co合成甲醇反应动力学
在Cu催化剂上通过CO和CO2加氢反应合成甲醇的机理(上)
关键 词 ： 甲醇合 成 ， 水一气变换 ， ｕ表 面 ， ｏ： 氢 ， Ｃ ｃ 加 甲酸 ， 密度 泛 函理 论 ， 动 力 学建模 ， 应机 理 ， 微 反
气 变换 反 应） 并且（） ＨＣ 作 为 Ｈ一 ， ｂ以 Ｏ 供体 ， 辅助 多种表 面 中间体 的加 氢。仅 仅 前一种 机 理对 甲醇 ｃｏ
合成有用， 但是 比起 直接 由 ｃ 加 氢形成 甲醇 ， 影 响较 小。 总之 ， ｏ 其 甲醇合 成 的速 率 受到低 ＣＯ２（ ｏ＋ ／ｃ ｃｏ２ ） 比例 下形成 甲氧 基（ ） ＣＨ Ｏ 以及 在 富 ＣＯ： 的原 料 中 ＣＨ。 氢 的 限制。 甲醇合成 的 ＣＯ 和 ＣＯ Ｏ加 对 。 两 条路 线 来说 ， 的 加 氢均 是 相 同 的 慢 速 步 骤 ；每 个 路 线 相 对 的贡 献 由 它 们 各 自的 限 制 步 骤 ｃＨ
具 的广泛应 用 中仍存 在 着许 多明显 障碍 。作 为替 代 方案 ， 可使 用 Ｃ ： Ｈ 合 成 甲醇 。工业 规模 生产 甲 ０和 ：
ｌ ６
甲醇 生产 与应 用
２１ ０ １年 第 ６ 期
醇 是 由混合 物 Ｃ ／ Ｏ Ｈ （ ＯＣ Ｊ 合成气 ） ｕＺ Ｏ Ａ ３ 在Ｃ ／ｎ ／ １ 催 ０
（ ＨＣＯＯＨ） 甲醛（ Ｈ２ 以及 甲酸 甲酯（ 、 Ｃ Ｏ） ＨｃｏｏｃＨ３ 所 有输入 模 型参 数 最初都 来 源 于对 Ｃ （１ ） 面上 ） 。 ｕ１ １ 表
周期性的、 自相容 的、 Ｇ Ｐ ９ Ｇ Ａ— Ｗ １密度 泛 函的理 论 计 算值 ， 随后 与 的公 开发 表 的 甲醇合 成 反 应速 率数 据 相 拟合 ， 些反 应速 率 数据是 实 际条件 下在 工业 Ｃ ／ ｎ Ａ２ 催 化 剂上 收 集到 的。我 们 发现 水 气 这 ｕ Ｚ Ｏ／ １ ０， 变换反 应遵 循 羧基（ ＣＯＯＨ） 介 的路 径 ， 一 媒 并且 ｃ 和 Ｃ 的加 氢反 应路 径 对 甲醇合 成均是 有效 的。 ｏ ｏ： 在
甲醇的合成操作技术原理
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任务１ 合成甲醇的方法及原理
而对于反应（１－４－７），则温度低，对二氧化碳的生成有利。由表 １.４.１可见，低压下，二氧化碳的平衡浓度随温度的升高略有降低， 而高压下，二氧化碳的平衡浓度随温度升高先升后降。总之，一氧化碳 的平衡浓度随条件的变化比较敏感，而二氧化碳相对不敏感，温度低时， 二氧化碳与一氧化碳平衡转化率之比较温度高时小得多，这个结论对制 定生产条件有一定的指导意义，即高温甲醇流程的原料气中二氧化碳的 含量不宜过高，以避免一氧化碳利用率不高，同时多消耗氢气而且甲醇 的浓度稀。对低温甲醇流程的原料气中，二氧化碳的浓度允许高些，当 然生产条件的制定，还要考虑动力学因素。
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任务１ 合成甲醇的方法及原理
１.锌－铬系催化剂上甲醇合成反应动力学 １９５３年起，意大利Ｎａｔｔａ等提出，Ｚｎ－Ｃｒ催化剂上甲醇合
成反应速率为吸附在催化剂活性表面上ＣＯ与Ｈ２的三分子表面化学反 应速率所控制，其反应速率ｒ１表达式为：
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任务１ 合成甲醇的方法及原理
