1、甲醇合成甲醇合成1.合成工段的主要任务是什么？答：合成工段是将转化来的含H2、CO、CO2的原料气（3.45Mpa、40、81252.26Nm3/h）,在一定压力（5.9 Mpa）、温度（220260）、触媒（NC306）作用下，合成粗甲醇，并利用其反应热副产2.13.9 Mpa的中压蒸汽，减压至0.7Mpa并入蒸汽管网。2.合成甲醇的主要反应式及影响因素？答：（1）CO+2H2 =CH3OH+Q （2）CO2+3H2 =CH3OH+H2O+Q影响因素：操作温度，操作压力，催化剂性能，空速，原料气的氢碳比。3.合成反应的特点：答：（1）体积缩小的反应；（2）放热反应；（3）可逆反应；（4）气、
2、固相催化反应； （5）伴有多种副反应发生。4.合成工段的主要控制点有那些？答：（1）合成塔进出口温度；（2）汽包液位；（3）汽包压力；（4）分离器入口温度；（5）分离器液位；（6）系统压力；（7）原料气氢碳比；（8）膨胀槽压力；（9）弛放气压力。5.压缩机循环段的作用是什么？答：合成塔内是个体积缩小的反应，加上甲醇的冷凝分离和系统阻力，反应后的压力要下降，为了保证系统压力稳定不变，除了补充新鲜气外，还要利用循环段将反应后剩余的气体加压，然后送往合成塔循环利用，以提高气体总转化率。6.空速的定义及空速对甲醇合成的影响？答：空速：单位时间内，单位体积催化剂所通过的气体流量。提高空速，单程转化率下降
3、，减缓催化反应，有利于保护触媒和提高产量。但提高空速，循环段能耗增加，如果空速过高，反应温度下降明显，有时温度难以维持，产量下降。7.压力对甲醇生产的影响是什么？压力的选择原则是什么？答：甲醇反应是分子数减少的反应，增加压力对正反应有利。如果压力升高，组分的分压提高，因此触媒的生产强度也随之提高。对于合成塔的操作，压力的控制是根据触媒不同时期，不同的催化活性，做适当的调整，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、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。8.温度对甲醇生
4、产的影响是什么？温度的选择原则是什么？答：用来调节甲醇合成反应过程的工艺参数中，温度对反应混合物的平衡和速率都有很大的影响，由H2与CO反应生成甲醇和H2与CO2生成甲醇的反应，均为可逆放热反应。对于可逆放热反应而言，升高温度，虽然可使反应速率常数增大，但平衡常数的数值降低。当反应混合物的组成一定而改变温度时，反应速率受着这两种相互矛盾的因素影响。因此这就需要一个最佳的操作温度。所谓最佳温度就是：对于一定的反应混合物组成，具有最大反应速率时的温度。研究表明：最佳温度值与组成有关，在同一初始组成情况下则与反应速率有关当甲醇含量较低时，由于平衡的影响相对很小，最佳温度就高，随着反应的进行，甲醇含量
5、升高，平衡影响增大，最佳温度就低。即先高后低。实现最佳温度，还要考虑到触媒的特性和寿命，触媒使用初期，活性较好，反应温度可低些，触媒使用后期，温度要适当提高，对铜基触媒而言，其初期，使用温度在220240，中期在250左右，后期使用温度可提高到260270。9.循环气中的惰性气体有哪些成分？对合成甲醇有哪些影响？答：惰性气体有：CH4、N2、Ar。 惰性气体组分在合成反应中不参与反应，但影响着反应速率。惰性气体含量太高，降低反应速率，生产单位产量的动力消耗增加；维持低惰性气体含量，则放空量增大，有效气体损失多。一般来说，适宜的惰性气含量，要根据具体情况而定，而且也是调节工况的手段之一，触媒使用
