甲醇合成系统节能降耗技术研究

吴丽兰

摘 要：隨着国内甲醇市场的逐渐饱和，各方竞争压力增加，因此必须在低能耗的条件下，生产出高质量的产品，才能占据甲醇的销售领先地位。因此，甲醇合成工艺的各个参数都应该遵循科学性、实践性进行优化改进。

关键词：甲醇合成系统;节能降耗;优化措施

前言

甲醇，又名木醇、木精，分子式CH3OH，分子量32.04，常压沸点64.7℃，是无色易挥发液体。它作为一种重要的化工原料，被广泛应用于各个领域，比如农业、能源等，随着甲醇需求量的不断增多，很多工艺对其产品质量的要求也不断增加，虽然国外的工艺已经十分成熟，但国内技术相对比较落后，具有产能小、设备磨损大等缺点。因此，必须积极的对甲醇合成工艺充分规划，不断提升甲醇的合成工艺，控制合成过程并不断优化，确保甲醇高质量、高产率的生产，以便解决我国目前甲醇生产的一系列棘手问题。醇是一种重要的化工产品与化工原料，广泛用于生产塑料、橡胶、纤维、医药、国防工业等，又在许多潜在领域有着广阔的应用前景，可作为清洁燃料代替汽油使用，制取微生物蛋白、烯烃技术也有所突破，其重要性不言而喻。

1 甲醇合成工艺技术

CO与H2反应可生成甲醇，但这个反应属于可逆反应，反应条件的不同，生成的反应物不同。

主反应：CO+2H2→CH3OHCO2+3H2→CH3OH+H2OCO2+3H2→CH3OH+H2O

主要副反应：CO+3H2→CH4+H2O2CO+4H2→C2H5OH+H2O2CO+4H2→CH3OCH3+H2O

甲醇合成根据操作压力的不同可分为高、中、低压三种合成工艺，甲醇早期的生产工艺，多采用高压法（20MPa-35MPa）+Zn-Cr催化剂合成，该工艺对设备的压力等级要求高，耗费原料、操作费用较多，且成品纯度较低，易产生废弃物，因此很快被淘汰。1960年，低压甲醇合成工艺逐渐兴起，即低压（5.0MPa-10.0MPa）+Cu-Zn-Cr催化剂合成，相比高压法，该项工艺对原材料的耗费、设备的压力等级等要求降低，且有较高的转化率。中压则是在低压法的基础上改进，即中压法（10.05MPa-20.05MPa）+Cu-Zn-Al催化剂合成，最具代表的塔型是冷激型合成塔和管壳型甲醇合成塔，该工艺综合利用指标较高，且过程简单，是目前国内甲醇生产的主力工艺。

2 甲醇合成工艺优化

2.1 甲醇分离器改造

温度直接影响甲醇平衡分压，循环气温度上升将导致甲醇平衡分压上升，使得循环气中的甲醇含量显著增加，增加副反应以及能耗。因此，甲醇分离器的性能很大程度上影响着甲醇合成的性能，原有甲醇分离器难以满足增产节能的要求。旋风分离加除沫丝网除沫分离器属于比较粗放的机械式分离，这种分离方式需要在高速、高压情况下才能保证分离效率。在低压情况下效率很低，容易造成甲醇循环气中的甲醇含量大幅提升，增加能耗，加剧合成塔中的副反应，缩短催化剂使用寿命。因此，必须改造甲醇分离器提升分离效率，减少循环气甲醇含量。改造后的甲醇分离器主要包括聚结分离、吸收净化、机械分离以及旁路。（1）聚结分离段在分离器上部增设聚结分离段旨在分离甲醇水雾，其主要构件为除水聚分器，循环气出口设置在聚结分离段顶部，实现水雾分离。（2）净化吸收段由复合板构成，其最下端设有稀醇液出口直接和末级塔板液管接通。包含甲醇蒸汽的循环气升至塔板接触吸收液，吸收液吸收雾态甲醇和杂质，吸收液经稀醇出口输送到甲醇膨胀槽中;合成气上升穿过塔板实现剩下的气雾态甲醇吸收，经塔板吸收的合成气进入聚结分离段。当稀醇溶液浓度超过50%时输送至甲醇膨胀槽;反之则输送至稀醇储槽，再增压返回到净化吸收段作为吸收液，直至稀醇浓度合格。（3）机械分离段机械分离段的主要作用是分离液态甲醇、固态杂质。包含液态甲醇及杂质的合成气进入机械分离段，在重力、离心力作用下液态甲醇分离出来降压输送到甲醇膨胀槽中;分离后的气体从机械分离段升气孔进入净化吸收段继续分离。（4）旁路为了保护分离塔在机械分离段、净化吸收段连结处设置旁路直接与分离器出口连通，通过阀门调节流量。打开旁路阀时甲醇分离器就相当于机械式分离器。

2.2 变压吸附优化操作

变压吸附系统一般需要用到很多程控阀，而程控阀通常需要用液压油通过电磁阀换向站的方式来进行动作。因为系统油压高，油管多，常发生漏油、电磁阀故障等问题造成程控阀控制混乱，进而导致气体波动较大，影响甲醇合作装置的运行稳定。为此可以进行以下优化：（1）为减少气体压力波动可以加设氢气缓冲罐。（2）一氧化碳CO提纯段塔顶出口氢气较多，全部做为吹扫气将影响系统稳定性，可以设置副线让一部分氢气进入干燥塔吹扫，另一部分的氢气送出。（3）增设带有自调阀门的管线，设置时间参数控制吹扫过程中的阀门开度。实现吹扫气压力的调节。（4）干燥段循环时间不能太短，要尽量延长循环时间减少塔间切换次数，从而减少气体波动。（5）两塔吸附改造成三塔吸附，同时三塔吸附，只有一塔吹扫吹扫气量减少，影响减小。

2.3 弛放气回收利用

煤制甲醇合成工艺中，合成气体中的惰性气含量分别为0.65%左右，它们不参与甲醇合成的相关化学反应，会不断积累，降低了甲醇合成反应的气体分压，使甲醇合成反应速率、转化率降低，使压缩机能耗增加。因此，应该持续排放适量的循环气，以控制惰性气体的含量，确保甲醇合成的速率和转化率。在甲醇合成工艺中可以在惰性气含量最高的循环回路上通过排除适量循环气的方式来减少惰性气体的含量。

结束语

综上所述，甲醇合成增产节能工艺的研究是重要课题，我国不但要提高甲醇产能，还要不断创新甲醇合成工艺，建立甲醇合成增产节能工艺流程，实现增产节能。

参考文献

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