杂反应系统。当达到化学平衡时，每一种物质的平衡浓度或分压，必需 满足每一个独立化学反应的平衡常数关系式。 前面已说明，甲醇合成反应系统中，如不的方法及原理
由表１.４.１、表１.４.２所列数据可见，增大压力，降低温度，Ｋｐ１ 和Ｋｐ２都增大，即有利于平衡。温度和压力相同时，气体组成对于甲醇 合成反应的平衡常数值有影响。
制甲醇合成操作问答 使用
1、甲醇催化反应过程有几个步骤？答：甲醇合成反应是一个多项催化的过程，共分五步：(1)扩散：CO、H2、CO2从气相混合物主体通过物理作用扩散到催化剂表面。
(2)吸附：气相混合物的各气体组分在催化剂活性表面进行化学吸附(3)化学反应：吸附态的高能活性H2与CO，在催化剂的表面发生化学反应，生成一系列中间化合物，最后生成高能活性甲醇分子(CH3OH)。
(4)解析：高能活性甲醇在催化剂表面发生解析，生成游离态甲醇。
(5)扩散：反应产物(CH3OH)自气体—催化剂界面扩散到气相中去。
2、影响甲醇反应的因素有哪些?答：影响甲醇反应的因素有①温度；②压力；③气体组成（包括氢碳比，惰性气含量等)；④触媒活性；⑤空速。
3、我公司合成塔目前所用触媒型号是什么？装填量约为多少方？答：我公司合成塔目前使用的触媒型号均为南化院的XNC-98型；装填量约为100M3(还原后)。
还原前（待定）113M34、铜基触媒的主要成分是什么？答：氧化铜（CuO主催化剂）、氧化锌（ZuO助催化剂）和三氧化二铝（Al2O3载体）。
5、催化剂的活性在一定条件下，可用那些数据来衡量？答：反应速度常数、催化剂利用系数、转化率以及合成塔出口甲醇浓度。
6、如何判定铜基触媒还原结束？答：(1)累计出水量接近或达到理论出水量；(2)出水速率为零或小于0.2Kg/h；(3)合成塔进出口（H2+CO）浓度基本相等。
(4)增加氢含量，温度不再上涨，参照升温还原曲线判断还原结束7、合成塔汽包加磷酸三钠的目的是什么？答：为控制汽包内炉水的总溶固量及防止结垢，调节PH值。
8、汽包间歇排污的目的是什么？答：间歇排污的目的是排走汽包底部固体杂质、水垢，代表物SiO2。
9、汽包连续排污的目的目的是什么？答：连续排污的目的是除去锅炉液面上的悬浮物,排除富集的磷酸根离子，同时控制水碱度,PH值,氯离子含量。
防止液面附近水性质局部改变，引起汽水共沸。
10、E7003上安全阀及爆破片的作用是什么？答：E7003上安全阀及爆破片的作用是为了防止在E7003内漏情况下，大量合成气泄漏到循环水系统后造成循环水系统设备、管道超压或爆炸事故的发生或排放到回水系统威胁循环水系统安全。
甲醇合成原理方法与工艺
甲醇合成原理方法与工艺图1煤制甲醇流程示意图煤气经过脱硫、变换，酸性气体脱除等工序后，原料气中的硫化物含量小于0.1mg／m3。
进入合成气压缩机，经压缩后的工艺气体进入合成塔，在催化剂作用下合成粗甲醇，并利用其反应热副产3.9MPa中压蒸汽，降温减压后饱和蒸汽送入低压蒸汽管网，同时将粗甲醇送至精馏系统。
一、甲醇合成反应机理自CO加氢合成甲醇工业化以来，有关合成反应机理一直在不断探索和研究之中。
早期认为合成甲醇是通过CO在催化剂表面吸附生成中间产物而合成的，即CO是合成甲醇的原料。
但20世纪70年代以后，通过同位素示踪研究，证实合成甲醇中的原子来源于CO2，所以认为CO2是合成甲醇的起始原料。
为此，分别提出了CO和CO2合成甲醇的机理反应。
但时至今日，有关合成机理尚无定论，有待进一步研究。
为了阐明甲醇合成反应的模式，1987年朱炳辰等对我国C301型铜基催化剂，分别对仅含有CO或CO2或同时含有CO和CO2三种原料气进行了甲醇合成动力学实验测定，三种情况下均可生成甲醇，试验说明：在一定条件下，CO和CO2均可在铜基催化剂表面加氢生成甲醇。
