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多类型甲醇合成催化剂应用总结

发布时间:2020-10-11 16:22

多类型甲醇合成催化剂应用总结

李  季

关键词 甲醇合成化剂 ;使用效果 ;应用总结

引言

          我国现阶段的工业生产中使用最多的原料就是甲醇,甲醇和甲醇的衍生产物都是工业生产中必不可少的原材料,大面积应用于各类工业生产活动中。甲醇的质量与使用效果很大程度上就决定了工业生产的质量与产量。我国现阶段的工业生产活动中所使用的甲醇合成催化剂的可用时间相对较短,甲醇合成催化剂在经过一段长时间使用之后,催化剂的活性会大大降低,由于催化剂可使用的时间过短,会导致生产甲醇的反应效果降低,则会增加催化剂的使用量,使得生产总成本增加,降低了企业的经济效益。如果企业想要提升自身经济效益就必须提升甲醇合成催化剂的使用效果,延长使用时间,提升转化效率,以达到更大的经济利益。

1、  影响甲醇催化剂使用效果的主要原因

        甲醇合成催化剂是合成甲醇的必须材料,很大程度上决定了工业企业的生产效率与质量。想要有效的提升企业的经济效益就必须提升甲醇合成催化剂的在使用过程中的效果,根据科研人员的研究与大量的实际操作,总结出了影响甲醇合成催化剂使用效果的几项主要原因。

       (1)催化剂的热稳定性是影响催化剂使用效果的一项重要因素,热稳定性较差的催化剂使用时间与实际效果都比较差。甲醇合成催化剂受温度因素的影响十分严重,经过大量的实际操作经验与科学研究分析,当温度在 240~300 ℃之间时,甲醇合成催化剂能够发挥最好的效果。如果在这个温度范围之外对甲醇合成催化剂进行使用,会出现甲醇合成催化剂结晶体过大,导致催化剂活性大大降低,所获得的甲醇产物中的杂质含量也会增加。另外一个方面当温度处于一个不稳定的状态时,对于甲醇合成催化剂整体的破坏较大。制备甲醇过程中所使用的原料中含有CO气体,也会为整体的设备控制增加一定的难度。

       (2)甲醇合成催化剂的装填质量直接影响着甲醇合成催化剂的使用效果。首先应该保证催化剂容器的整体抗压性与抗冲击性。在装填的过程中还应该使催化剂容器与催化剂避免潮湿。尽量保证催化剂在容器内均匀的装填,这样可以在气体原料通过时保证气体的流动方向,有效的延长甲醇合成催化剂的使用时间。如果在装填的过程中发现了破损的催化剂一定要及时的去除,以保证甲醇合成催化剂的整体质量。

      (3)升温还原是制作甲醇合成催化剂中重要的一步,通常在装填工作完成之后进行。主要作用是将催化剂内部的多余水分去除,将催化剂中的活性氧化铜进行还原,成为活性的铜离子。在这整个过程中应对温度进行有效的控制,在出水时会伴随有水蒸气溢出,但是应控制水汽浓度保持在一个较低的数值,并且高温出水的时间也不宜太长,应在温度稳定的前提下,使水均匀流出。对整个反应的每一个细节进行有效的控制,避免出现温度起伏大的情况。有效的减少甲醇合成催化剂粒子过大和产生结晶的情况。从而有效提升甲醇合成催化剂的活性。

2、  甲醇合成催化剂使用过程中尝尽问题与解决方法

     (1)甲醇合成催化剂使用过程中常见问题。甲醇合成催化剂使用过程中最突出问题是结蜡严重。一般甲醇合成催化剂使用至末期出现结蜡属正常现象,合成系统每 15 d 就需要进行 1 次在线煮蜡,以提高甲醇分离器的分离效率,维持高负荷生产,最终冷却器结蜡严重,影响循环气中甲醇的冷却,部分甲醇冷凝不下来带回反应器,影响反应效率,导致减产甲醇 20 t/d 以上,弛放气排放量大,结蜡严重时甚至被迫停车处理。榆林能化甲醇厂甲醇合成催化剂使用过程中的另一个突出问题是,催化剂的活性下降较快,进口催化剂 CO 转化率由93.7%  降至  81%  历时 15  个月,而国产催化剂 CO 转化率由 93.25% 降至 81% 仅用了 9 个月 ;而从甲醇合成催化剂、精脱硫剂的运行情况及外观检查结果来看,结蜡中夹带着催化剂粉末,卸载时催化剂粉化情况比较明显。

