甲醇工艺中影响甲醇产量的因素探析

王海峰

(同煤广发化学工业有限公司，山西 大同 037000)

甲醇工艺中影响甲醇产量的因素探析

王海峰

(同煤广发化学工业有限公司，山西 大同 037000)

在甲醇工艺当中，有较多因素对甲醇含量产生影响，如反应温度、原料气量、合成系统压力以及气体成分等。对甲醇工艺中影响甲醇产量的因素进行研究。

甲醇工艺；甲醇产量；影响因素

引 言

甲醇生产中，在保证安全生产、产品质量满足要求的基础上，需要挖掘设备潜力、科学改进工艺，提高甲醇产量。为此，在生产中要做好甲醇含量影响因素的研究。

1 甲醇生产中产量影响因素

1.1 原料气量

在反应条件保持不变的情况下，当具有较多反应物时，也将具有更多的生成物。可以说，原料气量的大小将直接对甲醇产量的获得产生影响。甲醇合成原料气工序主要为，气柜经罗茨风机提压、湿脱硫工段净化气体、活塞往复式焦炉气压缩机提压等。理想气体方程变形式PM=ρRT中，R为理想气体状态参数，为一个常数，在生产气体成分稳定不变的情况下，相对分子质量M也为一个常数。在焦炉气压当中，一段缸体中具有2个压缩机，当进气体积为定值时，活塞往复运行频率也为定值，且压缩机实际流量同气体密度具有关联。在风机出口压力保持不变的情况下，气体温度越高时，具有更小的气体密度与煤气流量。某企业根据同一天白班、夜班的实验，对反应原料气量在产量方面的影响进行观察，获得结果如表1所示。

表1 原料气量对产量的影响

通过表1可以发现，在煤气压力不存在较大变化且当天气体成分与工艺参数不存在较大变化的情况下，仅仅将脱硫塔入口温度降低，煤气流量增加，就获得了较大幅度的甲醇增产[1-2]。

1.2 气体成分

在甲醇企业生产中，所使用的煤气成分较为复杂，且具有较大的变化范围，焦炉煤气成分同炼焦方式、焦炉热工状况以及配煤成分等因素具有直接的联系。在焦炉煤气成分中，具有较多的杂质种类、较高的H2含量以及有机烃含量。在甲醇工艺方面，合成工段当中所使用的Cu基催化剂在硫方面具有较高的敏感性，很可能因此导致催化剂中毒情况的发生。对此，在湿脱硫以及精脱硫工段需要做好硫的脱除处理，将总硫质量浓度控制在0.1 mg/L以内。在该企业中，其焦炉煤气成分主要为：H2体积分数66.25%，CO体积分数6.51%，N2体积分数2.97%，CH4体积分数21.9%，CO2体积分数2.21%。在焦炉煤气当中，由于具有较高的含氢量，通常通过纯氧自热转化工艺的应用实现甲醇的制备。在转化工段经过的原料气当中，一氧化碳以及二氧化碳的含量具有明显的提升。其中，一氧化碳更是甲醇当中的主要组分，在其产量提升方面具有关键的作用。同时，由于原料气当中一氧化碳以及二氧化碳具有一定的含量，因此，为了对反应气中有效气体利用率进行提升，则会通过对循环气进行补入的方式实现气体的循环应用。在化学计量比基础上，适量氧气将同一氧化碳以及二氧化碳实现恰当的反应，且其氢碳比应当为2。而在实际生产中，由于氢气量较高，对实际反应具有较大的余量，因此，氢碳比在实际生产中则需要略高于2，且氢气过量，无论是对催化剂寿命的延长和羟基铁的减少，还是高级醇的生成都具有积极的作用。通常情况下，对于新鲜原料气，需要将氢碳比控制在2.05～2.15。如果该值过低，则将增加副反应发生；而如果该值过高，则会在增加能耗的同时对产量产生影响，在使催化剂失活速度加快的基础上导致积碳反应的发生[3-4]。

该企业就分厂气体进行分析，在保证系统入口压力相同、合成塔床层未提温情况下，对其气体成分进行分析，如表2所示。

表2 甲醇分厂气体成分

通过表2数据可以发现，在2天夜班当中，新鲜气的组分基本相同，仅第2天新鲜气中的甲烷含量相对较高，表明在转化工段氧气量不是特别充足，并因此使CO2含量有一定的降低。同时，第2天夜班当中，惰性气体同前一天相比较高，说明为了保证系统压力，在弛放气量排放方面存在一定的不足，并因此使第2天惰性气体含量较高。由此可知，在甲醇合成当中，惰性气体并不会参与到实际反应当中，而其存在的意义则是，在对合成器当中组分分压进行降低的基础上降低反应速率，在对装置能耗进行增加的基础上降低总碳转化率以及单程合成率。

1.3 系统压力

在实际甲醇生产中，通常通过弛放气排放量的方式实现合成合理的控制。而合成工段系统压力还将受到来自转化系统压力、焦炉气压缩机以及不同工段阻力的影响。该企业在同一天夜班、白班数据为参考的基础上，对合成系统压力的影响进行了分析，见表3。

表3 甲醇分厂气体成分

根据表3数据，在新鲜气成分没有发生较大变化的情况下，系统压力、CO以及CO2的单程合成率都具有一定量的提升。从化学反应方程式中也可以了解到，在对系统压力进行提升的情况下，对正反应方向具有有利的作用，更有利于提升甲醇含量。通过前系统阻力的适当降低，能够有效实现合成系统压力的提升。对此，在实际生产当中，需要多采取清洗更换压缩机进气排气阀门、更换精脱硫工段前面过滤器内焦炭、脱硫剂等方法降低系统阻力来提高合成系统压力，从而提高甲醇合成能力。

2 结束语

在甲醇生产中，对其产生影响的因素有很多，作为甲醇企业，在实际生产当中需要联系实际科学应用，实现甲醇产量的提升。其中，提升氧气量与煤气量是甲醇分厂扩能改造的关键内容。而在生产控制方面，保证气体净化效果、防止催化剂中毒、防止煤气中的焦油等杂质带入催化剂槽中增加系统阻力等都是提升甲醇产量的重要方式，需要在实际生产中恰当控制。

[1] 董永波.焦炉气制甲醇补充二氧化碳提高焦炉气利用率[J].氮肥技术，2013,34(2):12-14.

[2] 武振林.30万t/a焦炉煤气制甲醇工艺在工业中的应用[J].天然气化工(C1化学与化工),2012,37(4):34-39.

[3] 施玉山.焦炉煤气制甲醇技术概述[J].能源与节能,2012(8):37-39.

[4] 杨柱荣，蹇守华，武振林，等.焦炉气制甲醇原料气净化工艺浅析[J].天然气化工(C1化学与化工),2011,36(2):42-45.

Analysis of factors influencing methanol production in methanol process

WANG Haifeng

(Datong Guangfa Chemical Industry Co., Ltd., Datong Shanxi 037000, China)

In process of methanol, there are many factors affecting the content of methanol, such as reaction temperature, gas content of raw material, synthetic system pressure and gas composition. In this paper, some factors influencing the yield of methanol in methanol process are studied.

methanol process; methanol production; influencing factors

2017-03-06

王海峰，男，1983年出生，2007年毕业于中北大学，本科，助理工程师，从事煤制甲醇研究。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.02.33

TQ223；O623.4

A

1004-7050(2017)02-0098-02

生产与应用