因此基于化学吸附的CO连续加氢而生成甲醇的反应机理被人们普遍接受。
对甲醇合成而言，无论是锌铬催化剂还是铜基催化剂，其多相(非匀相)催化过程均按下列过程进行：①扩散——气体自气相扩散到气体一催化剂界面；②吸附——各种气体组分在催化剂活性表面上进行化学吸附；③表面吸附——化学吸附的气体，按照不同的动力学假说进行反应形成产物；④解析——反应产物的脱附；⑤扩散——反应产物自气体一催化剂界面扩散到气相中去。
甲醇合成反应的速率，是上述五个过程中的每一个过程进行速率的总和，但全过程的速率取决于最慢步骤的完成速率。
研究证实，过程①与⑤进行得非常迅速，过程②与④的进行速率较快，而过程③分子在催化剂活性界面的反应速率最慢，因此，整个反应过程的速率取决于表面反应的进行速率。
提高压力、升高温度均可使甲醇合成反应速率加快，但从热力学角度分析，由于CO、C02和H2合成甲醇的反应是强放热的体积缩小反应，提高压力、降低温度有利于化学平衡向生成甲醇的方向移动，同时也有利于抑制副反应的进行。
二氧化碳加氢制甲醇本征反应动力学研究
《二氧化碳加氢制甲醇本征反应动力学研究》1. 研究背景在当前环境污染和能源短缺的严峻形势下，寻找可再生清洁能源和高效利用废弃物品成为了当今科研领域的热点。
其中二氧化碳加氢制甲醇反应作为一种新型绿色合成甲醇技术备受关注。
而本征反应动力学研究则是为了揭示反应过程的基本规律和机理，为实际工程应用提供依据。
2. 反应动力学基础本征反应动力学研究是在热力学基础上的深入探讨，其主要包括反应速率、反应机理和活化能等内容。
在二氧化碳加氢制甲醇反应中，反应速率是指单位时间内，反应物消耗或生成物生成的量。
活化能则是指在反应发生时，克服反应物的势垒所需的能量。
这些基础概念的研究对于深入理解本征反应动力学具有重要意义。
3. 实验方法研究者在本征反应动力学研究中通常会采用一系列实验手段，包括表面科学方法、光谱分析、动力学模拟等。
这些方法可以直观地观察和分析反应过程中的物质变化和能量转化，为研究提供了有力的数据支持。
4. 本征反应动力学研究的意义通过对二氧化碳加氢制甲醇本征反应动力学的深入研究，可以揭示反应机理，寻找促进剂，提高反应速率和选择性，为实现该合成技术的工业化应用提供基础。
本征反应动力学的研究也对于类似反应体系的研究具有一定的指导意义，为推动清洁能源技术的发展贡献力量。
5. 个人观点在本征反应动力学的研究中，我个人认为需要充分理解研究对象的化学特性和反应机理，在此基础上运用各种实验手段进行深入研究，以获取真实可靠的数据。
只有在充分理解反应过程的基础上，才能实现对反应速率、活化能等关键参数的准确测算，最终为实际应用提供有力支持。
结论二氧化碳加氢制甲醇本征反应动力学研究作为近年来研究的热点之一，对于实现清洁能源和绿色化工具有重要意义。
通过深入探讨反应动力学的基本规律和机理，为实现该合成技术的工程化应用奠定了基础。
本征反应动力学研究的深入开展，将为相关领域的科研工作提供坚实的理论和实验依据。
本征反应动力学研究的重要性不言而喻。
甲醇合成—甲醇合成工艺条件
✓ 一般压力升降速度可控制在≤0.4MPa/min。
一、反应温度
动力学分析: 温度升高，分子运动加剧，加快反应速率， 对合成反应有利。
化学平衡: 放热反应，温度升高，对合成反应不利； 因此，甲醇合成反应存在一个最适宜温度。 另一方面: 反应温度与所选用的催化剂有关，不同的催
化剂活性温度不同。 目前甲醇合成采用铜基催化剂，活性温度200℃ ～
一、气体组成
