关键词：甲醇合成；增产节能；合成工艺；工程实践
引言
甲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。本文介绍了甲醇装置合成系统增产节能改造取得的良好使用效果。
1我国甲醇合成工艺现状分析
20世纪30年代，德国最先开始甲醇工艺的研究开发，通过高压、高温和催化剂共同作用，实现甲醇的工业化量级生产。这其中催化剂扮演了重要的角色。催化剂本身作为一种材料，是整个工艺思想中变化性最大的，也是提升空间最大的。这一工艺思想至今仍在沿用，并且取得了较大进步。可以说，甲醇合成工艺流程的类型虽然很多，但是新工艺的出现和发展，必然是伴随着催化剂的研发新技术产生的。从早期的锌铬催化剂到目前的高活性铜基催化剂，均成为甲醇合成工艺的主要推动因素。我国的甲醇合成工艺发展起步较晚，但发展很快。这得益于近现代工业发展的广泛性。随着国内逐步开始大型甲醇生产规模建设，为了实现增产、节能、减耗的目的，中压合成甲醇工艺开始逐渐完善，并形成了代替低压合成工艺的态势。这一现状的出现与生产规模扩大以及工业设备联动性有关。如果依然采用低压设备，那么必然无法满足其他联动设备的管道需求，要实现最终需求，就必须增加辅助设备，而这必然导致新的投资。甲醇合成工艺的发展促使生产设备的大型化。目前国际上已经出现年产100万吨以上的大型联合生产设备，并且大多采用的是中、低压合成工艺，如ICI低压合成法、鲁奇中压合成法等；我国从上世纪90年代以来不断提升甲醇的合成技术和产量，在增产、节能、减耗发展思路的指导下，年产100万吨以上的甲醇合成工艺生产线已经形成。
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。吸收净化段由复合板构成，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。
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2.2吸附脱碳
利用吸附脱碳技术可以提高自动化程度，其优点主要是成本低、经济效益高，促使一氧化碳的得收率维持在90%以上，氢的回收率达到98%以上。但缺点也较为明显，有效气体的损失量较大，比化学吸收法高出10个百分点。
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，使常与甲醇合成反应的气体分压，使得甲醇合成反应速率、转化率降低，同时使压缩机能耗增加。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。原工艺设计排放出的弛放气作为燃烧炉升温使用，剩余弛放气送入火炬燃烧，在这个过程中弛放气的能量没有得到利用，同时还排放出二氧化碳等气体造成环境污染。因此，为了达到增产节能的目的，可以将驰放气加压输送至合成氨生产线变换装置，经过水洗塔洗條甲醇后作为经压缩机加压后送往变换低变炉入口作为合成氨的原料。
2.4中压合成
国产的GC型号水冷折流反应器需要经过改造，增加阀门抗压设备，提升反应罐的抗压性能，有效提升至0.8-1.5MPa，既可以减少二次投资，也可以实现甲醇量产提升；尤其在利用中压合成的手段之后，甲醇的质量可以得到较好的保障，纯度提升，减少净化环境出现的不利因素。
3甲醇合成工艺研究发展趋势
科学技术的不断发展并在工业领域广泛应用，为甲醇合成工艺提供了较大的提升空间。在应用方面所取得的成果，可以反过来调整甲醇合成工艺的缺陷。但值得一提的是，甲醇合成工艺工程在优化过程中，受到较为明显的热力学平衡限制，只能在有效的范围内实现转化率的提高。事实上，从上世纪60年代至今，甲醇气相合成工艺在催化剂、反应器、净化系统等方面得到了较大的发展，但在其他领域基本没有什么变化，或成果很小。从未来的发展格局来看，液相甲醇合成技术将取代气相甲醇合成技术。一方面，得益于液相甲醇合成技术的先进性，反应设备简单、成本低、便于操作，另一方面，液相甲醇合成技术的安全性较高，在工艺流程控制方面具有很好的辅助系统融合性。
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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论文作者:赵宁
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年5卷12期
论文发表时间:2019/11/15
标签：甲醇论文; 工艺论文; 节能论文; 催化剂论文; 聚结论文; 分离器论文; 技术论文; 《工程管理前沿》2019年5卷12期论文;