合成精馏知识问答讲解文档格式.docx
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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、温度对甲醇生产的影响是什么？
温度的选择原则是什么？
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225~240℃，中期在240~250℃左右，后期使用温度可提高到250~270℃。
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？
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？
（1）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合成甲醇的反应生成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。
（2）它阻止CO转化成CO2，这个反应在H2O存在时会发生。
（3）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。
（4）能防止催化剂结碳。
注：
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？
①与CO合成甲醇相比，每生成1千克甲醇多耗0.7m3的H2；
②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？
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）=2.05~2.15。
13、气体为什么要循环利用？
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、放空气为什么设置在分离器后？
其目的是什么？
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。
所以在此设置放空气比较经济，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？
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系统，造成爆炸事故。
所以液位要求控制在：
30~50％。
16、汽包排污有几种形式，其作用是什么？
有连续排污和间断排污。
作用：
①调节水质，提高传热效率。
②微调汽包压力。
17、汽包为何加磷酸盐溶液？
锅炉水中含有钙镁离子，加入磷酸盐溶液后，调节水质，防止结垢。
18、如何增加空速？
（1）关小循环气防喘振阀；
（2）增加新鲜气量；
（3）减小驰放气含量（提高系统压力）；
（4）关小新鲜气防喘振阀。
19、甲醇装置有哪级易爆，易中毒物质？
易燃易爆物质：
H2、CO、CH4、CH3OH、H2S、CH3OCH3。
易中毒物质有：
CO、H2S、CH3OH。
20、甲醇闪蒸槽的作用是什么？
（1）减压。
（2）闪蒸：
使溶解在甲醇液中的气体释放出来。
21、合成塔温度为什么能够借助于汽包压力来控制？
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℃。
22、我厂使用的触媒（Cat）型号和组成是什么？
我厂使用的触媒型号为：
C307铜基触媒。
组成：
CuO＞52％、ZnO＞20％、Al2O3＞8%此外尚含有少量石墨和水。
23、影响Cat使用寿命的因素有哪些？
（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。
24、能使Cat中毒的物质有哪些？
在操作中如何延长Cat寿命？
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S≤0.1PPm，
其次严格按升温还原方案进行，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。
25、说出硫（S）、氯（Cl）、油对Cat的危害？
硫（S）、氯（Cl）与Cat中的Cu作用生成无活性的物质：
Cu＋S＝CuS；
Cu＋2Cl＝CuCl2，油受热分解析碳．堵塞催化剂活性中心，使活性下降。
26、说出Cat使用的基本程序：
（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225～240℃，中期240～250℃，末期250～270℃，循环量逐渐增大；
（5）降温钝化；
（6）卸出更换。
27、Cat的两大特点是什么？
（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。
28、Cat升温还原前，合成塔水系统阀门如何设定操作
（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，向汽包加除盐水；
（6）关死入喷射器的蒸汽阀。
29、Cat升温还原前汽包里为什么加除盐水？
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，加入除盐水主要是使其升温均匀，防止Cat被损坏。
30、Cat还原过程“三”原则是什么？
（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。
31、升温还原时产生的液体排放要注意什么？
（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；
32、Cat升温还原的终点判断及注意事项：
终点判断：
（1）合成塔出入口CO+H2%基本一致；
（2）分离器（V2101）的液位不再上升；
（3）分析水含量，出水量是否接近理论出水量。
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。
33、Cat钝化的目的和方法是什么？
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）。
34、Cat钝化时，系统压力维持多少？
维持系统压力为：
0.5Mpa。
35、在Cat钝化过程中，如果发现合成塔温度突然升高，如何处理？
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。
36、Cat使用初期温度为什么不能过高？
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。
37.新鲜气中S含量高应如何处理？
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。
38、合成汽包安全阀值为多少？
膨肿槽安全阀值为多少？
汽包阀值为：
5.2Mpa、5.3Mpa；
闪蒸槽值为：
0.6MPa。
39、什么叫化学平衡？
浓度、压力、温度对化学平衡有何影响？
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。
40、什么叫化学反应速度？
催化剂对化学反应的速度有何影响？
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：
mol·L-1·S-1或mol·
L-1·
min。
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，质量和化学性质在反应前后都保持不变。
催化剂还具有选择性。
41、合成塔是怎样升温的？