当一氧化碳和二氧化碳同时存在时，对原料气中氢碳比也可用下列表达形式
f= n（H2-CO2）/n（CO+CO2）=2.05～2.15
• 采用不同原料和不同工艺所制得的原料气的组成，往往偏离上述M 值或者f值。
• 实际生产中合理的氢碳比例应比化学计量比稍高一些，实际生产中 控制得略高于2。
一般来说，适宜的惰性气体含量，要根据具体情况而定，而 且也是调节工况手段之一。触媒使用初期，活性较高，可允 许较高(20%-25%)的惰性气含量，使用后期一般应维持较 低(15%-20%)的惰性气含量。目标若是高产则可维持惰性 气体含量低些。目标若是低耗，则可维持惰性气体含量高些。
二、空速的控制
空速增加，合成气在反应器内的停留时间减少，与催化剂的接触时 间减少，从而不利于副反应的发生，这样甲醇的选择性就会有所提 高，进而使催化剂的生产能力提高，甲醇收率提高，所以我们说增 加空速可以提高了催化剂的活性。
如果采用高空速，催化剂的生产强度虽然可以提高，但增大了预热 所需的面积，出塔气热能利用价值较低，系统阻力增大，压缩循环 气功耗增加，同时增加了分离反应产物的费用，当空速增大到一定 程度后，催化剂的床温度难以控制。适宜的空速与催化剂活性，反 应温度及进塔气体组成有关，在铜基催化剂上为10000-30000h-1。
甲醇合成的基础知识
甲醇合成的基础知识一、合成甲醇的化学反应：（1）主反应：CO+2H2=CH3OH+102.5kJ/molCO2+3H2=CH3OH+H2O+Q kJ/mol（2）副反应：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+H2O－42.9 kJ/molnCO+2nH2=（CH2）n+nH2O+Q kJ/mol二、一氧化碳与氢气合成甲醇反应热的计算：一氧化碳与氢气合成甲醇是一个放热反应，在25℃时，反应热为90.8 kJ/mol。
反应热Q T（kJ/mol）与温度的关系式为：Q T=－74893.6－64.77T+47.78×10－3T2－112.926×10－3T3式中T为绝对温度（K）一氧化碳和氢气合成甲醇是一个气相可逆反应，压力对反应起着重要作用，用气体分压爱表示的平衡常数可用下面公式表示：k p=p CH3OH /p CO·p H22式中k p——甲醇的平衡常数p CH3OH、p CO、p H2——分别表示甲醇、一氧化碳、氢气的平衡分压。
反应温度也是影响平衡的一个重要因素，下面公式用温度来表示合成甲醇的平衡常数：lgKa=3921/T－7.9711lg T+0.002499 T－2.953×10－7T2+10.20式中Ka——用温度表示的平衡常数；T——反应温度，K。
四、温度对甲醇合成反应的影响：甲醇的合成反应是一个可逆放热反应。
从化学平衡考虑，随着温度的提高，甲醇平衡常数数值将为降低。
但从反应速度的观点来看，提高反应温度，反应速度加快。
因而，存在一个最佳温度范围。
对不同的催化剂，使用温度范围是不同的。
C307型合成甲醇催化剂的操作温度：190～300 ℃，而最佳温度：210～260 ℃。
实际生产中，为保证催化剂有较长的使用寿命和尽量减少副反应，应在确保甲醇产量的前提下，根据催化剂的性能，尽可能在较低温度下操作，（在催化剂使用初期，反应温度宜维持较低的数值，随着使用时间增长，逐步提高反应温度）。
常温下二氧化碳制甲醇的平衡常数
常温下二氧化碳制甲醇的平衡常数近年来，二氧化碳的排放问题愈发严重，环境污染和全球变暖的影响越来越受到人们的关注。
科学界一直在寻找能够有效减少二氧化碳排放的方法。
