موضوع هفتگی ۷ دسامبر: چگونه کنترل و کاهش تشکیل موم در تولید متانول و اتانول

آخرین بار این پست توسط 654262293 در تاریخ ۸-۱۲-۲۰۱۰ ساعت ۰۸:۲۷ ویرایش شد. برای رفع مشکل تشکیل موم، کلید موضوع «پیشگیری» است: اولاً، هنگام نصب کاتالیست در توربین سنتز، باید اقداماتی انجام شود تا جلوی ورود آلاینده‌هایی مانند زنگ به داخل توربین گرفته شود؛ دوماً، در هنگام راه‌اندازی، توقف و شرایط حاد، باید تا حد امکان از مناطق دمایی که باعث تشکیل موم می‌شوند، اجتناب کرد و دمای اولیه واکنش سنتز را بالاتر از ۲۲۵ درجه سانتی‌گراد در نظر گرفت (زیرا در دماهای ۱۸۰ تا ۱۹۰ درجه سانتی‌گراد، واکنش به راحتی منجر به تشکیل موم می‌شود)؛ سوماً، در فرآیند تولید عادی، باید فشار عملیاتی و سرعت جریان گاز به درستی تنظیم شود تا تا حد امکان از تشکیل موم جلوگیری شود. چهارم، باید مقدار مشخصی CO2 در گاز خام وجود داشته باشد تا بتواند به طور مؤثر از وقوع واکنش‌های جانبی متان جلوگیری کند!

نکته کلیدی، انتخاب کاتالیزور مناسب است: مکانیسم تشکیل پارافین، در گاز سنتز شده از متان، کربن مونوکسید و هیدروژن در کاتالیزورهای مبتنی بر مس و در شرایط فرآیندی مختلف، باعث تولید هیدروکربن‌های چرب، یعنی مخلوطی از الکان‌های پیچیده که به آن‌ها پارافین گفته می‌شود، می‌گردد. در صورتی که عناصری مانند Fe، Co، Ni در کاتالیزور وجود داشته باشند، واکنش‌های CO+H2 → CH4+H2O و 2CH4 → C2H6+H2 رخ می‌دهد؛ همچنین، در صورتی که عناصری مانند Co، Mo، ThO2 در کاتالیزور وجود داشته باشند، این واکنش‌ها در غلظت ۰.۰۱! اتفاق می‌افتند واکنش در شرایط ۱.۰ مگاپاسکال، CO + 2H2 → H2O است؛ کاتالیزورها حاوی فلزات قلیایی مانند آهن، نیکل و منیزیم هستند، و در شرایط فشار ۰.۰۱ تا ۴.۰ مگاپاسکال و دمای ۱۸۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد، واکنش ۲CO + H2 → CO2 رخ می‌دهد. بنابراین، انتخاب کاتالیزور اهمیت زیادی دارد ； دیگری، سطح مهارت کارگران است.

آخرین بار توسط «تصفیه گازهای شیمیایی» در تاریخ ۹-۱۲-۲۰۱۰ ساعت ۲۲:۵۷ ویرایش شد. در تولید متانول با فشار متوسط و پایین، اغلب از کاتالیست‌های مبتنی بر مس استفاده می‌شود؛ این کاتالیست‌ها باعث تولید هیدروکربن‌های دارای زنجیره کربنی بلند و پارافین می‌شوند که منجر به اختلالاتی در فرآیند تولید می‌گردد؛ برای مثال، افزایش تفاوت فشار در سیستم، مانع از انجام صحیح فرآیند تولید می‌شود. ۱. اصل تشکیل پارافین: عمدتاً CO و H2 در شرایط مناسب، هیدروکربن‌های چرب یعنی پارافین را تولید می‌کنند؛ فرمول مولکولی نمونه آن CnH2n+2 است و نقطه ذوب آن حدود ۷۰ درجه سانتی‌گراد است. شرایط تشکیل آن به شرح زیر است:
(۱) در کاتالیزورهایی که حاوی عناصر گروه هشتم مانند آهن، کبالت و نیکل هستند، واکنش‌های CO+3H2=CH4+H2O و 2CH4=C2H6+H2 رخ می‌دهد.
(۲) در کاتالیزورهایی که حاوی کبالت، مولیبدن و سایر عناصر هستند، در شرایط فشار ۰.۰۱ تا ۱.۰ MPa، واکنش CO+2H2=+H2O اتفاق می‌افتد.
(۳) در کاتالیزورهایی که حاوی آهن یا نیکل، منیزیم و سایر فلزات قلیایی هستند، در شرایط فشار ۰.۰۱ تا ۴.۰ MPa و دمای ۱۸۰ تا ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد، واکنش‌های 2CO+H2=+CO2 رخ می‌دهد.

