第三章催化加氢一氧化碳加氢合成甲醇

10万吨甲醇操作法全套第一篇合成岗位操作规程第一章工艺原理一、合成工艺原理甲醇合成是在5.0MPa压力下，在催化剂的作用下，气体中的一氧化碳、二氧化碳与氢反应生成甲醇，基本反应式为：CO+2H2=CH3OH+QCO2+3H2=CH3OH+H2O+Q在甲醇合成过程中，尚有如下副反应：2CO+4H2=（CH3）2O+H2O2CO+4H2=C2H5OH+H2O4CO+8H2=C4H9OH+3H2O此外，还有甲酸甲酯，乙酸甲酯及其它高级醇、高级烷烃类生成。

以铜为主体的铜基催化剂，对于甲醇合成具有极高的选择性，而且在不太高的压力及温度下，要求合成气的净化要彻底，否则其活性将很快丧失，它的耐热性也较差，要求维持催化剂在最佳的稳定的温度下操作。

铜基催化剂一般可在210-280℃下操作，视催化剂的型号及反应器型式不同，其最佳操作温度范围与略有不同。

管壳式反应器的最佳操作温度在230-260℃之间。

在铜基催化剂上合成甲醇，合适的操作压力是5.0～10.0MPa，对于合成气中二氧化碳较高的情况，压力的提高对提高反应速度有比较明显的效果。

合成气的成份对甲醇合成反应的影响较大，由前述反应式可见，要降低能耗，应采用适量的二氧化碳浓度的合成气，若合成气中二氧化碳含量过高，会加重精馏工序的负担并增加了能耗，但二氧化碳含量太低，会导致催化剂活性和转化率过低。

理论的合成新鲜气成份，应满足以下比值：氢碳比f=（H2-CO2）/（CO+CO2）=2.05实际操作中氢碳比应适当增大,大约在2.05～2.15之间。

空速一般控制在8000～10000h-1左右。

甲醇合成是强烈的放热反应，必须在反应过程中不断的将热量移走，反应才能正常进行，管壳式反应器利用管子与壳体间副产中压蒸汽来移走热量，这样，合成反应适宜的温度条件维持就几乎全依赖于副产品中压蒸汽压力操作的正常与稳定。

第二章工艺流程简述由压缩工序来的循环气经入塔气预热器（C0401）预热至225℃，由顶部进入管壳式等温甲醇合成塔（D0401），在铜基触媒的作用下，CO、CO2与H2反应生成甲醇和水，同时还有少量的其它有机杂质生成。

甲醇合成原理方法与工艺图1煤制甲醇流程示意图煤气经过脱硫、变换，酸性气体脱除等工序后，原料气中的硫化物含量小于0.1mg／m3。

进入合成气压缩机，经压缩后的工艺气体进入合成塔，在催化剂作用下合成粗甲醇，并利用其反应热副产3.9MPa中压蒸汽，降温减压后饱和蒸汽送入低压蒸汽管网，同时将粗甲醇送至精馏系统。

一、甲醇合成反应机理自CO加氢合成甲醇工业化以来，有关合成反应机理一直在不断探索和研究之中。

早期认为合成甲醇是通过CO在催化剂表面吸附生成中间产物而合成的，即CO是合成甲醇的原料。

但20世纪70年代以后，通过同位素示踪研究，证实合成甲醇中的原子来源于CO2，所以认为CO2是合成甲醇的起始原料。

为此，分别提出了CO和CO2合成甲醇的机理反应。

但时至今日，有关合成机理尚无定论，有待进一步研究。

为了阐明甲醇合成反应的模式，1987年朱炳辰等对我国C301型铜基催化剂，分别对仅含有CO或CO2或同时含有CO和CO2三种原料气进行了甲醇合成动力学实验测定，三种情况下均可生成甲醇，试验说明：在一定条件下，CO和CO2均可在铜基催化剂表面加氢生成甲醇。

