第3篇_催化加氢.ppt

催化剂活化 低压合成甲醇的催化剂，其化学组成是CuO-ZnO-Al2O3 ，只有还原成金属铜才有活性。 CuO-ZnO-Al2O3 0.4MPa，99％N2 缓慢地升温, 20℃/h CuO-ZnO-Al2O3 160~170℃ 还原性气体 Cu-ZnO-Al2O3 还原过程为活化：氮气流升温、还原 催化剂 ②反应条件 a.反应温度及压力： 可逆放热反应，温度升高，反应速率增加，而平衡常数下降 反应温度因催化剂种类而异 ZnO-Cr2O3： 380 ～ 400℃ CuO-ZnO-Al2O3： 230 ～ 270℃ 反应条件 反应压力 与副反应比，主反应是摩尔数减少最多而平衡常数最小的反应，因此增加压力合成甲醇有利 反应 温度 反应压力因催化剂种类而异 ZnO-Cr2O3： 30 MPa CuO-ZnO-Al2O3： 5 ～10MPa b.空速 空速:影响选择性和转化率,直接关系到催化剂的生产能力和单位时间的放热量。 铜基催化剂上空速与转化率、生产能力 空间速度/h-1 CO转化率/% 粗甲醇产量/[m3/（m3催化剂·h）] 20000 50.1 25.8 30000 41.5 26.1 40000 32.2 28.4 ●增加空速在一定程度上能够增加甲醇产量 ●增加空速有利于反应热的移出，防止催化剂过热 ●空速太高：转化率降低，循环气量增加，从而增加能量消耗； 增加分离设备和换热负荷，引起甲醇分离效果降低； 带出热量太多，造成合成塔内的催化剂温度难以控制 反应条件 适宜的空速与催化剂的活性、反应温度及进塔气体的组成有关 ZnO-Cr2O3: 20000-40000h-1 CuO-ZnO-Al2O3： 10000h-1 c.原料气组成 甲醇合成原料气化学计量比为 H2︰CO=2︰1 反应条件 CO含量高不好：不利温度控制； 引起羰基铁在催化剂上的积聚，使催化 剂失活，一般采用氢过量 实际生产 ？ H2过量: 抑制高级醇、高级烃和还原性物质的生成，提高甲醇的浓度和纯度; 氢导热性好，利于防止局部过热和催化剂床层温度控制 Zn-Cr2O3: H2与CO比为4.5左右； 用铜基催化剂: H2与CO比为2.2- 3.0 作业题 1.催化加氢反应有哪几种类型？工业上有哪些重要应用？ 2.反应温度和压力对加氢反应有什么影响？ 3.工业上应用的加氢催化剂有哪些类型？ 4.影响合成甲醇反应速度的因素是什么？如何确定合成甲醇的工艺条件？ 根据移走热量的操作方式：等温式、绝热式 根据冷却方式：直接冷却－冷激式 间接冷却－列管式 三、反应器的结构和材质 反应器结构类型： a. 冷激式绝热反应器 b.列管式等温反应器 冷激式反应器温度分布 可调节蒸汽压力控制壳程温度，径向温度均匀，循环气量小，节能 因氢蚀及Fe(CO)5，选用Ni-Cr钢，1Cr18Ni9Ti c. 反应器材质 合成气 CO H2 Fe3C + 2H2 CH4 + 3Fe Fe3C + CO Fe(CO)5 150℃ 氢蚀 CO腐蚀 ①造气 ②压缩 ③合成 ④分离精制 四、工艺流程 工业上合成甲醇工艺流程 合成甲醇的工艺流程 高压法 低压法 高压法工艺流程一般指的是使用锌铬催化剂，在高温高压（30MPa）下合成甲醇 低温、低压和高活性铜基催化剂，在5MPa左右压力下，由合成气合成甲醇的工艺流程 高压法合成甲醇的工艺流程 1－合成塔；2－水冷凝器；3－甲醇分离器；4－循环压缩机；5－铁油分离器；6－粗甲醇中间槽 低压法合成甲醇工艺流程 合成气 压缩机 分离器 闪蒸罐 H2 CO 脱轻组分塔 精馏塔 甲醇浓度达6~8% 杂质少，净化容易，双塔精制可得99.85%甲醇 三相流化床合成甲醇工艺流程 甲醇浓度达15~20%，大大减少循环气量，降耗 ①传统ICI、Lurgi的技术改造，回收热能，降低能耗 ②新型反应器，提高转化率 ③新型催化剂，延长寿命，提高热稳定性 ④新合成技术 a.低温合成甲醇 b.甲烷合成甲醇 四、甲醇技术及应用的开发进展 （1）国外技术进展 ① 用做动力燃料： 1.生产MTBE（methyl tert-butyl ether, 高辛烷值汽油添加剂） 2.发展甲醇燃料混合燃料 3.发展甲醇汽油燃料 4.发展二甲醚作车用燃料 （2）应用发展－