6、初期，活性高则可允许较高的惰性气含量；触媒使用后期，一般维持在较低的惰性气含量。目标若是高产则惰性气含量可较低，目标若是低耗，则可维持较高的惰性气含量。10.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里？答：（1）从反应式看，CO2也能参加生成甲醇的反应，CO2合成甲醇要比 CO多耗1分子H2，同时生成1分子 H2O，因此当原料气中H2含量较低的情况下，应使更多的H2和 CO生成甲醇。 （2）CO2的存在，一定程度上抑制了二甲醚的生成。因为二甲醚是 2分子甲醇脱水反应的产物，CO2与H2合成甲醇的反应生1分子H2O，H2O的存在对抑制甲醇脱水反应起到了积极的作用。 （3）
7、它阻止 CO转化成 CO2，这个反应在H2O存在时会发生。 （4）更有利于调节温度，防止超温，保护铜基催化剂的活性，延长使用寿命。 （5）能防止催化剂结碳。因此，原料气中CO2一般控制在3左右。11.CO2的存在对合反应的不利影响是什么？答：与 CO合成甲醇相比，每生成1千克甲醇多耗 0.7m3的H2； 粗甲醇中的含水量增加，甲醇浓度降低，导致蒸汽消耗升高。12.新鲜气氢碳比组成是根据什么来确定的？目的是什么？指标为多少？答：A：是根据整个合成系统的物料平衡来决定的。 B：为了满足物质反应的要求，以维持系统的稳定生产。 C：（ H2- CO2）/（CO+CO2）=2.052.15。13气体为什
8、么要循环利用？答：由于平衡和速率的限制。合成塔的单程转化率不高，特别是低压下操作的情况，因此有效气体需在分离出产物后再循环利用，以提高气体的转化率。14.吹除气为什么设置在分离器后？其目的是什么？答：因为分离器出口气体是参加反应后所剩的余气，且甲醇大部分被分离出来，因此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，而且利于系统的稳定操作。15.甲醇分离器液位为什么是一个重要工艺指标？指标为多少？答：如果分离器液位过高，会使液体随气体带入循环段，严重时产生液击，损坏压缩机，而且人塔气中甲醇含量增高，恶化了合成塔内的反应，加剧了副反应的生成；液位过低，容易发生串气事故，高压气串入低压设备
9、系统，造成爆炸事故。所以液位要求控制在：3050。16.汽包排污有几种形式，其作用是什么？答：有连续排污和间断排污。作用：调节水质，提高传热效率。微调汽包温度。17.如何何增加空速？答：（1）关小循环机近路；（2）增加新鲜气量； （3）减小驰放气含量（提高系统压力）。18.甲醇装置有哪级够爆，易中毒物质？答：易燃易爆物质：H2、CO、CH4、CH3OH、CH3OCH3。易中毒物质有：CO、CH3OH。19.甲醇膨胀槽的作用是什么？答：(1)减压。 (2)闪蒸使溶解在甲醇液中的气体释放出来。20.合成塔温度为什么能够借助于汽包压力来控制？答：合成塔内壳程的锅炉水吸收管程内合成甲醇的反应热后变成一
10、定温度的沸腾水，沸腾水上升进入汽包后在汽包内上部形成与沸腾水温相对应的饱和蒸汽，它所显示的压力即为汽包压力。合成塔内的反应热就是靠沸腾水不断上升产生外送蒸汽而带走热量，床层温度才得以保持稳定，所以床层温度直接受沸腾水温的影响，它随着沸腾水温的改变而改变。在汽包内对于一定温度的沸腾水来说，就会有与之相对应一定压力的饱和蒸汽压，而且两者相互影响，一对应。当沸腾水的温度上升（或下降）后，与之对应的沸腾水的温度也会相应地跟着上上升（或下降） 即而也影响到床层温度的上升（或下降）。 因此，调节汽包压力，就能相对应地调节催化剂床层温度。一般是汽包压力每改变0.1Mpa，床层温度也相对应改变1.5。21.我
