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CH3OH，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 + 2H2 → CH3OH + Q CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O + 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、CO2、H2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、CO2和H2。其中还含有少量的CH4或N2等其他气体组分。CH4或N2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、CO2、H2）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CO2对合成甲醇的有利影响表现在哪些方面？ A、CO2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CO2。 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、CO2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H2。 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、H2-CO2/CO+CO2=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 ⑷ 三控制：控制补氢速度、控制CO2浓度、控制好小时出水量 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-Cr2O3或CuO-ZnO-Al2O3,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。 27、列出甲醇合成的分析取样点？ 位 号 意 义 位 号 意 义 S-2701(S-2707) 废锅炉水分析 S-2702 合成塔出口气组分分析 S-2703 循环气组分分析 S-2704 分离器出口气组分分析 S-2705 膨胀气组分分析 S-2706 粗甲醇组分分析 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。