甲醇合成操作问答

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1、第一章 低压甲醇合成原理1、合成工段的主要任务是：合成工段是将含H、CO、CO?的原料气（5.45Mpa、40C）,在一定压力（4.9 Mpa）、温度（220 260C）、触媒（RK-05）作用下，合成粗甲醇，并利用其反应热副产2.13.9Mpa的中压蒸 汽，减压至0.7Mpa并入蒸汽管网。2、合成甲醇的主要反应式及影响因素：（1）CO+2H2 =CH3OH+Q（2）CO2+3H2=CH3OH+H2O+Q操作温度，操作压力，催化剂性能，空速，原料气的氢碳比。；3、甲醇合成反应的特点：（1）体积缩小的反应；（2）放热反应；（3）可逆反应；（4）气、固相催化反应；（5） 伴有多种副反应发生。4、合

2、成工段的主要控制点：（1）合成塔进出口温度；（2）汽包液位；（3）汽包压力；（4）分离器入口温度；（5） 分离器液位；（6）系统压力；（7）原料气氢碳比；（8）弛放气压力。5、压缩机循环段的作用：合成塔内是个体积缩小的反应，加上甲醇的冷凝分离和系统阻力，反应后的压力要下降，为了保证系统压力稳定不变，除了补充新鲜气外，还要利用循环段将反应后 剩余的气体加压，然后送往合成塔循环利用，以提高气体总转化率。6、空速的定义及空速对甲醇合成的影响：空速：单位时间内，单位体积催化剂所通过的气体流量。提高空速，单程转化率下降， 减缓催化反应，有利于保护触媒和提高产量。但提高空速，循环段能耗增加，如果空速过高，

3、 反应温度下降明显，有时温度难以维持，产量下降。7、压力对甲醇生产的影响、压力的选择原则：甲醇反应是分子数减少的反应，增加压力对正反应有利。如果压力升高，组分的分压提 高，因此触媒的生产强度也随之提高。对于合成塔的操作，压力的控制是根据触媒不同时期，不同的催化活性，做适当的调整， 当催化剂使用初期，活性好，操作压力可较低；催化剂使用后期，活性降低，往往采用较高 的操作压力，以保持一定的生产强度。总之，操作压力的选用须视催化剂活性、气体组成、 反应器热平衡、系统能量消耗等方面的具体情况而定。8、温度对甲醇生产的影响、温度的选择原则：用来调节甲醇合成反应过程的工艺参数中，温度对反应混合物的平衡和速

4、率都有很大的 影响，由H2与CO反应生成甲醇和H2与CO生成甲醇的反应，均为可逆放热反应。对于可逆 放热反应而言，升高温度，虽然可使反应速率常数增大，但平衡常数的数值降低。当反应混 合物的组成一定而改变温度时，反应速率受着这两种相互矛盾的因素影响。因此这就需要一 个最佳的操作温度。所谓最佳温度就是：对于一定的反应混合物组成，具有最大反应速率时的温度。研究表明： 最佳温度值与组成有关，在同一初始组成情况下则与反应速率有关，当甲醇含量较低时，由 于平衡的影响相对很小，最佳温度就高，随着反应的进行，甲醇含量升高，平衡影响增大， 最佳温度就低。即先高后低。实现最佳温度，还要考虑到触媒的特性和寿命，触媒

5、使用初期，活性较好，反应温度可 低些，触媒使用后期，温度要适当提高，对铜基触媒而言，其初期，使用温度在220240C, 中期在250C左右，后期使用温度可提高到260270C。9、循环气中的惰性气体而已及对合成甲醇的影响惰性气体有：CH4、N2、Ar。惰性气体组分在合成反应中不参与反应，但影响着反应速 率。惰性气体含量太高，降低反应速率，生产单位产量的动力消耗增加；维持低惰性气体含 量，则放空量增大，有效气体损失多。一般来说，适宜的惰性气含量，要根据具体情况而定， 而且也是调节工况的手段之一，触媒使用初期，活性高则可允许较高的惰性气含量；触媒使 用后期，一般维持在较低的惰性气含量。目标若是高产

