甲醇合成系統(tǒng)節(jié)能降耗技術研究

吳麗蘭

摘 要：隨著國內甲醇市場的逐漸飽和，各方競爭壓力增加，因此必須在低能耗的條件下，生產出高質量的產品，才能占據甲醇的銷售領先地位。因此，甲醇合成工藝的各個參數(shù)都應該遵循科學性、實踐性進行優(yōu)化改進。

關鍵詞：甲醇合成系統(tǒng);節(jié)能降耗;優(yōu)化措施

前言

甲醇，又名木醇、木精，分子式CH3OH，分子量32.04，常壓沸點64.7℃，是無色易揮發(fā)液體。它作為一種重要的化工原料，被廣泛應用于各個領域，比如農業(yè)、能源等，隨著甲醇需求量的不斷增多，很多工藝對其產品質量的要求也不斷增加，雖然國外的工藝已經十分成熟，但國內技術相對比較落后，具有產能小、設備磨損大等缺點。因此，必須積極的對甲醇合成工藝充分規(guī)劃，不斷提升甲醇的合成工藝，控制合成過程并不斷優(yōu)化，確保甲醇高質量、高產率的生產，以便解決我國目前甲醇生產的一系列棘手問題。醇是一種重要的化工產品與化工原料，廣泛用于生產塑料、橡膠、纖維、醫(yī)藥、國防工業(yè)等，又在許多潛在領域有著廣闊的應用前景，可作為清潔燃料代替汽油使用，制取微生物蛋白、烯烴技術也有所突破，其重要性不言而喻。

1 甲醇合成工藝技術

CO與H2反應可生成甲醇，但這個反應屬于可逆反應，反應條件的不同，生成的反應物不同。

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

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

甲醇合成根據操作壓力的不同可分為高、中、低壓三種合成工藝，甲醇早期的生產工藝，多采用高壓法（20MPa-35MPa）+Zn-Cr催化劑合成，該工藝對設備的壓力等級要求高，耗費原料、操作費用較多，且成品純度較低，易產生廢棄物，因此很快被淘汰。1960年，低壓甲醇合成工藝逐漸興起，即低壓（5.0MPa-10.0MPa）+Cu-Zn-Cr催化劑合成，相比高壓法，該項工藝對原材料的耗費、設備的壓力等級等要求降低，且有較高的轉化率。中壓則是在低壓法的基礎上改進，即中壓法（10.05MPa-20.05MPa）+Cu-Zn-Al催化劑合成，最具代表的塔型是冷激型合成塔和管殼型甲醇合成塔，該工藝綜合利用指標較高，且過程簡單，是目前國內甲醇生產的主力工藝。

2 甲醇合成工藝優(yōu)化

2.1 甲醇分離器改造

溫度直接影響甲醇平衡分壓，循環(huán)氣溫度上升將導致甲醇平衡分壓上升，使得循環(huán)氣中的甲醇含量顯著增加，增加副反應以及能耗。因此，甲醇分離器的性能很大程度上影響著甲醇合成的性能，原有甲醇分離器難以滿足增產節(jié)能的要求。旋風分離加除沫絲網除沫分離器屬于比較粗放的機械式分離，這種分離方式需要在高速、高壓情況下才能保證分離效率。在低壓情況下效率很低，容易造成甲醇循環(huán)氣中的甲醇含量大幅提升，增加能耗，加劇合成塔中的副反應，縮短催化劑使用壽命。因此，必須改造甲醇分離器提升分離效率，減少循環(huán)氣甲醇含量。改造后的甲醇分離器主要包括聚結分離、吸收凈化、機械分離以及旁路。（1）聚結分離段在分離器上部增設聚結分離段旨在分離甲醇水霧，其主要構件為除水聚分器，循環(huán)氣出口設置在聚結分離段頂部，實現(xiàn)水霧分離。（2）凈化吸收段由復合板構成，其最下端設有稀醇液出口直接和末級塔板液管接通。包含甲醇蒸汽的循環(huán)氣升至塔板接觸吸收液，吸收液吸收霧態(tài)甲醇和雜質，吸收液經稀醇出口輸送到甲醇膨脹槽中;合成氣上升穿過塔板實現(xiàn)剩下的氣霧態(tài)甲醇吸收，經塔板吸收的合成氣進入聚結分離段。當稀醇溶液濃度超過50%時輸送至甲醇膨脹槽;反之則輸送至稀醇儲槽，再增壓返回到凈化吸收段作為吸收液，直至稀醇濃度合格。（3）機械分離段機械分離段的主要作用是分離液態(tài)甲醇、固態(tài)雜質。包含液態(tài)甲醇及雜質的合成氣進入機械分離段，在重力、離心力作用下液態(tài)甲醇分離出來降壓輸送到甲醇膨脹槽中;分離后的氣體從機械分離段升氣孔進入凈化吸收段繼續(xù)分離。（4）旁路為了保護分離塔在機械分離段、凈化吸收段連結處設置旁路直接與分離器出口連通，通過閥門調節(jié)流量。打開旁路閥時甲醇分離器就相當于機械式分離器。

2.2 變壓吸附優(yōu)化操作

變壓吸附系統(tǒng)一般需要用到很多程控閥，而程控閥通常需要用液壓油通過電磁閥換向站的方式來進行動作。因為系統(tǒng)油壓高，油管多，常發(fā)生漏油、電磁閥故障等問題造成程控閥控制混亂，進而導致氣體波動較大，影響甲醇合作裝置的運行穩(wěn)定。為此可以進行以下優(yōu)化：（1）為減少氣體壓力波動可以加設氫氣緩沖罐。（2）一氧化碳CO提純段塔頂出口氫氣較多，全部做為吹掃氣將影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，可以設置副線讓一部分氫氣進入干燥塔吹掃，另一部分的氫氣送出。（3）增設帶有自調閥門的管線，設置時間參數(shù)控制吹掃過程中的閥門開度。實現(xiàn)吹掃氣壓力的調節(jié)。（4）干燥段循環(huán)時間不能太短，要盡量延長循環(huán)時間減少塔間切換次數(shù)，從而減少氣體波動。（5）兩塔吸附改造成三塔吸附，同時三塔吸附，只有一塔吹掃吹掃氣量減少，影響減小。

2.3 弛放氣回收利用

煤制甲醇合成工藝中，合成氣體中的惰性氣含量分別為0.65%左右，它們不參與甲醇合成的相關化學反應，會不斷積累，降低了甲醇合成反應的氣體分壓，使甲醇合成反應速率、轉化率降低，使壓縮機能耗增加。因此，應該持續(xù)排放適量的循環(huán)氣，以控制惰性氣體的含量，確保甲醇合成的速率和轉化率。在甲醇合成工藝中可以在惰性氣含量最高的循環(huán)回路上通過排除適量循環(huán)氣的方式來減少惰性氣體的含量。

結束語

綜上所述，甲醇合成增產節(jié)能工藝的研究是重要課題，我國不但要提高甲醇產能，還要不斷創(chuàng)新甲醇合成工藝，建立甲醇合成增產節(jié)能工藝流程，實現(xiàn)增產節(jié)能。

參考文獻

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