因此基于化学吸附的CO连续加氢而生成甲醇的反应机理被人们普遍接受。

对甲醇合成而言，无论是锌铬催化剂还是铜基催化剂，其多相(非匀相)催化过程均按下列过程进行：①扩散——气体自气相扩散到气体一催化剂界面；②吸附——各种气体组分在催化剂活性表面上进行化学吸附；③表面吸附——化学吸附的气体，按照不同的动力学假说进行反应形成产物；④解析——反应产物的脱附；⑤扩散——反应产物自气体一催化剂界面扩散到气相中去。

甲醇合成反应的速率，是上述五个过程中的每一个过程进行速率的总和，但全过程的速率取决于最慢步骤的完成速率。

研究证实，过程①与⑤进行得非常迅速，过程②与④的进行速率较快，而过程③分子在催化剂活性界面的反应速率最慢，因此，整个反应过程的速率取决于表面反应的进行速率。

提高压力、升高温度均可使甲醇合成反应速率加快，但从热力学角度分析，由于CO、C02和H2合成甲醇的反应是强放热的体积缩小反应，提高压力、降低温度有利于化学平衡向生成甲醇的方向移动，同时也有利于抑制副反应的进行。

甲醇合成工艺简析
甲醇是一种重要的有机化学品，广泛应用于化工、医药、农药、染料、涂料、塑料等领域。

甲醇的合成工艺主要有三种：合成气法、天然气法和生物法。

下面将对这三种工艺进行简析。

一、合成气法
合成气法是甲醇工业生产中最主要的工艺路线之一。

该工艺路线是通过气相反应将合成气（一氧化碳和氢气的混合物）转化为甲醇。

该工艺路线主要分为三个步骤：合成气制备、甲醇合成和甲醇精制。

其中，合成气制备主要是通过煤气化、重油加氢、天然气重整等方法制备合成气；甲醇合成主要是通过催化剂将合成气转化为甲醇；甲醇精制则是通过蒸馏、吸附、萃取等方法将甲醇纯化。

二、天然气法
天然气法是近年来发展起来的一种甲醇合成工艺路线。

该工艺路线主要是通过天然气催化转化为合成气，再将合成气转化为甲醇。

该工艺路线相比于合成气法，具有能源消耗低、环保性好等优点。

但是，该工艺路线的技术难度较大，需要高效的催化剂和工艺流程。

三、生物法
生物法是一种新兴的甲醇合成工艺路线。

该工艺路线主要是通过微生物代谢将生物质转化为甲醇。

该工艺路线具有能源消耗低、环保性好等优点，但是目前该工艺路线的技术难度较大，需要进一步的研究和开发。

综上所述，甲醇合成工艺主要有三种：合成气法、天然气法和生物法。

每种工艺路线都有其优缺点，需要根据实际情况进行选择。

在化学反应中，一氧化碳与氢反应生成甲醇的方程式是一个重要的话题。

这个反应不仅在工业生产中有广泛应用，也在环境保护以及能源利用方面具有重要意义。

本文将从深度和广度上来探讨这个话题，以便读者深入理解这一化学反应的机理和应用。

一氧化碳与氢的反应生成甲醇的方程式是一个关于有机合成的重要反应，它的化学方程式可以用如下方式表示：CO + 2H2 → CH3OH在这个化学方程式中，一氧化碳（CO）和氢气（H2）反应生成甲醇（CH3OH）。

