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甲醇,是目前使用十分普遍且广泛采用的洁净液体燃料和基础化工原料。是现代煤化工产业中最为重要的产品和中间产品之一,因而近十年来甲醇产能快速增长,单套生产装置能力已经达到或超过百万吨级别,但由于原料、技术路线、催化剂品种的不同,甲醇产业的成本也不尽相同,增强甲醇企业竞争力的关键因素在于有效的降低甲醇生产的能耗进而降低生产成本。提高甲醇产能有效降低成本的关键在于甲醇合成催化剂性能的提高。所以对于甲醇企业,选用性能优良的甲醇合成催化剂、研究工艺操作条件对合成甲醇催化反应的影响进而有效发挥催化剂性能,意义尤为重要。本文利用由Davy Process Technology公司(DPT)设计的年产180万吨甲醇装置以及所使用的Johnson Matthey Catalysts公司生产的Katalco 51-9甲醇合成催化剂作为工业试验平台。通过对数据分析,研究不同工艺操作条件对碳的转化率、粗甲醇和精甲醇产率、甲醇选择性等的影响,从而寻找出该催化剂最佳的工业使用条件,以指导操作,使催化剂能够得到更有效、更合理的利用。实验选用不同的工艺操作条件,考察各因素对合成甲醇催化反应的不同影响,结果表明原料气氢碳比(H2-CO2)/(CO+CO2)的最佳比值为2.14；在较低的压力范围内,甲醇合成反应速率受动力学限制,甲醇产量与压力成正比例关系,压力的提高有助于甲醇合成的进行。压力升高至一定程度后,合成反应受化学平衡限制,催化剂活性、组分等因素对其影响程度增大,反应压力的增加对甲醇产量影响逐渐降低；甲醇合成反应一般存在适宜操作的温度区间,经测定本实验最佳操作温度为235℃左右,温度过低,降低甲醇的选择性,不利于甲醇产品的品质和产量,温度过高,存在烧结(热失活)的风险,催化剂易老化,减少使用寿命,而且催化剂床层温度较难控制；增加进气量对提高甲醇产量有利,但还要综合考虑其它因素,进气量增大,催化剂床层的压降就会增大,床层温度也较难控制,还会增加循环气压缩机的动力消耗,由于目前甲醇生产的大规模化,还要考虑设备运行维护等问题；适当增加循环量会使甲醇的收率得到一定程度的提高；过多的增大循环量,甲醇产量的增加效果不明显,反而会增大设备损耗等,不利于企业经济效益；不同的工艺操作条件对甲醇产量的影响程度有所区别,本文通过对实验数据的详细分析,确定最优的因素组合为：氢碳比为2.14,压力为6.86(MPa),反应器入口温度为235℃,新鲜气进气量为275(KNm3/h),循环比为5.5。得出各工艺操作条件对甲醇产量影响程度依次为温度>氢碳比>新鲜气进气量>压力>循环比。