甲醇合成的基礎(chǔ)知識

1、甲醇合成的基礎(chǔ)知識一、合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)：（1） 主反應(yīng)：CO+2H2=CH3OH+102.5kJ/molCO2+3H2=CH3OH+H2O+Q kJ/mol（2） 副反應(yīng)：2 CO+4H2=CH3OCH3+H2O+200.2 kJ/molCO+3H2=CH4+H2O+115.6 kJ/mol4CO+8H2=C4H9OH +3H2O+49.62 kJ/molCO+H2=CO+H2O42.9 kJ/molnCO+2nH2=（CH2）n+nH2O+Q kJ/mol二、一氧化碳與氫氣合成甲醇反應(yīng)熱的計算：一氧化碳與氫氣合成甲醇是一個放熱反應(yīng)，在25時，反應(yīng)熱為90.8 kJ/mol。反應(yīng)熱QT（kJ

2、/mol）與溫度的關(guān)系式為：QT=74893.664.77T+47.78103T2112.926103T3式中T為絕對溫度（K）不同溫度下甲醇合成反應(yīng)熱見下表反應(yīng)溫度（）反應(yīng)熱（kJ/mol）反應(yīng)溫度（）反應(yīng)熱（kJ/mol）10020025093303.297068.897926.5230035099370.0.8三、合成甲醇的平衡常數(shù)：一氧化碳和氫氣合成甲醇是一個氣相可逆反應(yīng)，壓力對反應(yīng)起著重要作用，用氣體分壓愛表示的平衡常數(shù)可用下面公式表示：kp=p CH3OH /p CO p H22式中kp甲醇的平衡常數(shù)p CH3OH 、p CO、 p H2分別表示甲醇、一氧化碳、氫氣的平衡分壓。反應(yīng)

3、溫度也是影響平衡的一個重要因素，下面公式用溫度來表示合成甲醇的平衡常數(shù)：lgKa=3921/T7.9711lg T+0. T2.953107T2+10.20式中Ka用溫度表示的平衡常數(shù)；T反應(yīng)溫度，K。用公式計算的反應(yīng)平衡常數(shù)見下表反應(yīng)溫度（）平衡常數(shù)（Ka）反應(yīng)溫度（）平衡常數(shù)（Ka）0100200667.3012.921.9091023004002.421041.079105由表可知，平衡常數(shù)隨著溫度的上升而很快減小。四、溫度對甲醇合成反應(yīng)的影響：甲醇的合成反應(yīng)是一個可逆放熱反應(yīng)。從化學(xué)平衡考慮，隨著溫度的提高，甲醇平衡常數(shù)數(shù)值將為降低。但從反應(yīng)速度的觀點來看，提高反應(yīng)溫度，反應(yīng)速度加快。

4、因而，存在一個最佳溫度范圍。對不同的催化劑，使用溫度范圍是不同的。C307型合成甲醇催化劑的操作溫度：190300 ，而最佳溫度：210260 。實際生產(chǎn)中，為保證催化劑有較長的使用壽命和盡量減少副反應(yīng)，應(yīng)在確保甲醇產(chǎn)量的前提下，根據(jù)催化劑的性能，盡可能在較低溫度下操作，（在催化劑使用初期，反應(yīng)溫度宜維持較低的數(shù)值，隨著使用時間增長，逐步提高反應(yīng)溫度）。另外，甲醇合成反應(yīng)溫度越高，則副反應(yīng)增多，生成的粗甲醇中有機(jī)雜質(zhì)等組分的含量也增多，給后期粗甲醇的精餾加工帶來困難。五、壓力對甲醇合成反應(yīng)的影響：甲醇的合成反應(yīng)是一個體積收縮的反應(yīng)，增加壓力，反應(yīng)向生成甲醇的方向移動；從動力學(xué)考慮，增加壓力，提

5、高了反應(yīng)物分壓，加快了反應(yīng)的進(jìn)行；另外，提高壓力也對抑制副反應(yīng)，提高甲醇質(zhì)量有利。所以，提高壓力對反應(yīng)是有利的。但是，壓力也不宜過高，否則，不僅增加動力消耗，而且對設(shè)備和材料的要求也相應(yīng)提高。C307型合成甲醇催化劑的操作壓力：315 MPa。六、空速對甲醇合成反應(yīng)的影響：氣體與催化劑接觸時間的長短，通常以空速來表示，即單位時間內(nèi)，每單位體積催化劑所通過的氣體量。其單位是m3(標(biāo))/( m3催化劑h)，簡寫為h-1?？账偈钦{(diào)節(jié)甲醇合成塔溫度及產(chǎn)醇量的重要手段。在甲醇生產(chǎn)中，氣體一次通過合成塔僅能得到3%6%的甲醇，新鮮氣的甲醇合成率不高，因此，新鮮氣必須循環(huán)使用。在一定條件下，空速增加，氣體與

