甲醇合成操作知识问答

甲醇合成操作问答

1、甲醇的主要理化性质？

甲醇的分子式CH

3

OH，相对分子量32.04。常温常压下，纯甲醇是无色透明、易挥发、可燃、略带醇香气味的有毒液体。可以和水以任意比例互溶，不能和脂肪烃类化合物互溶。

甲醇的密度d20=0.7913g/ml，沸点为64.7℃,熔点-97.8℃,闪点12℃（闭杯）、16℃（闭杯），临界温度临界压力79.54×105Pa.自燃点473℃（空气中）、461℃（氧气中）。

甲醇合成的反应方程式是什么？

CO + 2H

2→ CH

3

OH + Q

CO

2 + 3H

2

→ CH

3

OH + H

2

O + Q

2、压力对甲醇合成有何影响？

压力是甲醇合成反应过程的重要工艺条件之一，由于甲醇合成是分子数减少的反应，所以增加压力对平衡有利。

如果压力高，组分的分压提高，因此对触媒强度的要求也随之提高。对于合成塔的操作，压力的控制是根据触媒的不同使用时期、不同的催化活性作适当的调整。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、催化剂强度、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。

3、温度对甲醇合成有何影响？

在甲醇合成反应过程中，温度对于反应的平衡和速率都有很大的影响。

对于化学反应来说，温度升高会使分子的运动加快，分子间的有效碰撞增多，并使分子克服化合时阻力的能力增大，从而增加了分子有效结合的机会，使甲醇合成反应的速度加快；但是，由一氧化碳加氢生成甲醇的反应和由二氧化碳加氢生成甲醇的反应均为可逆放热反应，对于可逆的放热反应来说，温度升高固然使反应速率常数增大，但平衡常数的数值将会降低。

为了防止催化剂迅速老化，在催化剂使用初期，反应宜维持较低的温度，随着使用时间的增长，逐步提高反应温度。另外，甲醇合成反应温度越高，副反应越多，生成的粗甲醇中有机杂质的含量也会增多，给后期粗甲醇的精馏带来困难。因此，选择合适的操作温度对甲醇合成至关重要。

4、合成工段的主要任务是什么？

合成工段的主要任务是将自净化（26工段）来的含CO、CO

2、H

2

合格的原

料气，在一定的温度、压力、催化剂的作用下合成粗甲醇，并利用其反应热副

产1.1MPa 的低压蒸汽。另外由于甲醇合成单程转化率低，所以还要将未反应完全的气体循环利用。

5、甲醇合成反应的特点？

⑴体积缩小的反应⑵放热反应⑶可逆反应⑷气-固催化反

应⑸伴有多种副反应发生的反应

6、甲醇合成工段主要的控制点有哪些？

⑴合成塔进出口温度⑵废锅液位⑶废锅压力⑷分离器液位

⑸分离器入口温度⑹系统压力⑺原料气氢碳比⑻膨胀槽

压力⑼触媒床层温度

7、空速的概念是？空速对甲醇合成有何影响？

空速——气体与催化剂接触时间的长短，即单位时间内，每体积催化剂所通过的气体量。单位是h-1。

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，循环机能耗增加，如果空速过高，反应温度明显下降，有时触媒床层温度难以维持。

8、惰性气体含量对甲醇合成有何影响？

甲醇原料气的主要组分是CO、CO

2和H

2

。其中还含有少量的CH

4

或N

2

等其他

气体组分。CH

4或N

2

在合成反应器内不参与甲醇的合成反应。会在合成系统中逐

渐累积而增多。这些不参与甲醇合成反应的气体称之为惰性气体。

循环气中的惰性气增加会降低有效组分（CO、CO

2、H

2

）的分压，对甲醇的

合成反应不利，而且增加了压缩机动力消耗。但在系统中又不能排放过多，否则会引起过多有效气体的损失。

一般控制的原则：在催化剂使用初期活性较好，或者是合成塔的负荷较轻、操作压力较低时，可将循环气中的惰性气体含量控制在20%——25%左右；反之，则控制在15%——20%左右。

