3 工艺条件的选择

3.1 合成反应温度的选择

合成甲醇反应属于可逆反应，因此，控制温度[4]是极其重要的因素。降低温度，有利于平衡，但不利于反应速度，如果把反应温度与平衡浓度绘成一组曲线，再把反应温度与反应速度绘成曲线，那么，这两条曲线的交点应该是理论的最佳温度点。在实际生产中，反应温度还必须取决于所选催化剂的活性范围。

一般情况下，使用C-207铜基催化剂时，在还原后初期反应温度维持在260℃左右，到最后可以提高到300℃，当温度达到300℃后，这一催化剂的寿命就此终止了。 3.2 合成反应压力的选择

提高压力，对于合成甲醇的化学平衡有利，也有利于提高反应速度，提高单位时间的甲醇产量。但是合成压力[4]不是单纯由一个因素决定的，它与选用的催化剂、温度、空间速度、碳氢比等因素都有关系。而且，甲醇平衡浓度也不是随压力而成比例的增加，当压力提高到一定程度平衡浓度也就不再往上增加。另外，过高的反应压力对设备制造、工艺管理及操作都带来困难，不仅增加了建设投资，而且增加了生产中的能耗。

联醇生产中合成压力主要取决于以下两个因素：

（1）催化剂选用[8][9]。联醇选用C-207铜基催化剂，其要求压力在10×106Pa,一氧化碳的浓度为3.5~4.5％，即反应气中一氧化碳的分压为0.35~0.45×106Pa。

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（2）联醇与合成氨工艺配合。考虑合成氨原料气全部通过甲醇合成塔，醇后气要符合铜洗、氨合成的要求，再结合合成氨流程中压缩机的分压等级，以及可选用的甲醇催化剂，甲醇合成设臵在水洗以后、铜洗以前，联醇压力确定在10~13MPa。 3.3 空间速度

决定空间速度[4]（简称空速）有以下几个条件：

（1）甲醇合成塔热平衡主要靠反应热与气体流动来实现。空间速度太大，带走热量大于反应热时，塔内反应温度就无法维持。

（2）空速太大，通过水冷凝器、醇分离器流速过高，如果不增加冷却面积和分离器截面，则气体中的甲醇不能得到很好的冷凝和分离。

（3）空速过大使气体通过催化剂床的阻力增加，对催化剂的压力也相应增大，如果超过催化剂的强度极限，就出现催化剂破碎，使塔内堵塞。

（4）要增加空速主要还是增加循环量，增加了能耗。

在联醇生产中，一般空间速度维持在12000m3/(m3催化剂〃h)。 3.4 氢气与一氧化碳的比例

从反应方程式来看，合成甲醇时氢与一氧化碳的分子比为2：1，但是，气体受催化剂表面吸附及其他一些因素的影响，要求反应气体中氢气含量要大于理论量，以提高反应速度。对于联醇来说，由于甲醇合成以后气体要保持相当量的氢去参加氨的合成，所以氢是过量的。但是，确定联醇生产中氢气与一氧化碳的比例，必须考虑甲醇产

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量在总氨中所占比例，也即原料气中的氢在制醇和制氨中如何分配的问题。

在联醇生产中，通常以改变变换气中一氧化碳的含量来调节甲醇产量在总氨中的比例。正常生产中，醇氨比维持在40~50％，甲醇合成塔后一氧化碳含量在2％左右，此时水洗气中一氧化碳大约维持在8~10％。

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4 合成工段物料衡算和能量衡算

4.1计算已知条件和基础

计算年产5000吨甲醇、醇氨比为50％的联醇生产。

已知：原料气中含有不参加反应的惰性气体甲烷（CH4）和氩（Ar），在合成塔后排放，CH4、Ar分别占合成气的0.6％和0.4％，年工作日按330天算，产品粗甲醇的组成（质量）为：

甲醇 （CH3OH） 93.4％ 二甲醚 [（CH3）2O] 0.42％ 高级醇 （以异丁醇C4H9OH计） 0.26％ 高级烷烃（以辛烷C8H18计） 0.32％ 水 5.6％ 4.2 合成工段的物料衡算 4.2.1 产量分配

合成氨 5000t/a 即15.152t/d 0.631t/h 粗甲醇 5000t/a 即15.152t/d 0.631t/h 4.2.2 合成氨所需原料气

4.2.2.1参加合成反应的理论耗气量

12N2?32H2?NH3 (4-1)

0.631?103??55.676Kmolh?1247.14Nmh 1720.631?101??18.559Kmolh?415.72Nmh 所耗氮气为

172则所耗氢气为

4.2.2.2 原料气中惰性气体的含量

原料气中惰性气体的含量为：

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