甲醇合成工段操作手册.docx

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1、甲醇合成工段操作手册1、甲醇合成工段的主要任务是什么？在高温、高压和有催化剂的条件下，使H2、Co和CO2混合气在合成塔内反应生成甲醇，反应后的气体经冷却、冷凝，分离出甲醇,未反应的气体和补充的新鲜气经升压后返回合成塔继续反应，甲醇合成产生的反应热用于副产2.5Mpa的蒸汽。2、甲醇合成过程中的化学反应有哪些？(1)主反应：CO+2H2=CH3OH+QCO2+3H2=CH3OH+H2OQ(2)副反应：2CO4H2=CH3OCH3+H2OQCO+3H2=CH4+H2O+Q4CO+8H2=C4H9OH+3H2O+QCO2+H2=CO+H2O-QnCO+2nH2=(CH2)n+nH2O+Q由此可见，

2、甲醇反应过程中有一系列副反应，生成了水和几十种微量的有机杂质，这些含有水和有机杂质的甲醇称为粗甲醇。3、甲醇合成反应的特点是什么？(1)可逆反应(2)放热反应(3)体积缩小的反应(4)需要触媒才能进行的气-固相反应。4、影响甲醇反应的因素有哪些？(1)温度(2)压力(3)气体组成(4)触媒性能(5)空速(6)惰性气含量5、温度是如何影响甲醇反应的？从热力学观点来看，低温有利于甲醇的合成，但从动力学角度来看，提高反应温度能提高反应速度，所以必须兼顾这两个条件，选择最适宜的反应温度。温度过低达不到催化剂的活性温度，反应不能进行；温度太高，反应过快，温度难以控制，易使催化剂衰老失活,而且随着温度逐渐

3、增加，平衡常数逐渐降低，反应速度甚至下降。另外，反应温度越高，副反应增多，所以对于一定的反应物组成应有一个最适宜的反应温度。6、压力对甲醇合成反应的影响如何？压力的高低，取决于使用触媒的性质，对铜基触媒而言,压力越高，反应越易向生成甲醇的方向进行，平衡甲醇含量越高，甲醇越易冷凝及分离，生产强度越高。7、甲醇催化反应过程有几个步骤？答:甲醇合成反应是一个气固相催化反应的过程,共分五步：(1) CO和H2扩散到催化剂表面；(2) Ce)和H2被催化剂表面吸附；(3) Co和H2在催化剂表面进行化学反应；(4) CH30H在催化剂表面脱附；(5) CH30H扩散到气相中去。其中第三步进行的较慢,整个

4、反应过程取决于该步骤进行的速度，因此，影响反应的各个因素应控制在最合适反应进行的条件下。8、催化剂层的灵敏温度和热点温度各指什么为什么要严格控制热点温度？催化剂的灵敏温度，是指入催化剂层的第一个点，由它来反映出催化剂层中的温度变化。热点温度，指的是催化剂层中的最高温度。这个温度虽是催化剂层内某一点的温度,但能全面反映温度的操作情况,所以要严格控制。热点温度应根据不同型号的催化剂和催化剂在不同时期的活性及当时的操作条件，而有所变动。9、在实际操作中为什么尽可能将热点温度维持低些？(1)热点温度低，对甲醇反应的平衡有利；(2)可以延长催化剂的使用寿命；(3)高温容易破坏金属的机械性能和加速化学腐蚀

5、。由反应理论可知，催化剂理想的温度分布是先高后低，即热点位置在催化剂上部。10、热点温度为什么会下移？(1)催化剂长期处于高温下或温度波动大,活性下降。(2)毒物影响致使上层催化剂活性下降,热点下移。(3)催化剂还原不好,上层催化剂活性较差,热点下移。(4)操作不当,循环气量过大,使上层温度下降,热点下移。11、如何控制合成塔的温度？合成塔的温度主要是通过调节汽包蒸汽压力来控制的，在4.0Mpa附近，蒸汽压力变化0.1Mpa,对应温度变化约1.35,利用合成汽包蒸汽压力来控制塔温度，既简单又可靠。合成塔的温度一般随触媒使用时间的不同而做适当的调整。当通过调整温度、压力和空速也不能维持甲醇产量或