11、厂使用的触媒（Cat）型号和组成是什么 ？答：我厂使用的触媒型号为：NC 306铜基触媒。组成：CuO50、ZnO25、Al2O34%此外尚含有少量石墨和水。22.影响Cat使用寿命的因素有哪些？答：（l）Cat中毒；（2）热老化；（3）Cat的强度；（4）开停车频繁程度；（5）工艺指标执行不严，操作不当。23.能使Cat中毒的物质有哪些？在操作中如何延长 Cat寿命？答：毒性物质有：Cl、S、胺类，Fe及油类（引起结炭，堵塞活性表面）操作中延长Cat寿命方法有：（1）Cat装填时，严格按方案进行，严防架桥现象。（2）Cat升温还原过程中。首先保证还原气中 S0.1PPm， 其次严格按升温还原
12、方案进行，切记提温，提氢不可同时进行。要做到彻底还原，使其充分发挥催化作用。（3）由于Cat在使用初期活性较高，随着时间增加，活性逐渐下降，因此，Cat操作温度应随时间不同而由低到高。（4）操作过程中应避免温度急剧上升或下降，严禁超温。24.说出硫（S）、氯（Cl）、油对Cat的危害？答：硫（S）、氯（Cl）与Cat中的Cu作用生成无活性的物质：Cu SCuS；Cu2 ClCuCl2，油受热分解析碳堵塞催化剂活性中心，使活性下降。25.说出Cat使用的基本程序：答：（1）合成回路吹扫清理；（2）Cat的装填；（3）Ca升温还原；（4）Cat投用初期温度240，中期250，末期260，循环量逐渐
13、增大；（5）降温钝化；（6）卸出更换。26.Cat的两大特点是什么？答：（1）本身不参加反应，而反应前后其物理、化学性质不变；（2） 改变了反应历程，加快反应速度。27.Cat升温还原前，合成塔水系统阀门如何设定操作答：（1）打开汽包放空阀；（2）汽包压力调节阀各阀门都关闭；（3）汽包上水调节阀的前后切断、旁路、倒淋阀都关闭；（4）汽包及合成塔壳侧排污关闭；（5）用临时上水线，向汽包加脱盐水；（6）关死入喷射器的蒸汽阀。28.Cat升温还原前汽包里为什么加冷水？答：保护Cat活性的重要一点就是在升温过程中防止有剧烈温升，否则就会影响其机械性能，缩短使用寿命，加入冷水主要是使其升温均匀，防止Ca
14、t被损坏。29.Cat还原过程“三”原则是什么？答：（1）三低：低温出水、低点还原、还原后有一个低负荷生产期；（2）三稳：提温稳、补H2稳、出水稳；（3）三不准：不准提H2提温同时进行、不准水分带入塔内、不准长时间高温出水；（4）三控制：控制补氢速度、控制CO2浓度、控制好小时出水量。30.升温还原时产生的液体排放要注意什么？答：（1）首先准备好装置；（2）当分离器有液位时，开始向外排放，并认真称重、记录；（3）排放时，人要注意站在上风口，以防中毒窒息；（4）残液不许随地乱倒，应排至指定地点，以防着火；31.Cat升温还原的终点判断及注意事项：答：终点判断：（1） 合成塔出口入CO+ H2%基
15、本一致；（2） 分离器（V7002）的液位不再上升；（3） 分析水含量。注意事项：（1）升温过程中严格按升温还原曲线进行。（2）要求温升平衡，出水均匀，防止温升过快，造成出水过快，使Cat机械强度下降。（3）整个过程中，严格按照提氢、提温不同时的原则进行。（4）做好专项记录，画好实际升温曲线。32.Cat钝化的目的和方法是什么？答：目的：防止Cat卸出后与大气接触发生强氧化反应，引起火灾或损坏设备。方法：将空气定量加入合成系统，N2正压循环逐步通过Cat，使Cat氧化为氧化态（CuO）。 33、Cat钝化时，系统压力维持多少？答：维持系统压力为：0.5Mpa。34.在Cat钝化过程中，如果发现