9、合成甲醇的原料气中含有少量的CO

2

对合成甲醇的有利影响表现在哪些方面？

A、CO

2

的存在，一定程度上抑制了二甲醚的生成。

B、它可以阻止CO转化成CO

2

。

C、更有利于调节触媒床层温度，防止超温，保护催化剂活性，延长使用

寿命。

D、能防止催化剂结碳。

10、CO

2

的存在对甲醇合成的不利影响是什么？

A、与CO合成甲醇相比，每生成1mol甲醇多耗1mol的H

2

。

B、粗甲醇中的含水量增加，甲醇浓度降低，导致精馏时蒸汽消耗升高。

11、新鲜气氢碳比组成是依据什么来确定？

A、整个合成系统的物料平衡来决定。

B、H

2-CO

2

/CO+CO

2

=2.05-2.15

12、甲醇合成气为什么要循环利用？

由于受反应平衡和反应速率的限制，甲醇合成的单程转化率不高，特别是在低压下的操作，因此有效气体需在分离出产物后再循环利用，以提高气体的转换率。

13、吹除气为什么设置在分离器后？其目的是什么？

因为分离器出口的气体是参加反应后所剩的余气，且甲醇大部分被分离出来，惰性气体在此时是浓度最高的。所以在此设置吹除气比较经济，而且有利于系统的稳定操作。

14、甲醇分离器液位为什么是一个重要的控制指标？

如果分离器液位过高，会使液体随气体带入循环机，严重时产生液击，损坏循环机，而且入塔气中甲醇含量增高，恶化了合成塔内的反应，加剧了副反应的进行；液位过低，容易发生串气事故，高压气串入低压系统，造成事故。

15、为什么水冷器后甲醇合成气的温度是个重要的控制指标？

甲醇合成气在经过水冷后，气体中绝大部分的甲醇和水蒸汽被冷凝成液体并在分离器中被分离下来。水冷器效果不好，气体中甲醇的含量将明显上升，对合成反应十分不利。首先会使压缩机负荷加重，电机电流上升，严重时叶轮叶片被击碎。其次会使甲醇合成工况恶化，表现最明显的是催化剂最上层温度迅速下跌，塔内压力上涨，甚至系统超压被迫放空。

16、影响水冷器水冷效果的因素有哪些？

⑴冷却水量小，会影响水冷效果。

⑵水冷器管壁积垢和淤泥，影响热的传递和热量的带走，从而影响水冷

效果。

⑶冷却水处理不净，杂质堵塞换热管，影响水冷效果。

⑷甲醇合成产生的石蜡粘在水冷器上，影响水冷效果。

17、合成塔出口的温度控制有何意义？

合成系统中所有压力容器及管道，都限制其操作温度范围，一定要严格控制。因为压力容器及管道系按照其操作温度，选取适合于该温度的材料来制造。所以为了保护设备及管道的安全，在合成塔操作时，一定要严格控制好合成塔出口气体温度在指标范围内。

