2.3.1反应系统操作与控制07课件.pptx

2.3.1反应系统操作与控制

1.反应温度反应温度是影响甲醇转化率和低碳烯烃选择性的重要因素之一，在任何化工生产过程中反应温度都是主要影响因素，通常考虑反应温度对化学平衡和反应速率的影响。从化学平衡的角度讲，高温有利于可逆反应化学平衡向吸热方向移动，低温有利于可逆反应化学平衡向放热方向移动。甲醇制烯烃是放热反应，并非可逆反应，因此，不受化学平衡的限制，但高温有利于提高甲醇的转化率。从反应速率角度讲，温度是物质内部分子微观运动的宏观体现，温度越高，反应物分子运动越剧烈，碰撞机会越多，反应可能性越大，因此我们经常说升高温度可以提高化学反应的速率，但并不是所有的化学反应速率都会随温度的升高而增大。但是对于甲醇制烯烃来讲，温度的变化不仅影响反应速率还会影响催化剂结焦的速率，而且影响甲醇的转化率和催化剂对烯烃的选择性。

2.进料温度进料温度甲醇进料温度是调节反应器温度的一个重要手段，是实施反应床层微调的关键参数。进料温度太低，会影响烯烃的选择性;进料温度过高，则会使甲醇产生副反应。影响进料温度的主要因素有：急冷甲醇量、换热器净化水流量、甲醇升压泵出口流量。急冷甲醇量增大则进料温度降低，急冷甲醇量减少则进料温度升高;换热器的净化水量增加则进料温度降低，反之则进料温度升高;甲醇升压泵出口流量增大则进料温度降低，反之则进料温度升高。因此，甲醇进料温度调节方法:①一般通过自动控制系统，调节急冷甲醇量来调节反应进料温度。②在急冷甲醇量开到最大，而进料温度仍然高的情况下，先增加立式换热器的急冷甲醇量来粗调，再用自反应内取热器来的急冷甲醇量调节至正常。如果急冷喷嘴堵塞，则通过手动切换开关，切换到用增加净化水通过换热器的量以降低甲醇进料温度。③通过甲醇流量计，自动控制甲醇升压泵出口流量与反应气温度相对应，从而保证甲醇进料和反应气进急冷塔温度稳定。

3.反应压力MTO工业装置确定反应压力需要考虑的因素有:①有利于低碳烯烃的生成，减少焦炭和副产物的产率;②为保证催化剂正常循环，反应压力与再生压力要维持合适的压力差;③反应压力要满足烯烃分离单元产品气压缩机入口压力要求。

3.反应压力反应压力调节方法:①当反应压力有波动时，可微调压缩机转速。②正常生产时，应尽量减少防喘振返回量以减少压缩机的无用功。低负荷的情况下，用防喘振返回量调节压缩机入口压力时，应注意控制压力的变化在正常范围内。③当进料量发生变化时，要及时通知烯烃分离单元，注意压力变化并对压缩机转速作出相应调整。④当使用水洗塔顶放空火炬阀调节时，放空阀控制应投自动。MTO装置正常生产中反应压力一般通过调整产品气压缩机的转速来调节

4.反应时间与空速反应空速的大小会影响反应原料在催化剂床层中的停留时间。空速越大，反应原料在催化剂床层中的停留时间越短，所以有时反应时间的长短亦可用反应空速的倒数来表示(MTO例外)。另外，空速越大相同时间内单位催化剂处理的原料量会越多。MTO工业装置的空速用甲醇进料量与反应器中催化剂藏量之比表示，甲醇进料量越高，催化剂藏量越低，空速越大。对MTO工业装置来讲，在反应条件不变的情况下，反应物料的停留时间可以通过控制反应器中催化剂的藏量或改变空速来实现。

5.水醇比(稀释蒸汽量)水醇比也是研究MTO反应规律的重要操作参数之一，水作为稀释剂对甲醇制烯烃反应的影响是:当反应总压力不变时，水醇比增加会降低甲醇分压，更有利于小分子的乙烯和丙烯生成。另外。水分子会与住炭在催化剂活性中心上意争吸附，抑制焦炭生成，延续催化剂的失活速率，增加了催化剂对低碳烯烃的选择性。因此，MTO工业装置中一般用水做稀释剂。延长中煤靖边年产180万吨甲醇MTO装置正常操作时水醇比约0.2，神华包头180万吨甲醇/年MTO装置正常操作时水醇比约0.24。

6.催化剂碳含量催化剂碳含量是指MTO反应器内催化剂的平均碳含量，生产中小型固定流化床反应器不涉及催化剂再生，催化剂在不同时间的焦炭含量是相对稳定的。但对于催化剂循环再生的MTO装置要将反应器内催化剂的平均碳含量控制在合适的范围内。均需要采用催化剂部分再生的方式来实现，生产中主要通过控制再生剂和待生剂含碳量来完成。在反应温度、反应压力、再生剂定碳不变的情况下，MTO工业装置中催化剂的平均碳含量主要随催化剂在反应器内的平均停留时间增加而升高，为了缩短MTO反应的诱导期，提高低碳烯烃的选择性，保持催化剂活性稳定，MTO工艺要求催化剂在反应床层有合适的停留时间。

7.待生剂焦炭的氢碳比催化剂烧焦再生过程的神华包头180万吨甲醇/年MTO工业装量正常生产时，待生剂再生之前经汽提后焦炭的氢碳比约为0.7。相关研究表明:待生剂焦炭的氢碳比受MTO反应过程的反应温度、空速和反应时间等反应条件的影响很大。待生剂焦炭的氢碳比随反应温用升高、反应时间延长面减小。焦炭的氢碳比高(反应