16、合成塔温度突然升高，如何处理？答：立即停止加氧，同时加大汽包上水，并加大汽包排污量，开大汽包放空量。35.Cat使用初期温度为什么不能过高？答：使用初期温度的提高，将加快铜晶粒长大的速度，即加快活性衰退的速度。36.新鲜气中S含量高应如何处理？答：应立即停送新鲜气，净化系统后放空，合成按短期停车做相应处理。37.合成汽包安全阀值为多少？膨肿槽安全阀值为多少？答：汽包阀值为：初期4.8Mpa（260时的压力）中、后期5.1Mpa；膨胀槽值为：0.6MPa。38.什么叫化学平衡？浓度、压力、温度对化学平衡有何影响？答：对于可逆反应，正反应速度等于逆反应速度（也就是单位时间内正反应消耗的分子数目，等
17、于逆反应生成的分于数目）时体系所处的平衡状态叫化学平衡。浓度：反应物的浓度增大，化学平衡向右移动；生成物的浓度增大，化学平衡向左移动。压力：增大压力，化学平衡向体积缩小的方向移动；减小压力，化学平衡向体积增大的方向移动。温度：升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动；降低温度，化学平衡向放热反应的方向移动。39.什么叫化学反应速度？催化剂对化学反应的速度有何影响？答：用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示化学反应的速度，即化学反应速度。单位：molL-1S-1或molL-1min。催化剂能改变反应历程，降低了反应的活化能，增加化学反应速度（正逆反应速度都加快）而本身的组成，质量和
18、化学性质在反应前后都保持不变。催化剂还具有选择性。40.合成塔是怎样升温的？答：（1）用临时上水线向汽包加脱盐水，液位维持在30。（2）启动压缩机，建立氮气循环。（3）打开蒸汽喷嘴，注入蒸汽，升温速率25h。41.甲醇合成的工艺流程：答：水煤浆经新型气化炉加压气化制取的水煤气，经净化处理制得总硫含量小于0.1 ppm，氢碳比(H2-CO2)/(CO+CO2) =2.05-2.15的合格合成气。经透平压缩机压缩段5级叶轮加压后，在缸内与甲醇分离器来的循环气（40，4.6Mpa）按一定比例混合，经过循环段1级叶轮加压至5.20Mpa后，送入缓冲槽V7004中，获得压力为5.15MPa，温度约为60
19、的入塔气。入塔气以每小时528903Nm3的流量进入入塔预热器E7001A、B的壳程，被来自合成塔（R7001A、B）反应后的出塔热气体加热到225后，进入合成塔（R7001A、B）顶部。 R7001A、B为立式绝热管壳型反应器。管内装有NC306型低压合成甲醇催化剂。当合成气进入催化剂床层后，在5.10MPa，220-260下CO、CO2与H2反应生成甲醇和水，同时还有微量的其它有机杂质生成。合成甲醇的两个反应都是强放热反应，反应释放出的热大部分由合成塔R7001A、B壳侧的沸腾水带走。通过控制汽包压力来控制催化剂层温度及合成塔出口温度。从R7001A、B出来的热反应气体进入入塔预热器（E7
20、001A、B）的管程与入塔合成气逆流换热，被冷却到90左右，此时有一部分甲醇被冷凝成液体。该气液混合物再经水冷器（E7002A、B）进一步冷凝，冷却到40，再进入甲醇分离器（V7002）分离出粗甲醇。 分离出粗甲醇后的气体，压力约为4.60MPa，温度约为40，返回C7001的循环段，经加压后循环使用系统。为了防止合成系统中惰性的积累，要连续从系统中排放少量的循环气体：一部分直接排放至精馏工段（V8006），另一部分经水洗塔洗涤甲醇后作为弛放气体送往燃气发电管网，整个合成系统的压力由弛放气排放调节阀（FV7004和PV7005）来控制。 由V7002分离出的粗甲醇和水洗塔（T7001）塔底排出
