石油化工产品生产技术甲醇的生产34课件.pptxVIP

石油化工产品生产技术项目三甲醇的生产主讲老师：窦岩湖南石油化工职业技术学院

知识点2：低压法甲醇合成工艺条件的确定应用生产原理确定工艺条件任务三

①平衡：放热反应，降低温度有利于化学平衡。②速率：对于可逆放热反应T↑，k↑，r↑；T超过某值继续升高时，Kp↓，反应推动力↓，速率↓因此，对一定类型的催化剂和一定的初始气体组成，必将出现最大的反应速率值,与此对应的温度称为最佳温度(最适宜)温度Tm.。③实际生产中：操作温度取决于一系列因素，如催化剂、压力、原料气组成、空间速度和设备使用情况等，尤其取决于催化剂的活性温度。由于催化剂的活性不同，最适宜的反应温度也不同。CO+2H2?CH3OH（可逆放热体积缩小）④对ZnO-Cr2O3催化剂，最适宜温度为380℃左右；而对CuO-ZnO-Al2O3催化剂，最适宜温度为230~270℃。甲醇合成工艺条件的确定反应温度反应温度反应速率Tm⑤最适宜温度与转化深度及催化剂的老化程度也有关。一般为了使催化剂有较长的寿命，反应初期宜采用较低温度，使用一定时间后再升至适宜温度。其后随催化剂老化程度的增加，反应温度也需相应提高。

CO+2H2≒CH3OH（可逆放热体积缩小）甲醇合成工艺条件的确定反应压力①平衡：增加压力，有利；速率：增加压力，有利；②反应压力越高,甲醇生成量越多。但是增加压力要消耗能量,而且还受设备强度限制,因此需要综合各项因素确定合理的操作压力。③用ZnO-Cr2O3催化剂时,反应温度高,由于受平衡限制，必须采用高压,以提高其推动力。④用铜基催化剂时，由于其活性高，反应温度较低，反应压力也可相应降至5～l0MPa。⑤在生产规模大时，压力太低也会影响经济效果，一般采用10MPa左右较为适宜。

空间速度/h-1CO转化率/%粗甲醇产量/m3/（m3催化剂·h）2000050.125526228.4CO+2H2?CH3OH（可逆放热体积缩小）甲醇合成工艺条件的确定空速但空速太高：①X↓,循环气量增加，需增加循环机的打气量，增加投资费用和操作费用。②增加分离设备和换热设备负荷，引起甲醇分离效果降低。③X↓,循环气量增加，带出热量太多，造成合成塔内的cat温度难以正常控制。④适宜的空速与cat的活性、反应温度及进塔气体组成有关。⑤实际生产应严格按催化剂使用手册要求操作，采用铜基催化剂的低压法甲醇合成，工业生产上一般控制空速为10000～20000h-1。增加空速：甲醇产量增加。有利于反应热的移出，防止cat过热。表3-7铜基催化剂上空间速度与转化率、生产能力的关系

CO+2H2?CH3OH（可逆放热体积缩小）甲醇合成工艺条件的确定原料气组成CO含量高不好不利温度控制,会引起羰基铁在催化剂上的积聚使催化剂失活。CO在催化剂活性中心的吸附速率比H2快,生产上采用H2过量，即H2/CO化学计量比2。而且H2过量还可以：①抑制高级醇、高级烃和还原性物质的生成，提高粗甲醇的浓度和纯度;②过量的氢可以起到稀释作用，且因氢的导热性能好，过量的H2有利于防止局部过热和控制整个催化剂床层的温度。原料气中H2和CO的比例对CO生成甲醇的转化率也有较大影响。但是，H2过量太多会降低设备的生产能力。工业生产上采用铜基催化剂的低压法甲醇合成,一般控制H2:CO=2.2~3.0:1。

甲醇合成工艺条件的确定原料气组成CO2生成甲醇热效应小，且比热容比CO高，所以原料中有一定CO2含量时，可以降低反应峰值温度，有利于维持床层温度。CO2的存在也可抑制二甲醚的生成。但CO2含量过高，会因其强吸附性而阻碍反应进行，且使粗甲醇中水含量增加，增加精馏过程能耗。一般，含CO25%时（体积分数）时甲醇收率最好。CO2+3H2≒CH3OH+H2O

CO+2H2?CH3OH（可逆放热体积缩小）甲醇合成工艺条件的确定原料气组成当CO与CO2都有时，原料气中氢碳比：氢碳比的调节：①以天然气为原料制得的粗原料气氢气过多，需补碳，一般以CO2与原料同时进入设备。②以煤或重油为原料所制得的粗原料气氢碳比太低，需设置变换工序，使过量的CO变换为H2和CO2，再将过量的CO2除去CO+H2O≒CO2+H2

甲醇合成工艺条件的确定惰性气体含量主要是指甲烷、氮气与氩气。降低转化率和反应速率；使循环压缩机做许多无用功。所以，必须将部分惰性气体排出。实际生产操作中，一般控制惰性气体在循环气中的含量在10~20%左右。在催化剂使用初期，或者合成塔的负荷较轻、操作压力较低时，可将循环气中的惰性气体含量控制高一些。高产—低惰气含量；低耗—高惰气含量

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