合成气合成甲醇
合成气制甲醇
②反应条件 a.反应温度及压力：
可逆放热反应，温度升高，反应速率增加，而平衡常数下降
反应温度
反应温度因催化剂种类而异
ZnO-Cr2O3：
380 ～ 400℃
CuO-ZnO-Al2O3： 230 ～ 270℃
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与副反应相比，主反应是摩尔数减少最多而平衡常数最小的
反应，因此增加压力合成甲醇有利
△H298=-90.8kJ/mol
CO2 存在时CO2 2H 2 CH 3OH H 2O △H298=-49.5kJ/mol
副反应
2CO 4H 2 CH3OCH 3 H2O
CO 3H2 CH4 H2O 4CO 8H 2 C4H9OH 3H 2O CO2 H2 CO H2O
防护措施
呼吸系统防护：可能接触其蒸气时，应该佩戴过滤式防毒面罩(半面罩)。 紧
急事态抢救或撤离时，建议佩戴空气呼吸器 眼睛防护：戴化学安全防护眼镜。 身体防护：穿防静电工作服。 手防护： 戴橡胶手套。
急救措施
皮肤接触：脱去被污染的衣着，用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。 眼睛接触：提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。 吸入： 迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，
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●增加空速在一定程度上能够增加甲醇产量 ●增加空速有利于反应热的移出，防止催化剂过热 ●空速太高：转化率降低，循环气量增加，从而增加能量消耗；
增加分离设备和换热负荷，引起甲醇分离效果降低； 带出热量太多，造成合成塔内的催化剂温度难以控制
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c.原料气组成
甲醇合成原料气化学计量比为 H2︰CO=2︰1 实际生产
4.合成
在催化剂、高温、高压作用下合成，得到粗甲醇
合成气制甲醇反应方程式
合成气制甲醇反应方程式
合成气制甲醇反应方程式为：H2 + CO → CH3OH。
甲醇可以固体（如煤、焦炭）液体（如原油、重油、轻油）或气体（如天然气及其他可燃性气体）为原料，经造气净化（脱硫）变换，除去二氧化碳，配制成一定的合成气（一氧化碳和氢）。
在不同的催化剂存在下，选用不同的工艺条件。
单产甲醇（分高压法低压和中压法），或与合成氨联产甲醇（联醇法）。
将合成后的粗甲醇，经预精馏脱除甲醚,精馏而得成品甲醇，高压法为BASF最先实现工业合成的方法，但因其能耗大，加工复杂，材质要求苛刻，产品中副产物多,，今后将由ICI低压和中压法及Lurgi低压和中压法取代。
甲醇的化学式为CH3OH。
最早从木材干馏得到故又称木醇或木精。
甲醇是无色有酒精气味易挥发的液体。
熔点-93.9℃、沸点64.7℃、密度0.7914克/厘米3（20℃）、能溶于水和许多有机溶剂。
甲醇有毒，误饮5～10毫升能双目失明，大量饮用会导致死亡。
禁酒的国家，把甲醇掺入酒精中成变性酒精，使其不能饮用。
甲醇易燃，其蒸气与空气能形成爆炸混合物，甲醇完全燃烧生成二氧化碳和水蒸气，同时放出热量：2CH3OH+3O22CO2+4H2O 工业上用一氧化碳和氢气的混合气（合成气）在一定的条件下制备甲醇：甲醇可用做溶剂和燃料,也是一种化工原料，主要用于生产
甲醛（HCHO）：工业酒精里含有甲醇，但是工业酒精的主要成分还是乙醇。
合成气制甲醇
二、甲醇的生产历史
早期的木材干馏法,就是木材在长时间的加热 炭化过程中，产生可凝或不可凝的挥发性物质， 通过精馏这些物质，可获得天然甲醇，俗称木醇。
