影响甲醇合成产量因素分析

蒋帅刘丽蔡洪城

关键词：甲醇；产量；影响。

甲醇是一种重要的有机化工原料，可用来生产甲醛、醋酸等一系列化工产品，而且还还是新一代重要的能源和基本化工原料，可以加入汽油掺烧或代替汽油作为动力燃料以及生产甲醇蛋白，甲醇产品具有广阔的市场发展前景。现在国内制甲醇主要以天然气、焦炉煤气为主要原料气，焦炉气制甲醇是目前国内建设比较多的装置，投资焦炉气制甲醇项目是一项环保工程，解决了焦炉气排放问题，从而变废为宝。无论用什么作为原料气，如何提高甲醇产量、降低消耗，是每个企业值得去研究和探讨的课题。

影响甲醇产量的因素很多，下面列举一些主要原因

1、温度的影响

温度对甲醇合成的影响是两方面的，它同时影响平衡常数和反应速度常数。因为甲醇的合成是可逆放热反应，温度升高则反应速度常数增大，而平衡常数减小，平衡浓度降低，两者综合作用的结果使甲醇合成中，对应一定的组成，总存在一最大反应速度。使反应速度最大的温度，即最佳操作温度，在此温度下，甲醇合成反应速度最快。最佳温度是与组成相对应的，在同一初始组成情况下，当甲醇含量升高，平衡影响增大，最佳操作温度就低。由此可见，在甲醇合成中，随着气流从上而下经甲醇合成塔，甲醇含量升高，最佳操作温度下降，形成一条连续的最佳操作温度曲线。但，在工业生产实际中，要使反应沿最佳操作温度曲线进行，显然是不可能的。然而对于指导生产来说，完全可以在具体情况下，利用此原理，制定合适的工艺条件。在触媒使用初期，活性较好，出口组成接近平衡，应通过控制较低的汽包产汽压力，控制较低的热点温度。随着触媒使用时间的延长，活性衰减，则逐步提高汽包产汽压力，提高热点温度，以期获得最高的合成率。X;Z4j1E3o5Z*O8i

2、压力的影响w'Q,P0p,E%k#e)E

由于甲醇合成反应是分子数减小的反应。因此，反应也随着压力升高而加速，因此增加压力对平衡有利。甲醇的平衡浓度将随压力的提高而增加，同时，反应也随着压力升高而加速。因而提高压力将促进甲醇的合成。合成塔的设计通常在经济上是作了权衡的。5g6R4w+V8

3、氢碳比的影响$M6s4V7D,B"]

送往合成部分的新鲜气的氢碳比：（H20-CO2）/（CO2＋CO）通常应维持在2.0-2.1，这是因为甲醇的合成是以此比例进行的。但必须指出：在合成塔中的氢碳比不是2.0-2.1。实验证明，最大反应速度时的氢碳比并不是化学计量的氢碳比，而是由反应动力学方程确定最佳氢碳比，而对不同的合成催化剂，最佳氢碳比会有所不同。对于XNC-98甲醇合成催化剂实际操作中，入塔气氢碳比一般控制在3～5。为了使进入合成塔的氢碳比达到最佳氢碳比，新鲜气中的氢碳比可以稍稍高于化学计量的氢碳比2.0-2.1。

4、空速的影响0I5P1\'~(J-s;j

在较高的空速下，反应的时间比较短，所以合成塔出口甲醇浓度就不能象低空速那样高，但是，产率的降低导致的产量减少远远小于因空速增加而增加的产量增加。即，由于有较多的气体经过合成塔，所增加的产量足以弥补由于停留时间短，反应不完全而引起的产量降低。所以，在其它条件不变时，增加合成塔的气量会提高产量。对于XNC-98合成甲醇催化剂最低空速不小于5000Nm3/h,一般控制在8000-10000Nm3/h比较合适。

5、二氧化碳的影响

气量变化不大的情况下，甲醇产量随着原料气中二氧化碳的变化，也会有明显变化，一般来说原料气中二氧化碳应保持在1.2%以上，才能使甲醇合成催化剂呈现高活性。此外，有二氧化碳存在时，合成甲醇的热效应比无二氧化碳时要小，催化拍床温度易于控制。经相关资料查询得知，氢与一氧化碳合成甲醇时，其活性中心存在于被还原的Cu-CuO界面上，在生产过程中，气相中保持一定量的含氧极性分子，可防止催化剂还原老化。但是，二氧化碳体积分数过高，会造成粗甲醇中含水量的增多，降低压缩机生产能力，增加气体压缩与精馏粗甲醇的能耗，增加原料气的消耗。所以原料气中二氧化碳体积分数控制在3%-5%较适宜。

5、惰性气体的影响D,V4H6E

在甲醇分离器出口，有一部分气体作为驰放气从循环气吸入端吹出，并作为燃料使用，这是为了控制合成回路的甲烷及其它惰性气体含量。否则，它们将在合成回路中积累使合成回路效率降低，系统压力升高，生产能力下降。其流量根据合成系统惰气量来控制。正如前面所述，合成回路惰气含量对应一定的操作条件有一最佳值，在实际生产中可根据一定的经验进行控制。甲烷为惰性气体，不参与反应，但甲烷的存在会降低有效组分的分压，从而影响甲醇的产量。

6、循环气中甲醇含量的影响U7P:r4Z5_

循环气中甲醇含量赿低，合成塔的单程合成效率赿高.b-R07、新鲜气流量的影响

单独把新鲜气流量加大可以增加产量，并使系统压力上升，触媒热点温度升高，惰性气体含量增加。反之，效果相反。在正常情况下，改变新鲜气流量过后，总是应进行其它工艺参数的调整以适应新的工艺条件。当然，新鲜气流量是由产量来决定的，且合成部分的进气的增加必须以工厂造气工序产气量的增加为前提。同时，正常情况下，亦不允许新鲜气在压缩机吸入罐外放空。因为新鲜气放空将直接导致有效气体的损失，所以造气工序产气量亦总是以合成气压缩机的能力为限的。

8、结语

其他影响甲醇合成的因素还有催化剂升温还原的好坏、催化剂本生质量以及操作问题。总之，在生产过程中影响甲醇合成反应的主要工艺条件是温度、压力、气体组成、空速。在实际的生产中制定这些工艺指标时分析这些因素的相互联系，及时调整，才能使甲醇合成反应达到最佳的效果，使催化剂的利用率达到最高，降低单耗，提高粗甲醇质量。

【文献参考】1、河北化工,HebeiChemicalEngineeringandIndustry,编辑部邮箱2010年05期期刊荣誉：ASPT来源刊CJFD收录刊。2、甲醇合成催化剂使用经验总结.天然气化工，2000，25(2)：37-43.