李  季

關鍵詞 ：甲醇合成化劑 ；使用效果 ；應用總結

引言

          我國現(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，大面積應用于各類工業(yè)生產(chǎn)活動中。甲醇的質量與使用效果很大程度上就決定了工業(yè)生產(chǎn)的質量與產(chǎn)量。我國現(xiàn)階段的工業(yè)生產(chǎn)活動中所使用的甲醇合成催化劑的可用時間相對較短，甲醇合成催化劑在經(jīng)過一段長時間使用之后，催化劑的活性會大大降低，由于催化劑可使用的時間過短，會導致生產(chǎn)甲醇的反應效果降低，則會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)濟效益。如果企業(yè)想要提升自身經(jīng)濟效益就必須提升甲醇合成催化劑的使用效果，延長使用時間，提升轉化效率，以達到更大的經(jīng)濟利益。

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)效率與質量。想要有效的提升企業(yè)的經(jīng)濟效益就必須提升甲醇合成催化劑的在使用過程中的效果，根據(jù)科研人員的研究與大量的實際操作，總結出了影響甲醇合成催化劑使用效果的幾項主要原因。

       （1）催化劑的熱穩(wěn)定性是影響催化劑使用效果的一項重要因素，熱穩(wěn)定性較差的催化劑使用時間與實際效果都比較差。甲醇合成催化劑受溫度因素的影響十分嚴重，經(jīng)過大量的實際操作經(jīng)驗與科學研究分析，當溫度在 240~300 ℃之間時，甲醇合成催化劑能夠發(fā)揮最好的效果。如果在這個溫度范圍之外對甲醇合成催化劑進行使用，會出現(xiàn)甲醇合成催化劑結晶體過大，導致催化劑活性大大降低，所獲得的甲醇產(chǎn)物中的雜質含量也會增加。另外一個方面當溫度處于一個不穩(wěn)定的狀態(tài)時，對于甲醇合成催化劑整體的破壞較大。制備甲醇過程中所使用的原料中含有CO氣體，也會為整體的設備控制增加一定的難度。

       （2）甲醇合成催化劑的裝填質量直接影響著甲醇合成催化劑的使用效果。首先應該保證催化劑容器的整體抗壓性與抗沖擊性。在裝填的過程中還應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均勻的裝填，這樣可以在氣體原料通過時保證氣體的流動方向，有效的延長甲醇合成催化劑的使用時間。如果在裝填的過程中發(fā)現(xiàn)了破損的催化劑一定要及時的去除，以保證甲醇合成催化劑的整體質量。

      （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行。主要作用是將催化劑內部的多余水分去除，將催化劑中的活性氧化銅進行還原，成為活性的銅離子。在這整個過程中應對溫度進行有效的控制，在出水時會伴隨有水蒸氣溢出，但是應控制水汽濃度保持在一個較低的數(shù)值，并且高溫出水的時間也不宜太長，應在溫度穩(wěn)定的前提下，使水均勻流出。對整個反應的每一個細節(jié)進行有效的控制，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大和產(chǎn)生結晶的情況。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程中嘗盡問題與解決方法

     （1）甲醇合成催化劑使用過程中常見問題。甲醇合成催化劑使用過程中最突出問題是結蠟嚴重。一般甲醇合成催化劑使用至末期出現(xiàn)結蠟屬正?，F(xiàn)象，合成系統(tǒng)每 15 d 就需要進行 1 次在線煮蠟，以提高甲醇分離器的分離效率，維持高負荷生產(chǎn)，最終冷卻器結蠟嚴重，影響循環(huán)氣中甲醇的冷卻，部分甲醇冷凝不下來帶回反應器，影響反應效率，導致減產(chǎn)甲醇 20 t/d 以上，弛放氣排放量大，結蠟嚴重時甚至被迫停車處理。榆林能化甲醇廠甲醇合成催化劑使用過程中的另一個突出問題是，催化劑的活性下降較快，進口催化劑 CO 轉化率由93.7%  降至  81%  歷時 15  個月，而國產(chǎn)催化劑 CO 轉化率由 93.25% 降至 81% 僅用了 9 個月 ；而從甲醇合成催化劑、精脫硫劑的運行情況及外觀檢查結果來看，結蠟中夾帶著催化劑粉末，卸載時催化劑粉化情況比較明顯。

