合成气制甲醇催化剂

甲醇是一种重要的有机化学品，广泛应用于化工、能源、医药、农药等领域。

设计年产30万吨甲醇的工艺需要充分考虑原料、设备、反应条件等多方面的因素。

下面将详细介绍年产30万吨甲醇的工艺设计。

首先，我们需要确定甲醇的生产原料。

甲醇的主要原料是合成气，它由一定比例的一氧化碳和氢气混合而成。

合成气的生产方式有多种，常用的有煤气化和天然气重整。

煤气化将煤炭在高温高压下转化为合成气，天然气重整则通过将天然气进行催化转化来得到合成气。

在选择原料时，需要综合考虑成本、供应稳定性和环境因素等因素。

其次，我们需要确定甲醇的合成反应。

甲醇的合成主要通过低温低压下的催化反应进行。

目前常用的合成甲醇催化剂有铜锌基催化剂和铝酸胶体催化剂。

催化剂的选择需要考虑反应速度、选择性和稳定性等因素。

确定了原料和反应条件之后，我们需要设计甲醇的工艺流程。

一般而言，甲醇的工艺流程包括合成气的制备、催化反应、分离纯化等步骤。

合成气的制备是整个工艺流程的核心环节之一、在煤气化过程中，需要将煤炭进行气化反应，产生合成气。

煤气化反应通常在高温高压下进行，需要合适的催化剂和气化剂。

气化产生的合成气含有大量的杂质，如硫化物、氮气和灰份等。

因此，还需要进行合适的净化处理，以提高合成气的质量。

催化反应是甲醇的合成过程，需要注意反应温度、压力和催化剂的选择。

一般而言，合成甲醇反应温度在200-300摄氏度之间，压力在一定范围内进行调节。

催化剂的选择和工艺条件的优化是提高甲醇合成效率和选择性的关键。

分离纯化是甲醇工艺流程中的重要环节。

合成气反应产生的甲醇需要进行分离和纯化处理，以除去杂质和提高产品纯度。

一般而言，甲醇通过蒸馏、吸附、结晶等分离过程进行纯化。

最后，进行工艺设计时还需要考虑能源消耗和废物处理。

甲醇的生产过程需要消耗大量的能源，需要选择节能的设备和优化工艺条件。

废物处理是环保的重要环节，需要合理处理反应废气和废水，以减少对环境的影响。

以上是年产30万吨甲醇工艺设计的简要介绍，设计过程中需要充分考虑原料、设备、反应条件、能源消耗和废物处理等多方面的因素。

甲醇合成的工艺方法介绍自1923年开始工业化生产以来,甲醇合成的原料路线经历了很大变化。

20世纪50年代以前多以煤和焦碳为原料;50年代以后,以天然气为原料的甲醇生产流程被广泛应用;进入60 年代以来,以重油为原料的甲醇装置有所发展。

对于我国,从资源背景来看,煤炭储量远大于石油、天然气储量,随着世界石油资源的紧缺、油价的上涨和我国大力发展煤炭洁净利用技术的背景下,在很长一段时间内煤是我国甲醇生产最重要的原料。

下面简要介绍一下甲醇生产的各种方法。

按生产原料不同可将甲醇合成方法分为合成气(CO+H2方法和其他原料方法。

一、合成气(CO+H2生产甲醇的方法以一氧化碳和氢气为原料合成甲醇工艺过程有多种。

其发展的历程与新催化剂的应用,以及净化技术的进展是分不开的。

甲醇合成是可逆的强放热反应,受热力学和动力学控制,通常在单程反应器中,CO和CO2的单程转化率达不到100%,反应器出口气体中,甲醇含量仅为6~12%,未反应的CO、CO2和H2需与甲醇分离,然后被压缩到反应器中进入一步合成。

