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(沈阳化工大学化学工程学院，辽宁 沈阳 110142)

甲醇不仅是重要的有机化工燃料，还是性能优良的清洁能源和车用燃料[1，2]。甲醇的生产朝着单系列大型化低压法的方向发展[3]，其原料已实现多样化。某年产300 kt甲醇装置以焦炉煤气为原料，采用Lurgi型甲醇合成塔。Lurgi型甲醇合成塔是德国Lurgi公司开发的一种管束型副产蒸汽的合成塔[4]。此合成塔既是反应器又是废热锅炉，其内部结构类似于列管式换热器，列管内装填合成催化剂，管外为沸腾水，甲醇合成反应放出的热量很快被沸腾水移走，通过控制沸腾水的蒸汽压力来控制恒定的反应温度。

在对甲醇合成装置进行全流程稳态模拟的基础上，应用Aspen Dynamics软件对甲醇合成塔进行动态模拟，分析、研究其温度控制及操作问题，从而得到最优的工艺操作参数，为装置的优化控制提供参考，同时指导实际生产。

1 甲醇合成装置稳态模拟

1.1 甲醇合成反应动力学

甲醇合成的动力学模型与压力、温度、组分、空速和催化剂的粒度等因素都有重要的关系，但是最根本的影响因素是所用的催化剂[5]。组成催化剂的化学元素不同，甚至组成元素相同但是各元素的百分含量不同，其动力学方程会有较大的区别[6，7]。

甲醇合成反应为CO、CO2加H2的复合反应体系，主要反应有[8]：

(1)

(2)

(3)

其中，反应(1)和(2)为独立反应，催化剂选用国内使用较广泛的铜基催化剂；CO、CO2加氢合成甲醇的动力学方程选择LHHW(Langmuir-Hinshelwood Hougen-Watson)方程来描述[9]：

在Aspen Plus软件中的LHHW型动力学模型，可以使用Langmuir等温原理描述成反应物被吸附到催化剂表面；……