DC503 型甲醇催化剂是以铜为活性组分,由铜、锌、铝等氧化物组成,它是一种高活性、高选择性的新型甲醇合成催化剂,主要用语联醇装置,也可用于中低压下甲醇合成。
一、 催化剂的主要组成和物理性质
1 、型号: DC503
2 、化学组成 :
组成 |
CuO |
ZnO |
AI2O3 |
重量% |
≥ 48 |
≥ 30 |
8.5 |
3 主要物化性能:
外观:具有金属光泽的褐黑色圆柱体;
尺寸:φ 5 × 4~6mm ,也可根据用户需要,提供其它尺寸;
堆密度: 1.6 ± 0.1Kg/L
比表面积: 80~100m2/g
机械强度:径向抗压碎力≥ 185N/cm
低强度( 90 N/cm )百分率≤ 5%
本产品在一定条件下,可使原料气中 CO 、 CO2加氢合成甲醇。硫化物、氯化物、油类和不饱和烃类等微量物质均会使催化剂中毒
4 催化剂活性和热稳定性:
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---|
采用实验室评价装置和评价方法
催化剂粒度: 0.425~1.180 mm ,
装量: 4ml
反应条件:压力: 5.0Mpa
温度: 230 ℃
空速: 1 × 10 4 h -1
气体组成( vol% ): CO 12~15 CO23~4 H255~65 余为 N2 、 CH4 、 Ar 等。
初活性:在上述条件下,甲醇空时产率≥ 1.0g 精甲醇 / ml ·催化剂· h
热稳定性: 400 ℃耐热 5 小时后,再降到上述条件下测定活性,其空其空时产率
≥ 0.8g 精甲醇 / ml ·催化剂· h
二、正常操作
1、 反应原理
在碳氧化合物( CO CO2)加氢合成甲醇过程中主要发生以下反应:
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CO+2H2=CH 3 OH △ H=-90.8KJ/mol ( 1 ) CO2+3H2=CH 3 OH+ H2O △ H=-49.6KJ/mol ( 2 ) %
CO2+H2=CO+ H2O △ H=-41.2KJ/mol ( 3 )
反应( 2 )实际是由反应( 1 )与( 3 )结合而成的,因而变换逆反应也是一个重要的反应。此外,在合成甲醇过程中还会发生一系列的副反应,生成醚,高级醇,烃类等副产物。因而,要求催化剂具有良好的选择性以及选择适宜的操作条件,才能使副产物的生成量降至最低。
2、 操作温度
DC503 型催化剂为宽温型催化剂,具有良好的低温活性与热稳定性,正常操作温度范围 210~230 ℃,最佳操作温度为 22~280 ℃,表 1 列出了操作温度对催化剂活性的影响。
反应温度℃ |
200 |
220 |
230 |
240 |
260 |
280 |
300 |
320 |
相对活性 |
67 |
100 |
136 |
144 |
141 |
106 |
88 |
67 |
一般,生产初期尽可能在较低温度下操作,只要能满足生产要求,就不要任意提升温度,迫不得已时才可能提高操作温度,每次提升的幅度不要超过 5 ℃。
3、操作压力
甲醇合成为体积收缩反应,随着反应压力的提高,有利于甲醇合成反应物( H2CO )分压提高,加快甲醇合成反应的进行。 DC503 催化剂可在 4.0~30.0MPa 压力范围内使用,表 2 列出了压力对催化剂活性的影响,压力每提高 0.1MPa ,活性提高 3% 。
表 2 压力对催化剂活性的影响
反应压力 MPa |
5.0 |
7.5 |
10.0 |
12.5 |
相对活性 |
100 |
166 |
327 |
394 |
4、 操作空速
提高空速,虽然碳氧化物转化率降低,而甲醇产率反而增加,当空速提高到一定范围时,甲醇产率的增加就不明显了,而系统压力降了动力消耗明显增加。 DC503 催化剂操作空速以 8000~18000hr-1较有利。
5、 催化剂毒物
少量杂质或毒物对催化剂的影响见表 3
表 3 杂质或毒物对催化剂的影响
杂质或毒物 |
可能的来源 |
对催化剂的影响 |
硫化合物 |
自原料气带入 |
永久性的降低活性 |
氯化合物 |
自原料气带入 |
永久性的降低活性 |
SIO 2 等酸性氧化物 |
自原料气带入 |
结蜡及其它副产物 |
碱金属盐 |
催化剂制造 |
降低活性,生成高级烃 |
铁 |
以 Fe ( CO ) 5 带入 |
生成甲烷,链烷烃,石蜡 |
油污 |
自原料气带入 |
降低活性,生成石蜡 |