工业方法：
一、氯甲烷水解法
CH3Cl+H2O +NaOH CH3OH+NaCl+H2O NaOH也可用消石灰代替烧结
在350℃，于流动系统中进行，所得到的甲醇产率为67%。 氯甲烷的转化率达98%。水解速度慢，价格昂贵。该法中氯元 素以氯化钠或氯化钙的形式损失掉，原料利用率低。（故没有 被工业采用）
第二精馏塔出来的甲醇经冷凝得到纯甲醇。
常用的反应器：
气固催化反应器 气液固三相反应器
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气固催化反应器
4.1气固催化反应器甲醇合成流程种类
高压法
锌铬催化剂
30MPa，400℃
投资及生产成本高
中压法
铜基催化剂
10MPa ，200~300℃
低压法
铜基催化剂
4~5MPa ，200~300℃
上世纪40年代以后随着天然气的大量发现, 以煤为原料的甲醇生 产受到冷落。天然气是生产甲醇、合成氨的清洁原料，具有投资 少、能耗低、污染小等优势，世界甲醇生产有90％以上是以天然 气为原料，煤仅占 2%。但是在南非以煤为原料的甲醇工业化生 产从未中断过。 考虑到未来能源的发展及环境保护等方面的因素, 以煤为原料的 甲醇生产工艺又重新受到人们的重视.我国由于受天然气资源和价 格的制约，国家已经限制用天然气生产化工产品，而是把天然气 优先用于城市作燃料，在我国,已建和在建的甲醇装置中以天然气 为原料的约占三分之一左右。
生化
甲醇蛋白
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甲醇是仅次于三烯和三苯的重要基础有机化工原料：
合成气生产甲醇影响因素的分析探讨
合成气生产甲醇影响因素的分析探讨合成气生产甲醇是一种重要的化学工业过程，其生产效率受许多因素的影响。
本文将探讨合成气生产甲醇的主要影响因素。
1. 催化剂选择在合成气生产甲醇过程中，催化剂是一个至关重要的因素。
目前最常用的催化剂是Cu/ZnO/Al2O3，在高温高压下催化反应。
其他催化剂如Fe、Co、Ni、Pd、Pt等也被广泛研究。
不同催化剂的性质不同，其催化效率和选择性也有所不同。
因此，在选择催化剂的过程中，需要综合考虑其催化效率、选择性、耐久性等因素。
2. 反应温度和压力合成气反应的温度和压力是影响甲醇生产的另一个重要因素。
甲醇的合成是一个高温高压反应，反应温度一般在220~260°C之间，反应压力一般在15~25MPa之间。
温度和压力的提高可以加快反应速率，但同时也会增加系统的危险性和生产成本。
因此，需要在保证反应速率的情况下，充分考虑安全性和经济性。
3. 气体组成合成气的组成对甲醇的生产也有重要影响。
通常合成气由一氧化碳(CO)和氢气(H2)组成，其摩尔比为1:2，即CO/H2=1/2。
但在实际生产过程中，气体组成往往存在一定的偏差，如气体中还可能存在少量的二氧化碳、甲烷等成分。
这些成分的存在会影响反应的平衡，从而影响甲醇的生产效率。
生产甲醇的过程中，溶剂的选择也是一个关键因素。
溶剂可以促进反应的进行，降低反应的活化能，从而提高反应速率。
常用的溶剂包括水、甲醇、丙酮、氯仿等。
不同的溶剂对反应的速率和效率有很大的影响，因此需要在选择溶剂时充分考虑其物化性质和对反应的影响。
5. 反应器设计合成气生产甲醇的反应器设计也是影响反应效率的重要因素。
反应器的设计应该满足反应物输送、放热和温度控制等方面的要求。
反应器的形状和尺寸也会影响反应的效率，通常采用圆筒形的反应器设计。
在反应器内部还需要添加填料等辅助设备，以促进反应的进行，提高反应效率。
总之，合成气生产甲醇的效率受到许多因素的影响。
在实际生产过程中，需要充分考虑这些因素，通过优化设计和操作条件等手段，提高甲醇的生产效率和质量。