21、粗甲醇液体，减压至0.4MPa后，进入甲醇膨胀槽V7003，以除去溶解在粗甲醇中大部分气体，然后直接送往甲醇工段或粗甲醇贮槽V8001A、B。V7003的压力由PV7007控制在0.4MPa，膨胀气排入燃料气系统作燃料。 汽包（V7001A、B）与甲醇合成塔（R7001A、B）壳侧由二根下水管和六根汽液上升管连接形成一自然循环锅炉，付产4.0MPa中压蒸汽减压至1.3MPa后送入蒸汽管网。汽包用的锅炉给水来自锅炉给水总管，温度为104，压力为5.0MPa。为保证炉水质量，在V7001A、B下部和R7001A、B下部均设连续和间断排污，连续排污排入排污膨胀槽V7006，间断排污可直接排入下水道。
22、 催化剂经还原后才有活性。因此合成催化剂在使用前，需用H2进行还原，还原方程式为： CuO + H2 = Cu + H2O 还原压力为0.54MPa,最高还原温度为230，还原气为H2，稀释气体为N2，要严格按照催化剂的升温还原程序进行操作。 合成塔内催化剂的升温加热，是用压力为3.5MPa的中压蒸汽，通过开蒸汽喷射器M7001A、B带动炉水循环，使催化剂层温度逐渐上升。 在C7001循环段入口管线上还接有三根管线。一根N2管线，供开车前置换系统和催化剂升温还原补N2用；一根还原管线，供催化剂升温还原时提供H2；一根空气管线，供催化剂钝化时提供 O2。 为防止V7001A、B烧干造成催化剂超温
23、，V7001A、B设有低液位自动联锁；V7002液位过高而严重带液时，产生液击损坏压缩机，影响催化剂正常使用，所以V7002设有高液位自动联锁，当液位过高时自动切断原料气。42.为什么合成塔控制温度为220260？ 答：甲醇合成反应的工艺参数中，温度对于反应混物的化学平衡和反应速率，都有很大影响，以化学平衡考虑，低温对甲醇产率有利，而高温则对反应速率有利，要找到一个适宜的温度还要结合触媒的特性。CO和CO2加H2生成甲醇的反应，均为可逆的放热反应因此温度升高，固然使反应速率常数增大，但平衡常数的数值却降低了，因此，当反应混合物的组成一定而改变温度时，反应速率受着这两种相互矛盾的因素影响。温度较
24、低时，由于平衡常数的数值增大，反应速率随温度的升高而增大，平衡常数逐渐降低，如果继续升高温度则反应速率随温度的升高而降低，既在温度较低的范围内，有一个反应速率最大的温度点，就是最佳温度点。最佳温度可定义为：对于一定组成的反应混合物具有最大反应速率时的温度，就称为相对于这个组成的最佳温度。随着反应的进行，气体组成的改变，相应的最佳温度点也随之改变，最佳温度点构成的曲线称为最佳温度线，温度操作线与最佳温度线越接近，则产量越高，反应速率越快。实现最佳温度，还要考虑到触媒的特性和寿命，触媒使用初期，活性较好，反应温度可低些，触媒使用后期，温度要适当提高。对于铜基触媒而言。其初期使用温度在230240，
25、中期在250左右，后期使用温度可提高到260270。43.为什么低压法控制压力在5.3MPa？答：压力也是甲醇合成反应过程中的一个重要工艺参数。甲醇合成反应是分子数减少的反应，增加压力对正反应有利，由于压力提高组分的分压提高，因此催化剂的生产强度也提高了。一般来说，反应压力每提高10%，合成塔生产能力增加10%。操作压力的选用。与催化剂温度有关。早年采用锌铬催化剂，其起始活性温度在320左右，由于反应平衡的限制。只能选用2530Mpa。在较高的压力和温度下，一氧化碳和氢生成二甲醚、甲烷、异丁醇等副产物，这些副反应的反应热高于甲醇合成反应，使床层温度提高，副反应加速，如果不及时控制，会造成温度猛