这个反应是通过催化剂的作用进行的，通常使用的催化剂有氧化锌和铜。

这个反应在工业上被广泛应用，因为甲醇是一种重要的有机合成原料，可以用于合成化学品、燃料和药物等。

让我们来深入了解一氧化碳与氢反应生成甲醇的化学机理。

在这个反应中，一氧化碳和氢气首先通过吸附到催化剂表面上，形成一种中间态。

这些中间态之间发生一系列的化学反应，最终生成甲醇分子。

这个反应过程涉及到许多反应中间态和过渡态，需要深入的理论和实验研究来揭示其中的化学机理。

我们来探讨一氧化碳与氢反应生成甲醇的应用。

除了工业生产中的重要应用外，这个反应也在环境保护和能源利用中具有潜在的应用。

通过控制甲醇的合成过程，可以实现一氧化碳和氢气的高效利用，减少一氧化碳的排放。

甲醇作为一种清洁燃料，在替代传统石油燃料方面具有潜在的应用价值。

在总结回顾这个话题时，我们可以看到一氧化碳与氢反应生成甲醇的方程式不仅在化学合成领域具有重要的应用，也在环境保护和能源利用方面具有潜在的应用。

通过深入理解这个化学反应的机理和应用，我们可以更好地利用这个反应来解决现实生活中的重要问题。

在个人观点和理解方面，我认为一氧化碳与氢反应生成甲醇的方程式所涉及的化学机理和应用是一个非常有趣和具有挑战性的研究领域。

通过不断深入研究和探索，我们可以更好地利用这个反应来推动化学工业的发展，并解决环境和能源方面的重要问题。

在本文中，我通过深入探讨一氧化碳与氢反应生成甲醇的方程式的化学机理和应用，希望读者能够更全面、深刻和灵活地理解这一重要的化学反应。

甲醇合成工艺过程及优化分析甲醇在化工产业中运用领域较广泛，其重要性可想而知。

要使甲醇的合成品质以及其最终的合成产量满足当代化工产业的要求，优化甲醛合成相关工艺流程操作控制已经成为一种必要性任务。

在具体的优化过程中，做到全面考虑，才能真正做到提高甲醇合成的生产效率，降低生产成本，进而促进我国在化工产业的发展。

标签：甲醇合成;工艺过程;优化分析1甲醇合成工艺过程分析要做到整体上提升化工产业中甲醇合成的效率，仅仅提高技术上的水平还是不够的，还需要整体分析甲醇合成流程并对其进行操作控制进行优化。

1.1 甲醇合成的反应机理甲醇合成反应是在催化剂作用下进行的复杂的可逆反应，由一氧化碳加氢合成甲醇CO+2H2=CH3OH（气），该反应为放热反应，从化学平衡原理分析在同一温度下，压力越大KN值越大，即甲醇平衡产率越高。

在同一压力下，温度越高KN值越小。

所以，低温高压对甲醇合成有利。

参与的催化剂一般是锌铬催化剂或者铜基催化剂，但无论是哪一个催化剂，其多相催化过程的机理都是包括扩散、吸附、表面反应、解析、扩散五个过程，即气体自气相扩散到催化剂的界面，各种气体在催化剂的活性表面进行化学吸附，吸附的反应物在活性表面上进行反应，反应产物脱附，反应产物气体自催化剂界面扩散到气相中去。

1.2 甲醇合成的流程合成气制备甲醇是我国比较常见的一种制备方式，但是合成气制备甲醇的整套工艺是非常复杂的，一整套流程下来耗时较长，实际生产过程中，选用的净化方式、以及原料的不同，相应的甲醇合成的流程也是不一样的，主要包括合成原料气、净化处理、压缩处理、合成处理、精馏粗甲醇等几个部分。

