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甲醇合成操作52个问题解答

1、甲醇合成工段的主要任务是什么？

在高温、高压和有催化剂的条件下，使H2、CO和CO2混合气在合成塔内反应生成甲醇，反应后的气体经冷却、冷凝，分离出甲醇,未反应的气体和补充的新鲜气经升压后返回合成塔继续反应，甲醇合成产生的反应热用于副产2.5Mpa的蒸汽。

2、甲醇合成过程中的化学反应有哪些？

（1）主反应：

CO+2H2=CH3OH+QCO2+3H2=CH3OH+H2O+Q

（2）副反应：

2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+QCO+3H2=CH4+H2O+Q

4CO+8H2=C4H9OH+3H2O+QCO2+H2=CO+H2O-Q

nCO+2nH2=(CH2)n+nH2O+Q

由此可见,甲醇反应过程中有一系列副反应,生成了水和几十种微量的有机杂质,这些含有水和有机杂质的甲醇称为粗甲醇。

3、甲醇合成反应的特点是什么？

(1)可逆反应

(2)放热反应

(3)体积缩小的反应

(4)需要触媒才能进行的气-固相反应。

4、影响甲醇反应的因素有哪些？

(1)温度

(2)压力

(3)气体组成

(4)触媒性能

(5)空速

(6)惰性气含量

5、温度是如何影响甲醇反应的？

从热力学观点来看，低温有利于甲醇的合成，但从动力学角度来看，提高反应温度能提高反应速度，所以必须兼顾这两个条件，选择最适宜的反应温度。

温度过低达不到催化剂的活性温度，反应不能进行；温度太高，反应过快，温度难以控制，易使催化剂衰老失活，而且随着温度逐渐增加，平衡常数逐渐降低，反应速度甚至下降。另外，反应温度越高，副反应增多，所以对于一定的反应物组成应有一个最适宜的反应温度。

6、压力对甲醇合成反应的影响如何？

答:压力的高低,取决于使用触媒的性质,对铜基触媒而言,压力越高,反应越易向生成甲醇的方向进行,平衡甲醇含量越高,甲醇越易冷凝及分离,生产强度越高。

7、甲醇催化反应过程有几个步骤？

答:甲醇合成反应是一个气固相催化反应的过程,共分五步:

（1）CO和H2扩散到催化剂表面；

（2）CO和H2被催化剂表面吸附；

（3）CO和H2在催化剂表面进行化学反应；

（4）CH3OH在催化剂表面脱附；

（5）CH3OH扩散到气相中去。其中第三步进行的较慢,整个反应过程取决于该步骤进行的速度,因此,影响反应的各个因素应控制在最合适反应进行的条件下。

8、催化剂层的灵敏温度和热点温度各指什么为什么要严格控制热点温度？

答:催化剂的灵敏温度,是指入催化剂层的第一个点,由它来反映出催化剂层中的温度变化。热点温度,指的是催化剂层中的最高温度。这个温度虽是催化剂层内某一点的温度,但能全面反映温度的操作情况,所以要严格控制。热点温度应根据不同型号的催化剂和催化剂在不同时期的活性及当时的操作条件,而有所变动。

9、在实际操作中为什么尽可能将热点温度维持低些？

答:这是因为:

(1)热点温度低,对甲醇反应的平衡有利

(2)可以延长催化剂的使用寿命；

(3)高温容易破坏金属的机械性能和加速化学腐蚀。由反应理论可知,催化剂理想的温度分布是先高后低,即热点位置在催化剂上部。

10、热点温度为什么会下移？

答:

(1)催化剂长期处于高温下或温度波动大,活性下降。

(2)毒物影响致使上层催化剂活性下降,热点下移。

(3)催化剂还原不好,上层催化剂活性较差,热点下移。

(4)操作不当,循环气量过大,使上层温度下降,热点下移。

11、如何控制合成塔的温度？

合成塔的温度主要是通过调节汽包蒸汽压力来控制的,在4.0Mpa附近,蒸汽压力变化0.1Mpa,对应温度变化约1.35℃,利用合成汽包蒸汽压力来控制塔温度,既简单又可靠。合成塔的温度一般随触媒使用时间的不同而做适当的调整。当通过调整温度、压力和空速也不能维持甲醇产量或合成塔压差超过规定值时,则需停车更换触媒。

12、合成塔催化剂层的温度突然下降,可能有哪些因素如何处理？

(1)液体甲醇带入塔内会引起催化剂层的温度迅速下降。

(2)气体组分的变化使合成塔催化剂层的温度下降。如新鲜气氢碳比不当,甲烷含量增多都会影响甲醇合成反应,减少了反应热量使合成塔催化剂层的温度下降。

(3)新鲜气量突然减少,也会引起合成塔催化剂层的温度下降。气量减少原因也可能是压缩机跳车或设备、管道的泄漏引起的。

(4)合成塔内件损坏。

(5)仪表失灵而引起的温度下跌假象。

13、合成塔催化剂层温度上涨的原因？

(1)循环气量减少会使塔温上升。

(2)气体组分变化,如新鲜气中甲烷含量下降也会使塔温上涨。

(3)仪表失灵引起的温度上涨假象。

14、合成塔进口压力上涨有哪些原因？

合成甲醇时,无论采用何种生产工艺,其反应压力都有一个平衡点,在正常生产时这个压力平衡点较为稳定,压力如上涨,可能有以下几个原因:

(1)反应温度下跌,合成反应变差,甚至恶化。而新鲜气源又不断送入造成系统压力上涨,甚至超压。

(2)循环气中甲烷含量升高会影响甲醇合成反应,也是造成进口压力上涨的原因。

(3)合成气经循环水冷却器时冷却效果差，使生成的甲醇不能分离出去。

(4)增加新鲜气量而未及时通知合成岗位。

(5)触媒活性下降，转化率不高。

15、合成塔进口压力下降有哪些原因？

生产中如发现合成塔进口压力突然或缓慢下降,应引起重视,查明原因。

(1)新鲜气量突然减少会引起合成塔进口压力下降。

(2)粗甲醇分离器液位失控引起跑气。

(3)合成系统的设备、管道损坏引起泄漏。

(4)压力表失灵。

16、对甲醇合成触媒的要求是什么？

(1)低温活性好;

(2)耐热、抗毒性好;

(3)机械强度高,阻力小;

(4)原料易得,价格便宜。

17、铜基触媒为什么要还原？

厂家生产的触媒是氧化态的,而氧化态的触媒没有活性,必须把其中的氧化铜还原才具有活性,即将触媒中组分CuO还原为单质铜。并和组分中的ZnO熔固在一起,才具有活性。铜基触媒还原的反应方程式：CuO+H2===Cu+H2O+Q。该反应为放热反应,还原过程出水量为催化剂重量的20%左右。

18、催化剂的装填有什么要求？

(1)整个过程专人负责,包括从领出到装填完毕。

(2)轻搬轻放,严禁猛摔猛抛,避免催化剂破损。

(3)催化剂绝对不能受潮。

(4)装填时严禁任何杂物混入塔内,尤其是铁质,因为铁在合成塔内是促使合成

产生甲烷的催化剂。

(5)催化剂应均匀的装入每个列管内,使每个管内间隙松实一致。