合成气制甲醇
还原过程为活化：氮气流升温、还原
CuO-ZnO-Al2O3 0.4MPa，99％N2
缓慢地升温, 20℃/h
CuO-ZnO-Al2O3
160~170℃
还原性气体（如H2）
Cu-ZnO-Al2O3
②反应条件
a.反应温度及压力：
可逆放热反应，温度升高，反应速率增加，而平衡常数下降
反应温度
反应温度因催化剂种类而异
项 目 高压法
中压法
低压法
压 力 30.0MPa 10.0～15.0MPa 5.0～10.0MPa
温 度 340～380℃ 270℃左右
210～260℃
催化剂 Zn－Cr Cu－Zn－Cr Cu－Zn－Al
低压操作意味着出口气中甲醇的浓度较低，故合成气 的循环量增加，但是, 要提高系统压力, 设备的压力等级 也得相应提高, 这样将会造成设备投资加大和压缩机的功 耗提高，与高压法工艺相比，中、低压法工艺在投资和 综合技术经济指标方面都具有显著优势。以天然气为原 料的甲醇厂，高压法能耗达64.8GJ/t甲醇，而大型低压法 装置为29.5～31.5GJ/t甲醇。
• T<300℃ ，T↓ ，
↑，反应易失控
• P低，T高时，△H变化小，故选择20MPa，300～400℃,反 应易控
平衡常数 a. 温度对平衡常数的影响
Kf只与温度有关
b. 压力对平衡常数的影响
P↑，KN↑ ，xE↑ ，故应在高压下操作。
3.3 合成甲醇的工业催化剂
锌铬催化剂 ：1966年以前几乎所有厂家都使用该催化剂，目前逐渐被淘汰 铜基催化剂 ： 铜铬铝系和铜锌铬系得到广泛应用 钯系催化剂： 未工业化 低温液相催化剂 ： 未工业化
空速:影响选择性和转化率,直接关系到催化剂的生产 能力和单位时间的放热量。
合成气制备甲醇原理与工艺
合成气制备甲醇原理与工艺合成气制备甲醇是一种重要的工业化合成过程，它将合成气（一氧化碳和氢气）转化为甲醇。
合成气制备甲醇具有高效能、高选择性、多样性等优点，在化工、医药、能源等领域具有广泛的应用。
本文将介绍合成气制备甲醇的原理和工艺。
一、合成气制备甲醇的原理1.一氧化碳的水合反应：CO+H2O→CO2+H2在反应器中，一氧化碳和水反应生成二氧化碳和氢气。
这一反应是可逆的，所以通过控制反应温度和压力，可以提高反应的转化率。
2.一氧化碳的加氢反应：CO+2H2→CH3OH在适当催化剂的存在下，一氧化碳和氢气进一步反应生成甲醇。
这个反应也是可逆的，所以控制反应条件能够提高反应的选择性和转化率。
3.甲醇水合反应：CH3OH+H2O→CH4+H2O由于甲醇在高温下容易进一步反应生成甲烷和水，所以需要适当控制反应温度和催化剂的存在。
二、合成气制备甲醇的工艺1.合成气的净化合成气中的杂质对反应的选择性和转化率有很大影响，所以需要对合成气进行净化处理。
常见的净化方法包括除硫、去除有机气体、气体冷凝等。
2.反应器的选择反应器的选择对于合成功率和选择性有很大影响。
常见的反应器包括固定床反应器、流动床反应器、随压式反应器等。
不同的反应器有不同的优点和适用范围，需要根据实际情况选择。
3.分离和纯化反应生成的甲醇需要进行分离和纯化，以得到高纯度的甲醇产品。
常见的方法包括蒸馏、吸附、膜分离等。
三、合成气制备甲醇的工艺改进和发展为了提高甲醇的选择性和转化率，研究者们一直在不断改进和发展合成气制备甲醇的工艺。
以下是一些常见的工艺改进和发展：1.催化剂的改进：研究人员通过调整催化剂的组成和结构，改善催化剂的活性和稳定性，提高甲醇的选择性和转化率。
2.反应条件的优化：通过控制反应温度、压力、气体配比等反应条件，提高甲醇的选择性和转化率。
3.催化剂的再生：随着反应的进行，催化剂会逐渐失活，需要进行再生。
研究人员开发了一系列的方法来再生催化剂，延长其使用寿命。
合成气生产甲醇工艺流程图