6、则惰性气含量可较低，目标若是低耗, 则可维持较高的惰性气含量。10、合成甲醇的原料气中CO2的量对合成甲醇的影响（1）从反应式看，CO2能参加生成甲醇的反应，CO2合成甲醇要比CO多耗1分子H2，同时生 成1分子h2o，因此当原料气中H2含量较低的情况下，应使更多的H2和CO生成甲醇。（2）CO2的存在，一定程度上抑制了二甲醚的生成。因为二甲醚是2分子甲醇脱水反应的 产物，CO2与H2合成甲醇的反应生1分子H2O, H2O的存在对抑制甲醇脱水反应起到了积 极的作用。（3）它阻止CO转化成CO2，这个反应在H2O存在时会发生。（4）更有利于调节温度，防止超温，保护铜基催化剂的活性，延长使用寿命。

7、（5）能防止催化剂结碳。原料气中CO2一般控制在3%左右。11、CO2的存在对合反应的不利影响： 与CO合成甲醇相比，每生成1千克甲醇多耗0.7m3的H2； 粗甲醇中的含水量增加，甲醇浓度降低，导致精馏蒸汽消耗升高。12、新鲜气氢碳比的确定、目的及指标：A：是根据整个合成系统的物料平衡来决定的。B：为了满足物质反应的要求，以维持系统的稳定生产。C： （ H2- CO2）/（CO+CO2）=2.5215。13、气体为何要循环利用由于平衡和速率的限制。合成塔的单程转化率不高，特别是低压下操作的情况，因此有 效气体需在分离出产物后再循环利用，以提高气体的总碳利用率。14、驰放设置在甲醇分离器后的目的

8、：因为分离器出口气体是参加反应后所剩的余气，且甲醇大部分被分离出来，因此惰性气 体在此时是浓度最高的。所以在此设置驰放气比较经济，而且利于系统的稳定操作。15、一个非常重要的工艺指标：甲醇分离器液位如果分离器液位过高，会使液体随气体带入循环段，严重时产生液击，损坏压缩机，而 且人塔气中甲醇含量增高，恶化了合成塔内的反应，加剧了副反应的生成；液位过低，容易 发生串气事故，高压气串入低压设备系统，造成爆炸事故。所以液位要求控制在：3050%。16、汽包排污有连续排污和间断排污的作用：调节水质，提高传热效率。微调汽包温度。17、空速的调节（1）调节循环机近路；（2）增减新鲜气量；（3）调节驰放气量。

9、18、甲醇装置中易燃易爆，易中毒的物质易燃易爆物质：H2、CO、CH4、CH3OH、CH3OCH3。易中毒物质有：CO、ch3oh。20、汽包压力控制合成塔温度合成塔内壳程的锅炉水吸收管程内合成甲醇的反应热后变成一定温度的沸腾水，沸腾水 上升进入汽包后在汽包内上部形成与沸腾水温相对应的饱和蒸汽，它所显示的压力即为汽包 压力。合成塔内的反应热就是靠沸腾水不断上升产生外送蒸汽而带走热量，床层温度才得以 保持稳定，所以床层温度直接受沸腾水温的影响，它随着沸腾水温的改变而改变。在汽包内 对于一定温度的沸腾水来说，就会有与之相对应一定压力的饱和蒸汽压,而且两者相互影响， 一对应。当沸腾水的温度上升(或下

10、降)后，与之对应的沸腾水的温度也会相应地跟着上 上升(或下降)，即而也影响到床层温度的上升(或下降)。因此，调节汽包压力，就能相对 应地调节催化剂床层温度。一般是汽包压力每改变O.IMpa,床层温度也相对应改变1.5C。21、此次使用的催化剂(触媒Cat)型号和化学组成次次使用的催化剂型号为：RK-05型铜基催化剂。组成CuO： 4856%、ZnO： 2226%、 Al2O3 :8%；此外尚含有少量石墨和水。22、影响Cat使用寿命的因素(l) Cat中毒；(2)热老化；(3) Cat的强度；(4)开停车频繁程度；(5)工艺指标执行不严，操作不当。23、能使Cat中毒的物质、在操作中延长Cat