为了保证反应器出口气体中有较高的甲醇含量,一般采用较高的反应压力。

根据采用的压力不同可分为高压法、中压法和低压法三种方法。

1、高压法即用一氧化碳和氢在高温(340~420℃高压(30.0~50.0MPa下使用锌-铬氧化物作催化剂合成甲醇。

用此法生产甲醇已有八十多年的历史,这是八十年代以前世界各国生产甲醇的主要方法。

但高压法生产压力过高、动力消耗大,设备复杂、产品质量较差。

其工艺流程如图所示。

经压缩后的合成气在活性炭吸附器1中脱除五羰基碳后,同循环气一起送入管式反应器2中,在温度为350℃和压力为30.4MPa下,一氧化碳和氢气通过催化剂层反应生成粗甲醇。

含粗甲醇的气体经冷却器冷却后,迅速送入粗甲醇分离器3中分离,未反应的一氧化碳与氢经压缩机压缩循环回管式反应器2。

冷凝后的粗甲醇经粗甲醇储槽4进入精馏工序,在粗分离塔5顶部分离出二甲醚和甲酸甲酯及其他低沸点不凝物,重组分则在精分离塔6中除去水和杂醇,得到精制的甲醇。

甲醇的制备⽅法有哪些
⼤家知道怎样制备甲醇吗，有哪些⽣产⽅法，下⾯，新乡甲醇⼚家就来向⼤家讲解下。

甲醇的⽣产，主要是合成法，尚有少量从⽊材⼲馏作为副产回收。

合成甲醇可以以固体(如煤、焦炭)液体(如原油、重油、轻油)或⽓体(如天然⽓及其他可燃性⽓体)为原料，经造⽓净化(脱硫)变换，除去⼆氧化碳，配制成⼀定的合成⽓(⼀氧化碳和氢)。

在不同的催化剂存在下，选⽤不同的⼯艺条件。

单产甲醇(分⾼压法低压和中压法)，或与合成氨联产甲醇(联醇法)。

将合成后的粗甲醇，经预精馏脱除甲醚，精馏⽽得成品甲醇。

⾼压法为BASF最先实现⼯业合成的⽅法，但因其能耗⼤，加⼯复杂，材质要求苛刻，产品中副产物多，今后将由ICI低压和中压法及Lurgi低压和中压法取代。

⼯业上合成甲醇⼏乎全部采⽤⼀氧化碳加压催化加氢的⽅法，⼯艺过程包括造⽓、合成净化、甲醇合成和粗甲醇精馏等⼯序。

粗甲醇的净化过程包括精馏和化学处理。

化学处理主要⽤碱破坏在精馏过程中难以分离的杂质，并调节pH值;精馏主要是脱除易挥发组分如⼆甲醚，以及难挥发组分职⼄醇、⾼碳醇和⽔。

粗馏后的纯度⼀般都可达到98%以上。

将⼯业甲醇⽤精馏的⽅法将含⽔量降到0.01%以下。

再⽤次碘酸钠处理，可除去其中的丙酮。

经精馏得纯品甲醇。

BV-Ⅲ级甲醇的制备主要采⽤精馏⼯艺。

以⼯业甲醇为原料，经精馏、超净过滤、超净分装，得⾼纯甲醇产品。

⼀般均以⼯业甲醇为原料，经常压蒸馏除去⽔分，控制塔顶64～65℃，过滤除去不溶物即可。

二氧化碳加氢制备甲醇催化剂与催化作用发布时间：2022-12-04T02:48:31.446Z 来源：《城镇建设》2022年第14期7月作者：朱亮[导读] 2020年9月22日，总书记在公开场合提出了我国未来气候发展方向：2030年前二氧化碳排放达到峰值朱亮32028319870910****摘要：2020年9月22日，总书记在公开场合提出了我国未来气候发展方向：2030年前二氧化碳排放达到峰值。