6、催化劑接觸時間減少，出塔氣體中甲醇含量降低。但由于空速的增加，單位時間內(nèi)通過催化劑的氣體量增加，所以甲醇實際產(chǎn)量是增加的。當(dāng)空速增大到一定范圍時，甲醇產(chǎn)量的增加就不明顯了。同時由于空速的增加，消耗的能量也隨之加大，氣體帶走的熱量也增加。當(dāng)氣體帶走的熱量大于反應(yīng)熱時，床層溫度會難于維持。甲醇合成的空速受到系統(tǒng)壓力、氣量、氣體組成和催化劑性能等諸多因素影響。C307型合成甲醇催化劑的操作空速：400020000 h-1。七、碳?xì)浔鹊目刂茖状己铣煞磻?yīng)的影響：甲醇由一氧化碳、二氧化碳與氫反應(yīng)生成，反應(yīng)式如下：CO+2H2CH3OHCO2+3H2CH3OH+H2O 從反應(yīng)式可以看出，氫與一氧化碳合成甲

7、醇的物質(zhì)的量比為2，與二氧化碳合成甲醇的物質(zhì)的量比為3，當(dāng)一氧化碳與二氧化碳都有時，對原料氣中碳?xì)浔龋╢或M值）有以下兩種表達(dá)方式：f =（H2CO2）/（CO+ CO2）=2.052.15或M= H2 /（CO+1.5 CO2）=2.02.05不同原料采用不同工藝所制得的原料氣組成往往偏離上述f值或M值。生產(chǎn)中合理的碳?xì)浔葢?yīng)比化學(xué)計量比略高些，按化學(xué)計量比值，f值或M值約為2，實際控制得略高于2，即通常保持略高的氫含量。過量的氫對減少羰基鐵的生成與高級醇的生成及延長催化劑壽命起著有益的作用。八、惰性氣體含量對甲醇合成反應(yīng)的影響：甲醇系統(tǒng)的惰性氣體是指氮、甲氬氣及其他年凝性的有機(jī)化合物。系統(tǒng)中

8、惰性氣含量高，相應(yīng)地降低了CO、CO2、H2的有效分壓，對合成甲醇反應(yīng)不利，動力消耗也增加。惰性氣體來源于原料氣及合成甲醇過程的副反應(yīng)。對于甲醇生產(chǎn)廠家，循環(huán)氣中惰性氣含量會不斷累積，需要經(jīng)常排放一部分氣體來維持惰性氣的一定含量。一般控制原則：在催化劑使用初期活性較好，或者是合成塔的負(fù)荷較輕、操作壓力較低時，可將循環(huán)氣中惰性氣含量控制在20%25%；反之，控制在15%20%左右。控制循環(huán)氣中惰性氣含量的主要方法是排放粗甲醇分離器后氣體。排放氣量的計算公式如下：V放空（V新鮮I新鮮）I放空式中V放空放空氣體的體積，m3(標(biāo))/ h； V新鮮新鮮氣體的體積，m3(標(biāo))/ h；I新鮮放空氣體中惰性氣

9、含量，%；I放空新鮮氣體中惰性氣含量，%；九、二氧化碳含量對甲醇合成反應(yīng)的影響：二氧化碳也能參加合成甲醇的反應(yīng)，對于銅系催化劑，二氧化碳的作用比較復(fù)雜，既有動力學(xué)方面的作用，還可能具有化學(xué)助劑的作用，歸納起來，其有利的方面為：含有一定量的CO2可促進(jìn)甲醇產(chǎn)率的提高；提高催化劑的選擇性，可降低醚類等副反應(yīng)的發(fā)生； 可更有利于調(diào)節(jié)溫度，防止超溫，延長催化劑的壽命；防止催化劑積炭。其不利方面為： 與CO合成甲醇相比，每生成1kg甲醇多消耗0.7m3的H2； 使粗醇中水含量增加，甲醇濃度降低。 總之，在選擇操作條件時，應(yīng)權(quán)衡CO2的利弊。通常，在使用初期，催化劑活性較好時，應(yīng)適當(dāng)提高原料氣中CO2的濃

10、度，使合成甲醇的反應(yīng)不致過分劇烈，以利于床層溫度的控制；在使用后期，可應(yīng)適當(dāng)降低原料氣中CO2的濃度，促進(jìn)合成甲醇反應(yīng)的進(jìn)行，控制與穩(wěn)定床層溫度。在采用銅基催化劑是，原料氣中CO2的含量通常在6%（體積）左右，最大允許CO2含量為12%15%。十、入塔甲醇含量對甲醇合成反應(yīng)的影響：入塔甲醇含量越低，越有利于甲醇合成反應(yīng)的進(jìn)行，也可減少高級醇等副產(chǎn)物的生成。為此，應(yīng)盡可能降低水冷卻器溫度，努力提高甲醇分離器效率，使循環(huán)氣和入甲醇塔的氣體中甲醇含量降到最低限。采用低壓合成甲醇時，要求冷卻分離后氣體中的甲醇含量為0.6%左右。一般控制水冷卻器后的氣體溫度在2040 。十一、氨進(jìn)入甲醇合成系統(tǒng)的危害：

