DC503 型甲醇催化劑是以銅為活性組分,由銅、鋅、鋁等氧化物組成,它是一種高活性、高選擇性的新型甲醇合成催化劑,主要用語(yǔ)聯(lián)醇裝置,也可用于中低壓下甲醇合成。
一、 催化劑的主要組成和物理性質(zhì)
1 、型號: DC503
2 、化學(xué)組成 :
組成 |
CuO |
ZnO |
AI2O3 |
重量% |
≥ 48 |
≥ 30 |
8.5 |
3 主要物化性能:
外觀(guān):具有金屬光澤的褐黑色圓柱體;
尺寸:φ 5 × 4~6mm ,也可根據用戶(hù)需要,提供其它尺寸;
堆密度: 1.6 ± 0.1Kg/L
比表面積: 80~100m2/g
機械強度:徑向抗壓碎力≥ 185N/cm
低強度( 90 N/cm )百分率≤ 5%
本產(chǎn)品在一定條件下,可使原料氣中 CO 、 CO2加氫合成甲醇。硫化物、氯化物、油類(lèi)和不飽和烴類(lèi)等微量物質(zhì)均會(huì )使催化劑中毒
4 催化劑活性和熱穩定性:
采用實(shí)驗室評價(jià)裝置和評價(jià)方法
催化劑粒度: 0.425~1.180 mm ,
裝量: 4ml
反應條件:壓力: 5.0Mpa
溫度: 230 ℃
空速: 1 × 10 4 h -1
氣體組成( vol% ): CO 12~15 CO23~4 H255~65 余為 N2 、 CH4 、 Ar 等。
初活性:在上述條件下,甲醇空時(shí)產(chǎn)率≥ 1.0g 精甲醇 / ml ·催化劑· h
熱穩定性: 400 ℃耐熱 5 小時(shí)后,再降到上述條件下測定活性,其空其空時(shí)產(chǎn)率
≥ 0.8g 精甲醇 / ml ·催化劑· h
二、正常操作
1、 反應原理
在碳氧化合物( CO CO2)加氫合成甲醇過(guò)程中主要發(fā)生以下反應:
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 )
反應( 2 )實(shí)際是由反應( 1 )與( 3 )結合而成的,因而變換逆反應也是一個(gè)重要的反應。此外,在合成甲醇過(guò)程中還會(huì )發(fā)生一系列的副反應,生成醚,高級醇,烴類(lèi)等副產(chǎn)物。因而,要求催化劑具有良好的選擇性以及選擇適宜的操作條件,才能使副產(chǎn)物的生成量降至最低。
2、 操作溫度
DC503 型催化劑為寬溫型催化劑,具有良好的低溫活性與熱穩定性,正常操作溫度范圍 210~230 ℃,最佳操作溫度為 22~280 ℃,表 1 列出了操作溫度對催化劑活性的影響。
反應溫度℃ |
200 |
220 |
230 |
240 |
260 |
280 |
300 |
320 |
相對活性 |
67 |
100 |
136 |
144 |
141 |
106 |
88 |
67 |
一般,生產(chǎn)初期盡可能在較低溫度下操作,只要能滿(mǎn)足生產(chǎn)要求,就不要任意提升溫度,迫不得已時(shí)才可能提高操作溫度,每次提升的幅度不要超過(guò) 5 ℃。
3、操作壓力
甲醇合成為體積收縮反應,隨著(zhù)反應壓力的提高,有利于甲醇合成反應物( H2CO )分壓提高,加快甲醇合成反應的進(jìn)行。 DC503 催化劑可在 4.0~30.0MPa 壓力范圍內使用,表 2 列出了壓力對催化劑活性的影響,壓力每提高 0.1MPa ,活性提高 3% 。
表 2 壓力對催化劑活性的影響
反應壓力 MPa |
5.0 |
7.5 |
10.0 |
12.5 |
相對活性 |
100 |
166 |
327 |
394 |
4、 操作空速
提高空速,雖然碳氧化物轉化率降低,而甲醇產(chǎn)率反而增加,當空速提高到一定范圍時(shí),甲醇產(chǎn)率的增加就不明顯了,而系統壓力降了動(dòng)力消耗明顯增加。 DC503 催化劑操作空速以 8000~18000hr-1較有利。
5、 催化劑毒物
少量雜質(zhì)或毒物對催化劑的影響見(jiàn)表 3
表 3 雜質(zhì)或毒物對催化劑的影響
雜質(zhì)或毒物 |
可能的來(lái)源 |
對催化劑的影響 |
硫化合物 |
自原料氣帶入 |
永久性的降低活性 |
氯化合物 |
自原料氣帶入 |
永久性的降低活性 |
SIO 2 等酸性氧化物 |
自原料氣帶入 |
結蠟及其它副產(chǎn)物 |
堿金屬鹽 |
催化劑制造 |
降低活性,生成高級烴 |
鐵 |
以 Fe ( CO ) 5 帶入 |
生成甲烷,鏈烷烴,石蠟 |
油污 |
自原料氣帶入 |
降低活性,生成石蠟 |