【正文】 某學(xué)院畢業(yè)（論文） 31 參考文獻(xiàn)[1] 劉洪勤，范維海，［J］.能源技術(shù)，2022， (3）：1617 [2] 、液化的科研工作［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，1982，(8):56 [3] 朱本啟，裴學(xué)國，豐中田等 [J] .煤化工，2022，(2):810,1920[4] 閻承信。在此向張老師表示深深的感謝和崇高的敬意。在我的十幾年求學(xué)歷程里，離不開父母的鼓勵(lì)和支持，是他們辛勤的勞作，無私的付出，為我創(chuàng)造良好的學(xué)習(xí)條件，我才能順利完成完成學(xué)業(yè)，感激他們一直以來對我的撫養(yǎng)與培育。學(xué)友情深，情同兄妹?；厥兹?，取得了些許成績，生活中有快樂也有艱辛。很慶幸這些年來我遇到了許多恩師益友，無論在學(xué)習(xí)上、生活上還是工作上都給予了我無私的幫助和熱心的照顧，讓我在諸多方面都有所成長。三年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要?jiǎng)澤暇涮?，從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實(shí)際工作中去。在這個(gè)美好的季節(jié)里，心中涌現(xiàn)的不是想象已久的歡欣，卻是難以言喻的失落。某學(xué)院畢業(yè)（論文） 29 第五章 結(jié)束語臘月寒冬，瑞雪紛飛。但是純氧化鋅或氧化銅的催化劑的活性相當(dāng)?shù)?，只有和其它金屬氧化物共同?gòu)成某些多組分催化劑，則具有較高活性和較長的壽命?？刂蒲h(huán)氣中惰性氣體含量的主要方法是排放粗甲醇分離器后的氣體。但在系統(tǒng)中又不能排放過多，會引起有效氣體的損失。這些不參與 CH3OH 合成反應(yīng)的氣體稱為惰性氣體。 惰性氣體含量對 CH3OH 合成的影響甲醇原料氣的主要組分是：CO、COH2，其中含少量 CH4，或 N2 及其它氣體組分。 例如：在 Lurgi(魯奇)合成流程中，甲醇合成塔入氣口 CO 占 %，CO2 %， H2 %；在 JopsΦe(托普索) 合成流程中，合成循環(huán)氣中含 CO5%，CO2 5%，H2 90%。 生產(chǎn)中合理的氫碳比應(yīng)比化學(xué)計(jì)量比略高些，按化學(xué)計(jì)量比值，f 值或 M 值為 ，實(shí)際上控制略高于 ，即通常保持確定的 H2 含量。例如，用天然氣(主要成分甲烷) 為原料采用蒸氣轉(zhuǎn)化法所得粗原料氣中 H2 過多，這就要在轉(zhuǎn)化前或轉(zhuǎn)化后加入 CO2 調(diào)節(jié)合理的氫碳比。另外，空速增大到一定程度之后，催化劑溫度將不能維持，在甲醇合成生產(chǎn)中，空速一般控制在 1000030000h1 之間。 如果采用較低的空速，反應(yīng)過程中氣體混和物的組成與平衡組成較接近，催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度較低，但是單位 CH3OH 產(chǎn)品所需循環(huán)氣量較小，氣體循環(huán)的動力消耗較低，預(yù)熱未反應(yīng)氣體到催化劑進(jìn)口溫度所需換熱面積較小，并且由于氣體中反應(yīng)產(chǎn)物的濃度降低，增大了分離反應(yīng)產(chǎn)物的費(fèi)用。 空速對甲醇合成的影響 在甲醇生產(chǎn)中，氣體通過合成塔僅能得到 3%6%的 CH3OH，新鮮氣的甲醇合成率較低，因此新鮮氣必須循環(huán)使用。不同類型的催化劑對合成壓力有不同的要求。 另外，甲醇合成反應(yīng)溫度越高，則副反應(yīng)越多，生成的粗 CH3OH 中的有機(jī)雜質(zhì)組分的含量增多，給后期 CH3OH 的精餾加工帶來困難。