11、氨進(jìn)入甲醇合成塔，將為影響催化劑的活性、壽命及粗甲醇的質(zhì)量。有關(guān)試驗表明，當(dāng)原料氣中含氨（50100）106時，其活性較無氨時（假定不大于1106）將下降10%20%。另據(jù)有關(guān)技術(shù)資料報道，即使當(dāng)甲醇合成氣含有20106（相當(dāng)于煤氣中含0.015g/m3氨）的微量氨存在時，在甲醇合成的條件下，化學(xué)反應(yīng)過程中就伴隨有一甲胺、二甲胺及三甲胺的生成，其化學(xué)反應(yīng)式如下：CH3OH+NH3 NH2CH3+H2O+20.75 kJ/molCH3OH+NH3 NH（CH3）2+2H2O+60.88kJ/molCH3OH+NH3 NH（CH3）3+3H2O+407.55kJ/mol 由于上述混胺反應(yīng)結(jié)果，生產(chǎn)

12、出的粗醇夾帶有魚腥味；另一方面，混胺類增多，堿值高，氨化值低，有利于雜醇副反應(yīng)生成，增加了粗醇精餾過程的難度，既影響精甲醇產(chǎn)品質(zhì)量，又增加各項物料的消耗。十二、石蠟類烷烴的生成與危害：甲醇生產(chǎn)過程中石蠟類烷烴的生成原因是： 合成反應(yīng)溫度過高，副反應(yīng)加快，烷烴生成量增加； 新鮮氣中CO過高，合成空速大，使氣體在催化劑上接觸時間太短。達(dá)到一定程度，烷烴生成量就有明顯增加； 開停車處理不當(dāng)，催化劑在210以下與原料氣接觸時，將使石蠟類烷烴的生成顯著增加； 生產(chǎn)中少量有機(jī)酸對設(shè)備的腐蝕，進(jìn)而生成羰基鐵積累在銅催化劑表面上，導(dǎo)致其活性下降，促使烷烴的生成，出現(xiàn)明顯結(jié)蠟現(xiàn)象； 催化劑制造、貯運、充裝過程，

13、使鐵、鈷、鎳等混入催化劑中，生產(chǎn)過程可使CO發(fā)生解離吸附而促進(jìn)烷烴的生成； 當(dāng)催化劑中含有SiO2或其他酸性氧化物時，則會促進(jìn)石蠟的生成； 原料氣中存在水蒸氣時，在含有鐵的催化劑上與一氧化碳可發(fā)生如下反應(yīng)：CO+H2O （CH2）+ CO2 入塔氣中若乙烯含量較高或混入壓縮機(jī)的潤滑油等，則會有石蠟生成。石蠟類烷烴的主要危害是：將造成甲醇合成系統(tǒng)水冷卻器、甲醇分離器等設(shè)備及管線堵塞，系統(tǒng)壓差變大，嚴(yán)重時將被迫停產(chǎn)清蠟。另外，C16以上烷烴在常溫下不溶于甲醇和水，會在液體中析出結(jié)晶或使溶液變渾濁，使甲醇質(zhì)量下降，造成精甲醇消耗增大、收率下降。十三、甲醇合成催化劑對原料氣凈化的要求如何？為了延長甲醇

14、合成催化劑的使用壽命，提高粗甲醇的質(zhì)量，必須對原料氣進(jìn)行凈化處理，凈化的任務(wù)是清除油、水、塵粒、羰基鐵、氯化物及硫化物等等，其中特別重要的是清除硫化物。原料氣中的硫化物能使催化劑中毒，使用銅基催化劑時硫化物與銅生成硫化銅使催化劑喪失活性。銅基催化劑對硫的要求很高，原料氣中的硫含量應(yīng)小于0.1mL/m3。遠(yuǎn)；秒度 氣中夾帶油污進(jìn)入甲醇合成塔對催化劑影響很大，油在高溫下分解形成碳和高碳膠質(zhì)體，沉積于催化劑表面，堵塞催化劑內(nèi)孔隙，減少活性表面，使催化劑活性降低，而且油中含有硫、磷、砷等會使催化劑發(fā)生化學(xué)中毒。十四、催化劑的裝填有什么要求？催化劑狀態(tài)得4，對日后的正常生產(chǎn)、節(jié)能降耗乃至延長催化劑的使用

