多類型甲醇合成催化劑應(yīng)用總結(jié)

李  季

關(guān)鍵詞 ：甲醇合成化劑 ；使用效果 ；應(yīng)用總結(jié)

引言

          我國(guó)現(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)中使用最多的原料就是甲醇，甲醇和甲醇的衍生產(chǎn)物都是工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的原材料，大面積應(yīng)用于各類工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中。甲醇的質(zhì)量與使用效果很大程度上就決定了工業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量與產(chǎn)量。我國(guó)現(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中所使用的甲醇合成催化劑的可用時(shí)間相對(duì)較短，甲醇合成催化劑在經(jīng)過一段長(zhǎng)時(shí)間使用之后，催化劑的活性會(huì)大大降低，由于催化劑可使用的時(shí)間過短，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)甲醇的反應(yīng)效果降低，則會(huì)增加催化劑的使用量，使得生產(chǎn)總成本增加，降低了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。如果企業(yè)想要提升自身經(jīng)濟(jì)效益就必須提升甲醇合成催化劑的使用效果，延長(zhǎng)使用時(shí)間，提升轉(zhuǎn)化效率，以達(dá)到更大的經(jīng)濟(jì)利益。

1、  影響甲醇催化劑使用效果的主要原因

        甲醇合成催化劑是合成甲醇的必須材料，很大程度上決定了工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)效率與質(zhì)量。想要有效的提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益就必須提升甲醇合成催化劑的在使用過程中的效果，根據(jù)科研人員的研究與大量的實(shí)際操作，總結(jié)出了影響甲醇合成催化劑使用效果的幾項(xiàng)主要原因。

       （1）催化劑的熱穩(wěn)定性是影響催化劑使用效果的一項(xiàng)重要因素，熱穩(wěn)定性較差的催化劑使用時(shí)間與實(shí)際效果都比較差。甲醇合成催化劑受溫度因素的影響十分嚴(yán)重，經(jīng)過大量的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)與科學(xué)研究分析，當(dāng)溫度在 240~300 ℃之間時(shí)，甲醇合成催化劑能夠發(fā)揮最好的效果。如果在這個(gè)溫度范圍之外對(duì)甲醇合成催化劑進(jìn)行使用，會(huì)出現(xiàn)甲醇合成催化劑結(jié)晶體過大，導(dǎo)致催化劑活性大大降低，所獲得的甲醇產(chǎn)物中的雜質(zhì)含量也會(huì)增加。另外一個(gè)方面當(dāng)溫度處于一個(gè)不穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，對(duì)于甲醇合成催化劑整體的破壞較大。制備甲醇過程中所使用的原料中含有CO氣體，也會(huì)為整體的設(shè)備控制增加一定的難度。

       （2）甲醇合成催化劑的裝填質(zhì)量直接影響著甲醇合成催化劑的使用效果。首先應(yīng)該保證催化劑容器的整體抗壓性與抗沖擊性。在裝填的過程中還應(yīng)該使催化劑容器與催化劑避免潮濕。盡量保證催化劑在容器內(nèi)均勻的裝填，這樣可以在氣體原料通過時(shí)保證氣體的流動(dòng)方向，有效的延長(zhǎng)甲醇合成催化劑的使用時(shí)間。如果在裝填的過程中發(fā)現(xiàn)了破損的催化劑一定要及時(shí)的去除，以保證甲醇合成催化劑的整體質(zhì)量。

      （3）升溫還原是制作甲醇合成催化劑中重要的一步，通常在裝填工作完成之后進(jìn)行。主要作用是將催化劑內(nèi)部的多余水分去除，將催化劑中的活性氧化銅進(jìn)行還原，成為活性的銅離子。在這整個(gè)過程中應(yīng)對(duì)溫度進(jìn)行有效的控制，在出水時(shí)會(huì)伴隨有水蒸氣溢出，但是應(yīng)控制水汽濃度保持在一個(gè)較低的數(shù)值，并且高溫出水的時(shí)間也不宜太長(zhǎng)，應(yīng)在溫度穩(wěn)定的前提下，使水均勻流出。對(duì)整個(gè)反應(yīng)的每一個(gè)細(xì)節(jié)進(jìn)行有效的控制，避免出現(xiàn)溫度起伏大的情況。有效的減少甲醇合成催化劑粒子過大和產(chǎn)生結(jié)晶的情況。從而有效提升甲醇合成催化劑的活性。