18、合成塔床层温度突然下降，可能有哪些原因？

⑴液体甲醇带入塔内会引起催化剂层的温度迅速下降。可能是水冷器效

果不好或者是分离器液位高造成的。

⑵冷激副线流量过大，进入塔内的冷气过多引起触媒床层温度下降。可

能是工艺调节不当或TV2717故障引起。如果是阀门故障的话，应迅速

联系检修，在阀门故障未排除前，可以用减循环量的方法来控制塔温。

⑶气体组分的变化（氢碳比不适、惰性气体高）也会引起床层温度下降。

处理办法是联系净化工段调整组分。

⑷新鲜气量减少也会引起触媒床层温度下降。

19、粗甲醇膨胀槽的作用是什么？

①.将合成送来的粗甲醇减压。

②.将合成送来的粗甲醇闪蒸，释放出大部分的溶解羰基合成气，降低预

塔负荷。

③.将合成送来的粗甲醇存放，可避免直接由合成向精馏供料造成的不稳

定或超压事故。

20、影响催化剂使用寿命的因素有哪些？

⑴催化剂中毒⑵热老化⑶催化剂的强度下降

⑷开停车频繁⑸工艺指标执行不严，操作不当。

21、说出硫（S）、氯（Cl）、油对催化剂的危害？

硫、氯与催化剂中的铜生成无活性的物质；油受热分解后析碳，覆盖催化剂的活性中心。这些都会使催化活性下降。

22、催化剂的两大特点是什么？

⑴本身不参加反应，反应前后其物理、化学性质不变。

⑵改变了反应历程，加快了反应速度。

23、催化剂还原过程中的“三”原则？

⑴三低：低温出水、低氢还原、还原后低负荷生产

⑵三稳：提温稳、补氢稳、出水稳

⑶三不准：不准提温提氢同时进行、不准水分带入塔内、不准长时间高

温出水

浓度、控制好小时出水量

⑷三控制：控制补氢速度、控制CO

2

24、催化剂钝化的目的及方法？

目的：甲醇合成塔内的铜催化剂在投运前已将其中的氧化铜还原为原子态铜，该原子态铜在与空气接触时，由于空气中的氧与催化剂充分接

触，可在短时间内迅速渗透到催化剂的内表面，并产生大量的反应

热，以致产生局部温升过高，或温差猛增，由于膨胀应力，将造成

合成塔内件某些零部件的变形，甚至拉裂，而使内件损坏。

方法：以氮气为载体，将空气定量引入合成系统，正压循环逐步通过催化剂，使催化剂氧化成氧化态。

25、铜基催化剂使用前为什么要进行还原？

铜基催化剂的主要化学组分是CuO-ZnO-Cr

2O

3

或CuO-ZnO-Al

2

O

3

,它们在还

原前是没有活性的，只有经过还原，将催化剂组分中的CuO还原成单质铜，并和组分中的ZnO溶固在一起，才具有活性。因此，铜基催化剂在投产前要进行还原。

26、何谓热点温度？如何控制热点温度？

热点温度，即催化剂层内温度最高一点的温度。

热点温度虽是催化剂层某一点的温度，但能全面反映温度的操作情况，所以要严格控制。催化剂使用初期活性好，热点温度可以维持低一点，热点温度位置在上部。使用后期，活性衰退，热点温度相应提高，热点温度逐渐下移。在实际操作中及保证操作稳定的前提下，尽可能将热点温度维持低一点。