6、合成塔压差超过规定值时，则需停车更换触媒。12、合成塔催化剂层的温度突然下降，可能有哪些因素如何处理？(1)液体甲醇带入塔内会引起催化剂层的温度迅速下降。(2)气体组分的变化使合成塔催化剂层的温度下降。如新鲜气氢碳比不当，甲烷含量增多都会影响甲醇合成反应,减少了反应热量使合成塔催化剂层的温度下降。(3)新鲜气量突然减少，也会引起合成塔催化剂层的温度下降。气量减少原因也可能是压缩机跳车或设备、管道的泄漏引起的。(4)合成塔内件损坏。(5)仪表失灵而引起的温度下跌假象。13、合成塔催化剂层温度上涨的原因？(1)循环气量减少会使塔温上升。(2)气体组分变化,如新鲜气中甲烷含量下降也会使塔温上涨。(3

7、)仪表失灵引起的温度上涨假象。14、合成塔进口压力上涨有哪些原因？合成甲醇时，无论采用何种生产工艺，其反应压力都有一个平衡点，在正常生产时这个压力平衡点较为稳定，压力如上涨，可能有以下几个原因：(1)反应温度下跌，合成反应变差，甚至恶化。而新鲜气源又不断送入造成系统压力上涨，甚至超压。(2)循环气中甲烷含量升高会影响甲醇合成反应，也是造成进口压力上涨的原因。(3)合成气经循环水冷却器时冷却效果差，使生成的甲醇不能分离出去。(4)增加新鲜气量而未及时通知合成岗位。(5)触媒活性下降，转化率不高。15、合成塔进口压力下降有哪些原因？生产中如发现合成塔进口压力突然或缓慢下降，应引起重视,查明原因。(

8、1)新鲜气量突然减少会引起合成塔进口压力下降。(2)粗甲醇分离器液位失控引起跑气。(3)合成系统的设备、管道损坏引起泄漏。(4)压力表失灵。16、对甲醇合成触媒的要求是什么？(1)低温活性好;（2）耐热、抗毒性好；（3）机械强度高,阻力小；（4）原料易得,价格便宜。17、铜基触媒为什么要还原？厂家生产的触媒是氧化态的，而氧化态的触媒没有活性,必须把其中的氧化铜还原才具有活性，即将触媒中组分CUo还原为单质铜。并和组分中的ZnO熔固在一起,才具有活性。铜基触媒还原的反应方程式：CuO+H2=Cu+H2O+Qo该反应为放热反应，还原过程出水量为催化剂重量的20%左右。18、催化剂的装填有什么要求？

9、（1）整个过程专人负责,包括从领出到装填完毕。（2）轻搬轻放,严禁猛摔猛抛，避免催化剂破损。（3）催化剂绝对不能受潮。（4）装填时严禁任何杂物混入塔内，尤其是铁质，因为铁在合成塔内是促使合成产生甲烷的催化剂。(5)催化剂应均匀的装入每个列管内，使每个管内间隙松实一致。19、催化剂还原时为什么要向系统内加氢气加氢气时注意哪些问题？在采用低氢还原法时，将催化剂中的氧还原出来生成水,加氢气就是催化剂开始化学反应，出化学水。加氢气时一定要缓慢,切忌过猛过快。如果加氢气过猛易使催化剂剧烈反应，造成局部烧结或局部快速还原出水，使催化剂还原颗粒快速长大，活性大幅度下降，严重时整炉催化剂活性受损报废，损失极大

10、。20、催化剂升温还原中的注意事项有那些？(1)系统置换时，要使O2V0.2%。(2)补氢时切忌间断加氢或猛加氢。(3)炉温控制要稳，严防过热或温度忽高忽低。(4)升温时要靠蒸汽的热量，不得用反应热来调节温度。(5)温度升到100。C时注意仪表的准确性。(6)如遇循环机跳车时，应立即停止加热,停止补氢。(7)还原结束时，出口温度应到达要求(视不同型号催化剂而定)。(8)出水量控制在30Kgh以下。(9)每小时记录一次出水量、温度、压力等、每班做2-3次氢含量分析。21、影响水冷器冷却效果的主要原因有哪些？在甲醇生产中，循环水冷却器起着冷却合成气的作用，使甲醇和水冷凝下来。当发现水冷效果不好时，