2、  甲醇合成催化劑使用過程中嘗盡問題與解決方法

     （1）甲醇合成催化劑使用過程中常見問題。甲醇合成催化劑使用過程中最突出問題是結(jié)蠟嚴(yán)重。一般甲醇合成催化劑使用至末期出現(xiàn)結(jié)蠟屬正?，F(xiàn)象，合成系統(tǒng)每 15 d 就需要進(jìn)行 1 次在線煮蠟，以提高甲醇分離器的分離效率，維持高負(fù)荷生產(chǎn)，最終冷卻器結(jié)蠟嚴(yán)重，影響循環(huán)氣中甲醇的冷卻，部分甲醇冷凝不下來帶回反應(yīng)器，影響反應(yīng)效率，導(dǎo)致減產(chǎn)甲醇 20 t/d 以上，弛放氣排放量大，結(jié)蠟嚴(yán)重時(shí)甚至被迫停車處理。榆林能化甲醇廠甲醇合成催化劑使用過程中的另一個(gè)突出問題是，催化劑的活性下降較快，進(jìn)口催化劑 CO 轉(zhuǎn)化率由93.7%  降至  81%  歷時(shí) 15  個(gè)月，而國(guó)產(chǎn)催化劑 CO 轉(zhuǎn)化率由 93.25% 降至 81% 僅用了 9 個(gè)月 ；而從甲醇合成催化劑、精脫硫劑的運(yùn)行情況及外觀檢查結(jié)果來看，結(jié)蠟中夾帶著催化劑粉末，卸載時(shí)催化劑粉化情況比較明顯。

    （2）出現(xiàn)問題的主要原因。①甲醇合成催化劑在使用過程中出現(xiàn)結(jié)蠟的情況主要是因?yàn)樵诜磻?yīng)的過程中有鐵元素的參與。反應(yīng)設(shè)備中的大多數(shù)設(shè)備的含鐵量都比較高水。在甲醇合成催化劑的使用過程當(dāng)中難免會(huì)有鐵元素參與其中。所以在甲醇合成的過程中會(huì)產(chǎn)生一定量的甲酸和其他的有機(jī)酸。會(huì)對(duì)甲醇生產(chǎn)工藝的著你設(shè)備產(chǎn)生一定的腐蝕情況。原料氣中又有一定濃度的 CO 腐蝕后的鐵、鎳以及由催化劑自身帶入的鐵、鎳，與原料氣中的 CO 在適宜的壓力和溫度下發(fā)生羰基化反應(yīng)生成Fe(CO)₅、Ni(CO)₄，并通過揮發(fā)、分解、氣流夾帶的方式沉積在催化劑表面上，導(dǎo)致催化劑活性下降，并使催化劑具備了生成脂肪烴的條件，最終導(dǎo)致石蠟生成。②甲醇合成催化劑出現(xiàn)粉化的情況的主要原因有兩點(diǎn)，第一點(diǎn)催化劑生產(chǎn)質(zhì)量較差導(dǎo)致了催化劑的抗壓性與抗沖擊性較弱，在使用的過程中受到了嚴(yán)重的沖擊出現(xiàn)粉化；第二點(diǎn)原因是甲醇合成催化劑的表面有很多的裂縫，也會(huì)導(dǎo)致粉化現(xiàn)象的發(fā)生。