编号：No.20课题：合成气生产甲醇工艺流程授课容：合成气制甲醇工艺流程知识目标：●了解合成气制甲醇过程对原料的要求●掌握合成气制甲醇原则工艺流程能力目标：●分析和判断合成气组成对反应过程及产品的影响●对比高压法与低压法制甲醇的优缺点思考与练习：●合成气制甲醇工艺流程有哪些部分构成？●对比高压法与低压法制甲醇的优缺点●合成气生产甲醇对原料有哪些要求？如何满足？授课班级：授课时间：年月日四、生产甲醇的工艺流程（一）生产工序合成气合成甲醇的生产过程，不论采用怎样的原料和技术路线，大致可以分为以下几个工序，见图5-1。
图5-1 甲醇生产流程图1．原料气的制备合成甲醇，首先是制备原料氢和碳的氧化物。
一般以含碳氢或含碳的资源如天然气、石油气、石脑油、重质油、煤和乙炔尾气等，用蒸汽转化或部分氧化加以转化，使其生成主要由氢、一氧化碳、二氧化碳组成的混合气体，甲醇合成气要求（H2－CO2）/（CO+CO2）=2.1左右。
合成气中还含有未经转化的甲烷和少量氮，显然，甲烷和氮不参加甲醇合成反应，其含量越低越好，但这与制备原料气的方法有关；另外，根据原料不同，原料气中还可能含有少量有机和无机硫的化合物。
为了满足氢碳比例，如果原料气中氢碳不平衡，当氢多碳少时（如以甲烷为原料），则在制造原料气时，还要补碳，一般采用二氧化碳，与原料同时进入设备；反之，如果碳多，则在以后工序要脱去多余的碳（以CO2形式）。
2．净化净化有两个方面：一是脱除对甲醇合成催化剂有毒害作用的杂质，如含硫的化合物。
原料气中硫的含量即使降至1ppm，对铜系催化剂也有明显的毒害作用，因而缩短其使用寿命，对锌系催化剂也有一定的毒害。
经过脱硫，要求进入合成塔气体中的硫含量降至小于0.2ppm。
脱硫的方法一般有湿法和干法两种。
脱硫工序在整个制甲醇工艺流程中的位置，要根据原料气的制备方法而定。
如以管式炉蒸汽转化的方法，因硫对转化用镍催化剂也有严重的毒害作用，脱硫工序需设置在原料气设备之前；其它制原料气方法，则脱硫工序设置在后面。
合成气生产甲醇影响因素的分析探讨
合成气生产甲醇影响因素的分析探讨【摘要】合成气生产甲醇是一项重要的化工过程，在能源化工领域具有广泛的应用。
本文通过介绍合成气生产甲醇的技术原理和主要反应过程，分析了影响该过程的因素，探讨了优化方法以及行业的现状和发展趋势。
研究发现影响气相合成气生产甲醇的因素主要包括催化剂选择、反应条件和催化剂再生等。
通过对这些因素的分析和探讨，可以为优化合成气生产甲醇的工艺提供重要参考。
未来的研究可以进一步探讨新型催化剂的设计和合成，提高甲醇的选择性和转化率，以满足人们对清洁能源的需求。
本文的研究对于推动合成气生产甲醇技术的进步具有重要意义，同时也为相关领域的未来研究提供了一定的参考价值。
【关键词】合成气、甲醇、生产、影响因素、技术介绍、反应过程、优化方法、现状、发展趋势、研究意义、展望。
1. 引言1.1 研究背景随着全球能源危机的加剧和环境问题的突出，合成气生产甲醇的技术研究和优化变得尤为重要。
合成气生产甲醇的效率和质量直接影响到整个能源化工产业的发展。
研究合成气生产甲醇的影响因素，探讨其优化方法，以及对未来发展趋势进行预测具有重要的理论和实践意义。
在这样的背景下，本文旨在通过对合成气生产甲醇的影响因素进行分析探讨，为相关领域的研究提供一定的理论参考和实践指导。
通过研究合成气生产甲醇的影响因素，可以更好地指导工业生产实践，提高生产效率，降低生产成本，促进能源化工产业的可持续发展。
1.2 研究目的研究目的：本文旨在分析探讨合成气生产甲醇的影响因素，通过对合成气生产甲醇技术、反应过程、影响因素、优化方法以及现状和发展趋势的介绍和分析，深入探讨影响合成气生产甲醇效率和质量的关键因素，为相关领域的研究和生产提供理论指导和技术支持。
通过对合成气生产甲醇中影响因素的分析，进一步明确其研究意义和发展前景，为未来合成气生产甲醇的持续改进和创新提供理论依据和技术支持。