15、壽命都會帶來直接的影響，故要求：整個催化劑裝填過程中應(yīng)有專人負(fù)責(zé)，包括從倉庫領(lǐng)出催化劑直至狀態(tài)完畢；催化劑在搬運過程中要輕搬輕放，嚴(yán)禁猛摔猛拋，避免催化劑破損；催化劑絕對不能受潮，如遇雨天，露天的催化劑桶應(yīng)遮油布；催化劑裝填時嚴(yán)禁任何雜物混入塔內(nèi)，尤其是裝填銅基催化劑時不能混入鐵質(zhì)，這是因為鐵質(zhì)在合成塔內(nèi)是促使合成氣生產(chǎn)甲烷的活性催化劑；催化劑倒入合成塔內(nèi)應(yīng)緩慢，傾倒催化劑時應(yīng)向四周均勻撒入，以求催化劑間隙松實一致。十五、銅基催化劑為什么要進(jìn)行還原？其原理是什么？ 銅基催化劑的主要化學(xué)組分是CuO-ZnO-Cr2O3或CuO-ZnO-Al2O3，它們在還原前是沒有活性的，只有經(jīng)過還原，將催化劑

16、組分中的CuO還原成金屬銅或銅離子，并和組分中的ZnO溶固在一起，才具有活性。工業(yè)上采用氫、一氧化碳或甲醇蒸汽作還原劑，對銅基催化劑進(jìn)行還原。銅基催化劑的還原是放熱反應(yīng)：CuO+H2=Cu+ H2O86.5KJ/mol十六、銅基催化劑的升溫還原的方法及如何操作？銅基催化劑的還原過程是有個強(qiáng)放熱反應(yīng)，沒消耗1%氫，引起絕熱溫升28。因此，必須十分小心地用氫進(jìn)行銅基催化劑的還原過程。在工業(yè)上一般采用低氫還原法，它是用高純氮為載體，配入少量的氫（1%2%）進(jìn)行還原。該方法注重在溫和條件下進(jìn)行還原，床層溫度便于控制，有利于提高催化劑的活性，保護(hù)催化劑的強(qiáng)度；不利之處為還原時間長，一般約80100小時。

17、（1）銅基催化劑還原用的氣質(zhì)指標(biāo)：氧含量1000mg/kg；硫化物0.1mg/m3（標(biāo)）；二氧化碳2.0%；氨200mg/kg；不含油霧、不飽和烴、氯化物和重金屬。（2）準(zhǔn)備工作甲醇合成環(huán)路試車正常，氣密試驗合格；用氮氣置換合成環(huán)路直至氧含量0.2%；有關(guān)的分析儀表、熱電偶、溫度記錄儀以及通人還原氣和載氣的計量要準(zhǔn)確可靠。（3）升溫還原操作用合格氮氣將系統(tǒng)充壓至指標(biāo)規(guī)定壓力，開合成壓縮機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)循環(huán)，用蒸汽噴射器控制升溫速度，按升溫還原指標(biāo)進(jìn)行升溫還原操作。（附銅基催化劑低氫還原參考方案表）階段時間 h床層溫度升溫速率/h系統(tǒng)壓力MPa循環(huán)氣中含 %（H2）空速h-1出口水汽濃度mg/kg出水

18、率%時間累計升溫室溫606013013057012還原初期13016030.10.15200010.5主期1601701701800.51.00.10.120.2200060末期180200200230430.21.51.510.020006.5階段時間 h床層溫度升溫速率/h系統(tǒng)壓力MPa循環(huán)氣中含 %（H2）空速h-1出口水汽濃度mg/kg出水率%時間累計提壓230250250401060200030005換氣25026026056070200012000 （4）注意事項升溫還原過程中，應(yīng)貫徹提溫不提氫，提氫不提溫的原則；還原期間要及時排水，嚴(yán)防醇分離器帶水帶醇；確保合成壓縮機(jī)運行正常，萬

19、一發(fā)生故障，應(yīng)立即切斷氫源與熱源，加大氮氣流量，盡可能保持床層溫度穩(wěn)定。十七、在升溫過程中，溫度升到100時，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？如何處理？在升溫過程中，有時遇到溫度升到100時，熱電偶總是顯示100而不再上升。這是由于溫度計套管內(nèi)濕度沒有處理干凈，在密閉的情況下，產(chǎn)生水蒸汽，使熱電偶指示的是這部分水蒸汽的溫度，而不是催化劑床層的溫度。處理方法：一是在該溫度下恒溫一段時間；二是立即請儀表人員進(jìn)行檢查，抽出有問題的熱電偶進(jìn)行吹干。十八、銅基催化劑的升溫還原主要掌握哪些條件？如何保證出水完全？銅基催化劑的還原一般采用氮氣作為載氣，補(bǔ)充少量的氫氣作為還原劑，隨著還原的進(jìn)行，逐步增加載氣中氫氣的濃度，以達(dá)

