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浅析甲醇生产操作要点鲁明李祥

发表时间：2020/11/9 来源：《建筑科技》2020年6月下作者：鲁明李祥

[导读] 甲醇是一种重要、基本的有机化工原料和溶剂，在化工领域的应用越来越广泛，发挥着非常重要的作用。

新疆乌鲁木齐市兖矿新疆煤化工有限公司鲁明李祥 830000

摘要：甲醇是一种重要、基本的有机化工原料和溶剂，在化工领域的应用越来越广泛，发挥着非常重要的作用。纵观国外，甲醇合成工艺已经相对完善，不同生产工艺有一定的区别，它们的能耗也有所不同。为提高产品质量和生产效率，应当更加系统地对甲醇合成生产工艺进行探讨，不断对其生产工艺流程及操作要点进行改进，从而更好地处理生产过程中遇到的难题。
关键词：甲醇合成；工艺流程；操作要点
        引言:发展天然气制甲醇产业，能够有效提高产品的附加价值，提升项目产品的效益,促进甲醇生产工艺进步，对工业企业发展至关重要,同时，天然气化工投资的回收率较高，可缓解低气价矛盾，更好提升整体的项目收益。因此，相关产业在天然气制甲醇产业上，必须提升工艺生产水平，提高运行装置的安全性、经济性，加强对生产成本的控制，降低能量消耗。
        1.概述
        在甲醇精馏工艺方面，我国一直所采用的都是鲁奇节能工艺改进之后的技术，其主要是在预精馏塔的塔顶进一步增设了两级冷凝，然后将粗甲醇进料的 20% 新鲜水作为萃取水，同时对常压精馏塔侧线抽出的杂醇油再经过汽提回收到甲醇。这一工艺可以说已经较为完备和成熟,但却并非没有优化空间。相反，这种甲醇精馏工艺仍然具有进一步完善的空间，如当前甲醇精馏工艺中所使用的塔内件类型众多,这就可以通过选型的研究来进行优化，同时在甲醇精馏装置的原料组成方面也存在优化空间。因此，探讨甲醇精馏工艺的优化仍是当前化工领域的一个重要课题。
        2.甲醇合成操作条件
        2.1温度
        甲醇合成操作中，催化剂的活性温度对反应温度有着决定性影响。就催化剂实际应用而言，通常其活性在应用初期比较强，反应温度则可以稍微低一些；而在应用的中、后期，其活性会有所减弱，反应温度则要相对的高一些。另外，压力和空速等也会在很大程度上对最适合反应温度产生一定的影响，在压力高、空速大时，反应温度应该稍高些。整个催化剂层的温度必须维持在催化剂的活性温度范围内，一般来说，进入催化剂层的气体温度不低于320℃。
        2.2压力
        对甲醇的转化率、硫化氢转化率、甲硫醇选择性、甲硫醚选择性和二甲醚选择性进行灵敏度分析，改变合成塔的压力，可得到合成塔反应压力的灵敏度分析。
        随着反应压力的增加,甲醇和硫化氢的转化率均逐渐增加，但在6ｂａｒ后趋于平缓。甲硫醇和二甲醚的选择性逐渐降低,硫醚的选择性逐渐增加。综合考虑这几个因素以及高压反应对合成塔的要求，反应压力取６ｂａｒ较为适宜。
         2.3高度
        对甲醇的转化率、硫化氢转化率甲硫醇选择性、甲硫醚选择性和二甲醚选择性进行灵敏度分析，改变催化剂床层的高度，可得到催化剂床层高度的灵敏度。
        3.甲醇合成工艺
        3.1双塔精馏工艺分析
        该工艺是最早的甲醇装置中所采用的一种精馏工艺，也是过去化工领域使用最为广泛的一种工艺，在甲醇精馏生产的早期阶段是相对比较成熟的。双塔精馏工艺所使用的精馏装置主要是预精馏塔以及精馏塔。其中预精馏塔主要用于对粗甲醇进行预处理。具体操作将程序为将粗甲醇进行加压，然后再进行预热，之后在预精馏塔塔中进行水分去除。这一工艺在我国投入使用后又进行了进一步的改进，即在精馏塔的塔顶采用了两级冷凝技术，从而使甲醇水与一些含有杂质的液相可以回流到返回塔，而另外的初馏部分以及少量甲醇水则在塔顶溢出。同时塔底含有水分的甲醇进一步被送到主精馏塔中继续进行精馏，其中含微量甲醇和其他重组分的废水被送入水处理系统中，而塔顶溢出的甲醇则成为精甲醇。这种改进在一定程度上提升了甲醇精馏的稳定性以及回收利用率。