2. 正文2.1 合成气生产甲醇技术介绍合成气生产甲醇是一种重要的化工工艺，通过将合成气（一氧化碳和氢气的混合物）经过一系列反应转化成甲醇。
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实验 合成气合成甲醇
甲醇是C1化学的重要产品，是重要的能源化工原料。
在工业发达国家中，它是化工产品中仅次于烯烃和芳烃的基础有机原料，由它可以加工成的常用有机化学品有100多种。
其中主要是制取甲醛、甲胺、醋酸、醋酐、医药和农药的原料以及作为替代汽油的发动机燃料，或掺入汽油燃烧；也可用于合成甲基叔丁基醚(MTBE)作无铅汽油的优质添加剂。
目前工业上生产甲醇采用的是气相法工艺。
（一） 实验目的
（1）进一步理解多相催化反应有关知识，初步接触工艺设计思想。
（2）掌握气固相催化反应动力学实验研究方法及催化剂活性的评比方法。
（3）获得催化剂上反应的速率常数k 与活化能E 。
（二） 实验原理
甲醇的制备有木材干馏法和合成法：
合成甲醇的工业生产开始于1923年，德国巴登苯胺纯碱公司首先建成以合成气为原料、年产300t 甲醇的高压法装置。
至60年代中期,所有甲醇生产装置均采用高压法。
1966年英国卜内门化学工业公司研制成功铜系催化剂并开发了低压工艺,简称ICI 低压法。
1971年，联邦德国鲁奇公司开发了另一种低压合成甲醇工艺（简称鲁奇低压法）。
合成法是用一氧化碳和氢气(体积比为1：2)混合，加压，用金属氧化物的混合物(90%ZnO 、10%Cr 2O 3)作催化剂，温度保持300－400℃，即起化学反应合成甲醇。
反应方程式为：
232CO H CH OH +→
工业规模的甲醇一般是用含有H 2、CO 、CO 2的合成气在一定压力和温度并有催化剂存在的条件下反应的方法生产。
早期，人们用以Zn 、Cr 的氧化物为主要活性成分的催化剂来生产甲醇；后来，人们发现Cu-Zn-Al 系催化剂具有良好的低温甲醇合成活性，含铜、锌的氧化物被称为活性母体，氧化铝是热稳定性物质，被作为载体。
由于这一体系低温活性好，在低温下获得的甲醇杂质含量较低，并且这种催化剂在较低的操作压力下也具有很好的甲醇合成活性，有利于节能，这一体系被广泛使用。
（三）实验流程
合成气合成甲醇流程图
（四）实验步骤
1.操作前的准备工作
（1）检查反应器及催化剂装填：拆卸接头后，将反应管从加热炉中取出，检查反应器，可用丙酮对其进行清洁。
在反应管适当位置装填催化剂（可用石棉建立床层，然后按催化剂用量装入催化剂）。
完毕后将反应管装回。
（2）试漏
（a）将热电偶插入测定点。
（b）检查气体和液体进口连接点是否紧密，选用氮气吹扫。
冲压至0.1MPa，5分钟不下降为合格。
（c）检查电路和各加热线及测温点接头是否与标志相符，无误后才可使用。
（d）通电前一定要通入冷却水！（不允许未通入冷却水就通电）
2.开车操作
开始实验之前，需熟悉流程中所有设备、仪器、仪表的性能及使用方法。
然后才可按实验步骤进行实验。
（1）通入冷却水。
（2）通氮气同时开启预热器与反应器加热炉及测温仪表电源。
观察温度上升情况。
升温速度太慢可适当提高电流。
当预热器温度与反应器温度达到200℃
时，管路也保温在200℃。
（3）打开减压阀，以小流量向预热器内通入原料气。
（4）待所有条件稳定后，反应一段时间。
选择三到四个温度，在各个温度下改变几次进料，测定出不同条件下的数据。
3.停车
（1）关闭温度控制器电源和预热器电源，不要停止通冷却水，待反应温度降至200℃以下时方可停水。
（2）停止加料后要吹入惰性气体吹扫。
（3）关闭总电源。
（五）结果与讨论
1、可否用原料气直接吹扫，解释原因。
2.如何判断反应是否达到平衡态？如何计算某一温度下的平衡常数？。