Welchen Einfluss hat die Steuerung des Wasserstoff-Kohlenstoff-Verhältnisses auf die Methanolsynthese?

Das molekulare Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid bei der Methanolsynthese beträgt 2:1. Das Reaktionsgas wird jedoch durch die Adsorption an der Katalysatoroberfläche und andere Faktoren beeinflusst. Um die Reaktionsgeschwindigkeit zu erhöhen, muss der Wasserstoffgehalt im Reaktionsgas größer als die theoretische Menge sein. Der Wasserstoffgehalt in der Rohgaszusammensetzung, die aus unterschiedlichen Rohstoffen und unterschiedlichen Verfahren entsteht, entspricht häufig nicht unbedingt diesem Verhältnis. Rohstoffen mit hohem Wasserstoffgehalt muss vor oder nach der Umwandlung Kohlendioxid zugesetzt werden, um das Wasserstoff-Kohlenstoff-Verhältnis anzupassen. Allerdings ist das Wasserstoff-zu-Kohlenstoff-Verhältnis in dem aus Schweröl oder Kohle erzeugten Rohgas zu niedrig, sodass ein Kohlenmonoxid-Umwandlungsabschnitt eingerichtet werden muss, um das Verhältnis von Kohlenmonoxid und Wasserstoff anzupassen und dann das Kohlendioxid zu entfernen. Gemäß der Materialbilanz der chemischen Reaktion entspricht die in den Methanolsyntheseturm eintretende Gaszusammensetzung den Anforderungen der Methanolsynthese und dem theoretischen Verhältnis des Rohmaterialgases, d. h. (H2-CO2)/(CO+CO2) = 2,15 während des Betriebs. Der Wasserstoffgehalt sollte normalerweise leicht hoch gehalten werden. Überschüssiger Wasserstoff trägt einerseits zur Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit bei, verringert andererseits die Bildung von Carbonyleisen und höheren Alkoholen und trägt positiv zur Verlängerung der Lebensdauer des Katalysators bei. Daher hat eine angemessene Kontrolle des Kohlenstoff-Wasserstoff-Verhältnisses einen großen Einfluss auf die Nutzung der Rohstoffe und die Produktreinheit.

Die Praxis hat gezeigt, dass die Komponenten bei der maximalen Reaktionsgeschwindigkeit keine stöchiometrischen Komponenten sind, sondern das optimale Wasserstoff-Kohlenstoff-Verhältnis, das durch die kinetische Gleichung bestimmt wird. Das Frischgas-Wasserstoff-zu-Kohlenstoff-Verhältnis wird anhand der Stoffbilanz des gesamten Synthesesystems bestimmt. Um die Anforderungen der Materialreaktion zu erfüllen und die stabile Produktion des Systems aufrechtzuerhalten. H2-CO2／CO+CO2=2,0～2,2