（1）合成原料气。

合成甲醇，首先是制备原料氢和碳的氧化物。

其主要由石油、煤炭、天然气等，用蒸汽转化或部分氧化加以转化，使其生成主要含氢、一氧化碳、二氧化碳的混合气体。

甲醇合成气要求（H2-CO2）/（CO+CO2）=2.1左右。

（2）甲醇的合成。

根据不同的催化剂，在不同的压力下，温度为240～270℃或360～400℃，通过催化剂进行合成反应，生成甲醇。

第一章第一节1.什么叫烃类热裂解过程的一次反应和二次反应？答：一次反应：由原料烃类经热裂解生成乙烯和丙烯的反应。

二次反应：主要是指一次反应生成的乙烯，丙烯等低级烯烃进一步发生反应生成多种产物，甚至最后生成焦或碳2.简述一次裂解反应的规律性。

答：1) 同碳原子数的烷烃，C－H键能大于C－C键能，故断链比脱氢容易。

2) 碳链越长的烃分子越容易断链。

3) 烷烃的脱氢能力与分子结构有关。

叔氢最易脱去，仲氢次之，伯氢又次之。

4) 有支链的烃容易断链或脱氢。

3.烃类热裂解的一次反应主要有哪几个？烃类热裂解的二次反应主要有哪几个？答：一次反应有：1) 烃热裂解：脱氢反应、断链反应2) 环烷烃热裂解：开环反应3) 芳香烃热裂解：脱氢缩合反应、断侧链反应4) 烯烃热裂解：断链反应、脱氢反应二次反应主要有：1) 烯烃的裂解（即二次反应—断链）2) 烯烃的聚合、环化、缩合与生焦反应3) 烯烃的脱氢和加氢反应4) 烃分解生碳4. 什么叫焦，什么叫碳？结焦与生碳的区别有哪些？答：有机物在惰性介质中经高温裂解，释放出氢或其它小分子化合物生成碳，并非独个碳原子，而是以若干碳原子稠合形式的碳，称为生碳。

若产物中尚含有少量氢，碳含量约为95％以上，称为结焦。

结焦是在较低温度下﹙＜1200K﹚通过芳烃缩合而成，生碳是在较高温度下﹙＞1200K﹚通过生成乙炔的中间阶段，脱氢为稠和的碳原子。

5. 试述烃类热裂解的反应机理。

答：热裂解的自由基反应机理：C2H6→C2H4+H26. 什么叫一级反应？写出一级反应动力学方程式和以转化率表示的动力学方程式。

答：一级反应：反应速度与浓度的一次方成正比一级反应动力学方程式：r=-dc/dt=kc以转化率表示的动力学方程式：㏑[β/（1－α）]=ktβ—体积增大率，它随转化深度而β=裂解气体积（标准态）/原料气体积（标准态）第一章第二节1. 烃类裂解有什么特点？答：1) 高温（反应温度高，一般为800℃以上，最高快可达900℃以上）2) 强吸热反应3) 短停留时间4) 低烃分压2. 裂解供热方式有哪两种？答：直接供热和间接供热。

