甲醇合成过程中的问题及解决方法

柏小龙 王海娟

摘 要：甲醇是不可或缺的工业原料之一，在印染、医药、化工等方面的需求量很大。目前甲醇的工艺流程都属于大同小异，要不断提高催化剂的活性，提高甲醇合成的效率。文中分析了甲醇合成工艺过程，阐述了合成工艺过程的问题，提出了合成工艺过程的优化措施，为企业产出更多高精度的甲醇提供独到的见解。

关键词：甲醇；工艺流程；催化剂；解决方法

1 甲醇合成工艺过程

1.1 甲醇合成原理

气体原料H2和CO在不相同的合成工艺和催化剂的作用下，产生一系列化学反应，包含甲醇合成的主反应和很多副反应，主反应的化学式为CO+2H2=CH3OH，标准焓变为ΔHθ298=-90.64kJ/mol；CO2+3H2=CH3OH+H2O，标准焓变为ΔHθ298=-49.45kJ/mol。两个主反应的特点是都属于可逆反应、体积在反应中变小、放热反应，需要优质的催化剂增加甲醇合成的反应速度，更好的控制反应方向等一系列问题[1]。影响甲醇合成化学反应的平衡有三个因素：在反应的过程中，根据化学反应平衡的一些理论，反应方向从CO和H2向合成甲醇的方向移动，需要不间断的往反应物中加入原料，同時不间断的取出甲醇。合成甲醇的过程是一个可逆的放热反应，升高温度，反应方向向逆方向移动，同时反应温度提高副反应的数量也增多，为了保证甲醇的转化比例，时刻保持比较低的温度。在甲醇的合成过程中是一个体积变小的过程，甲醇的压缩性比H2和CO的压缩性好，压力升高时，反应方向向正方向不断移动[2]。综上所述，合成甲醇的反应中要在高压、低温的条件下进行，同时将活性较高的催化剂放置在高压和低温的条件下进行反应。

1.2 甲醇合成工艺流程

合成甲醇工艺工程的种类特别多，工艺流程的线路比较长。虽然工艺不同但是整体的流程差别不大，可以分为合成气的生成和净化的过程，制取粗甲醇、提纯粗甲醇的过程等[3]。有的催化剂可能不同造成合成装置结构有一定的区别。

2 合成工艺过程的问题

随着经济的发展，国内的化工生产水平不断提高，甲醇是化工生产中非常重要的工业原料，因此甲醇的需求量也不断提高。在2016年甲醇市场报价已经超过1850元/t，一些紧缺地区甲醇的报价甚至直逼2000元/t。随着市场对甲醇的不断需求，需要生产企业不断提高甲醇的生产效率和技术水平。很多甲醇的生产是以煤炭或者天然气作为原料，主要分为联产甲醇和单产甲醇两种。通过分析甲醇生产工艺，生产的流程线路比较长，流程比较复杂，从整体看，工艺流程非常复杂和繁琐，在生产的过程中甲醇的净化方法差异较大，生产中需要的原料差别较大，因此生产工艺的差别较大。原料是天然气的甲醇工艺技术包含气流床企划炉技术和固定床气化技术等。原料是煤的甲醇工艺技术包含催化技术、高压技术以及水电解质氢联合成气工艺等。生产甲醇的过程中主要包括制造原料气，净化原料气，在合成甲醇的过程中要进行精馏处理，在实际生产过程中需要依据具体的生产情况进行不同的调整。

3 合成工艺过程的优化措施

甲醇合成中，若操作环节中出现差错，会严重降低催化剂的活性，粗甲醇合成中控制不好副产物会非常多，会影响后续的精馏的提取质量，最终影响合成物的合成效率，对甲醇的生产过程造成一定的不利影响。甲醇的合成工艺要进行一定的改进和革新。在实际的操作中，可以优化生产工艺的各项参数和设备的选取。在具体的工艺过程中，可以革新甲醇设备和甲醇生产工艺的各个参数进行优化。

3.1 工艺参数的优化

在甲醇实际的生产过程中参数比较繁多，具体包含甲醇在生产过程中的压力条件、催化剂的选择和使用、各个环节的合成效率和其它气体的比例和组成等。从压力方面进行分析，生产甲醇的低压参数和高压参数的差别很大，最终的产量和合成效率的影响也比较明显，因此，在整个生产环节，压力的控制是非常关键的。压力设置中，高压更加促进甲醇的生产，实践证明，甲醇生产工艺中的压力提升和甲醇的生产效率有正比关系，压力越大，生产的效率也将越大。所以，在利用生产压力参数优化生产操作时，往往需要首先对压力进行充分的考虑，最终达到提升甲醇生产效率的重要目的。此外，生产中的催化剂温度参数也将影响到甲醇的生产效率。所以，在进行甲醇的生产合成过程中，要对生产中的催化剂温度进行一定的控制，这样才能使得生产的效率大大提升。在生产时，催化剂的温度变化不能过快，否则会严重影响原有的生产率，也会对合成的反应产生不良的影响。与此同时，甲醇合成时要注意随时排出合成系统内的惰性气体，不断提高生产效率，最大程度提高反应气体的浓度问题，增强反应效率。

3.2 生产设备的优化

为了使得甲醇的合成工艺得到优化，不仅要实现合成参数的优化和处理，还需要实现生产设备的优化和控制，这样才能使得合成装置更加满足生产工艺的实际需要。为了使得最终的合成物甲醇的生产质量达到标准，需要提升产品的品质，从而避免由于生产合成装置的问题所导致的甲醇产品质量下降的问题。在设备的优化和处理中，需要对合成反应器的性能提升高度重视，若生产合成设备的反应器的温度低于标准值，则会导致甲醇的合成压缩机的进出口压差变大，这会使得反应装置出现超压问题，最终导致生产设备的消耗变大，从而使得生产甲醇的成本大大提升，此外，还将使得生产设备的故障率提高。我们在进行生产设备的优化时，要把生产参数的稳定性当作生产的主要标准，并使得反应装置中的含气量提升，避免在合成甲醇的反应中出现压力上涨的问题。所以，可以利用二氧化碳的含量控制，避免其含量的波动而导致催化剂的效果，因此要对催化剂进行一定的保护，最终使得温度在催化剂活性最佳的范围内。

4 结论

随着工业进程的不断扩大，对甲醇的需求量每年都在增加，要不断优化甲醇的工艺流程和技术革新，提高甲醇产出率和精细度。在实际操作中还有多方面的优化和改进，使甲醇的合成装置和设备更加符合实际的需求。

参考文献

[1]李钦涛.甲醇合成反应稳态工艺过程模拟研究[J].山西化工，2019，39（02）：63-65.

[2]王昱龙，郭军，王志刚.甲醇合成催化剂失活及影响因素分析[J].化工设计通讯，2018，44（10）：14.

[3]马大伟.甲醇装置合成系统增产节能环保改造[J].化工设计通讯，2019，45（05）：25-26.