这可以有效减少温室效应导致的冰川融化，第二个目标是力争到2060年实现碳中和，所谓碳中和，即碳中和。

排放的碳和吸收的碳达到动态平衡，中国在碳达峰、碳中和任务方面做得很好。

这对全球实现《巴黎协定》中的温控和环境保护目标具有重大影响。

科学家发现，以二氧化碳为碳源的氢化是产生新能源的有效途径之一，其中甲醇是许多重要衍生物的化工原料，用于。

生产烯烃、氨、甲醚和燃料添加剂等，因此二氧化碳加氢制备甲醇催化剂。

关键词：催化剂二氧化碳加氢甲醇催化作用双碳目标碳循环1 课题背景大气中二氧化碳的体积分数自从工业化后极具增加，温室效应与气候变化对地球生态系统造成了很大的威胁，冰川融化，海平面上升，可以明确地猜测，未来的十年内，大气中二氧化碳浓度的上升将进一步将南冰洋变暖，并减少海冰浓度，目前的只是状况表明，碳循环反馈对全球变暖的作用效率较低，这主要由于陆地生物圈和海洋碳吸收的变化，但工业极具发展下，降低空气中的二氧化碳是一项艰巨且势在必行的任务，二氧化碳作为碳源加氢是能源再生的方式，而催化剂是二氧化碳加氢制甲醇的关键，常用催化剂有Cu基催化剂，贵金属催化剂，In2O3 基催化剂以及其他新型催化体系。

碳循环：碳循环是指碳元素在大气、陆地和海洋中的交换和迁移。

2 催化剂制备的简单原理与各成分作用（1）方法目前铜基催化剂的制备方法主要有共沉淀法，主要影响条件是催化性能和金属盐的种类、沉淀剂、酸碱度及温度条件。

（2）组成和功能采用共沉淀法制备了C312二氧化碳合成甲醇催化剂，主要成分为CuOZnOAl2O3。

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。

甲醇合成催化剂知识d i4 X+ }1 z! j0 v1 铜基催化剂的催化原理 + W7 b1 C1 Y9 W4 M1 h)o9 F0 t8 j* c: D q, |6 O 目前,低压甲醇合成铜基催化剂主要组分是 CuO、ZnO和Al2O3,三组分在催化剂中的比例随着生产厂家的不同而不同。

一般来说, CuO的质量分数在40% ~80%, ZnO的质量分数在10% ~30%, Al2O3的质量分数在5% ~10%。

铜基催化剂在合成甲醇时, CuO、ZnO、Al2O3三组分的作用各不相同。

CO和H2在催化剂上的吸附性质与催化剂的活性有非常密切的关系。

在铜基催化剂表面对CO的吸附速率很高,而H2的吸附则比CO 慢得多。

ZnO是很好的氢化剂,可使H2被吸附和活化, 但对CO几乎没有化学吸附,因此可提高铜基催化剂的转化率。

纯铜对甲醇合成是没有活性的,H2和CO合成甲醇的反应是在一系列活性中心上进行的,而这种活性中心存在于被还原的Cu-CuO界面上。

在催化剂中加入少量 Al2O3的首要功能就是阻止一部分氧化铜还原。

当催化剂被还原后,开始进行反应时,合成气中的H2 和CO都是还原剂,有使氧化铜进一步还原的趋势。

这种过度的还原,使得活性中心存在的界面越来越小,催化剂活性也越来越低。

从合成的整个过程来看,随着还原表面向催化剂的内层深入,未还原的核心越来越小,作为被还原的Cu-CuO界面的核心表面积也越来越小,催化剂的活性降低,合成反应速率随之降低。

研究认为,Al2O3在催化剂中作为结构助剂起阻碍铜颗粒烧结的作用, CuO/ZnO/Al2O3催化剂的活性远高于双功能催化剂CuO/ZnO的活性。

q7 h- G8 n9 ]$ B5 m- Q: ?& ]/ D2 铜基催化剂助剂6 j8 } x5 L! ?0 V1 l1 K4 H$ Q! m% g\5 K8 e) C+ g5 A)E! ~ 铜基催化剂助剂的研究是甲醇合成催化剂研究的一个重要课题。