28、热点温度为什么会下移？

⑴催化剂长期处于高温下或温度波动过大，活性下降。

⑵毒物影响致使上层催化剂活性降低，热点下移。

⑶催化剂还原不好，上层催化剂活性差，热点下移。

⑷操作不当，循环气量过大或冷激副线开的过大，使上层温度下降，

热点下移。

29、何谓零米温度？

催化剂的零米温度，指的是入催化剂层的第一个点，也是灵敏温度，由它来反映催化剂层中的温度变化。

30、影响催化剂的使用寿命的因素有哪些？

⑴催化剂升温还原质量的好坏对日后催化剂的使用寿命起决定性的作

用。

⑵日常生产中防止催化剂超温是延长使用寿命的重要措施。

⑶原料气中S含量要尽可能的低，对原料气要精脱硫。

⑷此外进入合成塔的Cl-和油也会使催化剂中毒，影响寿命。

31、甲醇催化反应过程有几个步骤？

⑴.一氧化碳和氢气扩散到催化剂表面。

⑵.一氧化碳和氢气被催化剂表面吸附。

⑶.一氧化碳和氢气在催化剂表面进行反应生成甲醇。

⑷.甲醇在催化剂表面脱附。

⑸.甲醇扩散到气相中。

32、造成分离器出口带液的原因及处理办法有哪些？

⑴.分离器液位高，应立即开大排放阀，降低液位。

⑵.分离效果差，设备故障，可以利用甲醇合成塔检修机会，对分离器及

内件的故障进行排除。

⑶.水冷效果差，改善水冷条件。

33、低压甲醇合成催化剂活性下降的原因有哪些？

①.催化剂中毒，如原料气中硫、氯等。

②.催化剂表面积碳。

③.金属活性组分凝聚或烧结。

④.催化剂结构变化，如比表面、孔分布等也是失活的重要原因。

34、氢腐蚀

金属在氢气气氛中因高温高压作用而产生的腐蚀的总称。表现在抗拉强度和塑性的下降，并伴随着脱碳、发生微裂纹或鼓泡。

35、锅炉排污方式有哪几种？

连续排污和定期排污。

连续排污也叫表面排污，它是连续不断地从废锅中炉水浓度最大的地方将水排出，防止炉水含盐量的泥渣过高引起不良后果。连续排污量大小，根据水分析结果控制，当杂质含量高时，应加大连续排污量，反之应减少排污量。

定期排污又叫间断排污或底部排污。它是定期地从锅炉水循环系统中最低点排放炉水。其主要作用是为了排除泥渣及其它沉积物。

36、锅炉的八大附件是什么？

安全阀、压力表、液面计、放空阀、温度计、单向阀、液面报警器、流量控制阀。

37、简述锅炉的工作原理？

锅炉的工作原理是利用热能加热除氧水使之汽化，汽水混合物沿上升管上升，饱和水沿下降管下来补充，这样不断循环，使汽水混合物在锅炉里分离出蒸汽的过程。

38、锅炉水为什么要进行除氧？给水含氧的标准是什么？

因为氧的标准电极电位较高，所以在相当大的范围内，它都能对钢铁产生腐蚀。

反应式为：

O 2 + 2 H

2

O + 4e 4OH￣

或O

2 + 4H++ 4e 2 H

2

O （吸氧腐蚀）

上两式分别是在中性、碱性和酸性溶液中的氧化反应，由于氧对热力设备有较强的氧化腐蚀作用，所以必须把它除去。

锅炉给水的氧含量≤0.03Mg/1

39、锅炉水分析控制指标有哪些？

分析控制指标有：PH、PO

43-、SiO

2

40、合成甲醇催化剂对原料气体有哪些要求？

①合理的氢碳比

②合理的CO 和CO

2

比例。

③合适的净化气体不含有害杂质（如S等）。

41、我甲醇装置的新鲜气组分主要有哪些？其含量设计值是多少？设计压力和满

负荷气量是多少？

设计压力为5.5MPa，满负荷时的新鲜气量为68058Nm3/h。

42、甲醇膨胀槽的N

2

管线有什么作用？

当V2703压力偏低时，V2703中的粗甲醇排不出去，导致膨胀槽液位高报警。因此可以通过该氮气管线向容器内充氮气控制膨胀槽压力至正常，确保膨胀槽液位在规定的范围内。

43、在引蒸汽的时候，管道及容器内为什么要先排净冷凝液水？

因为当蒸汽管线停用时，里面残留的蒸汽会逐渐冷凝变成凝结水，引蒸汽时如不排净凝结水，则蒸汽在管内带动液体高速流动，导致管线剧烈振动，发出锤子敲击一样的声音。所以为避免管道及设备的损坏，在引蒸汽前应先排净冷凝水。

44、介绍R2701的结构特点？

我甲醇装置采用的是杭州林达公司设计的JW低压均温型合成塔。该合成塔由上下封头、壳体、冷胆、气体分布器、隔板、十字支撑板及锥形帽等组成。塔上封头内有气体分布器，并由隔板将上封头与桶体分开，形成冷气腔。

冷气由集气管进入集气环到冷管与触媒层热量换热后由上部进入触媒层，隔

板与集气管间密封用填料函完成，并保证集气管自由伸缩。冷管有多层集气环连接，保证气流分布均匀。每根冷管为整体一根成U形弯制。从而杜绝冷气从下部走短路现象发生。冷胆下部由十字承板支承。下封头没有卸料口及锥形帽来保证触媒卸料顺利完成。

