甲醇合成催化剂介绍及使用寿命

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  合成甲醇工业的进展很大程度上取决于催化剂的研制成功以及质量的改进。在生产中，很多工艺指标和操作条件都由所用催化剂的性质决定。所以催化剂对甲醇合成而言是至关重要的。
    甲醇合成催化剂目前分为两大类：Zn-Cr催化剂和Cu基催化剂。在1966年以前国外的甲醇合成工厂几乎都使用Zn-Cr催化剂，30MPa高压工艺流程。1966年以后以英国ICI公司和德国鲁奇（LURGI）公司先后提出使用铜基催化剂，操作压力为5MPa。目前由于甲醇合成流程的总趋势是由高压向低压、中压发展，而中低压流程所用的催化剂都是铜基催化剂。铜基催化剂的主要特点是活性温度低，对生产甲醇的平衡有利，选择性好，允许在较低的压力下操作。目前铜基催化剂有两大类：Cu-Zn-Al系，Cu-Zn-Cr系，由于Cr对人体有害，故工业上采用Cu-Zn-Al系比Cu-Zn-Cr系更多。
不同型号的Cu-Zn-Al系催化剂中，CuO、ZnO、Al2O3的含量不尽相同，但三种氧化物的作用是一致的，纯的氧化铜只具有非常低的活性，而且氧化铜本身会很快地被还原为单质铜，并迅速地结晶出来。氧化锌对甲醇合成的选择性非常好，而且它的催化活性与晶体的大小成反比，晶体较小的氧化锌活性较高。氧化铝对氧化铜有非常好的助催化作用。由于CuO-ZnO二元催化剂虽然有很高的活性，但还原后催化剂强度差、易粉化，且对毒物十分敏感，而Al2O3或Cr2O3可以形成催化剂骨架，维持催化剂还原后的强度，所以它们是催化剂中必不可少的部分。
    催化剂的使用寿命是指催化剂的使用周期，催化剂使用到后期活性变差，表现在生产上主要是产品产量下降，合成气放空量增加，单位产品物耗增加，影响整个装置的经济性，因此必须进行更换。由于催化剂价格很贵，而且装卸催化剂要浪费保贵的生产时间，所以如何延长催化剂的使用寿命，是增加产品产量、降低产品能耗的重要因素。合成催化剂的使用管理也是甲醇合成工段的重要工作内容。催化剂的主要管理要点如下：
    (1)在催化剂的升温还原操作中严格按照催化剂的升温还原曲线进行。严禁超温或出水过快。
    (2)在催化剂使用初期，应在低温、低负荷下运行一段时间。
    (3) 装置前工序应当尽可能将合成气中的有害物质脱除干净，有害物质（主要是硫、羰基铁／镍）是催化剂使用寿命的重要影响因素。
    (4) 严格控制操作温度，防止催化剂的热老化。生产中可以通过控制汽包产汽压力来控制催化剂反应床层的温度，一般可控制产汽压力2.5～2.6MPa(a)。
    (5) 在催化剂的使用后期可按照需要适当提高操作温度，为保产量可以提高空速操作。
    (6)催化剂装填应当要均匀，防止“架桥”现象，造成催化剂使用不均匀。
    （7） 在正常生产时，要尽可能保证生产负荷平稳，系统平稳操作。
    （8）停车时，严禁催化剂处于反应气的环境中，否则会造成催化剂活性的急剧下降，要求对催化剂进行氮封保护。
     正常情况下，甲醇合成催化剂的使用寿命为2-3年。

俊采星驰

看了LZ的帖子，我只想说一句很好很强大！