[科普中国]-单程转化率

单程转化率是指总进料（包括新鲜原料、回炼油和回炼油浆）一次通过反应器的转化率。简单地说，单程转化率即不加循环时反应的转化率，与总转化率存在区别；总转化率是加上循环之后的，最终反应的原料与总的进料量之比。单程转化率受诸多因素的影响，且各因素间也会相互影响和制约。

简介单程转化率：表示反应物一次通过反应器，参加反应的某种原料量占通入反应器的反应物总量的百分数。

单程转化率=（气体+汽油+焦炭）/总进料×100%。

总转化率是以新鲜原料为基准计算的转化率。总转化率=（气体+汽油+焦炭）/新鲜原料×100%。

相关研究影响甲醇合成气体单程转化率的因素甲醇合成气体单程转化率受诸多因素的影响，且各因素间也会相互影响和制约。通过生产实践，总结出影响甲醇合成气体单程转化率的因素主要有操作压力、热点温度、合成气体成分（氢碳比）、催化剂活性以及空速等1。

（1）操作压力的影响

根据分子运动理论，气体分压的大小决定了其分子运动速度的大小。如果操作压力较低，分子的密度和运动速度均会受到影响，化学反应速度也会受到限制，结果影响了气体的转化率。事实证明，操作压力越低对甲醇合成气体的转化率的影响就越明显。此外，合成操作压力越低,系统放空量增加，合成副产物增加，粗甲醇的品质也随之发生变化，主要表现为杂醇馏分增多，造成精馏操作负担加重。

（2）热点温度的影响

在催化剂使用初期，通常控制较低的热点温度，这样可以延缓铜基催化剂金属晶体的生长速度，较好地保护催化剂的活性。但如果热点温度过低，达不到反应的最佳条件，合成反应同样会受到限制。一般认为，催化剂的的催化活性起活温度并不是甲醇合成最适宜的热点温度。最适宜的热点温度不仅与催化剂起活温度有关，而且还受操作压力的影响。这是因为化学反应速度和化学平衡主要是靠操作压力和热点温度推动，但这两者的推动结果是不一样的。对甲醇合成而言，并不是温度越高其反应速度就越快。当温度升高到一定限度时，伴随着各类副反应与甲醇合成主反应竞争的发生和反应深化的加剧，甲醇合成的反应速度会降低。所以，在操作压力一定的情况下，应通过不断优化，找出最适宜的热点温度，以使甲醇合成气体总转化率达到最大。

（3）气体成分的影响

从甲醇合成的化学方程式来看，合成甲醇的CO和CO2对H2量有不同的要求。由CO2反应生成的H2O对化学平衡的推动有很大的影响， CO和CO2的不同配比，引起各自的单程转化率有很大差别。这主要是因为催化剂对CO2和CO的催化选择性不同造成的。一般在低温下催化剂对CO2反应的选择性要大于对CO的选择性，所以CO和CO2要有一个科学的配比，严格进行物料衡算。催化剂在不同的使用时期对CO2和CO有不同的配比要求。使用初期，由于催化剂活性较高，应尽可能地维持较高的氢碳比，让CO2多参加反应,控制CO的含量，稳定热点温度。通过技术论证和技术改造，采用入塔合成气体高氢碳比运行。另外，从反应热来看，CO合成甲醇放出的反应热高于CO2合成甲醇的反应热。在生产中我们充分认识到移热才是增产的关键，这有利于维持热点温度的稳定，延长催化剂的低温活性。只有在催化剂使用后期，我们才通过提温或增加CO的含量来刺激催化剂的高温活性，以达到维持产量的目的。

甲醇合成气体中的惰性气体也是影响入塔合成气体单程转化率的因素之一。生产中通过弛放部分气量调整系统压力的方法来保证参加反应有效气体的分压，并把弛放气送入燃料气管网作气体燃料。

（4）催化剂活性影响

催化剂的活性在很大程度上受催化剂还原操作和还原程度的影响，这种影响一般在还原结束时就已经形成。操作中，应尽可能维持稳定的气体成分和热点温度,防止热点温度变化过大。通过对运行中工艺参数的分析、计算可以得出合成气体的转化率，并以此评定催化剂的活性，作为优化工艺指标、调整和考核运行参数的依据。

（5）空速的影响

对于甲醇合成反应，如果采用较低的空速，则反应速度变化较大，反应过程中气体混合物的组分与反应平衡较接近，从而使催化剂的生产强度降低。

较小的空速使气体循环的动力消耗较低，入塔预热器达到入塔气体预热程度所需的换热面积就小；较大的空速使催化剂的生产强度增加，但增大了预热所需的换热面积，热能利用率降低，增加了动力消耗，并且由于反应后气体混合物中反应产物减少，因换热效果差，造成反应产物难以冷凝、分离。还应注意的是，空速增大到一定程度后，会造成热点温度不能维持，影响甲醇合成反应的进行。总之，最佳的空速必须综合多方面因素考虑。

自主丙烷脱氢单程转化率与国外相当我国有较丰富的液化石油气资源，液化油气主要由丙烷、正丁烷和异丁烷组成，将烷烃脱氢制成烯烃，不但可提高产品的附加值，减少烯烃生产对裂解过程的依赖，还可以副产附加值更高的氢气，提高油气资源的综合利用水平。目前我国的丙烷、异丁烷脱氢技术全部从国外引进，同时工业上丙烷、异丁烷脱氢装置采用的催化剂一般为负载型贵金属铂或有毒铬系催化剂，不仅价格昂贵且原料需要深度净化，存在着严重的环保问题。为解决这一难题，中国石油大学重质油国家重点实验室经过 7 年研究，成功开发出无毒无腐蚀性的非贵金属氧化物催化剂，并为之配套开发了高效循环流化床反应器，成功实现脱氢反应、催化剂烧焦再生连续进行。全新开发的新型丙烷/丁烷脱氢技术具有以下几个特点：原料不需要预处理即可直接进装置反应，省去了脱硫、脱砷、脱铅等复杂技术过程；既适用于丙烷、异丁烷单独脱氢，也适用于丙烷与丁烷混合脱氢；反应与催化剂再生连续进行，生产效率高；催化剂为非贵金属难熔氧化物，具有价格低、再生不用氧氯化、无腐蚀性、机械强度高、剂耗低等优点，有利于装置长周期安全稳定运行；催化剂再生热量可以返回系统循环利用，能根据循环量控制反应温度，而且整个反应不需要氢气，能耗低、传效率高2。

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学