摘要:随着经济的发展和社会的进步,化工行业发展迅速,甲醇是化工生产中十分常见的原料,甲醇生产水平比较低,因此在化工生产中得到了广泛应用。通过甲醇能够制成甲氨、甲酸二甲酯等化工材料,各行各业都能应用到甲醇以及所生产的合成物。但是目前在合成甲醇方面工艺上有所差异,合成原理虽然一致,但是在合成过程中,由于设备、原材料的区别,合成的甲醇也不一致。为了进一步提升甲醇的合成效率,降低企业生产成本,就需要在合成工艺中有所提升。因此文章对甲醇合成工艺过程及操作控制的优化问题进行分析,希望能够为相关从业者提供参考意见。
关键词:甲醇合成工艺;操作控制;优化问题
引言
甲醇的合成是化工生产中不可或缺的重要组成部分,就当前世界目前形势来看,国外的甲醇合成工艺已经十分的成熟,大多以天然气制甲醇为主。但是我国国内的甲醇合成技术仍然比较落后,呈现出产能小、浪费多、技术落后、难于满足市场需求、设备磨损过大、设备老化过快等一系列缺点。因此工作人员进行工艺流程优化势在必行,工作人员应该积极的对甲醇的合成工艺过程进行合理的分析与合理的规划,对甲醇合成技术操作控制进行合理的优化,从而解决我国当前甲醇合成技术生产存在的一系列问题。
1甲醇的生产方式
甲醇最早是被英国著名化学家Boyle在木材干馏出来的液体中发现的,此后几乎都是对木材进行蒸馏而获得全部甲醇。一直发展至1923年高压合成装置的问世,才能够实现甲醇合成的工业化。随着工业的不断发展,甲醇合成形式也越为多样,目前工业上甲醇合成法已应用非常广泛。甲醇合成气主要包含有氢气、二氧化碳、一氧化碳等原料气体,并且可以利用天然气、石油、煤、焦炉煤气以及工业生产的废料等含有矿碳物质制成。在特定压力与稳定情况下,并伴有催化剂作用时,合成气能够产生甲醇的合成反应。由于合成气生产甲醇时在选用原材料、工艺可行性和经济效益等方面均具有显著优势,而且其生产与技术成本都不高,因此实际生产甲醇效率极高,而这也在很大程度上推动了甲醇工业化的生产流程。
2甲醇合成工艺过程及操作控制的优化分析
2.1工艺参数的优化
在对甲醇进行合成的过程中,需要应用大量参数,包括生产压力,催化剂使用量,合成效率,气体循环比,气体组成等等。而且对于甲醇合成的压力来说,不同压力会导致出现不同的合成情况,这都会对甲醇的产量以及合唱效率产生严重影响。因此,在实际生产过程中要对压力进行合理掌控,在设置压力时,高压能够促进生产,而且相关数据显示,在生产压力越高,生产效率就也就越高,压力是与生产效率成正比的。所以在对压力参数进行优化操作的过程中,一般要对压力参数进行考虑,使生产效率能够得到进一步提升,这也是参数优化最主要的目的。不仅如此,在对甲醇进行合成的过程中,催化剂的温度也会对生产效率产生直接影响,因此还要对催化剂的温度进行设置,这样才能进一步提升生产效率的。但凡事都有例外,催化剂的温度也要控制在一定范围之内,并不是越高越好,如果温度不断提升,不断难以提高甲醇的合成效率,还会适得其反。在对甲醇进行合成时还要对系统惰性气体排出量进行把握,这样不但能够提高生产效率的,还能使气体浓度有所提高。
2.2甲醇合成工艺参数优化
一般情况下,压力、催化剂温度、合成速率、气体组合、循环比以及碳氢比等都是比较常见的甲醇合成工艺参数。第一个是压力问题,合成中高压或者低压对实际甲醇合成率以及产量会产生不同影响。实际操作证明,高压是有益甲醇合成的,压力越高,产率也会增加,可以说甲醇的产率是和压力成正比的。在催化剂温度方面,甲醇生产装置必须兼顾到催化剂活性温度,催化剂的操作温度必须保持较低的条件,且要科学合理地避免因催化剂结晶而导致的催化剂失活现象。在反应没有达到平衡的状态下,甲醇制备时适当地提高相应催化剂温度,会有利于甲醇合成率的提高,若反应达到了平衡状态,升高温度反而会降低其制备速率。可见,高温会降低催化剂的寿命,甲醇合成过程中把握好催化剂温度非常地重要。