合成气制甲醇原理合成气制甲醇是一种重要的化工过程，其原理基于将一种叫做合成气的混合气体转化为甲醇。

合成气主要由一氧化碳和氢气组成，它们可以通过多种方法制备，如煤气化、天然气重整等。

合成气制甲醇的原理涉及两个主要反应：水气变换反应和甲醇合成反应。

首先，合成气进入水气变换反应器，反应器中通常使用铁基或铜基催化剂。

在水气变换反应中，一氧化碳和水蒸气发生反应生成一氧化碳和二氧化碳的平衡反应。

这个反应的目的是将一氧化碳和水蒸气转化为二氧化碳和氢气，以提供后续反应所需的氢源。

水气变换反应后，氢气和一氧化碳的比例被调整为适合甲醇合成反应的比例。

接下来，合成气进入甲醇合成反应器，反应器中使用铜基催化剂。

在甲醇合成反应中，一氧化碳和二氧化碳与氢气发生反应生成甲醇。

这个反应是一个复杂的过程，涉及多个中间产物和反应路径。

然而，在合适的温度和压力条件下，合成气中的一氧化碳和二氧化碳会与氢气通过甲醇合成催化剂的作用生成甲醇。

合成气制甲醇的反应条件对于反应的选择性和产率非常重要。

一般来说，较高的温度和压力有利于提高甲醇的选择性和产率。

然而，温度和压力也会影响催化剂的稳定性和寿命。

因此，需要在选择反应条件时找到一个平衡点。

催化剂的选择也对合成气制甲醇的效果有很大影响。

铜基催化剂是目前最常用的催化剂，但也有其他催化剂的研究，如铁基催化剂、锌基催化剂等。

这些不同的催化剂具有不同的反应活性和选择性，可以在一定程度上调控反应的产率和选择性。

在合成气制甲醇过程中，还需要考虑反应器的设计和操作。

反应器的设计应该满足高转化率、高选择性和高产率的要求。

反应器的操作条件也需要精确控制，以确保反应的稳定性和安全性。

总的来说，合成气制甲醇是一种基于合成气的重要化工过程。

其原理基于将合成气转化为甲醇的反应，经过水气变换反应和甲醇合成反应，最终得到甲醇产品。

反应条件、催化剂的选择以及反应器的设计和操作都对反应的效果有重要影响。

随着技术的不断进步，合成气制甲醇过程将会得到进一步的优化和改进，以满足社会对清洁能源和可持续发展的需求。

化学工艺学课后答案【篇一：化学工艺学复习题及答案】、氧化还原、加氢-醇、酸、脂和芳烃等：①经转化先制成合成气，或含氢很高的合成氨原料气，然后进分氧化制乙炔；③直接制造化工产品，如制造炭黑、氢氰酸、各。

c3、c4和中等大小的分子居多②异构化、芳构化、环烷化，使裂解产物中异，使催化汽油中容易聚合的二烯烃类大为减少④聚合、缩合反应.-气化-液化；热解-气化-发电；气化-合成-燃料；液化-燃料-气化；液化-加氢气化、丁二烯和r-ch2-ch3←→r-ch=ch2+h2；断链反应：r-ch2-ch2-r’→ r-ch2=ch2+r’hc-h键能大于c-c键能，固断链比脱氢容易②烷烃的相对稳定性随碳c-h键或c-c键，较直链的键能小⑤低分子烷烃的c-c键在c4以上烯烃、单环芳烃h缩合反应。

芳烃的一次反应中，芳烃经脱氢缩合转化为稠环芳成单烯烃的反应；芳烃：无烷基的芳烃基本上不易裂解为烯烃，有烷基的芳烃，主要是烷基发生断和脱氢反应，芳环不开裂，可脱氢缩合为多环芳烃，芳烃直至转化为焦。

烯烃加氢转化为烷烃，脱氢变为二烯烃或炔烃；芳烃经脱氢缩合转化为稠环芳烃进一步转化为焦；烷烃会进一步裂解成低级烷烃，——pona值；适于表征石脑油、轻柴油等轻质馏分油；烷烃（paraffin)烯烃（olefin)环烷烃（naphthene)；芳烃（aromatics) ；72.3、16.3、11,大庆石脑油则为53、43、425左右，:750-900℃,原料分子量越小，所需裂解温度越高，乙烷生成，所得裂解汽油的收率相对较低,使炔烃收率明显增加.③压力对裂解反应的影响，从化学平衡角度分析（压力只对脱氢反应有影响）对一次反应：,结论：低压有利于乙烯的生产.18题。

-101℃（高压法），使乙炔以上烷烃和烯烃冷凝为液体，与甲烷和氢气分开，c4馏分分开，从而得到聚合级高纯乙烯和聚合级高纯丙烯。

（lummus）按c1、c3加氢→丙烯塔→脱丁烷。

②前脱乙烷流程（linde法）；压缩→脱乙烷→加氢→脱甲烷→乙烯塔→脱丙烷→丙烯塔→脱丁烷③前脱丙烷流程（三菱油化法），压缩→脱丙烷→脱丁烷→压缩→加氢→脱甲c4烃较多的裂解：急冷锅炉废热锅炉，用换热器h2s、co2）、少量水分、炔烃、酸性气体：不仅会腐蚀设备和管路，而且还会是脱炔催化剂中毒；水分和co2在低温下结冰，堵塞管路；乙炔和丙乙炔的存在不仅使高纯乙醇和丙烯聚合时采用的催化剂中毒，而且还会在系统里自聚，生成液体产物绿油。