20、到銅基催化劑還原的要求。也有用一氧化碳或甲醇蒸氣作為還原劑，還原氣體中需含少量二氧化碳，并在較低壓力下操作，升溫還原的關(guān)鍵是控制還原速度，還原速度不宜太快，嚴(yán)格控制氫濃度與溫度，還原過程要求升溫平穩(wěn)，出水均勻，以防止溫度猛升和出水過快。如遇大量出水應(yīng)放慢提溫速率，甚至恒溫，待出水轉(zhuǎn)正常后方可繼續(xù)升溫，否則會影響催化劑的活性與壽命。還原過程中生成水，因此，在銅基催化劑升溫還原前應(yīng)事先先計算出理論水量，作為升溫還原時實際出水量是否完全的參考依據(jù)，理論水量計算方法如下。銅基催化劑在升溫還原時其出水分兩部分，一部分是物理出水量A，指催化劑本身所含的水，即根據(jù)催化劑的裝填量和催化劑的含水量可計算出物理水

21、量A：A=催化劑裝填量W催化劑含水量，水%另一部分是化學(xué)出水量，指還原氫與氧化銅中的氧結(jié)合生成的化學(xué)水B。根據(jù)催化劑的反應(yīng)式CuO + H2 = Cu + H2O 分子量 79.5 18B = 1879.5催化劑裝填量W氧化銅含量，CuO%理論水量 = A + B銅基催化劑的升溫還原應(yīng)按照還原操作指標(biāo)執(zhí)行，在還原過程中要嚴(yán)格掌握提氫不提溫，提溫不提氫的原則，即提高氣體中氫氣含量時合成塔催化劑不要提溫，提溫時不要提高氫濃度，嚴(yán)禁雙向提高操作。這樣才能幫助催化劑還原時出水完全。十九、如何延長甲醇合成催化劑的使用壽命？影響甲醇合成催化劑的使用壽命有諸多因素，各個環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格把關(guān)才能做到延長甲醇合成催

22、化劑的使用壽命，以下幾點對其影響較明顯：催化劑升溫還原時，升溫還原操作質(zhì)量的好壞對日后催化劑的使用壽命起決定作用，還原質(zhì)量好的的催化劑，其晶粒小、內(nèi)部空隙多、活性表面積大，這種催化劑投入正常生產(chǎn)后具有反應(yīng)活性高、催化劑層溫度分布均勻、使用壽命長等優(yōu)點；日常生產(chǎn)中防止催化劑超溫是延長催化劑的使用壽命的重要措施，尤其是銅基催化劑比鋅鉻基催化劑的耐熱性差得多，更要嚴(yán)格控制好塔溫在工藝指標(biāo)內(nèi)；銅基催化劑對硫的中毒十分敏感，這是因為合成氣中的硫化氫與催化劑中的銅結(jié)合將生產(chǎn)硫化銅和硫化亞銅，這大大降低催化劑的反應(yīng)活性，加快催化劑的衰老，故控制進(jìn)塔氣體中的硫化氫含量十分重要，要求進(jìn)塔原料氣體中的硫化氫含量應(yīng)

23、小于0.1mL/m3。提高工藝用水的質(zhì)量，減少氯離子帶入甲醇合成塔，微量的氯對甲醇銅基催化劑的危害是不可忽視的，故工藝用水采用一級脫鹽水為宜；進(jìn)塔氣體中夾帶的氨含量和油含量都將對催化劑的活性帶來很大影響，油在高溫下分解形成碳和高碳膠質(zhì)物，沉積于催化劑表面，堵塞催化劑內(nèi)孔隙，而油中的硫、磷、砷等會使催化劑發(fā)生永久性化學(xué)中毒。氨氣會使催化劑活性降低，如氨含量降低或消除后，催化劑活性會恢升，但不能恢復(fù)到原來的活性。開停車頻繁。 在停車過程中，不可避免地總會損害催化劑的活性。如果處理不當(dāng)，未及時置換合成塔內(nèi)的原料氣，將使催化劑的活性受到嚴(yán)重?fù)p害。二十、甲醇合成系統(tǒng)原始開車的操作要點有哪些？（1）本系統(tǒng)