  （3）問題的解決方法。①在甲醇合成系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)蠟時(shí)，我們采取的應(yīng)對(duì)措施主要是在線煮蠟和清理過濾器等，或借系統(tǒng)短停的機(jī)會(huì)清理管道、閥門中積存的蠟。一般煮蠟后冷卻器進(jìn)出口溫差會(huì)有明顯提高，但隨著環(huán)境溫度升高，循環(huán)水溫度逐漸升高，煮蠟頻次增加且間隔時(shí)間越來越短。②為減輕金屬鐵等對(duì)甲醇合成催化劑性能的影響，我們采取的措施是在水冷反應(yīng)器上部裝填脫鐵劑，其在水冷反應(yīng)器的操作溫度下能夠很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵、鎳等金屬的吸附，目前可選用的脫鐵劑無論是國(guó)產(chǎn)的還是進(jìn)口的都可較好地滿足使用要求。

3、  改善甲醇合成催化劑的具體措施

    除了對(duì)已出現(xiàn)的問題進(jìn)行處理解決之外，還可以實(shí)際的甲醇生產(chǎn)過程中，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，采取相應(yīng)的措施，來提升甲醇合成催化劑的使用效果，提升工廠生產(chǎn)質(zhì)量。具體的措施有以下幾點(diǎn)。

 （1）控制系統(tǒng)內(nèi)部氣壓。在一定的壓力范圍之內(nèi)，操作系統(tǒng)的壓力越大，系統(tǒng)的生產(chǎn)效果則會(huì)越高。如果超過了這一壓力，非但不能對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)起到提升做用，會(huì)有可能會(huì)出現(xiàn)催化劑裂化或者是堵塞系統(tǒng)設(shè)備的情況，使系統(tǒng)的整體的運(yùn)行壓力變大。為了改變這種情況，應(yīng)充分的考慮生產(chǎn)設(shè)備的具體情況來對(duì)生產(chǎn)過程中的壓力進(jìn)行優(yōu)化提升。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)研究與實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)當(dāng)操作壓力在 9 MPa 左右時(shí)，催化劑的使用效果最好。

 （2）保持反應(yīng)發(fā)生溫度。溫度也是影響催化劑使用情況最重要的條件之一，合理的溫度也會(huì)對(duì)催化劑使用效果起到一定的提升做用。為了使甲醇合成催化劑的使用效果得到有效提升，就必須要對(duì)實(shí)際操作過程中的溫度進(jìn)行有效的控制。在生產(chǎn)工作持續(xù)一段時(shí)間之后，系統(tǒng)的溫度會(huì)有一定提升，當(dāng)溫度提升達(dá)到五攝氏度時(shí)就必須要進(jìn)行降溫，這樣才能夠使催化劑一直保持活性，有助于減少甲醇成品中存在的雜質(zhì)量，提升產(chǎn)品質(zhì)量。

 （3）將氣流速度控制在合理的范圍內(nèi)。氣流注入的速度過快會(huì)導(dǎo)致甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)不能完成，而導(dǎo)致整體的轉(zhuǎn)化率較低，是反應(yīng)設(shè)備的整體壓力過大。過快的氣流速度所需要的耗電量也是很大的，這會(huì)大大的增加生產(chǎn)成本，降低經(jīng)濟(jì)效益，并不利于企業(yè)生產(chǎn)盈利。氣流速度則會(huì)有大量的結(jié)晶產(chǎn)生。有效的控制氣流注入的速度，對(duì)于提升產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)品產(chǎn)量，保證催化劑的使用效果都有很大的幫助。

4、  結(jié)語(yǔ)

    由于甲醇在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，甲醇合成的工業(yè)也在逐漸的改進(jìn)創(chuàng)新。甲醇合成催化劑也隨之獲得了不小的提升，在大量的試驗(yàn)與實(shí)際應(yīng)用中，向著更加高效更加穩(wěn)定的方向不斷的進(jìn)步。我國(guó)的科研人員經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在制作甲醇合成催化劑的過程中加入一定量的脫硫劑與脫鐵劑所生產(chǎn)出來的甲醇合成催化劑不僅使用時(shí)間獲得了一定的延長(zhǎng)，并且質(zhì)量與安全性也獲得了很大的提升。提升了甲醇合成催化劑的使用質(zhì)量，就會(huì)增加甲醇的產(chǎn)量與質(zhì)量，為我國(guó)工業(yè)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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