催化反应工程作业-合成气制甲醇讲课教案.docx

催化反应工程作业-合成气制甲醇 精品文档 精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 精品文档 收集于网络，如有侵权请联系管理员删除 摘要 关键词： Abstract Keywords：  目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 一. 甲醇的生产方法 1 1.1. 天然气制合成气 1 1.2. 水煤浆制合成气 2 1.3. 焦炉气制合成气 2 1.4. 黄磷尾气制合成气 2 1.5. 乙炔尾气制合成气 2 二. 合成气制甲醇机理 2 2.1. CO+H2合成机理 3 2.2. CO2+H2合成机理 3 2.3. CO+CO2+H2合成机理 3 三. 合成气成分对甲醇合成的影响 3 3.1. 氢碳比的影响 3 3.2. 合成气成分的影响 4 3.3. 循环气中甲醇含量的影响 4 四. 合成气制甲醇催化剂的开发 4 4.1. 铜基催化剂 4 4.2. 非铜基催化剂 4 4.3. 液相合成甲醇催化剂 5 参考文献 6  合成气催化转化制甲醇 甲醇是一种非常重要的化工原料，也是非常重要的化工产品和清洁燃料，在国民生产中占有重要的地位。以甲醇为原料可以生产氯甲烷、醋酸、甲酸、甲胺、甲基叔丁基醚等高附加值化工产品。随着科技的发展，甲醇的生产呈现出多样化的特点，合成气制甲醇是目前最为传统也是最主要的甲醇生产方法。但传统合成气制甲醇生产方法具有能耗大、污染严重等特点，人们一直在探索新的甲醇合成工艺，目前研究比较多的是二氧化碳加氢制甲醇、甲烷氧化制甲醇和生物质制甲醇等。目前这些方法大都处在科研攻关阶段，能大规模投入稳定生产的很少，其主要开发瓶颈还是在于催化剂的研发上，若能研发出高效、稳定的催化剂将为甲醇的合成创造出一条新的道路。不过目前很多高校和科研单位都在为此付出巨大的努力[1]。 甲醇的生产方法 目前世界上唯一的甲醇合成方法是由合成气(CO+H2)合成甲醇： CO+H2=CH3OH 当反应物中有CO2存在时，还能发生下述反应： CO2+3H2=CH3OH+H2O 原则上讲，能够生产合成气的原料都可以生产甲醇，因此，不同原料在生产甲醇的时，差别主要体现在合成气的制造方面[2]。 天然气制合成气 从天然气制合成气，最常使用且应用最广泛的方法是蒸汽转化法。甲烷与水蒸气反应，生成CO、H2、CO2。 CH4+H2O=CO+3H2 CH4+2H2O=CO2+4H2 CH4+CO2=2CO+2H2 CO+H2O=CO2+H2 催化剂使用的是镍催化剂，反应为强吸热反应，通常采用管式炉从外部提供反应热量。使用天然气作为原料制备甲醇原料气，如果不加入CO2，得到的原料气的氢碳比会偏高，需要分离出部分氢气[3-4]。 水煤浆制合成气 目前最广泛使用的方法为德士古水煤浆加压气化法，该方法的工艺条件为温度1400℃，压力2MPa-8.5Mpa。该方法具有碳的转化率高、煤气的质量好、甲烷含量低的优点。制得的水煤气通过废热锅炉后，将水汽比降低至0.36，进入CO变换炉发生部分变换。最后气体进入有机硫水解槽，将有机硫转变为无机硫进行脱除，制得合格新鲜合成气[5]。 焦炉气制合成气 生产焦炭会副产一定的焦炉气，焦炉气中的主要物质是H2、CO、CO2、CH4等。焦炉气来自焦化厂湿法脱硫，经过压缩除尘，进入脱萘槽再脱除焦油和萘。脱萘后气体再次压缩至2.1MPa，经过原料气加热炉加热至350-400℃。进入Fe、Mo加氢脱硫槽有机硫转化为无机硫，脱硫后进入转化炉进行部分氧化和水蒸气转化得到合成气[6]。 黄磷尾气制合成气 黄磷尾气是黄磷生产时产生的副产气体，主要成分为CO、H2、N2、CO2等。通过碱洗-催化氧化的方法，将黄磷尾气净化，最后通过变换脱碳，使得氢碳比可以到合成气使用要求[7]。 乙炔尾气制合成气 天然气裂解生产乙炔过程的尾气可以用作生产甲醇的原料。采用BASF公司的微量乙炔乙烯加氢催化技术。在第一、第二加氢反应器中催化反应，将乙炔、乙烯全部转化为合成气[8]。 合成气制甲醇机理 甲醇合成可以通过CO合成（CO+2H2=CH3OH），也可以通过CO2合成（CO2+3H2=CH3OH+H2O），但由于水气变换反应（CO+H2O=CO2+H2）的存在，甲醇合成机理至今存在分歧。分歧主要在于甲醇的直接碳源（CO还是CO2）、甲醇合成的中间产物、反应的速控步骤等。 在合成气合成甲醇反应中合成机理按照碳源的不同可以分为三种： CO+H2合成机理 CO2+H2合成机理 CO+CO2+H2合成机理 CO+H2合成机理 Boomer和Morris首先提出了CO是甲醇合成中的唯一碳源，该理论认为体系中存在的CO