探究甲醇合成催化劑失活的影響因素

葉帥 任健

摘要：甲醇合成催化劑的失活問題，是制約生產(chǎn)質(zhì)量、效率和安全的重要因素。在實際生產(chǎn)中，需要采用綜合手段治理甲醇合成催化劑的失活問題，既要應(yīng)用技術(shù)手段，更要注重管理手段。應(yīng)該運用科學(xué)方法從多元化的角度著手，確保為安全生產(chǎn)，增加甲醇產(chǎn)量和催化劑效率，降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提供良好的保障。

關(guān)鍵詞：甲醇合成;催化劑失活;影響因素

1 穩(wěn)定甲醇合成催化劑的重要性

1.1 提升經(jīng)濟(jì)效益

良好的經(jīng)濟(jì)效益是促進(jìn)化工企業(yè)平穩(wěn)發(fā)展的重要力量。在生產(chǎn)過程中，甲醇合成催化劑的活性將直接影響甲醇的產(chǎn)率，同時決定產(chǎn)品的生產(chǎn)效果。在整個生產(chǎn)過程中，其他環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題的概率較小，所以催化劑失活就成為了一個生產(chǎn)短板，必須予以解決。

1.2 穩(wěn)定生產(chǎn)

在常規(guī)甲醇合成生產(chǎn)過程中，甲醇合成催化劑的使用情況往往是最為主要的生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其體現(xiàn)了工藝的特征以及裝置的特點。如果甲醇合成催化劑經(jīng)常失活，那么說明工藝存在嚴(yán)重缺陷，需要更換工藝甚至是設(shè)備。如果能夠通過其他方式來穩(wěn)定生產(chǎn)，就可以確保技術(shù)應(yīng)用水平，穩(wěn)定生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)。

1.3 提升甲醇產(chǎn)品質(zhì)量

甲醇產(chǎn)品質(zhì)量將決定化工企業(yè)的市場綜合競爭力與市場信譽。通過穩(wěn)定的催化劑可以獲得更好的產(chǎn)品質(zhì)量，從而獲得良好的行業(yè)口碑，這對于企業(yè)的健康平穩(wěn)快速發(fā)展具有重要意義。

2 影響甲醇合成催化劑失活的主要因素

2.1 毒害物對甲醇合成催化劑失活造成的影響

2.1.1 毒害物的種類及可能來源

通常無論是原材料，設(shè)備中存在的雜質(zhì)以及催化劑制作的過程中都可能產(chǎn)生一定的毒害物，而這些毒害物極有可能對催化劑的生產(chǎn)效率和應(yīng)用效果造成嚴(yán)重的影響，常見的毒害物可以分為硫與氨等多種物質(zhì)。

2.1.2 硫?qū)状己铣纱呋瘎┦Щ畹挠绊?/p>

現(xiàn)階段，我們所使用的甲醇合成催化劑其主要是銅基催化劑，硫與其化合物是造成甲醇合成催化劑失活的主要因素之一，通常硫與硫化合物會對甲醇合成催化劑的使用期限與活性的關(guān)系極為緊密。原料氣中的硫多會以COS與H2S的形式出現(xiàn)，而COS與H2S和活性組分銅會產(chǎn)生一定的反應(yīng)，最后會產(chǎn)生硫化亞銅，由此便會對甲醇合成催化劑表面以及堵塞孔道造成部分影響，不僅導(dǎo)致了催化劑失活的問題出現(xiàn)，還會造成永久性的中毒現(xiàn)象。

2.2 氨對甲醇合成催化劑失活的影響

當(dāng)原料中氨的含量達(dá)到（50～100）×10-6的時候，甲醇合成催化劑中的活性與零氨含量的時候來講會減少10%～20%左右，因此甲醇合成催化劑中氨含量會對催化劑中的甲胺類的產(chǎn)物造成一定的影響，而這也關(guān)系到甲醇的生產(chǎn)量。對于聯(lián)醇技術(shù)來講，原料氣中含有的氨物質(zhì)通常產(chǎn)于碳化流程的過程中，因此應(yīng)該不斷強(qiáng)化生產(chǎn)管理力度，嚴(yán)格規(guī)范技術(shù)流程。通常部分聯(lián)醇廠在展開升溫還原作業(yè)過程中，會使用高氫還原的方式展開作業(yè)，而最后的還原氣通常會直接精煉N2-H2氣的合成過程中，尤其是在采取銅洗技術(shù)的部分企業(yè)，其所配入的精煉N2-H2氣中經(jīng)常會混在少許的氨成分，而這將會與還原銅產(chǎn)生一定的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而形成Cu-NH3絡(luò)合物，由此便成為了甲醇合成催化劑失活的直接原因。

