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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)程中嘗盡問(wèn)題與解決方法

     （1）甲醇合成催化劑使用過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題。甲醇合成催化劑使用過(guò)程中最突出問(wèn)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(lái)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(guò)程中的另一個(gè)突出問(wèn)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(lái)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(wèn)題的主要原因。①甲醇合成催化劑在使用過(guò)程中出現(xiàn)結(jié)蠟的情況主要是因?yàn)樵诜磻?yīng)的過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(wèn)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(guò)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(lái)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(wú)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(wèn)題進(jìn)行處理解決之外，還可以實(shí)際的甲醇生產(chǎn)過(guò)程中，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際情況，采取相應(yīng)的措施，來(lái)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(guò)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(lái)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的壓力進(jìn)行優(yōu)化提升。經(jīng)過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)大。過(guò)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(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在制作甲醇合成催化劑的過(guò)程中加入一定量的脫硫劑與脫鐵劑所生產(chǎn)出來(lái)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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