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合成气组份变化对甲醇合成反应的影响

发表时间：2021/6/7 来源：《基层建设》2021年第2期作者：郝宇龙

[导读] 摘要：文章主要是分析了气体氢碳比、净化气成分、惰性气体成分以及有害气体成分及其它成分对甲醇合成反应所造成的影响，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。

        内蒙古东华能源有限责任公司内蒙古呼和浩特 010030
        摘要：文章主要是分析了气体氢碳比、净化气成分、惰性气体成分以及有害气体成分及其它成分对甲醇合成反应所造成的影响，望可以为有关人员提供到一定的参考和帮助。
        关键字：甲醇合成；合成气成分；影响
        前言：当前我国新能源的产业在不断的发展和壮大中，使得甲醇已在我国的汽车燃料、甲醇电池等的工业中广泛应用。在生产和制备的甲醇的郭晨中国红，由于原材料的因素，会给甲醇合成反应造成一定的影响。为此文章对各种合成其成分对甲醇合成反应所造成的影响展开了研究和探讨。
        1 气体氢碳比的影响
        甲醇合成的工作条件为：压力5.0mpa，合成温度2200℃-270℃、以铜为催化剂，由CO、CO2和H2生成粗甲醇，三种氢碳比气体中的一种被F取代，一摩尔CO需要两摩尔H2，一摩尔二氧化碳需要三摩尔氢气。当二氧化碳与氢反应时，会产生更多的甲醇。因此，粗甲醇的纯度只有95%左右。为可以提高甲醇的纯度，必须合理控制气体中的氢碳比受控。如果氢碳比过高，容易造成大量氢气积聚，加速惰性气体的生成速度发电平衡，合成压力和吹扫气的增加将严重影响甲醇的生产过程甲醇、合成气、氢碳比太低，会增加副反应的可能性，降低反应的发生率成本。这个会导致大气中过量的CO和CO2积聚循环。加速催化剂的衰退活动，浪费大量蒸汽和水，增加生产成本，因此，生产实验的结论是，应将气体中的氢碳比控制在4-6之间，这样既可以维持合成塔的物料平衡，又可以增加甲醇的产量，从而产生更经济的生产环境。
        2 净化气成分的影响
        2.1 CO成分的影响
        作为甲醇合成的重要原料之一，CO的含量直接影响甲醇合成的产率和催化剂的活性。在甲醇合成过程中CO含量较高，主要是由于Co的反应速率较高。以壳牌气化炉为例，原油中CO和H2的总含量超过85%。CO的含量超过65%。为可以延长催化剂的使用寿命并提高催化活性，介绍了CO在甲醇合成中的应用。为可以降低催化剂的成本，甲醇生产企业应将过量的Co转化为H2和CO2，并将CO的含量控制在12%以下。
        2.2 CO2成分的影响
        在铜基催化剂中，CO2和H2转化为H2和Co，这表明CO2气体成分参与了甲醇的合成。当CO2含量太高时，粗甲醇的量很大，并且水含量的增加会影响甲醇的浓度。例如，当CO2含量为10%时，粗甲醇的浓度仅为85%，还原率大于10%。另外，合成气中的CO2含量也很高，并且通过热烧结会过早降低催化剂活性。在甲醇合成过程中CO2气含量应控制在2-3.5%之间，不仅可以提高甲醇产量，保护铜基催化剂的活性，还可以有效抑制副反应的发生。
        3 惰性气体成分的影响
        在甲醇合成生产中，清洁气体包含少量的CH4，N2，AR和其他惰性气体。尽管这些惰性气体不直接参与反应过程，但它们占据了气体的分压。如果惰性气体的含量过高或过低，都会对甲醇的合成反应产生不利影响。如果惰性气体含量过高，则会降低反应速率和单位输出功率；如果反应气体的含量太低，则会降低甲醇的合成速度，增加废气的排放，导致有效气体的大量流失，按照工业生产试验的结论，在使用催化剂的初期，应将惰性气体的含量控制在35%以下。在催化剂反应的后期，由于催化剂用量的逐渐减少，反应速率将降低，活性将降低。此时，惰性气体的含量将迅速增加。因此，为可以减少惰性气体的含量，可以使用控制装置有效地延长催化剂寿命。催化剂在塔中的保留时间可以提高单向转化率和甲醇收率。
        4 有害气体成分及其它成分的影响
        4.1 硫化物成分的影响
        在甲醇合成过程中容易产生有毒有害气体，如硫化氢和硫化碳。一旦这些气体与铜基催化剂反应，就会发生催化剂中毒，导致催化剂活性下降。因此，严格控制硫化物含量是延长产品使用寿命的关键催化剂。可以看出，硫化物与铜碱之间的化学反应是不可逆的，这将导致催化剂活性的丧失和催化剂的永久中毒，严重影响甲醇合成的正常反应过程，因此，在甲醇生产中，h2s和COS的含量应控制在0.1×10-6以下。此外，在制备甲醇产品时，操作人员必须首先考虑硫的含量内容。