    （2）出現(xiàn)問題的主要原因。①甲醇合成催化劑在使用過程中出現(xiàn)結蠟的情況主要是因為在反應的過程中有鐵元素的參與。反應設備中的大多數(shù)設備的含鐵量都比較高水。在甲醇合成催化劑的使用過程當中難免會有鐵元素參與其中。所以在甲醇合成的過程中會產(chǎn)生一定量的甲酸和其他的有機酸。會對甲醇生產(chǎn)工藝的著你設備產(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)生羰基化反應生成Fe(CO)₅、Ni(CO)₄，并通過揮發(fā)、分解、氣流夾帶的方式沉積在催化劑表面上，導致催化劑活性下降，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，第一點催化劑生產(chǎn)質量較差導致了催化劑的抗壓性與抗沖擊性較弱，在使用的過程中受到了嚴重的沖擊出現(xiàn)粉化；第二點原因是甲醇合成催化劑的表面有很多的裂縫，也會導致粉化現(xiàn)象的發(fā)生。

  （3）問題的解決方法。①在甲醇合成系統(tǒng)出現(xiàn)結蠟時，我們采取的應對措施主要是在線煮蠟和清理過濾器等，或借系統(tǒng)短停的機會清理管道、閥門中積存的蠟。一般煮蠟后冷卻器進出口溫差會有明顯提高，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間越來越短。②為減輕金屬鐵等對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器上部裝填脫鐵劑，其在水冷反應器的操作溫度下能夠很好地實現(xiàn)對鐵、鎳等金屬的吸附，目前可選用的脫鐵劑無論是國產(chǎn)的還是進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

    除了對已出現(xiàn)的問題進行處理解決之外，還可以實際的甲醇生產(chǎn)過程中，根據(jù)生產(chǎn)的實際情況，采取相應的措施，來提升甲醇合成催化劑的使用效果，提升工廠生產(chǎn)質量。具體的措施有以下幾點。

 （1）控制系統(tǒng)內部氣壓。在一定的壓力范圍之內，操作系統(tǒng)的壓力越大，系統(tǒng)的生產(chǎn)效果則會越高。如果超過了這一壓力，非但不能對生產(chǎn)活動起到提升做用，會有可能會出現(xiàn)催化劑裂化或者是堵塞系統(tǒng)設備的情況，使系統(tǒng)的整體的運行壓力變大。為了改變這種情況，應充分的考慮生產(chǎn)設備的具體情況來對生產(chǎn)過程中的壓力進行優(yōu)化提升。經(jīng)過大量的實驗研究與實際操作經(jīng)驗當操作壓力在 9 MPa 左右時，催化劑的使用效果最好。

 （2）保持反應發(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，合理的溫度也會對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，就必須要對實際操作過程中的溫度進行有效的控制。在生產(chǎn)工作持續(xù)一段時間之后，系統(tǒng)的溫度會有一定提升，當溫度提升達到五攝氏度時就必須要進行降溫，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量，提升產(chǎn)品質量。

 （3）將氣流速度控制在合理的范圍內。氣流注入的速度過快會導致甲醇轉化反應不能完成，而導致整體的轉化率較低，是反應設備的整體壓力過大。過快的氣流速度所需要的耗電量也是很大的，這會大大的增加生產(chǎn)成本，降低經(jīng)濟效益，并不利于企業(yè)生產(chǎn)盈利。氣流速度則會有大量的結晶產(chǎn)生。有效的控制氣流注入的速度，對于提升產(chǎn)品質量，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、  結語

    由于甲醇在我國工業(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，在大量的試驗與實際應用中，向著更加高效更加穩(wěn)定的方向不斷的進步。我國的科研人員經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，在制作甲醇合成催化劑的過程中加入一定量的脫硫劑與脫鐵劑所生產(chǎn)出來的甲醇合成催化劑不僅使用時間獲得了一定的延長，并且質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量，就會增加甲醇的產(chǎn)量與質量，為我國工業(yè)行業(yè)的發(fā)展進步，提供了堅實的基礎。

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