3 降低甲醇合成催化劑失活頻率的應(yīng)用策略

3.1 強(qiáng)化化學(xué)反應(yīng)需求監(jiān)管

根據(jù)甲醇合成催化自身來看，在研發(fā)階段需要從化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)角度著手，同時需要運用有效的方式展開針對性的監(jiān)管，這樣才可以為日后甲醇生產(chǎn)工作提供良好的幫助，并取得更優(yōu)質(zhì)的成效。首先需要充分了解甲醇合成催化劑化學(xué)反應(yīng)的需求，因此在進(jìn)行研發(fā)時，應(yīng)該展開差異性的假設(shè)，假設(shè)要盡可能直觀對甲醇合成催化劑的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行觀察，便于研發(fā)者更好的梳理和總結(jié)研發(fā)結(jié)果與反應(yīng)需求之間的相互聯(lián)系，由此進(jìn)一步為后續(xù)的研發(fā)提供良好的保證，為每個階段的具體工作內(nèi)容的設(shè)定和問題的解決提供有力的支撐。然后，在對其反應(yīng)需求展開監(jiān)管時，還應(yīng)該給予大規(guī)模的生產(chǎn)與小規(guī)模的實驗極高的重視，并對其中存在的差異性進(jìn)行充分的考慮，鑒于因量變極有可能導(dǎo)致質(zhì)變，所以在對甲醇合成催化劑進(jìn)行大批量生產(chǎn)與研發(fā)時，就需要化工企業(yè)對其需求進(jìn)行科學(xué)的轉(zhuǎn)變。

3.2 強(qiáng)化原料氣的凈化力度

由于原料氣中存在的硫與其化合物對催化劑中的含有的銅會產(chǎn)生一定的影響，因此強(qiáng)化原料氣的凈化力度，對催化劑的生產(chǎn)量和應(yīng)用具有極為重要的意義。由于原料氣中含有的硫多數(shù)可以分為COS，CS2，P，RSH以及噻吩等多種難以剔除的有機(jī)硫化物，其通常會在添加一定的氫后便可以有效分解。通常會將中毒機(jī)理確定為P與活性組分銅產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)后所產(chǎn)生的硫化亞銅，造成催化劑喪失活性，同時硫化物還會和ZnO產(chǎn)生反應(yīng)，從而改變甲醇合成催化劑中的活性組織，而這會對催化劑的催化效果造成影響，不僅使催化劑失去了原有的活性，還導(dǎo)致永久中毒的問題愈發(fā)嚴(yán)重。

3.3 強(qiáng)化原料氣的優(yōu)化控制

無論是CO還是CO2都是合成甲醇的重要原料之一，而這兩種原料的在催化劑中的含有量對最后的化學(xué)反應(yīng)以及效果具有極為關(guān)鍵的影響，所以應(yīng)該盡可能的避免浮動較大的現(xiàn)象出現(xiàn)，而這就需要化工企業(yè)可以從多個角度著手，針對具體工作環(huán)節(jié)進(jìn)行部署，盡可能的提高甲醇合成催化劑的產(chǎn)量。由于甲醇合成的化學(xué)反應(yīng)從本質(zhì)上屬于強(qiáng)放熱反應(yīng)，合成氣中含有的CO量浮動上下相差相對較大，因此也就會造成甲醇合成催化劑中的床層溫度會出現(xiàn)急速升高和降低的現(xiàn)象發(fā)生，從而就導(dǎo)致了催化劑失活速度的提升。在合成作業(yè)中，合理的在其中加入一定的CO2對于減輕CO和H2合成甲醇的反應(yīng)具有重要的作用，不僅可以對甲醇合成催化劑中的床層溫度進(jìn)行有效的控制，還可以最大程度的保護(hù)其活性，盡可能的將合成氣中含有的CO2量控制在3%～5%左右。

4 結(jié)束語

催化劑在生產(chǎn)中有重要的作用，一直是被化工界技術(shù)人員高度關(guān)注。從客觀方面來看，甲醇合成催化劑在實際的研究中經(jīng)常會出現(xiàn)失活現(xiàn)象，而這一現(xiàn)象的出現(xiàn)對化工行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了極大的影響，因此如何運用合理完善的方式來解決這一問題，對完善工藝管理有重要的現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王恒志.甲醇合成催化劑使用與失活的影響因素[J].化工管理，2018（31）：188-189.

[2]王昱龍，郭軍，王志剛.甲醇合成催化劑失活及影響因素分析[J].化工設(shè)計通訊，2018，44（10）：14.

[3]李學(xué)飛.XNC-98型甲醇合成催化劑活性分析及應(yīng)用[J].山東化工，2018，47（13）：83-84.

[4]潘萌萌.合成氣制甲醇催化劑失活因素分析與研究[D].貴州大學(xué)，2017.