單程轉化率是指總進料（包括新鮮原料、回煉油和回煉油漿）一次通過反應器的轉化率。簡單地說，單程轉化率即不加循環時反應的轉化率，與總轉化率存在區別；總轉化率是加上循環之後的，最終反應的原料與總的進料量之比。單程轉化率受諸多因素的影響，且各因素間也會相互影響和制約。
基本介紹
- 中文名：單程轉化率
- 外文名：conversion per pass
- 領域：化工
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簡介
單程轉化率：表示反應物一次通過反應器，參加反應的某種原料量占通入反應器的反應物總量的百分數。
單程轉化率=（氣體+汽油+焦炭）/總進料×100%。
總轉化率是以新鮮原料為基準計算的轉化率。總轉化率=（氣體+汽油+焦炭）/新鮮原料×100%。
相關研究
影響甲醇合成氣體單程轉化率的因素
（1）操作壓力的影響
根據分子運動理論，氣體分壓的大小決定了其分子運動速度的大小。如果操作壓力較低，分子的密度和運動速度均會受到影響，化學反應速度也會受到限制，結果影響了氣體的轉化率。事實證明，操作壓力越低對甲醇合成氣體的轉化率的影響就越明顯。此外，合成操作壓力越低,系統放空量增加，合成副產物增加，粗甲醇的品質也隨之發生變化，主要表現為雜醇餾分增多，造成精餾操作負擔加重。
（2）熱點溫度的影響
在催化劑使用初期，通常控制較低的熱點溫度，這樣可以延緩銅基催化劑金屬晶體的生長速度，較好地保護催化劑的活性。但如果熱點溫度過低，達不到反應的最佳條件，合成反應同樣會受到限制。一般認為，催化劑的的催化活性起活溫度並不是甲醇合成最適宜的熱點溫度。最適宜的熱點溫度不僅與催化劑起活溫度有關，而且還受操作壓力的影響。這是因為化學反應速度和化學平衡主要是靠操作壓力和熱點溫度推動，但這兩者的推動結果是不一樣的。對甲醇合成而言，並不是溫度越高其反應速度就越快。當溫度升高到一定限度時，伴隨著各類副反應與甲醇合成主反應競爭的發生和反應深化的加劇，甲醇合成的反應速度會降低。所以，在操作壓力一定的情況下，應通過不斷最佳化，找出最適宜的熱點溫度，以使甲醇合成氣體總轉化率達到最大。
（3）氣體成分的影響
從甲醇合成的化學方程式來看，合成甲醇的CO和CO2對H2量有不同的要求。由CO2反應生成的H2O對化學平衡的推動有很大的影響， CO和CO2的不同配比，引起各自的單程轉化率有很大差別。這主要是因為催化劑對CO2和CO的催化選擇性不同造成的。一般在低溫下催化劑對CO2反應的選擇性要大於對CO的選擇性，所以CO和CO2要有一個科學的配比，嚴格進行物料衡算。催化劑在不同的使用時期對CO2和CO有不同的配比要求。使用初期，由於催化劑活性較高，應儘可能地維持較高的氫碳比，讓CO2多參加反應,控制CO的含量，穩定熱點溫度。通過技術論證和技術改造，採用入塔合成氣體高氫碳比運行。另外，從反應熱來看，CO合成甲醇放出的反應熱高於CO2合成甲醇的反應熱。在生產中我們充分認識到移熱才是增產的關鍵，這有利於維持熱點溫度的穩定，延長催化劑的低溫活性。只有在催化劑使用後期，我們才通過提溫或增加CO的含量來刺激催化劑的高溫活性，以達到維持產量的目的。
甲醇合成氣體中的惰性氣體也是影響入塔合成氣體單程轉化率的因素之一。生產中通過弛放部分氣量調整系統壓力的方法來保證參加反應有效氣體的分壓，並把弛放氣送入燃料氣管網作氣體燃料。
（4）催化劑活性影響
催化劑的活性在很大程度上受催化劑還原操作和還原程度的影響，這種影響一般在還原結束時就已經形成。操作中，應儘可能維持穩定的氣體成分和熱點溫度,防止熱點溫度變化過大。通過對運行中工藝參數的分析、計算可以得出合成氣體的轉化率，並以此評定催化劑的活性，作為最佳化工藝指標、調整和考核運行參數的依據。
（5）空速的影響
對於甲醇合成反應，如果採用較低的空速，則反應速度變化較大，反應過程中氣體混合物的組分與反應平衡較接近，從而使催化劑的生產強度降低。
較小的空速使氣體循環的動力消耗較低，入塔預熱器達到入塔氣體預熱程度所需的換熱面積就小；較大的空速使催化劑的生產強度增加，但增大了預熱所需的換熱面積，熱能利用率降低，增加了動力消耗，並且由於反應後氣體混合物中反應產物減少，因換熱效果差，造成反應產物難以冷凝、分離。還應注意的是，空速增大到一定程度後，會造成熱點溫度不能維持，影響甲醇合成反應的進行。總之，最佳的空速必須綜合多方面因素考慮。
自主丙烷脫氫單程轉化率與國外相當
我國有較豐富的液化石油氣資源，液化油氣主要由丙烷、正丁烷和異丁烷組成，將烷烴脫氫製成烯烴，不但可提高產品的附加值，減少烯烴生產對裂解過程的依賴，還可以副產附加值更高的氫氣，提高油氣資源的綜合利用水平。目前我國的丙烷、異丁烷脫氫技術全部從國外引進，同時工業上丙烷、異丁烷脫氫裝置採用的催化劑一般為負載型貴金屬鉑或有毒鉻系催化劑，不僅價格昂貴且原料需要深度淨化，存在著嚴重的環保問題。為解決這一難題，中國石油大學重質油國家重點實驗室經過 7 年研究，成功開發出無毒無腐蝕性的非貴金屬氧化物催化劑，並為之配套開發了高效循環流化床反應器，成功實現脫氫反應、催化劑燒焦再生連續進行。全新開發的新型丙烷/丁烷脫氫技術具有以下幾個特點：原料不需要預處理即可直接進裝置反應，省去了脫硫、脫砷、脫鉛等複雜技術過程；既適用於丙烷、異丁烷單獨脫氫，也適用於丙烷與丁烷混合脫氫；反應與催化劑再生連續進行，生產效率高；催化劑為非貴金屬難熔氧化物，具有價格低、再生不用氧氯化、無腐蝕性、機械強度高、劑耗低等優點，有利於裝置長周期安全穩定運行；催化劑再生熱量可以返回系統循環利用，能根據循環量控制反應溫度，而且整個反應不需要氫氣，能耗低、傳效率高。
