甲醇合成工藝過程與操作控制優(yōu)化探討

1、    甲醇合成工藝過程與操作控制優(yōu)化探討    趙云摘 要：甲醇是化工行業(yè)重要的生產(chǎn)原料，在生產(chǎn)中體現(xiàn)出了成本低、使用廣的優(yōu)越特點，但是隨著近些年來我國化工行業(yè)領域內(nèi)對于甲醇合成質(zhì)量與合成效率的要求不斷增高，優(yōu)化甲醇合成工藝過程與操作控制也就成為了工業(yè)生產(chǎn)的重點。本文就著重針對甲醇的合成工藝過程與操作控制優(yōu)化進行探討研究，明確甲醇的合成反應機理與合成過程，并進一步探究合成的方法，從工藝參數(shù)與設備的角度入手分析，為我國化工行業(yè)中甲醇合成工藝效率與質(zhì)量的提高提供更多理論建議。關鍵詞：甲醇合成;合成工藝;操作控制;優(yōu)化措施0 引言工業(yè)生產(chǎn)離不開甲醇，而甲醇的

2、合成效率與合成工藝直接決定了甲醇的質(zhì)量與效果，在整體工藝較為成熟的階段中，通過天然氣煉制甲醇已經(jīng)成為了我國較為常見的一種甲醇煉制方法，但是由于我國的工藝與技術、設備等仍然存在一定的落后，因此甲醇的合成工藝效率較低，無法滿足市場對于甲醇的需求。因此，本文就著重針對甲醇合成工藝的過程與具體的工藝水平進行探討分析，從操作流程的控制優(yōu)化角度入手，探究如何改善我國的甲醇合成工藝效率與工業(yè)質(zhì)量。1 甲醇合成工藝的具體工藝流程研究1.1 甲醇合成反應機理甲醇合成反應在催化劑的影響下發(fā)生，形成復雜的化學反應。反應機理是向一氧化碳中加氫最終合成甲醇，化學反應方程式為co+2h2=ch3oh。通常，用于甲醇合成反

3、應的催化劑是鋅-鉻催化劑和銅基催化劑。無論使用哪種催化劑，催化過程都涉及五個過程，即擴散，吸附，表面反應，分析和擴散1。1.2 甲醇合成過程合成氣合成甲醇也是中國普遍的甲醇合成方法，但是由合成氣制備甲醇的過程非常復雜，整個過程也很耗時。實際生產(chǎn)過程分為合成原料氣，粗甲醇的純化，壓縮，合成和精餾幾個重要的環(huán)節(jié)。首先，合成所供應的氣體。甲醇合成的第一步是制備原料，例如氫和碳氧化物。該鏈主要使用石油，煤炭和天然氣，它們通過蒸汽或部分氧化反應進行轉(zhuǎn)化，形成包含氫氣，一氧化碳和二氧化碳的混合氣體。該回路中的甲醇合成氣需求量約為（h2-co2）/（co+co2）。二是甲醇的合成。甲醇合成過程中使用的催化劑

4、和壓力不同。通常的溫度分別為240270和360400，合成反應在催化劑的作用下進行，得到甲醇2。第三，清潔處理。該界面主要是粗甲醇純化過程。純化涉及兩種形式，即物理和化學純化。第四，糾正粗甲醇。在精餾過程中，幾乎不揮發(fā)的組分如二甲醚，乙醇，高級醇和水被除去。1.3 甲醇合成的方法當前最廣泛使用的工業(yè)是用于生產(chǎn)甲醇的合成氣方法。此方法也可以分為三種形式：高壓，低壓和中壓。一是高壓合成氣法。該方法的溫度通常為340420，壓力為30.050.0mpa，通過催化氧化鋅鉻合成甲醇。這種合成方法歷史悠久，也是化學工業(yè)中最關鍵的甲醇合成方法。第二，低壓合成氣法。該方法的甲醇合成溫度為275，壓力為5.0

5、mpa，催化劑為銅基。隨著近年來該方法的方法和催化劑的不斷改進，用于甲醇合成的低壓合成氣方法的合成更加經(jīng)濟，并且在將來具有明顯的優(yōu)勢。最后是中壓合成氣法。該甲醇合成方法的原理是在235315ir的溫度和10.027.0mpa的壓力下用一氧化碳和氫氣合成甲醇3。2 甲醇合成操作控制優(yōu)化研究在甲醇合成過程中，如果操作不當，催化劑的活性將大大降低，副產(chǎn)物將增加，這最終會影響產(chǎn)物的質(zhì)量并給甲醇合成帶來困難。因此，優(yōu)化和控制甲醇合成過程非常必要。因此，本文在研究甲醇合成操作控制優(yōu)化的過程著重從工藝參數(shù)與生產(chǎn)設備兩個角度入手，分析甲醇合成操作控制優(yōu)化的思路與方向，進而進一步提高甲醇合成工藝的操作控制優(yōu)化效

