈透明,送入粗醇槽。44.一般事故如何停車(chē)處理?報(bào)告調(diào)度?，F(xiàn)場(chǎng)人員做好停車(chē)準(zhǔn)備。通知壓縮機(jī)崗位,停供新鮮氣。分離器液位排至底限,關(guān)切斷閥。關(guān)閉汽包上水、汽包排污、外送蒸汽調(diào)節(jié)閥前后截止閥。一次減壓、二次減壓閥的調(diào)節(jié)閥及前后切斷閥關(guān)閉。視恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)短,決定是否放空和氮?dú)庵脫Q。注意汽包壓力及合成塔出口溫度,及時(shí)打開(kāi)噴射器,保持出口溫度21