    (2)出现问题的主要原因。①甲醇合成催化剂在使用过程中出现结蜡的情况主要是因为在反应的过程中有铁元素的参与。反应设备中的大多数设备的含铁量都比较高水。在甲醇合成催化剂的使用过程当中难免会有铁元素参与其中。所以在甲醇合成的过程中会产生一定量的甲酸和其他的有机酸。会对甲醇生产工艺的着你设备产生一定的腐蚀情况。原料气中又有一定浓度的 CO 腐蚀后的铁、镍以及由催化剂自身带入的铁、镍,与原料气中的 CO 在适宜的压力和温度下发生羰基化反应生成Fe(CO)5、Ni(CO)4,并通过挥发、分解、气流夹带的方式沉积在催化剂表面上,导致催化剂活性下降,并使催化剂具备了生成脂肪烃的条件,最终导致石蜡生成。②甲醇合成催化剂出现粉化的情况的主要原因有两点,第一点催化剂生产质量较差导致了催化剂的抗压性与抗冲击性较弱,在使用的过程中受到了严重的冲击出现粉化;第二点原因是甲醇合成催化剂的表面有很多的裂缝,也会导致粉化现象的发生。

  (3)问题的解决方法。①在甲醇合成系统出现结蜡时,我们采取的应对措施主要是在线煮蜡和清理过滤器等,或借系统短停的机会清理管道、阀门中积存的蜡。一般煮蜡后冷却器进出口温差会有明显提高,但随着环境温度升高,循环水温度逐渐升高,煮蜡频次增加且间隔时间越来越短。②为减轻金属铁等对甲醇合成催化剂性能的影响,我们采取的措施是在水冷反应器上部装填脱铁剂,其在水冷反应器的操作温度下能够很好地实现对铁、镍等金属的吸附,目前可选用的脱铁剂无论是国产的还是进口的都可较好地满足使用要求。

3、  改善甲醇合成催化剂的具体措施

    除了对已出现的问题进行处理解决之外,还可以实际的甲醇生产过程中,根据生产的实际情况,采取相应的措施,来提升甲醇合成催化剂的使用效果,提升工厂生产质量。具体的措施有以下几点。

 (1)控制系统内部气压。在一定的压力范围之内,操作系统的压力越大,系统的生产效果则会越高。如果超过了这一压力,非但不能对生产活动起到提升做用,会有可能会出现催化剂裂化或者是堵塞系统设备的情况,使系统的整体的运行压力变大。为了改变这种情况,应充分的考虑生产设备的具体情况来对生产过程中的压力进行优化提升。经过大量的实验研究与实际操作经验当操作压力在 9 MPa 左右时,催化剂的使用效果最好。

 (2)保持反应发生温度。温度也是影响催化剂使用情况最重要的条件之一,合理的温度也会对催化剂使用效果起到一定的提升做用。为了使甲醇合成催化剂的使用效果得到有效提升,就必须要对实际操作过程中的温度进行有效的控制。在生产工作持续一段时间之后,系统的温度会有一定提升,当温度提升达到五摄氏度时就必须要进行降温,这样才能够使催化剂一直保持活性,有助于减少甲醇成品中存在的杂质量,提升产品质量。

 (3)将气流速度控制在合理的范围内。气流注入的速度过快会导致甲醇转化反应不能完成,而导致整体的转化率较低,是反应设备的整体压力过大。过快的气流速度所需要的耗电量也是很大的,这会大大的增加生产成本,降低经济效益,并不利于企业生产盈利。气流速度则会有大量的结晶产生。有效的控制气流注入的速度,对于提升产品质量,增加产品产量,保证催化剂的使用效果都有很大的帮助。

4、  结语

    由于甲醇在我国工业生产中的重要性,甲醇合成的工业也在逐渐的改进创新。甲醇合成催化剂也随之获得了不小的提升,在大量的试验与实际应用中,向着更加高效更加稳定的方向不断的进步。我国的科研人员经过研究发现,在制作甲醇合成催化剂的过程中加入一定量的脱硫剂与脱铁剂所生产出来的甲醇合成催化剂不仅使用时间获得了一定的延长,并且质量与安全性也获得了很大的提升。提升了甲醇合成催化剂的使用质量,就会增加甲醇的产量与质量,为我国工业行业的发展进步,提供了坚实的基础。

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