24、壓力容器、壓力管道、管件及安裝均檢驗合格；（2）按設(shè)計和工藝要求，核對各設(shè)備、管道、閥門、分析取樣點、電器、儀表及對外聯(lián)絡(luò)裝置等，確保正常完好；（3）檢查與外工序連接的管道是否接好，該拆芒板是否全部拆除，系統(tǒng)中所加盲板處均作好記錄，并掛牌標(biāo)識； （4）系統(tǒng)按規(guī)程，用空氣進(jìn)行徹底吹凈；（5）系統(tǒng)按規(guī)程試氣密合格；（6）合成壓縮機(jī)在系統(tǒng)開車前，單獨試車確保合格；（7）合成塔鍋爐系統(tǒng)煮爐完畢；（8）催化劑的裝填及升溫還原操作，按“裝填方案”和“催化劑升溫還原指標(biāo)”進(jìn)行；（9）升溫還原結(jié)束，換氣轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。二十一、甲醇合成正常操作要點是什么？（1）根據(jù)催化劑使用狀況和甲醇合成系統(tǒng)運行狀態(tài)，及時與轉(zhuǎn)化

25、、壓縮、精餾等有關(guān)崗位聯(lián)系，控制好生產(chǎn)氣量和系統(tǒng)壓力；（2）按時排放油水分離器，防止帶油、跑氣及堵塞；（3）在控制系統(tǒng)近路閥、合成塔冷副線、蒸汽噴射器等手段調(diào)節(jié)催化劑床層溫度，在工藝指標(biāo)要求范圍內(nèi)，防止大幅波動；（4）根據(jù)氣量大小，調(diào)節(jié)水冷器水量；（5）及時排放醇分離器中的甲醇，防止循環(huán)氣帶醇及器底竄氣；（6）按工藝指標(biāo)要求，管理好閃蒸槽，防止超壓超儲；（7）按設(shè)備管理標(biāo)準(zhǔn)，管理好合成壓縮機(jī)；（8）加強(qiáng)與脫硫、轉(zhuǎn)化崗位的聯(lián)系，對氣體成分的組成提出適宜要求，保證甲醇合成的穩(wěn)定運行；（9）控制好洗醇塔的進(jìn)液量和液位，努力降低馳放氣中的含醇量。二十二、甲醇催化劑床層溫度急劇上升的原因是什么？應(yīng)如何處

26、理?（1）催化劑床層溫度急劇上升的原因補(bǔ)充新鮮氣量突然增加，甲醇的合成反應(yīng)熱增加，若不及時調(diào)節(jié)，則造成催化劑床層溫度急劇升高。這種現(xiàn)象多是由生產(chǎn)中加量過急或加量時未及時聯(lián)系造成；循環(huán)氣量突然減少，使氣體與催化劑的接觸時間延長，甲醇合成更接近平衡，因此，放出的反應(yīng)熱就會增加，造成催化劑床層溫度突然升高。生產(chǎn)中多因合成壓縮機(jī)故障造成循環(huán)量突然減少；新鮮氣中一氧化碳含量提高，合成反應(yīng)加劇，反應(yīng)熱增加、造成催化劑床層溫度突然升高。調(diào)節(jié)失誤造成催化劑床層溫度突然升高，如冷副閥開度過小等；測量儀表失靈。（2）處理方法加大循環(huán)氣量，當(dāng)合成壓縮機(jī)故障造時，倒用備用機(jī)；適當(dāng)開大冷副閥；必要時適當(dāng)關(guān)小合成塔的的進(jìn)

27、口閥，但注意開度不能過小，要保證有足夠流量，避免塔壁和塔出口溫度超標(biāo)； 當(dāng)測量儀表失靈時，聯(lián)系儀表工檢修。二十三、甲醇催化劑床層溫度急劇下降的原因是什么？應(yīng)如何處理?（1）催化劑床層溫度急劇下降的原因補(bǔ)充新鮮氣量急劇下降，甲醇的合成反應(yīng)熱減少，若不及時調(diào)節(jié)，則造成催化劑床層溫度急劇下降。生產(chǎn)中，多因合成壓縮機(jī)跳閘或減量未及時聯(lián)系造成該現(xiàn)象；操作不當(dāng)，調(diào)節(jié)過量，如循環(huán)量過大；冷副閥開度過大等；新鮮氣中一氧化碳含量下降，甲醇合成反應(yīng)熱減少；液體甲醇帶入催化劑床層，使合成塔錦旗中甲醇含量上升，抑制了反應(yīng)平衡，使甲醇合成反應(yīng)減緩；新鮮氣中硫化氫含量增加，造成催化劑中毒，反應(yīng)熱減少；測量儀表失靈。（2）