二氧化碳加氢催化合成甲醇的研究张四方3杨柳1刘建春2太原师范学院化学系山西太原030031 内容提要：二氧化碳加氢催化合成甲醇可以有效利用二氧化碳，缓解温室效应，提高氢能储存和运输的安全性。

文章首先介绍了二氧化碳加氢合成甲醇的反应原理以及催化原理，然后介绍了影响二氧化碳加氢催化合成甲醇的三个重要条件。

关键词：二氧化碳加氢催化剂合成甲醇原理条件现代工业的发展使得空气中二氧化碳的含量越来越高，大量二氧化碳的排放，不但严重浪费了碳资源，而且还使得温室效应日益严重。

氢气是一种高效清洁燃料，燃烧时不但能够产生大量的热能，同时还不会对环境造成污染，但是氢气储存和运输却存在着高危因素。

甲醇是氢的良好载体，不但可以在常温下进行保存，同时还可以方便运输，为有效利用二氧化碳，缓解温室效应，提高氢能储存和运输的安全性，工业上常常采取二氧化碳加氢催化合成甲醇的进行氢能的转化。

一、二氧化碳加氢合成甲醇的反应原理对于二氧化碳加氢合成甲醇，目前存在着两种观点，一种观点认为二氧化碳首先和氢气反应生产一氧化碳和水，然后再由一氧化碳和氢气反应生成甲醇。

其反应的化学原理式如下：CO2+H2 H2O+CO.....................................①CO+H2 H2O+CH3OH...............................②第二种观点认为，在二氧化碳加氢合成甲醇的反应过程中，不存在中间产物一氧化碳，而是由二氧化碳和氢气直接反应生成甲醇。

其反应的化学原理式如下：随着科学的不断发展以及实验条件的逐渐完备，研究人员通过各种方法验证了第二种观点。

这也就是说，二氧化碳加氢直接生成了甲醇，而不是经过中间产物一氧化碳加氢生成的。

二、二氧化碳加氢合成甲醇的催化原理目前，在所有二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂中，铜基催化剂是学者们研究最广泛的一类催化剂。

铜基催化剂主要是由铜、锌等活性成分以及三氧化二铝、二氧化硅等载体组成的，其活性中心主要是低价铜，但是活动中心的价态以及结构组成目前尚不完全清除。

CO2合成甲醇的技术发展综述摘要:介绍了CO2加氢合成甲醇的反应机理和特点，所用催化剂的性质和类型，尚在研究中的新工艺以及工业应用等情况，综述了该领域的最新研究成果。

关键词:合成甲醇催化剂 CO2Summarize for Progress in Methanol Synthesis from Carbon DioxideAbstract: Recent advances on hydrogenation of carbon dioxide to methanol both at home and abroad are reviewed in this paper，and the research works on the direct synthesis of dimethyl ether by hydrogenation of calbon dioxide are also briefly introduced．Key words：Methanol Synthesis ；catalyst ；Carbon Dioxide1.引言随着全球人口的增加和人民生活水平的不断提高，对能源的需求日趋强劲。

但是传统的石油、天然气资源日渐匮乏，石油短缺已关系到国家的能源安全战略，所以寻求替代能源将成为未来世界经济发展的关键[1-2]。

CO2加氢被认为是目前短期间内固定大量排放CO2的既经济又有效的方法之一。

为了改善气候条件并解决碳资源问题，需要开发能将CO2转化为有价值材料的技术。

鉴于甲醇是重要化工原料和石油补充替代合成燃料，在所考虑的多种选项中通过加氢将CO2转化为甲醇的研究倍受关注[3]。

2.CO2合成甲醇的反应机理2.1反应机理CO2加氢合成甲醇的反应机理存在一些尚未解决的问题，一是CO2直接合成还是通过CO 间接合成，二是铜基催化剂的反应活性中心说法不一。

随着人们对CO2加氢合成甲醇反应的不断深入研究，愈来愈多的人接受前一种观点，即CO2加氢合成甲醇不须经CO的中间过程，而由CO2直接与H2作用合成甲醇[4]。