甲醇合成-甲醇合成工藝條件

甲醇生產(chǎn)技術(shù)甲醇合成工藝條件(二)CO+2H2=CH3OH(1)CO2+3H2=CH3OH+H2O(2)由(1)式可知n(H2):

n(CO)=2由(2)式可知n(H2):

n(CO2)=3當(dāng)一氧化碳和二氧化碳同時(shí)存在時(shí)，對原料氣中氫碳比(M值)用下式表達(dá)。

M=n（H2）/n（CO+1,.5CO2）=2～2.05一、氣體組成當(dāng)一氧化碳和二氧化碳同時(shí)存在時(shí)，對原料氣中氫碳比也可用下列表達(dá)形式f=n（H2-CO2）/n（CO+CO2）=2.05～2.15采用不同原料和不同工藝所制得的原料氣的組成，往往偏離上述M值或者f值。實(shí)際生產(chǎn)中合理的氫碳比例應(yīng)比化學(xué)計(jì)量比稍高一些，實(shí)際生產(chǎn)中控制得略高于2。過量的氫氣可抑制羰基鐵與高級醇的生成，并對延長催化劑壽命起著有益的作用。此外，原料氣中含有一定量的CO2，可以減少反應(yīng)熱量的放出，利于床層溫度控制，同時(shí)還抑制二甲醚的生成。一、氣體組成合成系統(tǒng)中惰性氣體有：CH4、N2等。其組分在合成塔中不參加反應(yīng)，且影響反應(yīng)速度。惰性氣體含量太高，降低反應(yīng)速度，生產(chǎn)單位產(chǎn)量的動力消耗增加；維持低惰性氣體含量，則放空量增大，有效氣體損失多。一般來說，適宜的惰性氣體含量，要根據(jù)具體情況而定，而且也是調(diào)節(jié)工況手段之一。觸媒使用初期，活性較高，可允許較高(20%-25%)的惰性氣含量，使用后期一般應(yīng)維持較低(15%-20%)的惰性氣含量。目標(biāo)若是高產(chǎn)則可維持惰性氣體含量低些。目標(biāo)若是低耗，則可維持惰性氣體含量高些。惰性氣體空速增加，合成氣在反應(yīng)器內(nèi)的停留時(shí)間減少，與催化劑的接觸時(shí)間減少，從而不利于副反應(yīng)的發(fā)生，這樣甲醇的選擇性就會有所提高，進(jìn)而使催化劑的生產(chǎn)能力提高，甲醇收率提高，所以我們說增加空速可以提高了催化劑的活性。如果采用高空速，催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度雖然可以提高，但增大了預(yù)熱所需的面積，出塔氣熱能利用價(jià)值較低，系統(tǒng)阻力增大，壓縮循環(huán)氣功耗增加，同時(shí)增加了分離反應(yīng)產(chǎn)物的費(fèi)用，當(dāng)空速增大到一定程度后，催化劑的床溫度難以控制。適宜的空速與催化劑活性，反應(yīng)溫度及進(jìn)塔氣體組成有關(guān)，在銅基催化劑上為10000-30000h-1。二、空速的控制①汽包液位(正常值30%-60%，高限90%，低限15%)為了保證合成反應(yīng)熱能夠及時(shí)移出，汽包必須保證一定的液位，同時(shí)為了確保汽包蒸汽的及時(shí)排放，防止蒸汽出口管中帶水，汽包的液位又不能超過一定的高限。三、液位的控制②甲醇分離器液位(正常值30%-50%，高限85%，低限15%)液位控制的過高或過低都會影響合成塔的正常操作，甚至造成事故。如果分離器液位過高，會使液態(tài)甲醇隨氣體帶入壓縮機(jī)，帶液嚴(yán)重會產(chǎn)生液擊損壞壓縮機(jī)；而且入塔氣中甲醇含量增高，惡化了合成塔內(nèi)的反應(yīng)，加劇了合成副反應(yīng)進(jìn)行，使粗甲醇質(zhì)量下降。如果液位太低則易發(fā)生竄氣，高壓氣體竄入甲醇閃蒸槽，造成超壓或爆炸等其他事故。三、液位的控制甲醇生產(chǎn)技術(shù)甲醇合成工藝條件(一)甲醇合成的主要反應(yīng)主反應(yīng):CO+2H2=CH3OHCO2+3H2=CH3OH+H2O反應(yīng)特點(diǎn):可逆、放熱、體積減小反應(yīng)，有催化劑存在。主要副反應(yīng)：2CO+4H2=CH3OCH3+H2O4CO+8H2=C4H9OH+3H2OCO+3H2=CH4+H2O2CO2+2H2=2H2O+2CO動力學(xué)分析:

溫度升高，分子運(yùn)動加劇，加快反應(yīng)速率，對合成反應(yīng)有利?；瘜W(xué)平衡:

放熱反應(yīng)，溫度升高，對合成反應(yīng)不利；因此，甲醇合成反應(yīng)存在一個(gè)最適宜溫度。另一方面:

反應(yīng)溫度與所選用的催化劑有關(guān)，不同的催化劑活性溫度不同。目前甲醇合成采用銅基催化劑，活性溫度200℃～290℃。一、反應(yīng)溫度甲醇合成反應(yīng)最適宜的溫度必須在催化劑的活性范圍之間，溫度過高，超過催化劑的耐熱溫度，催化劑燒結(jié)失活；溫度過低，低于催化劑的起始活性溫度，催化劑不起作用。因此，催化劑床層溫度分布要盡可能接近最適宜溫度曲線。催化劑床層溫度靠調(diào)節(jié)汽包壓力來實(shí)現(xiàn)。一、反應(yīng)溫度從熱力學(xué)分析，甲醇合成是體積縮小的反應(yīng)，因此增加壓力對平衡有利，可提高甲醇平衡產(chǎn)率。

二、壓力在高壓下，因氣體體積縮小了，則分子之間相互碰撞的機(jī)會和次數(shù)就會增多，甲醇合成反應(yīng)速率也就會因此加快，因此，無論對于反應(yīng)的平衡或速率，提高壓力總是對甲醇合成有利。合成壓力二、壓力合成壓力不是單純由一個(gè)因素來決定的，它與選用的催化劑、溫度、空間速度、碳?xì)浔鹊纫蛩囟加嘘P(guān)系。而且，壓力提高到一定程度，甲醇平衡濃度也不再往上增加，此外，過高的反應(yīng)壓力給設(shè)備制造、工藝管理及操作都帶來困難，不僅增加了建設(shè)投資，而且增加了生產(chǎn)中的能耗。1.高壓法25～30Mpa2.中壓法10～15Mpa3.低壓法5～10Mpa目前工業(yè)上使用三種壓力二、壓力合成系統(tǒng)在生產(chǎn)負(fù)荷一定的情況下合成塔觸媒層溫度、氣體成份、空速、冷凝溫度等變化均能引起合成系統(tǒng)壓力的變化，操作應(yīng)準(zhǔn)確判斷、及時(shí)調(diào)整，確保工藝指標(biāo)在范圍內(nèi)。當(dāng)合成條件惡化、系統(tǒng)壓力升高時(shí)，可適當(dāng)降低生產(chǎn)負(fù)荷，提高汽包壓力；必要時(shí)打開放空閥控制系統(tǒng)壓力在指標(biāo)范圍內(nèi)，不得超壓，以維持正常