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        3.2三塔精馏工艺分析
        随着甲醇精馏工艺的发展，三塔精馏工艺开始出现，并因为其精馏效果更佳，所以在现代化工领域被广泛运用。该精馏工艺与双塔精馏工艺相比，其最大的区别在于使用的装置不再是精馏塔，而是加压塔与常压塔。同时该技术的另一优势在于进一步降低了甲醇精馏过程中的能源消耗，更符合节能要求.该精馏工艺具体程序为: ①粗甲醇预热后进入精馏塔,而预热后溶解于粗甲醇中的低沸点杂质则由精馏塔顶部精馏出并被送进燃料管网; ②精馏塔底部出来的物料被塔釜泵加压，之后进入加压塔; ③加压塔内产生的甲醇蒸汽从塔顶散出,然后经过冷凝流入回流槽内并被分解成精甲醇以及甲醇水容易.其中精甲醇会被存储到甲醇混合灌，而甲醇水容易则进入常压塔; ④常压塔会对甲醇溶液中的异丁基油进行抽出操作.而使低于水费点的杂质能够被分离出塔.另外一部分废水则从塔底排除并最终进入废水处理系统。
        3.3粗甲醇合成
        来自压缩工段的原料气经过油分除去油污及杂质，进入甲醇合成塔塔前预热器，将原料气升温至135℃左右.进入甲醇合成塔进行反应,反应后的气体温度约220℃左右进入软水加热器.温至145℃左右，然后再进入塔前预热器提高进塔的气体温度同时进一步将出塔气体温度降至80℃左右.进入蒸发式冷却器继续降温.发式冷却器的气体温度约45℃左右进入甲醇分离器分离粗甲醇.成的粗甲醇由甲醇分离器送进闪蒸槽.过闪蒸后的粗甲醇凭借槽内压力被输送至粗甲醇贮槽内。
        3.4联合转化工艺
        联合转化工艺是在蒸汽转化基础上进行进一步的转化反应工艺。在工艺技术支持下，甲烷通过一段蒸汽重整,反应生成COH2,实践研究中,将O2送入自热重整装置中,经过整个蒸汽的重整反应,成CH4、H2/联合转化工艺的使用优点是，降低了转化反应的水碳比例，转化炉入口温度也随之降低，基于节能环保角度看，减少了工艺成本投资，能够在最大限度上满足甲醇合成制气工艺要求，更好实现工艺生产的环保性、节能性。
        3.5两段转化法
        3.5.1常规两段蒸汽转化法
        常规两段蒸汽转化法在国内外的应用较为广泛，一般采用的是一段炉、两段炉串联的工艺，不需要加入二氧化碳，便可满足甲醇原料的成分要求。两段炉是指体积加大的方箱式炉，其工作原理是管外用燃料明火加热、管内装入催化剂，确保在高温下，满足催化反应所需的热量，需要将温度控制在1 000℃左右,并加强对废热锅炉余气的利用率，更好提升合成气制甲烷的工艺效率。
        3.5.2纯氧化换热转化工艺
        通过实验研究，发现两段炉合成气中的热量转化，对整体热量需求差异不大，同时纯氧化换热转化工艺，较比其他工艺技术，更能体现工艺转化的经济性能，提升热量利用的合理性、科学性。我国首次提出纯氧化换热转化工艺，最终的工艺生产目的是，减少天然气的使用量，通过工艺转化，均衡氧、碳含量，更好提升天然气资源的利用率。纯氧化换热转化工艺对工艺转化环境要求较高，需要在大型的甲醇厂中进行，然而由于技术实施难度较大，在实际的推广和应用上面临困境。基于两段蒸汽氧化工艺原理，可以将原料分为两段，从而更好均衡反应器的热量。
        结语
        综上所述，甲醇的发展前景十分广阔，在我国工业化程度不断提升的前提下，工业领域对甲醇需求量日益增多，通过研究分析合成气制甲醇工艺，有效了解了工艺转化的基本情况，相关行业，需要合理化地运用天然气转化工艺，确保最终实现高效、绿色生产。
参考文献
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