28、處理方法必要時適當(dāng)開大合成系統(tǒng)的的進(jìn)口閥，提高處理量；適當(dāng)開小冷副閥，提高進(jìn)塔氣溫度；減小系統(tǒng)循環(huán)量若液體甲醇帶入催化劑床層，應(yīng)立即降低醇分離器的液位；降低原料氣中的硫化氫含量；當(dāng)測量儀表失靈時，聯(lián)系儀表工檢修。二十四、合成塔出口的溫度控制有何意義？造成過高的原因是什么？如何處理？合成系統(tǒng)中所有高壓容器及管道，都限定其操作溫度范圍，一定要嚴(yán)格控制。一般低碳鋼材料制造的高壓管道，操作溫度不高于200，這是因為在比較高的溫度下，吸附在鋼表面的分子氫，發(fā)生部分分解而變成原子氫或離子氫。原子氫通過晶格向鋼內(nèi)擴(kuò)散，引起鋼組織的化學(xué)變化，使碳化物分解產(chǎn)生甲烷，使鋼脫碳并產(chǎn)生大量晶界裂紋，從而使鋼的強(qiáng)度和塑

29、性都顯著變化，因此，在合成塔操作時，一定要嚴(yán)格控制好合成塔出口氣體的溫度在指標(biāo)內(nèi)，防止在較高溫度下氫分子對低碳鋼的化學(xué)腐蝕。（1）造成過高的原因經(jīng)過冷副線的氣體流量過小，使入塔原料氣溫度過高；原料氣中的一氧化碳含量高，生產(chǎn)負(fù)荷太重，反應(yīng)生成熱量大。（2）處理方法在操作工況允許的條件下，關(guān)小冷副線的閥門，降低入塔氣體溫度；在操作工況允許的條件下，盡量用加大循環(huán)量的方法，控制催化劑床層溫度。二十五、合成塔進(jìn)口壓力上漲有哪些原因？如何處理？在合成甲醇時，其反應(yīng)壓力都有一個平衡點，在正常生產(chǎn)時這個壓力平衡點較為穩(wěn)定，如發(fā)現(xiàn)合成塔進(jìn)口壓力上漲，可能有以下幾個原因：催化劑反應(yīng)溫度下跌，合成反應(yīng)變差，甚至惡

30、化，而新鮮氣源又不斷入塔，造成系統(tǒng)壓力上漲，甚至超壓。處理方法：找出溫度下跌的原因并積極處理調(diào)節(jié)，關(guān)副線、冷激副線或減少循環(huán)量。如系統(tǒng)壓力超指標(biāo)，可適當(dāng)減量或放空；循環(huán)氣中甲烷含量的增高會引起氫、一氧化碳、二氧化碳有效分壓的降低，影響甲醇的合成反應(yīng)，這也是造成合成塔進(jìn)口壓力上漲的原因之一。處理方法：適量增加塔后放散量或降低新鮮氣中的甲烷含量；循環(huán)氣量突然減少或中斷也會引起合成塔進(jìn)口壓力上漲。處理方法：尋找循環(huán)氣量突然減少或中斷的原因，主要有電氣故障、儀表連鎖及設(shè)備缺陷引起的壓縮機(jī)停機(jī)。合成氣水冷效果差，引起合成反映不佳也會造成合成塔進(jìn)口壓力上漲。處理方法：增加水冷器冷卻水量，如遇事故斷水則停車

31、。其他如增開或倒用壓縮機(jī)，增加了新鮮氣量而未及時通知合成崗位也會引起合成塔進(jìn)口壓力上漲。二十六、合成塔進(jìn)口壓力下降有哪些原因？如何處理？在甲醇合成反映趨向平衡時，其系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在一定的范圍之內(nèi)，如發(fā)現(xiàn)合成塔進(jìn)口壓力突然下降或緩緩下降，應(yīng)引起重視立即檢查，一般有以下幾個原因：新鮮氣量如同減少會引起合成塔進(jìn)口壓力下降，主要原因是壓縮機(jī)故障跳閘所致。處理方法：迅速組織力量倒開備用壓縮機(jī)，盡快恢復(fù)送氣。在恢復(fù)送氣前，相應(yīng)減少合成塔循環(huán)量及調(diào)節(jié)主、副線流量來穩(wěn)定合成塔反應(yīng)溫度。粗甲醇分離器液位失控引起跑氣也會使合成塔進(jìn)口壓力下降。處理方法：關(guān)小或暫時關(guān)閉分離器的排液閥，恢復(fù)分離器正常液位。壓縮及合成工段

32、的設(shè)備、管道損壞引起泄漏也會使合成塔進(jìn)口壓力下降。處理方法：組織檢修人員進(jìn)行搶修。合成塔進(jìn)口壓力下降緩慢，也應(yīng)引起重視，檢查運行中的壓縮機(jī)是否有故障、系統(tǒng)中是否有泄漏，以及校驗確認(rèn)壓力表是否失靈等。二十七、如何選擇合成塔工藝操作條件？選擇合適的工藝操作條件，對獲得高產(chǎn)低耗具有重要意義。使用不同的催化劑和不同結(jié)構(gòu)型式的合成塔，其對工藝操作條件也有不同的要求。（1）操作壓力 銅基催化劑由于活性溫度較低（230290），低壓操作壓力為5 MPa。C307型合成甲醇催化劑的操作壓力：315 MPa。既可在低壓下操作，也可在高壓下操作。（2）操作溫度 甲醇合成催化床的操作溫度主要由催化劑的活性溫度所決定