11、可以从以下几个方面找原因：(1)水量小或水压低,应开大进水阀或提高水压。(2)冷却器换热管结垢,清理积垢。(3)冷却水温度高,联系供水,降低水温。(4)合成甲醇时有石蜡生成,附着在水冷器管壁上，降低水冷效果。可适当减少冷却水量，用温度较高的合成气来熔化石蜡。22、影响甲醇分离效率的因素有哪些？(1)甲醇的冷却温度。(2)合成气的压力。(3)分离器的结构好坏，内件结构是否合理。(4)适当的气体流速，一般气体流速为1-L5ms0(5)分离器液位的高低。23、造成分离器出口带液的原因有哪些如何处理？(1)分离器液位太高，应开大排放阀降低液位。(2)进分离器的气速过大，使甲醇液滴来不及分离，应减少气速

12、。(3)分离效果差,设备故障，停车后排除。24、造成甲醇膨胀槽压力突然猛涨的原因是什么如何处理？(I)分离器液位低，排放阀开的太大，关小自调阀。(2)甲醇膨胀槽排液自调失灵全关,应走旁路，并联系仪表检修自调。(3)精罐工序粗甲醇槽进口阀关，造成膨胀槽液位大幅度上升，因缓冲空间小而压力猛涨。应立即打开贮槽阀及膨胀槽放空阀,将压力调至正常。25、甲醇分离器压力波动会对合成系统造成什么影响？压力波动过大时,会引起压缩机入口压力波动，从而引起压缩机的出口压力波动，造成气量波动，最终影响到系统生产的稳定。26、为什么要设置汽包液位低低联锁停车？汽包的液位太低,使反应热不能及时带走,催化剂温度升高,对催化

13、剂的使用寿命造成极大危害产重时会烧毁催化剂乃至合成塔内件,故设汽包液位低低联锁停车。27、为什么长期停车要对汽包进行干法或湿法保护？为防止氧气进入设备及系统造成腐蚀,故用N2保护或加药满水保护。28、分离器底部甲醇液排放阀有什么重要性？分离器底部的甲醇液排放阀是一个压差较大的截流阀,阀前为高压合成区,阀后是压力为03-0.6Mpa的低压甲醇,该阀是合成系统高压区和低压区的界限,因此控制位置十分重要。开度过大易造成分离器液位过低,高低压窜气,膨胀槽超压；开度过小,分离器液位过高,会造成带液事故的发生。此阀在生产过程中时刻受液体甲醇的冲刷,长期使用后,可能会发生内漏并影响液位控制,停车后应检修。2

14、9、甲醇合成系统短期停车,合成塔卸压后为何要置换？(1)短期停车,合成塔卸压后,系统内残留少量的CO和甲醇,在检修设备时,这部分CO和甲醇会流入空气中,影响检修人员身体健康,所以在合成塔卸压后用N2置换。(2)气体中Co对设备管道有被基腐蚀作用。合成塔停车卸压后,温度逐渐下降，当温度降到150-200。C时,残留在系统中的CO将对设备管道的腐蚀速度加快,所以必须用N2对系统进行置换。(3)为防止停车卸压后,空气进入系统内氧化催化剂,需用N2置换系统略带微正压,确保催化剂的安全。30、停车卸铜基催化剂前，为什么要对其钝化？答：甲醇合成塔内的铜基催化剂在投运前已将其中的氧化铜还原为金属铜，原子态铜

15、在卸出催化剂管时，由于空气中的氧与催化剂充分接触，迅速反应并产生大量的反应热,以致产生局部温度过高，或温差猛增，损害合成塔内件。催化剂的钝化是指将其从塔内卸出之前，利用循环气中通入少量的有控制的氧气，对催化剂进行缓慢地氧化，在其外表形成氧化覆盖膜，从而阻止氧气和原子铜进一步反应，可阻止在卸催化剂时，造成合成塔内件的损害。31、合成系统停车时应该注意那些事项？答：长期停车时，应减小压缩机速度，降负荷，然后循环降温，降温期间应避免温度骤变，最大降温速率为40-50oCh,循环降温停止后，通过放空使回路降压，降压速率0.3MPaMino当压力卸至常压时,用N2置换,并封死合成塔,保持微正压,防止空气进入合成塔内。32、甲醇合成时,对循环气压缩机有哪些要求？答:循环压缩机的任务是把出合成塔未反应的气体,加压后又送回合成塔,根据甲醇生产的特点,对压缩机有以下要求:(1)要求较大的打气量与较大的调节幅度。甲醇铜基催化剂使用初期活性高,反应热量大,需要较大的循环量来维持塔内反应热的平衡,铜基催化剂容易衰老,到催化剂使用后期反应热难以维持塔内热平衡,循环量减的很小。铜基催化剂活性高但抗毒性差,造成催化剂中毒的物