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加氢催化剂,羰化合成催化剂,煤制乙二醇催化剂

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浅论羰化气相进料的“四无”要求

浏览次数: 日期:2019-01-24

CO 和亚硝酸甲酯(MN)偶联生成 DMO,反应方程式如下:

2CH3ONO + 2CO = (COOCH3)2 + 2NO

1

主要的副反应为


2CH3ONO + CO = CO(OCH3)2 + 2NO

2

4CH3ONO = CHOOCH3 + 2CH3OH+ 4NO

3

2CH3ONO = HCHO + CH3OH + 2NO

4

CH3ONO+1/2H2 = CH3OH+ NO

5

CH3ONO+CO+1/2H2 = CHOOCH3+ NO

6

其中反应 (3)为 MN 在钯催化剂上的分解反应,反应(4)为 MN 在高温下的热分解反应,反应(5)和(6)是原料其中含氢是产生的副反应。

所以羰基合成的所以主要的副产物是碳酸二甲酯(DMC)•●、甲酸甲酯(MF)和甲醇(Me)。  

羰基合成气相进料有何基本要求?除去循环量•●、反应器入口温度•●、热点温度及气体组分因各工艺研究不同而有所差别之外,还有共性的要求,概而言之叫做“四无”,即无氧•●、无水•●、无氢•●、无醇,下面分述如下:

在羰化催化剂上主要进行的反应如下:

1•●、无氧

在工业化条件下,还原态的催化剂的原料气中的含氧均有严格要求。在合成气乙二醇工艺中,羰化和酯化构成了一个合成与再生的工艺循环,而酯化合成MN的过程为一个纯氧工艺,如果酯化单元操作不当造成“氧穿透”,势必在羰化催化剂形成强烈的氧化反应造成羰化反应器飞温事。故应严格把控酯化操作,生产中密切关注系统总氮(MN+NO)•●、氧气压力及流量的变化趋势,在线和手动及时分析进行比对,同时稳定酯化液相液位操作(MN在液相甲醇中的溶解度极大),当出现不明情况是及时进行减氧和切氧操作,坚决避免酯化过氧误操作。

目前酯化的氧气混合方式从流程上分为塔内混合和管道混合,酯化反应的实现有两种:一种是在酯化塔内一步反应,一种是把氧化和酯化反应分别在预反应器和酯化塔内进行,

氧气管道的布置,应在遵循设计规范的基础上,做到经济•●、安全•●、可靠。氧气管道材料选取的根据是工作压力和最高流速。在管道材料选取的过程中,应注意如下几个要点。

(1)钢板卷焊管仅能在管径超过现有无缝钢管•●、焊接钢管和电焊钢管产品管径的情况下可以使用,且工作压力应<0.1MPa

(2)流量或压力调节阀组的顺气流方向下游侧,应有一段不锈钢管或铜基合金管或镍基合金钢管,其长度为管外径的5倍(但不应<1.5m)

(3)位于氧气放空阀顺气流方向下游侧的工作压力>0.1MPa的氧气放散管段,应采用镍基合金钢管或不锈钢管;

(4)工作压力>0.1MPa的阀门,严禁采用闸阀;

(5)氧气管道的壁厚一般>6mm

(6)氧气管道严禁使用虾米弯头。不论采用其他何种弯头,其弯曲半径均不应小于管外径的1.5倍,且要求弯头内壁应平滑,无锐边•●、毛刺及焊瘤;

(7)氧气管道上的异径管,宜采用无缝或压制焊接件。在条件有限采用焊接制作时,变径部分长度不宜小于两端外径差值的3倍,且其内壁应平滑•●、无锐边•●、毛刺及焊瘤;

(8)氧气管道的三通,宜采用无缝或压制焊接件。在条件有限时宜在工厂或现场预制并加工到无锐角•●、突出部及焊瘤,为了安全起见,不建议在现场开孔•●、插接。

酯化的投氧及正常操作过程,均应严格控制氧气混合后温度的监控,混合后温度不能设计超指标;设计氧气管路时,要确保第(2)之规定,这是确保在氧气混合之后流速•●、流场不发生变化的保障,在已运行装置已经发生因混合后直管段长度不够混合后温度超设计的案例。


2•●、无水

酯化反应的主要副产物为水和硝酸,主•●、副反应原理如下:

(1)氧化反应:

NO + 0.5O2 =NO2                                 7

NO+ NO = N2O3                                 8

   (2)酯化反应:

2CH3OH + N2O3 = 2CH3ONO + H2O                   (9

总方程式: 2CH3OH + 2NO + 0.5O2 = 2CH3ONO + H2O  (10

(3)副反应:

3NO2  H2O = 2HNO3 + NO                          (11

CH3ONO + H2O = CH3OH + HNO2                        (12

CH3OH + NO2 = HCHO + NO + H2O                      (13

2CH3OH + O2 = 2HCHO + 2H2O                          (14


酯化过程副产的水会随着循环气带入羰化反应器,在羰基合成过程会产生如下影响:

(1)•●、会与羰化产物草酸二甲酯反应生成草酸,草酸做为有机强酸会对催化剂•●、设备及管道造成影响,减少使用寿命;

COOCH32+ 2H2O   =   (COOH)2+ 2CH3OH      (15)

(2)•●、与反应体系中的CO反应生成CO2和H2,而氢气在羰化反应器内会引起串联反应,影响系统平衡。

            CO + H2O  =  CO2 +H2                      (16)

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