對每種催化劑在活性溫度范圍內(nèi)都有適當(dāng)?shù)牟僮鳒囟葏^(qū)間，如 ZnCr 催化劑的 370380℃ 左右，銅基催化劑為 250270℃左右。 一般 ZnCr 催化劑的活性溫度為 350420℃。對于可逆放熱反應(yīng)來說，溫度降低固然使反應(yīng)速率增大，但平衡常數(shù)的數(shù)值將會下降。 低壓法合成甲醇的影響因素 溫度對 CH3OH 合成的影響在甲醇合成過程中，溫度對反應(yīng)混和物的平衡和速率都有很大的影響。碳——化學(xué)是在 20 世紀(jì) 70 年代兩次石油危機(jī)中得到迅速發(fā)展的其目的在于尋求化工原料“多樣化”和能源資源“非石油化”的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移。　　　　　圖 35 冷激式絕熱結(jié)構(gòu)圖 圖 36 列管式等溫反應(yīng)器 物料衡算年產(chǎn) 8 萬噸，甲醇合成反應(yīng)器的物料衡算：反應(yīng)器：CO+2H2 CH3OH?CO2+3H2 CH3OH+H2O副反應(yīng)：CO+3H2 CH4+H2O2CO+2H2 CH4+CO24CO+8H2 C4H9OH+3H2O?2CO+4H2 CH3OCH3+H2O某學(xué)院畢業(yè)（論文） 20 甲醇產(chǎn)率：%，C 4H9OH 產(chǎn)率：%CH3OCH3產(chǎn)率：%，CH 4產(chǎn)率：%：合成氣消耗量和產(chǎn)物氣摩爾組成年工作時(shí)：7200h80000t 1000kg 7200h=??以 1h 為基準(zhǔn)（以下計(jì)算不再寫 h1）:產(chǎn)物氣冷凝，精餾等單程質(zhì)量收率為 %CO 轉(zhuǎn)化率為 %，CO2 轉(zhuǎn)化率為 %CO∶H 2=1∶2合成氣中 CO 組成（摩爾分?jǐn)?shù)） ；CO:% CO2:% H2:% O2:% H2O:% CH4:% N2:%產(chǎn)物氣中 CH3OH 量: %. ?? 由 CO 生成的 CH3OH: ?? 由 CO2生成的 CH3OH: ?? 反應(yīng)消耗 CO 量： lmoll ?? CO 消耗的 H2量： ? 反應(yīng)消耗 CO2量：某學(xué)院畢業(yè)（論文） 21 molkgmolglkg ??? CO2消耗的 H2量： = 主反應(yīng) H2總消耗量: ?? CO 總反應(yīng)量: kglmol .%.9? 純 CO 加入量： moll . ?? 合成氣總加入量： ? 合成氣中 O2含量： kgmoll .%5.?? 合成氣中 N2含量： lmol 合成氣中 H2O 含量： kgmoll .%.?? 合成氣中 CH4含量： lmol 合成氣中 CO2含量： kgmoll %??? 合成氣中 H2含量： lmol . 生成 C4H9OH 量： %???某學(xué)院畢業(yè)（論文） 22 生成 C4H9OH 消耗的 CO 量： ?? 生成 C4H9OH 消耗的 H2量： ?? 生成 CH3OH 量： kgmllk %??? 生成 CH3OCH3消耗的 CO 量： ?? 生成 CH3OH 消耗的 H2量： kgmolgk7./?? 生成 CH4量： kgllk %8./1/.57??? 生成 CH4消耗的 CO 量： kmolgolgk ???????? 生成 CH4消耗的 H2量： kgolgolgk 562./16/?????????? 生成的 CO2的量： kmolgk875./16450. ? 主反應(yīng)生成 H2O 量： ???某學(xué)院畢業(yè)（論文） 23 副反應(yīng)生成 H2O 的總量： ????kgkgmoll ????? ?? ON 2不參加反應(yīng) 產(chǎn)物氣中 CO: ?? 產(chǎn)物氣中 CO2： ..? 產(chǎn)物氣中 H2： kggkgk ??? 產(chǎn)物氣中 H2O: ..?? 產(chǎn)物氣中 CH4： .?