26、升而损坏催化剂。近年来普遍使用的铜系催化剂，其活性温度范围在220270，操作压力控制在5.0MPa左右，较好地控制了副反应的发生。对我厂现有合成塔的操作，压力根据催化剂不同时期不同催化活性作适当调整，触媒使用初期，活性好，操作压力可低些，触媒使用后期，活性降低，往往采用较高压力。总之，合成压力的高低，受催化剂活性、负荷高低、空速大小、冷凝分离的好坏、入塔气的氢碳比和惰性气体的含量等因素的制约，并可在小范围内调节产量和有利于消耗的降低。44.为什么控制新鲜气的氢碳比在2.052.15之间？答：实践证明，最大反应速率时的组成部分并不是化学计量的组成，而是由动力学方程确定的最佳氢碳比。45.催化剂
27、颗粒尺寸对甲醇合成有何影响？答：催化剂颗粒尺寸对甲醇合成的宏观速率有显著影响。颗粒小，内表面利用率大，宏观反应速率大，可以减少催化剂用量，但单位床层阻力增大，动力消耗增加；颗粒大，宏观反应速率小，单位床层阻力降减少，搞毒能力强。总的来说，催化剂颗粒尺寸的选择应根据选用的塔型不同和气流的物性及有关的具体情况而定。较合理的情况是，反应器上部装小颗粒，下部则装大颗粒催化剂，总费用（催化剂费用和动力费用）最小的最佳的颗粒尺寸，可通过计算确定。我厂使用的催化刘颗粒尺寸为：55。46.为什么合成操作要控制新鲜气总硫含量0.1PPm？答：硫是最常见的毒物，也是引起催化剂活性衰退的主要物质，原料气中的硫一般以
28、硫化氢（H2S）和硫氧化碳（COS）的形式存在。硫化氢与活性铜反应。（H2S+Cu=CuS+H2）在合成甲醇反应条件下，COS分解：COSH2=COH2S生成的H2S再与活性铜反应生成无活性的硫化铜。新还原的催化剂在250，COS浓度为2341PPm条件下，中毒时间超过42小时，CO转化率将下降40而使催化剂失去使用价值。防止催化剂中毒的唯一途经是严格控制净化脱硫工序的工艺指标，要控制新鲜气总硫含量0.1PPm。47.什么是催化剂的热老化？答：铜系催化剂对热（温度）非常敏感。铜是催化剂的活性组分，催化剂的活性与金属铜表面积成正比关系，使用温度的提高，将加快铜晶粒长大的速度，即加快活性衰退的速度
29、。使用天数与热点温度的经验关系式为：Y=5107（0.959）X式中：Y一使用天数：X一使用温度。为防止催化剂因热老化而过早使催化剂活性衰退，一般在保持产量及稳定操作的前提下，尽可能设法操作，每次提升热点温度幅度不应超过5。48.催化剂强度是如何被减弱的？答：在运转过程中催化剂强度会受损害，尤其在还原或紧急停车时，操作不当会导致催化剂强度大副度下降，甚至粉化而被迫停车更换，有些厂家将催化剂压片，以加强催化剂强度，收到较好效果。49.频繁的开停车对催化剂有什么影响？答：由于工艺或设备上的事故，都可引起停车，无论如何精心操作，在停车过程中不可避免会损害催化剂活性，特别是处理不当、未及时置换合成塔内
30、的原料气，将会使催化剂的活性受到严重损害。注：有资料介绍，ICI公司的一套甲醇装置，因循环机故障停车后，塔内原料气48小时未置换。催化剂在不流动的羰基气氛中活性的损失，相当于催化剂的使用寿命减少了9个月。而西德的一家公司因此而更换了触媒。50.触媒还原和使用中的注意事项有哪些？答：（1）还原过程中必须严密监视合成塔出口温度的变化，当温度急剧上升时，必须立即停止或减少还原气量，并减少蒸汽喷嘴流量。（2严格控制出水速率，小时出水量不得大于2Kg/t催化剂。（3）还原终点的判断：当反应器出口气体中COH2的浓度经多次分析和进口浓度一致时，即触媒不再消耗COH2，分离器液位不再增高，可认为催化剂还原已至终点。（4）还原结束后，将系统降压至0.15Mpa，保持合成塔的温度不低于210，用新鲜气置换系统中的N2，直至含量低于1可进行甲醇