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如果发现硫含量超标，必须进行检测，采取降硫措施，或紧急停止以避免催化剂活性损失。
        4.2 氯化物成分的影响
        氯是一种剧毒物质煤气。那个产生氯的主要原因是原料选择不当或蒸汽系统无法释放有毒物质氯化物。如果如果不及时处理，其危害将远远大于硫化物。但是，由于氯的存在，形成化合物的可能性较小，含量也较高很小，所以在实际生产中，仅需水处理即可除去合成气中的氯。
        4.3 石蜡类生成物的影响
        在甲醇生产过程中不可避免地会发生副反应，尤其是在催化剂的中后期使用。另外，由于设备和管道的碳钢材质，在使用过程中不可避免地会出现锈蚀等杂质管道。之后系统加压后，与铁反应生成羰基铁，进一步增加了羰基铁在催化剂上的覆盖率表面。此外，启动和运行期间催化剂温度过低关闭。关闭脱气温度也会促进石蜡的生产。在甲醇生产和制备的整个过程中特别是催化剂使用的中后期，都存在着副反应，副反应的类型也呈现出多样化的趋势趋势。这个主要是因为大部分甲醇生产设备和循环管线都是碳钢，其中包含许多杂质。一次这些杂质与一氧化碳反应，羰基铁形成的羰基铁沉淀，羰基铁沉淀形成的沉积在铜基催化剂表面，石蜡形成的几率增加，另一方面，在气体接受和脱气的过程中催化剂的表面温度迅速下降，这与设备的工作温度完全不同，这时还会产生石蜡。打蜡会影响甲醇的收率。如果在反应过程中产生石蜡，当前出口气体温度的逐渐降低，石蜡将凝结成粘性液体，然后将其输送到分离器和闪蒸罐中，从而导致原油浑浊，甲醇质量下降和油阻塞罐从均质分离器到闪蒸管线。另外，合成塔出口和分离器之间的管道中石蜡的存在也将受到影响。这是影响分离效果的重要因素。可以将蒸汽脱蜡添加到后续管道中，以确保分离。过滤器的分离效果减少了循环气体中夹带的甲醇。合成塔不断减少，石蜡会逐渐变成粘性液体，并与粗甲醇混合，导致甲醇纯度和收率下降，因此，为避免管道检查过程中出现问题，有必要以提高催化剂的质量。应采取以下措施，通过蒸汽方法除去管道中的石蜡，以提高甲醇的纯度。
        4.4 循环气中甲醇含量的影响
        如果塔气中的甲醇含量过高，不仅会影响甲醇的正常生产过程，还会加速二甲醚，高级醇和其他副产物的形成。因此，为可以增加甲醇的产量，提高经济效益，能够有效的降低到了水冷却器的温度并降低循环气体中的甲醇含量。
        5 甲醇夹带量对合成反应影响
        合成气中的甲醇主要来自循环水和天然气煤气。自从蜡沉积在冷却器中，循环气体的温度在冷却后会升高冷却系统冷却部分甲醇和循环水将进入反应器气体一起。一起甲醇进入反应器会增加反应产物的浓度，阻碍正反应，降低反应器中甲醇的单向转化率反应堆，所以，正常情况是正常的，应该注意，注意应重视冷却器的生产出口。在蜡沉积的情况，设备及时脱蜡，可有效降低合成气中夹带的甲醇，控制甲醇收率。
        结束语
        由上可知，在准备生产甲醇产品的过程中发现，CO、CO2以及H2气体都会直接对其造成影响，会直接导致甲醇的产量下降，同时会降低酮基催化剂的使用期限，加大企业的投入成本。为此企业应当严格控制到其中各种气体成分的含量，降低原料的耗损情况，才能够进一步提升甲醇产量以及质量。
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