优化气体组成是提高甲醇合成效率的一个重要参数,因为在甲醇制备反应过程中,反应物浓度将会极大地影响反应速率,从而影响甲醇的制备,所以,一定要定时排出反应当中的惰性气体。
2.3生产设备的优化
要想使甲醇合成工艺有效的提升,不仅要对其合成参数展开优化处理,还应对其生产设备进行优化控制,只有这样才能达到生产工艺的要求。因此为使合成甲醇的质量符合要求,就必须强化设备和工艺技术,从基础上减少因为设备和工艺技术的影响而造成甲醇质量不达标的现象发生。对于设备的优化方面来讲,应重点提升合成反应器的性能,如果设备的反应器温度小于规定范围,就会加大甲醇合成压缩机的进出压力差,进而造成反应设备出现超压等现象,使得设备的消耗能源增多,从而导致甲醇合成的成本增大,除此之外,还很容易引发生产设备出现故障。因此,我们在对生产设备进行优化的时候,应将各项参数保持稳定,作为生产的标准,增大反应设备当中的含气量,以免在甲醇合成的过程当中发生增压的情况。同时能够通过控制二氧化碳的含量来保护催化剂,以免因为二氧化碳发生波动而影响催化剂的性能,所以必须对催化剂采取保护措施,使温度保持在催化剂活性最好的情况当中。
2.4优化循环气体中的惰性气体浓度
对循环气中惰性气体浓度产生影响的因素主要由转换气中的甲烷含量、氧气中氮气、氩气含量等,而主要是通过对驰放气流量进行调节的方式来实现对系统中惰性气体浓度进行调节。而一般需要结合具体工艺情况来控制合成系统中惰性气体的含量,保证在合成系统稳定运行的基础上减少单位产品能量消耗。但是一般难以通过理论计算来得出不同条件下惰性气体的最佳含量值,但是通过大量实践表明,在低负荷状态合理提高惰性气体浓度能够有效降低驰放气带走的有效期体,提高甲醇产量。
2.5优化合成反应器
在进行设备优化过程中,需要充分重视合成反应器,如果合成反应器出口温度降低,合成压气机压差变大,极易致使超压情况出现,不但需要消耗大量设备能力,而且还会使得生产成本变大,提升故障几率。所以,在实际优化过程中,应当要在保证其他工艺参数正常与稳定的基础上,合理提升其含量,避免由于合成反应差而导致系统压力上升的情况出现。
2.6氢/碳比
合成过程中,H/C比与该反应存在紧密联系,使该系统新鲜气体的一氧化氮浓度处于相对较低的水平,可以确保塔床层温度梯层平滑度,另外,还能减小床层温度,延长催化剂的使用寿命,防止其在短时间之内失去活性。
结语
总而言之,通过分析甲醇合成工艺过程以及优化其操作控制可以发现,在化工原料生产中甲醇发挥了极为重要作用,而在化工行业与运输行业中其作用更为明显,不仅如此,以甲醇为基础的原料生产也具有较多衍生物,所以其发展前景也非常广阔,应当要积极扩宽甲醇应用领域,将其衍生品也逐步替代能源应用到实践当中。当前我国已经在加大力度建设煤基甲醇设施,且逐步完善甲醇装置及其操作流程,而相关工作人员则应当要清楚掌握甲醇合成的工艺过程,并对其操作控制进行不断的优化与完善,切实提高甲醇合成的效率与质量,从而充分发挥出甲醇合成对我国工业发展的重要作用。
参考文献
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