甲醇生產過程中結蠟原因及預防處理方法

惠武衛 柳高杰（四川天一科技股份有限公司， 四川 成都 610225）

甲醇生產過程中結蠟原因及預防處理方法

惠武衛 柳高杰（四川天一科技股份有限公司， 四川 成都 610225）

甲醇是一種有機化合物，通常用作溶劑、防凍劑、燃料或中和劑。在當前的甲醇生產當中，不管是以煤、天然氣、還是焦爐煤氣為原料，在很多工廠都存在著由于結蠟影響生產的事件。本文對合成甲醇過程中出現的結蠟現象進行了研究，分析了產生的原因，并探討了相應的預防處理措施。

結蠟；甲醇合成；原因；預防措施

作為基本有機化工原料之一的甲醇，被廣泛用作溶劑和生產甲醛、醋酸、烯烴等系列產品，尤其在近幾年被大規模的用于生產烯烴的原料。在以不同的原料氣合成粗甲醇的過程中，雖然生產工藝的不同，但是均發現有不同程度石蠟烴生成。生成的石蠟一般沉積在以下幾個部位：①合成塔內件下部的換熱器出口端；②水冷器的管壁；③連接管道；④甲醇分離器內。在結蠟嚴重的情況下，會造成管道、閥門的堵塞以及甲醇分離器和水冷器等設備的堵塞，更為嚴重時甲醇合成塔出口管也會被生成的石蠟堵塞，嚴重影響正常的生產，被迫停車除蠟的情況也時有發生。

1　石蠟的性質

石蠟是固態高級烷烴混合物的俗名，分子式為CnH2n+2，其中n=20-40，碳原子數約為18～30的烴類混合物，主要組分為直鏈烷烴（約為80%～95%）。

2　生成石蠟的原因

（1）操作溫度 現在的合成催化劑主要都是由銅、鋅、鋁組成，甲醇合成反應中，銅為活性組分，在一定的溫度、壓力下，只要達到合成反應所需的條件，銅基催化劑就會有很好的活性和選擇性。然而由于催化劑有多種元素組合而成，在不同的溫度下催化劑的選擇性有所不同。實踐證明在合成塔的溫度低于210℃或者高于295℃時都容易結蠟。

（2）操作壓力 合成反應是一個體積縮小的反應，所以壓力越大越有利于合成反應的進行。由于石蠟的碳鏈更長，生成石蠟的反應體積變化更大，所以壓力越高時生成石蠟的機會也越大，這也在不同的生產車間得到驗證。

（3）空速 所謂空速，就是每小時進入反應器的原料量與反應器藏量之比稱為空間速度，如果空速過小，進入的合成塔原料氣與合成催化劑的接觸時間過長，有效組分的轉化率會大大提高，同時生產石蠟和其他副產物的機會也大大提高，使得產品的純度下降。

（4）原料氣組成 合成反應的副反應主要有以下幾種：

從反應可以看出如果入塔原料氣中CO含量過高，副反應將會增多，生成脂肪烴類機會多，結蠟也就增多。

（5）催化劑 在催化劑的生產過程中，有可能從原料、生產模具、包裝鐵通中帶入導致結蠟的最直接的毒物鐵，目前國內合成甲醇催化劑基本控制鐵含量≤120PPM。還有催化劑使用過程中選擇性變化的原因，目前使用的合成催化劑大部分是銅基催化劑，隨著使用時間的增加，特別是催化劑使用中、后期，會在設備、管道中結蠟。主要原因是受催化劑選擇性的限制，在合成甲醇的過程中不可避免的會伴有少量甲酸及其它有機酸生成，從而使得以碳鋼為原材料的設備和管道部分腐蝕，促使了有利于石蠟的生成的羰基鐵（Fe（CO）5）的生成。Fe（CO）5隨著氣流帶入合成塔后，吸附在催化劑表面，通過長時間的運行，催化劑表面累計的羰基鐵也越來越多，所以到后期結蠟特別嚴重，以至于裝置停產除蠟。

3　甲醇生產過程中結蠟的影響

石蠟的熔點為37℃左右，而甲醇出水冷器的的溫度一般控制在40℃左右，導致石蠟在水冷器后被冷凝，隨著時間的累計，被冷凝的石蠟也形成累計，導致水冷器換熱不夠充分，使的循環氣中的甲醇含量增加，嚴重影響合成的轉化率。還有就是結蠟時阻力會增大，增加了動力消耗，當結蠟過于嚴重時，更會造成甲醇水冷器的管道堵塞，甚至使甲醇分離器及合成塔出口管道也會被堵塞，引起停車、停產，給生產帶來不穩定因素，造成極大的浪費和損失。

4　怎樣有效預防和處理結蠟現象

（1）有效控制合成塔的操作溫度 催化劑床層的溫度控制在210-295℃之間操作，盡量避免系統波動。

（2）控制系統操作壓力 在能滿足生成需求的情況下盡量在低壓力下生成。當然壓力的高低主要取決于生成工藝，壓力的高低是相對的，不能說是越低越好，畢竟主反應也是需要更高的壓力。

（3）空速方面，盡量在合理的范圍內提高空速 加大循環量，減小放空量，進而減少原料氣的停留時間。

（4）選擇品質好的合成催化劑催 尤其要使用雜質含量控制比較低的催化劑，比如國內Fe含量控制的最好的催化劑為XNC-98，可以控制在60PPM以下，這就從催化劑本身防止了石蠟的生成。

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