甲醇合成的基础知识

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1、甲醇合成的基础知识一、合成甲醇的化学反应：（1）主反应：CO+2H2=CH3OH+102.5kJ/molCO2+3H2=CH3OH+H2O+QkJ/mol（2）副反应：2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+200.2kJ/molCO+3H2=CH4+H2O+H5.6kJ/mol4CO+8H2=C4H9OH+3H2O+49.62kJ/molCO+H2=CO+H2O-42.9kJ/molnCO+2nH2=（CH2）n+nHaO+QkJ/mol二、一氧化碳与氢气合甲醇反应热的计算：一氧化碳与氢气合成甲醇是一个放热反应，在25°C时，反应热为90.8kJ

2、/mol。反应热Qt（kJ/mol）与温度的关系式为：Qt=-74893.6-64.77T+47.78X10_3T2—112.926X10_3T3式中T为绝对温度（K）不同温度下甲醇合成反应热见下表反应温度（°C）反应热(kJ/mol)反应温度（°C）反应热（kJ/mol）10093303.230099370.020097068.8350102298.825097926.52三、合成叩醇的平衡常数：一氧化碳和氢气合成甲醇是一个气和可逆反应，压力对反应起着重要作用，用气体分压爱表示的平衡常数可用下面公式表示：kp=pCH3OH/pco•ph22式中k

3、p—甲醇的平衡常数PCH3OH、PCO、PH2——分别表示甲醇、一氧化碳、氢气的平衡分压。反应温度也是影响平衡的一个重要因素，卜*面公式用温度來表示合成甲醇的平衡常数：lgKa=3921/T—7.97111gT+0.002499T—2.953Xl（T7T2+10.20式屮Ka——用温度表示的平衡常数；T——反应温度，K。用公式计算的反应平衡常数见卜*表反应温度（°C）平衡常数（Ka）反应温度（°C）平衡常数（Ka）0667.303002.42X10~410012.924001.079X10一52001.909X10—2由表可知，平衡常数随着温度的上

4、升而很快减小。四、温度对甲醇合成反应的影响：甲醇的合成反应是一个可逆放热反应。从化学平衡考虑，随着温度的提高，甲醇平衡常数数值将为降低。但从反;、v:速度的观点來看，提高反应温度，反应速度加快。因而,存在一个最佳温度范围。对不同的催化剂，使用温度范围是不同的。C307型合成甲醇催化剂的操作温度：190〜300°C，而最佳温度：210〜260°C。实际生产中，为保证催化剂冇较长的使用寿命和尽量减少副反应，应在确保叩醇产量的前提K,根据催化剂的性能，尽可能在较低温度不操作，（在催化剂使用初期，反应温度宜维持较低的数值，随着使用吋间增长，逐步提高反应温度

5、）。另外，甲醇合成反应温度越高，则副反应增多，生成的粗甲醇屮旮机杂质等组分的含量也增多，给后期飢甲醇的精馏加工带来闲难。五、压力对T醇合成反应的影响：甲醇的合成反应是一个体积收缩的反应，增加压力，反应向生成甲醇的方向移动；从动力学考虑，増加压力，提高了反应物分压，加快了反应的进行；另外，提高压力也对抑制副反应，提高甲醇质量有利。所以，提高压力对反应是有利的。但是，压力也不宜过高，否则，不仅增加动力消耗，而且对设备和材料的要求也和应提高。C307型合成T醇催化剂的操作压力：3〜15MPa。六、空速对甲醇合成反应的影响：气体与催化剂接触吋间的长短，通常

6、以空速來表示，即单位吋间内，每单位体积催化剂所通过的气体量。其单位是m3（标）/（m3催化剂*h）,简写为h人空速是调节甲醇合成塔温度及产醇量的重要手段。在甲醇生产中，气体一次通过合成塔仅能得到3%〜6%的叩醇，新鲜气的甲醇合成率不高，因此，新鲜气必须循环使用。在一定条件卜空速增加，气体与催化剂接触时间减少，出塔气体中甲醇含量降低。但由于空速的增加，单位吋间N通过催化剂的气体量增加，所以甲醇实际产量是増加的。当空速增大到一定范ffl吋，甲醇产量的增加就不明显了。同吋由于空速的增加，消耗的能量也随之加大，气体带走的热量也增加。当气体带走的热量大于反

7、应热时，床层温度会难于维持。甲醇合成的空速受到系统压力、气量、气体组成和催化剂性能等诸多因素影响。C307型合成甲醇催化剂的操作空速：4000〜20000IV1。七、碳氢比的控制对甲醇合成反应的影响：甲醇由一氧化碳、二氧化碳与氢反应生成，反应式如下：CO+2H2^CH3OHCO2+3H2CH3OH+H2O从反应式可以看fli,氢与一氧化碳合成甲醇的物质的量比为2,与二氧化碳合成甲醇的物质的量比为3，当一氧化碳与二氧化碳都有吋，对原料气屮碳氢比（f或M值）有以下两种表达方式：f=（H2-CO2）/（C0+C02）=2.05-2.15或M=H2/（CO

8、+1.5CO2）=2.0〜2.05不同原料釆用不同工艺&制得的原料气组成往往偏离上述f值或M值。生产中合理的碳氢比应比化学