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时间:2020-03-08
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1、影响联醇合成产率的因素摘要:甲醇生产受原料、生产工艺、催化剂等的影响较大,不同的生产工艺条件甲醇合成产率不同。关键词:甲醇;合成;产率;氢碳比;惰性气体;温度;毒物。甲醇是一种重要的有机化工原料,也是清洁代用燃料,在化工、医药、轻工、纺织等行业具有广泛的用途。在世界基础有机化工原料中,甲醇消费量仅次于乙烯、丙烯和苯,居第四位。甲醇的生产主要以天然气、煤等为原料,经过造气、净化制得合成气。甲醇生产受原料、生产工艺、催化剂等的影响较大,不同的生产工艺条件甲醇合成产率不同。怎样提高甲醇的合成产率成为大家很关心的问题。1甲醇反应原理甲醇合成反应是H2与C
2、O,CO2在一定压力、温度及催化剂作用下发生,该反应为可逆放热反应,其主要反应式为:2H2+CO<=>CH3OH(1)3H2+CO2<=>CH3OH+H20(2)在发生上述反应的同时,还有一系列的副反应发生。其主要副反应如下:2CO+4H2→(CH3)2O+H20CO+3H2→CH4+H20此外,还可能产生微量的酮、Fe(CO)等。在上述同时发生的反应中.从热力学上进行分析可知甲醇的合成是最不利的反应之一,因此目前普遍采用以CuO为基础的低温催化剂(其活性组分是还原后的亚铜离子),使反应定向进行,从而避免或抑制副反应的进行。我厂联醇装置采用XNC
3、-98催化剂其特点有:高活性、高选择性,稳定性好。2原料气中氢碳比的影响从上述合成反应式可看出,甲醇合成气中有效成分为H2、CO2、CO而N2、Ar、CH等为惰性气体,根据生产工艺的不同,还含有不同的其它组分。CO是合成甲醇的主要组分,对甲醇产量的高低起重要作用,CO与H2的反应速率及放热量均高于CO。CO2也要参与甲醇合成反应,适量的CO2可使催化剂床层温度稳定,保护催化剂活性,延长催化剂使用寿命,并可抑制二甲醚等杂质的生成。CO和CO2比例用氢碳比来表示,即:f=(H2-CO)/(CO+CO)。通常新鲜气的氢碳比控制在2.05~2,l5,入塔
4、气的氢碳比控制在4~5时甲醇产率较高。氢碳比控制过低易造成合成副反应的增加,粗甲醇中杂质含量大幅上升,甚至引起积碳反应。缩短催化剂寿命;氢碳比控制过高,过多的氢气在系统中等同于惰性气体,运行消耗增加。在实际生产中.根据各自工艺特点,通过变换、配气等方式优化控制H2、CO2、CO含量,以达到最低的物耗能耗。我厂联醇装置通过加H2的多少来调节氢碳比,通过合成塔进口原料气数据来调节H2加量从而保证入塔气的氢碳比控制在4~5来提高产率。3惰性气体对合成产率的影响惰性气体在甲醇合成反应中不参与反应,但因惰性气体的存在,降低了合成气中有效组分的分压,降低反应
5、速率,凶而增加装置能耗。在实际生产中.各装置因工艺不同,其惰性气体的组分不同,在富氢的装置中。过量的氢气在系统中循环,实际已变成了惰性气体;在CO2含量高的装置或在触媒使用到末期,会出现CO2的积累,因此,除了前面提到的甲烷、氮气、氩气外,惰性气体还有乙烷,过量的氢气和二氧化碳等。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,可通过调节惰性气体量来改善合成反应工况,达到最佳的入塔组成。我厂联醇装置采用了PIC-205连续放空来保证系统中的惰性气体量以达到提高产率的目的。4温度的影响甲醇合成
6、反应是强放热反应。必须用冷却介质带走热量.以确保触媒温度不致过高。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,催化剂的低温活性越来越好,其使用温区已扩大到190280。C范围。因而在实际运行中,应充分利用催化剂的低温活性,以延长催化剂使用寿命,联醇装置采用205。C运行。5毒物的影响在甲醇合成气制备及净化过程中,不可避免的存在一些有害物质,称之为催化剂毒物,它们的存在会使催化剂活性下降甚至完全失活,导致甲醇产率降低。这
7、些毒物主要有:硫及硫化物、氯及氯化物、羰基铁等金属毒物。合成气中硫及硫化物主要由原料带来,通常在原料气净化工序设置精脱硫装置。以天然气为原料的装置多采用Ni—Co—Mo加氢脱除有机疏,再氧化锌脱除无机疏的方式除掉硫及硫化物。目前脱硫催化剂研究及应用都很成功,正常运行时都能达到合成气对硫的指标要求(一般合成塔进口小于0.1ppm)。联醇装置在合成气进塔前设置了脱硫工序,采用EZ-2型脱硫剂进行脱硫,使进合成系统工艺气硫含量小于0.1ppm。结论影响甲醇合成产率的因素很多,每个企业根据自身工艺特点,采取有效的方法,均能取得好的效果。结合以上分析及我厂
8、生产实际。提出采取以下措施提高甲醇产率:(1)合理调配入塔气氢碳比,使其控制在4~5的最佳范围。(2)结合企业特点,优化利用合成吹除气,
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