该反应器在机械上采用自由伸缩复合内构件以确保结构可靠和方便装配。工艺上按甲醇合成要求优化气体在塔内的流动方向，采用大小弯头组合的双U形冷管组，使各相邻冷管内气体均互为逆流。全触媒床层并流和逆流交互传热，强化反应热的传递，结构简单可靠，造价低。

45、试述甲醇分离器的结构特点？

甲醇分离器气体入口处设置一个防涡流挡板，降低入口气体的气速，以防止气流夹带甲醇液滴带出分离器，容器上部设置除沫器，使得气液中夹带的水、液滴聚集沉降，达到降低气体夹带粗甲醇到最小的目的。

46、装置开工前为什么要进行吹扫、气密、置换？

在安装或检修中，设备管线内进入焊渣等杂物，如不吹除，开工后就可能堵塞管道、阀门，污染催化剂等，故必须对系统进行吹扫，同时也可以检验系统，看流程是否畅通。

气密是吹扫以后的试漏步骤，按不同的系统要求进行，在一定压力下检查各阀门、焊口、法兰等是否泄露，气密介质可以是空气、氮气。

置换是在吹扫、气密后进行，目的是用惰性气体N

等置换系统内存在的

2

空气或可燃气体，防止开车后残留物发生爆炸。

47、影响合成反应转化率的因素有哪些？

①.催化剂的组成与活性；

②.原料的性质及组成；

③.反应压力；

④.氢碳比；

⑤.空速；

⑥.反应温度；

⑦. 入塔气中是否带有未分离干净的甲醇残液。

48、合成系统为什么要控制升降压速度？

合成系统升降压速度如果太快，将会使催化剂的强度下降甚至破碎，这不仅导致催化剂活性下降，而且催化剂床层压降上升，当压降上升到一定程度时，装置无法安稳运行，故必须控制一定的升降压速度。合成系统升降压速度一般控制不大于0.1MPa/5min。

49、废锅为什么要装两个安全阀？

废锅安装两个安全阀是出于确保安全的考虑。安全阀长期使用都会使弹簧的弹性减弱或者弹簧有卡住的现象，在生产中有时压力已达到设定压力值而安全阀不跳，造成设备超压而发生安全事故。所以废锅安装两个安全阀，万一其中有一个发生这种情况，另一个就会起作用。

51、说出甲醇装置管道标注的意义？

××—×××××—××—×××—×—×××

1 2 3 4 5 6 7

1.介质代号

2.工序代号

3.管道顺序号

4.管道公称直径

5.管道等级

6.绝热代号

7.类别

53、合成装置在停车期间为什么要充N

2

保护？

为了避免还原态的催化剂氧化烧坏催化剂和塔内件。

54、甲醇对人体的危害有哪些？

甲醇有毒，经皮肤吸收会造成神经系统中毒，特别是对视神经系统的作用更强烈。甲醇属剧毒化合物，口服5至10ml可以引起严重中毒；10ml以上可以造成失明，60至250ml可以致人死亡．

55、我甲醇合成催化剂的型号是什么？装填量多少？

C-307 ,装填量50m3。

56、写出触媒还原的化学方程式。

CuO + H

2→ Cu + H

2

O + Q

57、V2702出口为什么要装除沫器？

生产过程中，V2702出口可能会产生一些液沫，如果有液体带入循环气压缩机，就有可能对压缩机叶轮产生损害，因此要加除沫器。

58、什么是催化剂的中毒？如何分类？

催化剂与原料气中的某些组分发生作用，其活性降低或丧失，这种现象叫催化剂的中毒。

催化剂的中毒可以分为暂时性中毒和永久性中毒。

59、甲醇合成催化剂中CuO、ZnO、Al

2O

3

的作用分别是什么？

CuO、ZnO是甲醇合成催化剂的活性组分，Al

2O

3

起助催化剂和热间隔体的

作用．

60、如何判断E2703、E2704工艺气泄露？

（1）工艺气泄露严重时，工艺气将进入蒸汽中，使蒸汽压力升高。

（2）小量泄漏时，可通过AIA2711，分析蒸汽品质予以判断。