11、寿命的关键能使催化剂中毒性的物质有：Cl、S、胺类，Fe及油类(引起结炭，堵塞活性表面)， 操作中延长Cat寿命方法有：(1) Cat装填时，严格按方案进行，严防架桥现象。(2) Cat升温还原过程中。首先保证还原气中Cl、SWO.IPPm,其次严格按升温还原方案进 行，切记提温，提氢不可同时进行。要做到彻底还原，使其充分发挥催化作用。(3) 由于Cat在使用初期活性较高，随着时间增加，活性逐渐下降，因此，Cat操作温度应随时间不同而由低到高。(4) 操作过程中应避免温度急剧上升或下降，严禁超温。24、硫(S)、氯(C1)、油对Cat的危害硫(S)、氯(Cl)与Cat中的Cu作用生成无活性的物

12、质：Cu+ S = CuS；Cu+2 Cl = CuCl2，油受热分解析碳.堵塞催化剂活性中心，使活性下降。25、使用的基本程序(1) 合成回路吹扫清理；(2) Cat的装填；(3) Ca升温还原；(4) Cat使用初期温度220C，中期230C，末期260C，循环量逐渐增大；(5) 降温钝化；(6) 卸出更换。26、Cat的两大特点(1) 本身不参加反应，反应前后其物理、化学性质不变；(2) 改变了反应历程，加快反应速度。27、Cat升温还原前，合成塔水系统阀门的设定操作(1) 打开汽包放空阀；(2) 汽包压力调节阀各阀门都关闭；(3) 汽包上水调节阀的前后切断、旁路、倒淋阀都关闭；(4)

13、汽包及合成塔壳侧排污关闭；(5) 用临时上水线，向汽包加脱盐水；(6)关死入喷射器的蒸汽阀。28、Cat升温还原前汽包里加冷水保护Cat活性的重要一点就是在升温过程中防止有剧烈温升，否则就会影响其机械性 能，缩短使用寿命，加入冷水主要是使其升温均匀，防止Cat被损伤。29、Cat还原过程“三”原则（1）三低：低温出水、低点还原、还原后有一个低负荷生产期；（2）三稳：提温稳、补H2稳、出水稳；（3）三不准：不准提H2提温同时进行、不准水分带入塔内、不准长时间高温出水；（4）三控制：控制补氢速度、控制CO2浓度、控制好小时出水量。30、升温还原时产生的液体排放注意事项（1）首先准备好放水装置和计量

14、用的器具；（2）当分离器有液位时，开始每半小时候排放一次，并认真称重、记录；（3）排放时，人要注意站在上风口，以防中毒窒息；（4）残液不许随地乱倒，应排至指定地点，以防着火；31、Cat升温还原的终点判断及注意事项终点判断：（1）合成塔出、入口 C0+ H2%基本一致；（2）分离器的液位不再上升；（3）分析水含量。注意事项：（1）升温过程中严格按升温还原曲线进行。（2）要求温升平衡，出水均匀，防止温升过快，造成出水过快，使Cat机械强度下降。（3）整个过程中，严格按照提氢、提温不同时的原则进行。（4）做好专项记录，画好实际升温曲线。32、Cat的钝化Cat的钝化目的：防止Cat因被氧化而导致卸

15、不出来，防止卸出后与大气接触发生强氧 化反应，引起火灾或损坏设备。Cat的钝化的方法：将空气定量加入合成系统，N2正压循环逐步通过Cat,使Cat氧化 为氧化态（CuO）。33、Cat钝化时系统压力的控制Cat钝化时维持系统压力为：0.5Mpa。34、在Cat钝化过程中，如果发现合成塔温度飞温的处理立即停止加氧，同时加大汽包上水，并加大汽包排污量，开大汽包放空量。35、Cat使用初期温度控制使用初期温度的提高，将加快铜晶粒长大的速度，即加快活性衰退的速度，使用初期一 般轻负荷期间控制在：215220C。36、新鲜气中S、Cl含量要求如果新鲜气s、Cl含量高，应立即停送新鲜气，净化系统后放空，合成按短期停车做相 应处理。新鲜气中S、Cl含量要求W0.1PPm。37、合成汽包安全阀值、闪蒸槽安全阀值的设置汽包阀值为：初期4.8Mpa （260C时的压力）中、后期5.1Mpa。闪蒸槽（膨 胀槽）值为：0.6MPa。38、化学平衡、浓度、压力、温度对化学平衡的影响对于可逆反应，正反应速度等于逆反应速度（也就是单位时间内正反应消耗的分子数目， 等于逆反应生