表 31 反應(yīng)器的物料平衡表輸入 輸出某學(xué)院畢業(yè)（論文） 24 物料名稱 質(zhì)量（kg） 物料名稱 質(zhì)量（kg）CO CO CO2 CO2 H2 H2 O2 O2 N2 N2 H2O H2O CH4 CH3OH C4H9OH CH3OCH3 CH4 總計(jì) 總計(jì) 某學(xué)院畢業(yè)（論文） 25 第四章 結(jié)論碳—化學(xué)是以含有一個(gè)碳原子的物質(zhì)（如 CO、COCHCH3OH 、HCHO ）為原料合成化工產(chǎn)品或液體燃料的有機(jī)化工生產(chǎn)過程。一氧化碳在高溫高壓下易和鐵發(fā)生作用生成五碳基鐵，引起設(shè)備的腐蝕，對催化劑也有一定的破壞作用。列管式等溫反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)是溫度易于控制，單程轉(zhuǎn)化率較高，循環(huán)氣量小，能量利用較經(jīng)濟(jì)，反應(yīng)器生產(chǎn)能力大，設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊。反應(yīng)熱由管外鍋爐給水帶走，同時(shí)產(chǎn)生高壓蒸汽。②列管式等溫反應(yīng)器該類反應(yīng)類似于列管式換熱器，其結(jié)構(gòu)示意如圖所示。這類反應(yīng)器的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，催化劑裝填方便，生產(chǎn)能力大，但要有效控制反應(yīng)溫度，避免過熱現(xiàn)象發(fā)生．冷激氣和反應(yīng)氣的混合及均勻分布是關(guān)鍵。段中進(jìn)行的反應(yīng)為絕熱反應(yīng)，釋放的反應(yīng)熱使反應(yīng)氣體溫度升高，但未超過反應(yīng)溫度高眼，于下一段間再與冷激氣混合降溫后進(jìn)入再下一段床層進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)氣體由上部進(jìn)入反應(yīng)器，冷激氣在段間經(jīng)噴嘴噴入，噴嘴分布于反應(yīng)器的整個(gè)截面上，以便冷激氣與反應(yīng)氣混合均勻。圖某學(xué)院畢業(yè)（論文） 18 是冷激式絕熱反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，反應(yīng)器主要由塔體、氣體噴頭、氣體進(jìn)出口、催化劑裝卸口等組成。以下主要介紹低壓法合成甲醇所采用的冷激式和列管式兩種反應(yīng)器。⑥便于操作控制和工藝參數(shù)調(diào)節(jié)。⑤合成反應(yīng)器應(yīng)能防止氫、一氧化碳、甲醇、有機(jī)酸及羰基物在高溫下對設(shè)備的腐蝕,要求出塔氣體溫度不得超過 160℃。同時(shí)，要求合成反應(yīng)器結(jié)構(gòu)必須簡單、緊湊、堅(jiān)固、氣密性好，便于拆卸、檢修。②甲醇合成是在催化劑作用下進(jìn)行，生產(chǎn)能力與催化劑的裝填量成正比例關(guān)系，所以要充分利用合成塔的客積，盡量多裝催化劑，以提高設(shè)備的生產(chǎn)能力。 甲醇合成反應(yīng)器甲醇合成反應(yīng)器是甲醇合成系統(tǒng)的最重要的設(shè)備，亦稱甲醇轉(zhuǎn)化器或甲醇合成塔。甲醇精餾塔力 60～70 塊塔板。此塔一般為板式塔，約為 40～50 塊塔板?？捎脙蓚€(gè)塔予以精餾。粗甲醇中除含甲醇外，還含有兩大類雜質(zhì)。甲醇分離器分出的氣體含大量的氫和一氧化碳，返回循環(huán)氣壓縮機(jī)循環(huán)使用。由反應(yīng)器出來的氣體含甲醇 6％～8％，經(jīng)熱交換器與合成氣進(jìn)行熱交換后進(jìn)人水冷器器，使產(chǎn)物甲醇冷凝。利用煤轉(zhuǎn)化后得到的（氫氣+一氧化碳）合成氣，經(jīng)換熱脫硫，脫硫后的合成氣含硫不超過 ，經(jīng)水冷卻，分