在这样的背景下，利用二氧化碳制取甲醇成为了备受瞩目的研究课题之一。
而在这一反应过程中，平衡常数的大小将直接影响到反应的进行和产物的收率，因此对常温下二氧化碳制甲醇的平衡常数进行深入研究是非常重要的。
1. 常温下二氧化碳制甲醇的反应方程式让我们来看一下二氧化碳制备甲醇的反应方程式：CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O这个简单的方程式揭示了二氧化碳和氢气在一定条件下可以发生反应产生甲醇和水。
当然，这里还涉及到一系列复杂的催化剂和反应条件，但总体来看，这个反应方程式展示了二氧化碳制备甲醇的基本过程。
2. 反应过程中的平衡常数在化学反应中，平衡常数是描述反应物与产物在达到平衡时浓度的比值的数值。
对于二氧化碳制备甲醇这一反应而言，平衡常数就是描述在常温下，CO2和H2反应生成甲醇和水时，反应达到平衡时各物质浓度的数值比。
平衡常数的大小直接反映了反应的平衡位置，从而影响反应的进行和产物的收率。
3. 常温下二氧化碳制甲醇的平衡常数研究对于常温下二氧化碳制备甲醇的平衡常数研究，目前已经有一些相关的实验和理论研究在进行中。
有研究表明，利用合适的催化剂和反应条件，常温下二氧化碳制备甲醇的平衡常数可以得到较大的提高，从而提高反应的进行和产物的收率。
4. 个人观点和理解就我个人而言，常温下二氧化碳制备甲醇的平衡常数研究非常值得深入进行。
以二氧化碳为原料合成甲醇，不仅是对二氧化碳资源的高效利用，也为减少二氧化碳排放提供了一种可行的途径。
而通过对平衡常数的研究，可以更好地优化反应条件，提高产物收率，从而推动这一技术的实际应用。
总结：在常温下利用二氧化碳制备甲醇是一个备受关注的研究课题，而对于这一反应的平衡常数研究更是至关重要。
通过深入探讨反应方程式和平衡常数的大小，可以更好地理解这一研究课题的意义和潜在应用。
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co合成甲醇反应动力学
Co合成甲醇反应是一种重要的工业化学反应，本文将以此为中心，分步骤阐述该反应的动力学。
1. 反应机理
Co合成甲醇反应，即将一氧化碳和氢气在催化剂的催化下转化成甲醇。
该反应的机理为：首先是一氧化碳在催化剂上吸附，并与催化
剂生成络合物。
随后，氢气在近邻位置吸附，并与络合物形成中间体。
最后，中间体与吸附在催化剂表面的氧物种反应，生成甲醇。
2. 反应物影响因素
反应物的影响因素一般包括反应物压力、反应物摩尔比、反应物
的质量空速以及反应温度等。
在反应物压力方面，当一定的催化剂存
在时，总压力越高，反应速率越快。
反应物摩尔比指的是CO和H2的
摩尔比，其对反应速率的影响程度较大。
最优摩尔比一般在1:1上下，若出现偏差，则会影响反应速率。
质量空速指的是单位时间反应物质
量与催化剂质量的比值，较低的质量空速可使反应物在催化剂上停留
时间较长，从而增强化学反应的机会。
反应温度方面，反应速率随着
温度的升高呈指数增长。
3. 催化剂种类
Co合成甲醇反应的催化剂种类较多，常见的催化剂包括Cu/ZnO
二氧化钴、Zn-Cr、Fe、Mo、Ni等。
其中，Cu/ZnO二氧化钴催化剂是
应用最广泛的催化剂，在反应过程中，其主要作用是增加中间体的质
量分数，从而增强反应速率。
4. 结果和展望
Co合成甲醇反应是一种十分重要的工业化学反应，其通过合成甲醇可以为化工厂提供重要的原料。
另外，Co合成甲醇反应的机理和动
力学还有许多不确定性，希望未来的研究能够对其进行更加深入地探究，为该反应的优化提供更加可靠的理论依据。