۲. خطرات: کاهش بازده تولید متانول ； افزایش هزینه‌های عملیاتی سیستم. ۳. روش‌های حذف موم: برای تضمین عملکرد صحیح سیستم متانول، لازم است اقداماتی برای حذف موم انجام شود. (۱) حذف موم از خودرو: استفاده از بخار در دمای بالاتر از ۷۰ درجه سانتی‌گراد برای جوشاندن. (۲) حذف موم به صورت آنلاین: در شرایط وجود دو خنک‌کن تولیدی انجام می‌شود. ۴. نکات مراقبتی روزمره: دمای ورودی سیستم را بالاتر از ۲۰۰ درجه سانتی‌گراد کنترل کنید ； فشار سیستم باید بالاتر از ۴.۵ مگاپاسکال باشد ； در لوله‌های تمیزکننده، باید کاملاً تمیز باشد و هیچ ذره‌ای از فلزات یا سایر ناخالصی‌ها باقی نماند ； شرایط عملیاتی را به خوبی کنترل کنید ； انتخاب کاتالیزور مناسب ； پس از توقف، باید سیستم را با نیتروژن جایگزین کرد ； تقویت تصفیه گازهای ورودی به سیستم، استفاده از تجهیزات روانکاری بدون روغن و غیره.

ما تازه نیم ماه است که رانندگی می‌کنیم و هیچ رسوب مومی مشاهده نکرده‌ایم. عمدتاً باید دمای ورودی برج سنتز را بالاتر از ۱۹۰ درجه سانتی‌گراد نگه داشت؛ در واقع، کنترل مناسب ضریب نیز ضروری است. انتخاب کاتالیزور نیز باید تأثیر داشته باشد؛ البته ترکیب گاز ورودی نیز باید در نظر گرفته شود

مدول، منظورش نسبت هیدروژن به کربن است، درسته؟ به نظر می‌رسد از این مفهوم زیاد استفاده نمی‌شود!

پارافین: مخلوطی از آلکان‌های زنجیره‌بلند است که جزو چربی‌های اشباع محسوب می‌شود؛ فرمول مولکولی آن CnH2n+2 است، چگالی آن بین ۰.۷۸۶ تا ۰.۸۰۰ است و نقطه ذوب آن بالاتر از ۳۶.۸ درجه سانتی‌گراد است (به دلیل بودن در قالب مخلوط، نقطه ذوب ثابتی ندارد). ۱. استفاده از کاتالیست‌هایی با فعالیت بالا و انتخاب‌پذیری خوب ； ۲. از ورود مواد در هنگامی که دمای ورودی برج سنتز کمتر از ۱۹۵ درجه سانتی‌گراد باشد، خودداری کنید ； ۳. بهتر است دمای خروجی برج سنتز بالاتر از ۲۲۵ درجه سانتی‌گراد کنترل شود ； ۴. کاهش تعداد بارهای راه‌اندازی و خاموش کردن ； ۵. هنگام بارگذاری کاتالیست، حتماً مراقب باشید تا زنگ درون توربین سنتز کاملاً پاک شود (شامل آهن فلزات گذار، کبالت و نیکل)، تا احتمال تولید آهن کربوکسیلی کاهش یابد و باقی‌مانده‌های نمک‌های فلزات قلیایی نیز کمتر شود ； ۶. هنگام پارک کردن، بهتر است مدار ترکیبی به مدت ۲ ساعت در حالت چرخش باقی بماند تا گازهای مؤثر مانند CO به حداکثر میزان ممکن مصرف شوند؛ سپس چرخش متوقف شده و جای آن را N2 می‌گیرد ； ۷. کاهش درصد CO در ورودی برج سنتز، حفظ نسبت مناسب H/C، و حفظ میزان متوسط بالایی از CO2 و گازهای بی‌اثر ； ۸. کنترل دمای لایه تخت برای حفظ ثبات، جلوگیری از دمای بیش از حد یا کمتر از حد در نواحی مختلف ； ۹. اگر کمپرسور دارای مهرکاری روغنی باشد، باید از نفوذ روغن به سیستم فرآیند نیز جلوگیری شود ； ۱۰. بهتر است در ورودی برج سنتز، فیلتر تصفیه گاز نصب شود تا ناخالصی‌های مضر فیلتر شوند ； ۱۱. حفظ سرعت هوای نسبتاً بالا و فشار نسبتاً پایین ； ۱۲. اگر تجمع پارافین باعث کاهش کارایی سیستم خنک‌کننده متانول شده باشد، می‌توان از روش گرمایشی استفاده کرد یا دستگاه را متوقف کرده و پارافین را ذوب نمود. (وزن کردن مزایا و معایب)

پاسخ به ۴# caizongxu: «فشار سیستم باید بالاتر از ۴.۵ MPa باشد». نمی‌دانم آقا، این عبارت را از کجا دیده‌اید؟ دستگاه یکی از دوستانم با فشار ۳.۷ مگاپاسکال و استفاده از زغال‌سنگ به عنوان ماده خام است، اما هیچ پدیده رویه‌زایی مشاهده نشده است؟

کنترل دمای ورودی برج سنتز کلیدی است؛ با استفاده از گاز خنثی، دما به ۱۹۵ درجه افزایش یافته و سپس گاز وارد می‌شود.