甲醇合成的工艺道理

起源:
编纂: 阿勇
颁布功夫: 2013-05-27
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    甲醇合成反映是在催化剂上进行的复杂的、可逆的化学反映。
主反映有:
   CO+2H2→CH3OH+102.5kj/mol
   CO2+3H2→CH3OH+H2O+59.6kj/mol
副反映
  2CO+4H2→CH3OCH3+H2O+200.2kj/mol
  CO+3H2→CH4+H2O+115.6kj/mol
  4CO+8H2→C4H9OH+3H2O+49.62kj/mol
  CO2+H2→CO+H2O-42.9kj/mol
  nCO+2nH2→(CH2)n+nH2O+Q
    以氧化铜为基础的三元低温催化剂能有效地抑造副反映的进行 ,同时加快主反映的进行。甲醇合成反映是按下面五个过程进行的。
    (一)扩散——气体自气机扩散到气体和催化剂的界面。
    (二)吸附——各类气体在催化剂的活性表表进行化学吸附。
    (三)表表反映——化学吸附的反映物在活性表表上进行反映 ,天生产品。
    (四)解吸——反映产品脱附。
    (五)扩散——反映产品气体自催化剂界面扩散到气相去。
    以上五个过程 ,(一)、(五)进行得最快;(二)、(四)进行的速度比(三)快得多 ,因而整个反映过程取决于第三个过程 ,即反映物分子在催化剂的活性表表的反映速度。
    对于甲醇合成反映 ,从化学平衡看 ,分子比H2/CO=2/1 ,但由于CO在催化剂的活性中心的吸附速度比H2要快得多。所要以达到吸附相中H2/CO=2/1 ,就要使气相中的H2过量一些。通常以为在合成塔入口的H2/CO=4~5较为相宜 ,并且过量的氢能够削减副反映以及降低催化剂的中毒水平。
    由于CO2天生甲醇较CO天生甲醇的热效应幼 ,并且在合成甲醇过程中 ,变换反映处于平衡状态 ,温度升高时将推进吸热的逆变换反映 ,温度降低将有利于放热的变换反映。因而CO2的存在 ,在肯定水平上起到了;ご呋恋淖饔。但若是CO2含量过高 ,就会因其强吸附性而占据催化剂的活性中心 ,因而阻反映的进行。并且由于存在大量的CO2 ,使粗甲醇中的水含量增长 ,在精馏过程中增长能耗。通常以为CO2在3%左右为宜。
    惰性气体(如CH4、N2、Ar)存在于合成气体中 ,降低了有效组分的分压 ,使反映速度降低 ,天生单元产品的能耗增大。所以惰性气体的含量越低越好。
    从甲醇合成的化学平衡来看 ,温度对低对提高甲醇的产率是有利的。但是 ,从反映速度来看 ,提高反映温度能提高反映速度。所以必须两全两个前提 ,温度过低达不到催化剂的活性温度 ,则反映不能进行。温度太高不仅增长了副反映 ,亏损了原料气 ,并且反映过快 ,温度难以节造 ,容易使催化剂衰老失活。随着温度逐步增长 ,平衡常数逐步降低 ,当温度达到肯定数值 ,反映速度达到最大 ,再持续增长温度 ,反映速度降落。所以对于肯定组成的反映物 ,拥有最大反映速度的温度。称为相应这个组成的最佳温度。最佳温杜纂组成有关 ,当甲醇含量低时 ,由于平衡影响较幼 ,最佳温度就高。随着反映的进行 ,甲醇含量升高 ,平衡影响增大 ,最佳温度就低。
    甲醇合成反映为分子数削减的反映 ,因而增长压力有利于反映向甲醇天生方向移动 ,使反映速度提高 ,对甲醇合成反映有利。
    当甲醇合成反映选取较低的空速时 ,气体接触催化剂的功夫长 ,反映靠近平衡 ,反映物的单程转化率高。由于单元功夫通过的气量幼 ,总的产量依然是低的。由于反映物的转化率高 ,单元甲醇合成所必要的循环量较少 ,所以气体循环的动力亏损幼。若是选取大空速时与上面的情况刚好相反 ,并且若是空速过大催化剂床层温度不易维持 ,对于催化剂XNC-98空速为7000~20000h-1较为有利。

                                                                                                                  (起源:Z6人生就是博集团 王瑗 整顿)

 

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