甲醇合成气组分变化对产品和系统影响

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1、甲醇合成气组分变化对产品和系统影响　　摘要：为实现甲醇产值的最大化，分析和探讨甲醇合成气主要组分的变化对产品及系统的影响，并寻求完善措施。关键词：甲醇合成装置；组分；影响；措施Abstract:inordertorealizethemaximizationofthemethanolproductionofmethanolsynthesisgaswasanalyzedanddiscussedthemaincomponentsofthechangeoftheinfluenceonproductsandsystems,andtoseekperfectmeasures

2、.Keywords:methanolsynthesisunit;Component;Influence;measures中图分类号：TQ223.121文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)引言7在甲醇合成的原料气中，主要成分为CO、CO2和H2，还有少量的氮气、氦气、甲烷等惰性气体以及微量的H2S及羰基硫。合成气的组分的变化对甲醇合成的影响很大，以下主要从合成气中的氢碳比值、CO2含量、惰性气含量、有毒性气体含量（针对合成催化剂失活而言）的高低对合成生产的的影响进行分析。甲醇合成的主要方程式为：CO＋2H2＝CH3OH＋93.72kJ／molC

3、O2＋3H2＝CH3OH＋H2O＋55.07kJ／mol1.氢碳比对生产的影响氢碳比分为合成新鲜气氢碳比和合成塔进口氢碳比。合成新鲜气氢碳比QH2-QCO2/QCO2+QCO理论至为2，但由于合成气中还存在少量的不参与反应的惰性气，为稳定总的循环气量，需通过膜分离装置，控制循环气中的惰性气的含量，这样导致系统中的H2存在一定的损失，所以为了补偿氢气的损失，需将氢碳比控制在2.01~2.03最佳，实际由于系统的波动，氢碳比一般在1.96~2.06之间。对于合成塔进口氢碳比一般控制在4~6之间，主要目的是使合成催化剂处于还原保护状态，提高催化剂的选择性，减少副反应

4、的生成，同时提高有效气（CO和CO2)的转化率。1.1氢碳比偏高7如入合成的新鲜气的氢碳比偏高，使得合成塔内的反应气比例失调，轻组分大量聚集，循环量变大，一般合成压缩机控制稳定进口压力，使得压缩机的荷增加，进出口的压力都增加，同时产量降低。为防止系统的压力过高，需通过甲醇气液分离槽出口的压力调节阀增加放空量，造成循环气量的损失，同时由于压缩机进口压力的上升，影响富氢的并入及前系统的压力波动。1.2氢碳比偏低当送入合成压缩机进口合成气氢碳比偏低时，使得进入合成塔的H2含量不断减少，过多的CO和CO2在循环回路中不断积累，使得反应加剧，导致放热过量，合成塔床层温度

5、偏高。长时间进合成的新鲜气H/C比偏低，使得压缩机循环量的减少，压缩机进出口的压力降低，随着过多的CO2和CO的存在，使得进合成塔的H/C比过低，有效气的转化率的减低，溶解到粗甲醇中的CO2和CO增多，低压闪蒸槽的闪蒸气量增多，副反应增加，粗甲醇中的PH值降低，对设备的腐蚀加重同时使得合成催化剂的还原状态被破坏和床层的温度偏高，加速催化剂活性的衰退。1.3措施对于以上出现的H/C的问题，需结合低温甲醇洗和变换一起调节：1.3.1H/C比的波动偏离不是太大时，可通过低温甲醇洗对CO2的含量进行微调，通过增减变化洗涤塔洗涤甲醇来调整出洗涤塔的CO2含量，达到控制合

6、成新鲜气氢碳比的目的。1.3.2对于合成新鲜气H/C偏离较大，需及时通过变换装置调整，使得H/C比恢复到正常范围。2．CO2对甲醇生成的影响7CO2参与甲醇合成反应并生成水，二氧化碳的作用比较复杂，既有动力学方面的作用，还可能具有化学助剂的作用。以下是控制CO2含量对产品的有利影响与不利影响：有利方面：（1）含有一定量的CO2可促进甲醇产率的提高；(2)减缓CO和H2合成甲醇的剧烈反应，可稳定床层稳定，保护催化剂；（3）有水生成可缓解局部超温，抑制副反应的生成。（4）防止催化剂积炭。其不利方面为：（1）与CO合成甲醇相比，每生成1kg甲醇多消耗0.7m3的H2

7、；（2）使粗醇中水含量增加，甲醇浓度降低。总之，在选择操作条件时，应权衡CO2的利弊。通常，在使用初期，催化剂活性较好时，应适当提高原料气中CO2的浓度，使合成甲醇的反应不致过分剧烈，以利于床层温度的控制；在使用后期，可应适当降低原料气中CO2的浓度，促进合成甲醇反应的进行，控制与稳定床层温度。7氧化铜还原后，催化剂存在活性中心，活性中心为一价铜离子和ZnO形成的固溶体，单纯的CO和H2反应不单剧烈，而且会使活性中心一价铜向零价铜离子转换，使得催化剂活性下降和烧结，合成塔的压差也会增大。而CO2的含量过高，则会影响H2在ZnO上的吸附，使得CO反应速率下降。在

8、合成反应中，由于CO反应速率比CO2的