33、。C307型合成甲醇催化劑的操作溫度：190300 ，而最佳溫度：210260 。催化劑使用前期的操作溫度比后期要低，它的操作溫度區(qū)間在210260較適宜。（3）氣體組成 對甲醇合成原料氣，即合成工序的新鮮氣，其氫碳比要求控制在（H2CO2）/（CO+ CO2）=2.052.15，并保持一定量的CO2 ，一定量CO2的存在對保持催化劑的高活性是有利的，適量的 CO2可以降低反應(yīng)熱，這對維持床層溫度也是有利的。（4）空速及氣體的循環(huán) 氣體一次通過合成塔僅能得到3%6%的甲醇。原料氣的甲醇合成率不高，因此原料氣必須循環(huán)使用。在甲醇生產(chǎn)中，空速一般控制在1000030000h-1之間。C307型合成

34、甲醇催化劑的操作空速：400020000 h-1。二十八、控制合成水冷器后的氣體溫度有和意義？合成塔出口的高溫氣體經(jīng)過水冷凝器冷卻后，氣體中的甲醇和水蒸汽被冷凝成液體，經(jīng)分離器后甲醇被分離出來。冷凝量的多少，視氣體冷卻后的壓力和溫度而定。一般控制合成水冷后的氣體溫度在40 以下。采用低壓法合成甲醇時，冷卻分離后氣體中的甲醇含量為0.6%左右，采用高壓法則可小于0.1%。水冷后的溫度控制過高，分離氣體內(nèi)的甲醇和水蒸汽含量及氣體溫度都隨著升高。一則增加循環(huán)壓縮機(jī)的動力消耗，二則會抑止甲醇的合成反應(yīng)。但是，水冷后的溫度也不宜控制過低，氣體溫度在20 以下時，效果就不明顯了。再降低溫度就增加設(shè)備投資及

35、冷卻水的消耗。一般在操作時控制合成水冷器后的氣體溫度在2040。二十九、影響水冷器效果的主要原因是什么？當(dāng)生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)水冷效果有下降時，一般有以下幾個原因：冷卻水量明顯減少。 此時應(yīng)開大冷卻水的進(jìn)水閥門或提高進(jìn)水壓力；較長時間不清洗會使水冷器管壁積垢。 需加強(qiáng)水質(zhì)處理及定期清洗設(shè)備；合成過程中生成的石蠟物質(zhì)吸附在水冷器管壁上。 采取適當(dāng)減少冷卻水量，有溫度較高的合成氣來熔化石蠟，如情況嚴(yán)重應(yīng)停車處理。三十、分離效果對合成反應(yīng)有何影響？ 微量甲醇對合成反應(yīng)影響很小，但如果水冷效果不好或分離效果差，氣體中甲醇將含量明顯上升，對合成反應(yīng)十分不利。首先是離心式壓縮機(jī)的負(fù)荷加重，電機(jī)電流上升，嚴(yán)重時葉輪、

36、葉片被擊碎。其次，甲醇的氣體進(jìn)入合成塔，表現(xiàn)最明顯的是催化劑層最上層溫度迅速下跌，若液態(tài)甲醇進(jìn)入合成塔，則汽化時合成反應(yīng)惡化，塔壓上漲，甚至超壓被迫放空。因此，水冷分離效果的好壞對合成反應(yīng)有很大影響，應(yīng)該嚴(yán)格控制好水冷器溫度和分離器液面，防止甲醇帶入合成系統(tǒng)。三十一、如何分析甲醇分離器的分離效率？影響分離器分離效率的因素是哪些？甲醇蒸氣經(jīng)冷凝后，甲醇液滴在分離器內(nèi)沉降分離。根據(jù)斯托克斯公式o = 1.74gd（rsr）/r1/2式中o甲醇液滴在氣體中的沉降速度，m /s； d液滴顆粒直徑，m；rs甲醇液的密度，kg/ m3；r混合氣體的密度，kg/ m3；g重力加速度，m/ s2；由公式可知，甲醇液滴在氣體中的沉降速度與液滴顆粒直徑、甲醇液與混合氣體的密度差的平方根成正比，與混合氣體的密度平方根成反比。要提高分離效率，就要提高沉降速度、增加液滴顆粒直徑；提高甲醇液與混合氣體的密度差；降低混合氣體的密度等。其中增加液滴顆粒直徑與增加甲醇液與混合氣體的密度差，都與分離氣體的溫度有關(guān)。液滴顆粒直徑與甲醇液的粘度、表