（1）向汽包加除盐水，液位维持在50％。
（2）启动压缩机，建立氮气循环，保持系统压力在1.0～1.2Mpa。
（3）打开蒸汽喷嘴，注入蒸汽，升温速率小于25℃／h。
（4）关死汽包放空，通过连续排污控制汽包液位在50％。
42、为什么合成塔控制温度为225~270℃？
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225~240℃，中期在240~250℃左右，后期使用温度可提高到250~270℃。
43、为什么低压法控制压力在8.05MPa？
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25~30Mpa。
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220~270℃，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2.05~2.15之间？
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、催化剂颗粒尺寸对甲醇合成有何影响？
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：
Φ5×
5。
46、为什么合成操作要控制新鲜气总硫含量≤0.1PPm？
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：
COS＋H2=CO＋H2S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23~41PPm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低温甲醇洗工序的工艺指标，要控制新鲜气总硫含量≤0.1PPm。
47、什么是催化剂的热老化？
铜基催化剂对热（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。
使用天数与热点温度的经验关系式为：
Y=5×
107（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？
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？
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的原料气，将会使催化剂的活性受到严重损害。
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？
（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200Kg/t催化剂。
（3）还原终点的判断：
当反应器出口气体中CO＋H2的浓度经多次分析和进口浓度一致时，即触媒不再消耗CO＋H2，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0.5Mpa，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％可进行甲醇合成开车。
（5）合成升压时，升压速率不得大于0.5Mpa/h，以防温升过快而烧毁触媒。
（6）新的催化剂的操作是在保持一定产量后，再逐步升压、增加循环量、提CO含量及逐步升温。
新的催化剂第一次开车时，合成塔出口温度由210℃逐步升至230℃。
（7）合成气中硫含量、氯化物含量均应小于0.1ppm，微量氧、重金属、水蒸汽及羰基物不能带入塔内。
（8）在甲醇合成过程中，应严格控制条件，催化剂床层温度不得低于210℃，严禁催化剂温度急剧变化，催化剂的使用空速以6000h-1为宜。
（9）使用中因故停车，时间在24小时以内短期停车，可切断新鲜气继续打循环。
直至系统中的CO＋CO2反应完，催化剂床层保持在210℃以上。
（10）停车时间超过24小时，可按正常程序，即按（9）停车后，降压降温，用N2置换，保持系统压力0.5Mpa。
51、触媒钝化的控制过程及指标？
将塔温降至50℃以下，塔压降至0.3Mpa以下，用N2置换合格，充压至0.5Mpa，N2循环配人压缩空气，逐步提高氧含量，同时注意塔温变化。
直至出口含氧量达19—21％，钝化结束。
钝化程序：
塔出口温度（℃）
≤50
≤60
塔入口氧含量（%）
0.1
1
4
20
需要时间（h）
>
3
3~4
2
5~6
52、汽包液位是如何控制的？
为了保证合成反应热能及时顺利地移出，汽包必须保证有一定的液位，同时为了确保汽包蒸汽的及时排放，防止蒸汽出口管中带水，汽包液位又不能超过一定的高限，在正常生产中，汽包液位一般控制在汽包容积的1/3~1/2之间，除盐水上水压力和上水阀门的开度都能直接影响到汽包的液位，其排污量的大小也同样可以对汽包压力和液位进行微调，必要时可加大排污量来迅速降低汽包液位和汽包压力。
53、系统压力是如何控制的？
系统压力的高低，一方面反映气量的大小，另一方面则反映了触媒活性的好坏，触媒使用初期，活性较好，气量适宜时，系统压力较低，当气量突然增大或触媒活性受到较大损害时，系统压力就会升高，甚至超压，还有遇到其它不正常操作时都可能造成超压，系统压力可通过压缩机的气量加减及塔后放空量的大小进行适当调整。
54、为什么入甲醇分离器的物料温度要控制在40℃以下？
经过水冷器冷却后的出塔气，此时甲醇和水大部分被冷凝为液体，进入分离器分离出粗甲醇，分离后的有效气体含甲醇蒸汽约0.611％，如果入分离器的温度升高，那么甲醇蒸汽的含量就增加，经加压送入合成塔后，将影响生成甲醇的质量。
入分离器温度受到上水量、上水温度及循环量的影响。
温度升高时，应适当加大冷却水上水，降低上水温度或减少循环量，以控制入分离气温度在40℃以下，减少甲醇蒸汽的带出。
55、如何控制粗甲醇中杂质的生成？
（1）当入塔气中氢碳比降低时，有利于二甲醚的生成，适当的高氢操作对抑制二甲醚的生成是有利的。
（2）当触媒中含有钾、钠等碱金属时会促使高级醇生产，故要保证触媒质量。
（3）合成气中CO含量过高时易与设备上的Fe生成五羰基铁，造成高基烃含量上升。
（4）合成气中的水分含量大时易发生如下反应，生成甲酸。
CO＋H2O=HCOOH
（5）由于分离效果不好，循环气中带有甲醇时带入合成塔内易生成二甲醚、甲基异丁醚、二异丁烯、丙醇、异丁醇等杂质。
（6）当气体中带入硫，生成硫醇，它有恶臭味。
（7）混入氨后易生成胺类。
56、首次开车的必要条件及准备工作：
（1）触媒还原彻底，出水量接近升温还原方案的计算值，合成塔处于210~220℃恒温状态，且系统有N2充压至0.45Mpa。
（2）粗甲醇贮槽皆处于备用状态，全系统在触媒升温还原过程中出现的问题都己解决。
（3）仪表空气、中压蒸汽、锅炉给水、冷却水及除盐水均己引入界区内备用。
（4）盛装开工废甲醇的废油桶己准备好。
（5）净化运行正常，新鲜气质量符合要求，总负荷≥30%。
（6）压缩机组运行正常，新鲜气随时可导入系统。
（7）本系统所有仪表再次校验，调试运行正常。
（8）精馏工段己具备接收粗甲醇的条件。
（9）总控，现场照明良好，操作工具、安全工具、交接班记录、生产报表、操作规程、工艺指标齐备，防毒面具，消防器材按规定配好。
（10）微机运行良好，各参数已调试完毕。
57、合成系统开车步骤：
（1）通知压缩机做好一切准备工作。
（2）水冷却器通人冷却水，检查水温、水压、水量正常。
（3）汽包给定50％投自动，保持液面稳定，并分析水质。
（4）稍开连续排污，排污量为上水量的5%左右，根据分析水质的情况再作调整。
（5）
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