6、果。2.1 工藝參數(shù)的優(yōu)化甲醇合成過程中有許多工藝參數(shù)，包括壓力，催化劑使用，合成速率，氣體組成和循環(huán)比等。其中，就壓力而言，生產(chǎn)壓力對甲醇合成效率和生產(chǎn)質(zhì)量有一定影響，因此壓力對于甲醇合成非常重要。甲醇合成的關鍵是壓力，高壓對甲醇合成有利，并且可以使甲醇合成反應的平衡向右移動?？账偈怯绊懠状己铣尚实闹匾蛩?，應當控制催化劑與氣體的接觸時間，可以適當提高空速進而達到保護催化劑的效果，減緩催化劑的反應，降低副產(chǎn)物，提高產(chǎn)量與效率。但是在提高空速的過程中也應當控制其速度，如果速度過高則會導致平面溫差過大，反應溫度無法維持的情況，反而影響正常的生產(chǎn)工作。催化劑的溫度也會影響甲醇的合成效率，因此，在

7、甲醇合成過程中還必須控制催化劑溫度，以確保有效提高生產(chǎn)效率?；诖呋瘎┑氖褂茫绻磻催_到平衡，則可以使用升溫方法來增加甲醇的量，但應注意的是，如果反應已經(jīng)達到平衡，則溫度的連續(xù)升高很容易縮短催化劑壽命。降低甲醇生產(chǎn)效率。然而，在生產(chǎn)過程中不容易過分提高催化劑溫度。如果增加太多，不僅會影響生產(chǎn)效率，還會影響合成質(zhì)量。在甲醇合成過程中，氫/碳比（h/c）也是影響甲醇合成效率與合成質(zhì)量的重要影響因素，在新鮮氣體中保持合成系統(tǒng)的低co含量可確保合成塔中的床層平滑并降低床層溫度。避免催化劑失活過快的情況出現(xiàn)。另外，在將工藝氣體與蒸汽混合后，對流盤管預熱會導致甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化以及水和氣體的反應。第一個反應

8、是強吸熱反應，第二個反應是放熱反應。在吸熱反應中，轉(zhuǎn)化反應所需的熱量通過天然氣和提取的廢氣的燃燒來提供。重整器的排出溫度越高，廢氣中的甲烷越少，產(chǎn)生的高壓蒸汽就越多。在相同的排放溫度下，水碳比越高，甲烷的產(chǎn)量越低，甲醇的產(chǎn)率越高。2.2 生產(chǎn)設備的優(yōu)化除了生產(chǎn)參數(shù)的優(yōu)化之外，對于甲醇合成的生產(chǎn)設備優(yōu)化也是有著非常重要的意義，以我公司裝置為例，在正常的生產(chǎn)狀態(tài)下設備年產(chǎn)60萬t的甲醇裝置，才用的是煤氣化成的變換氣造甲醇，合成塔是列管式，管程填裝的銅基催化劑，合成氣為工藝氣，殼程是水，塔出口溫度一般在240左右，合成塔壓力在7.5-7.8左右。為了有效地改善甲醇合成工藝，不僅需要優(yōu)化其合成參數(shù)，而

9、且還必須優(yōu)化其生產(chǎn)設備。只有這樣，才能滿足生產(chǎn)過程的要求。因此，為了使合成甲醇的質(zhì)量滿足要求，有必要加強設備和工藝技術，并減少由于設備和工藝技術的影響而導致的劣質(zhì)甲醇現(xiàn)象。在設備優(yōu)化方面，應注意改善聚變反應堆的性能。如果設備的反應器溫度低于指定范圍，則甲醇合成壓縮機的入口和出口之間的壓差將增加，導致反應設備超壓，這增加了設備的能量消耗，這增加了甲醇合成的成本，并且還易于使生產(chǎn)設備發(fā)生故障4。因此，當優(yōu)化生產(chǎn)設備時，各種參數(shù)應穩(wěn)定作為生產(chǎn)標準，并且應增加反應設備中的氣體量以避免甲醇合成過程中的壓力。同時，可以通過控制二氧化碳的量來保護催化劑，以使二氧化碳的波動不損害催化劑的性能。因此，必須采取預防措施以確保催化劑保持最佳的催化劑活性溫度。3 結論總而言之，隨著甲醇的市場需求量不斷增高，甲醇的合成效率與合成質(zhì)量也成為了我國甲醇合成工藝發(fā)展的重要方向，而提高甲醇合成質(zhì)量與效率并非簡單的改進工藝，需要從生產(chǎn)工藝的參數(shù)與生產(chǎn)設備的角度進行優(yōu)化，從整體提高甲醇的性能，對各項參數(shù)進行優(yōu)化處理，才能真正使得甲醇合成高效、高質(zhì)，滿足我國工業(yè)生產(chǎn)的需求。參考文獻：1趙學斌，谷嵐，李曉夢，董莎莎，姚軍.硫酸特布他林合成工藝的優(yōu)化和改進j.河北科技大學學報，2019，40（05）： 379-384.2惠櫻花.甲