探究煤化工甲醇合成裝置運(yùn)行分析

吳士偉

摘 要：甲醇也叫木醇或木酒精，是一種在化工生產(chǎn)中最簡(jiǎn)單的飽和醇甲基氫氧化合物，在進(jìn)行化工有機(jī)生產(chǎn)中經(jīng)常被用來(lái)當(dāng)成有機(jī)化工原料和優(yōu)質(zhì)燃料，有時(shí)還可在汽油中加入甲醇進(jìn)行燃燒、替代汽油作動(dòng)力燃料或合成甲醇蛋白。甲醇合成裝置想要穩(wěn)定的運(yùn)行，就要注意對(duì)觸媒合理的保護(hù)，提高其活性，還應(yīng)根據(jù)觸媒的使用，對(duì)進(jìn)料比例、操作溫度、操作壓力、觸媒床層溫度等進(jìn)行有效的控制。本文簡(jiǎn)要分析了甲醇合成工藝及甲醇合成裝置穩(wěn)定的運(yùn)行情況，以供參考。

關(guān)鍵詞：煤化工;甲醇合成裝置;穩(wěn)定運(yùn)行

1 甲醇的合成方法及工藝

1.1 概述甲醇的發(fā)展

甲醇在我國(guó)最早發(fā)展于1957年，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)陜西榆林天然氣公司、上海焦化有限公司等地甲醇生產(chǎn)裝置達(dá)到了200kt/a的生產(chǎn)能力，蘇里格天然氣化工股份有限公司還有一套180kt/a規(guī)格的甲醇生產(chǎn)裝置。隨著甲醇生產(chǎn)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國(guó)甲醇生產(chǎn)技術(shù)和工藝越來(lái)越成熟，并且不斷擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，尤其是甲醇汽油、柴油等的產(chǎn)生使其快速成為經(jīng)濟(jì)的代用燃料。雖然在1998-2005年之間我國(guó)甲醇總產(chǎn)量平均增長(zhǎng)了19.8%，但我國(guó)甲醇生產(chǎn)裝置生產(chǎn)效率較低。整個(gè)甲醇市場(chǎng)從2003年開(kāi)始逐漸得到發(fā)展，人們對(duì)甲醇的需求和甲醇的價(jià)格也不斷提高。但我國(guó)甲醇生產(chǎn)技術(shù)還存在許多問(wèn)題，主要表現(xiàn)為甲醇生產(chǎn)成本較高、生產(chǎn)裝置規(guī)模較小、缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等，當(dāng)前甲醇生產(chǎn)已經(jīng)成為我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的工業(yè)，著重建設(shè)大型甲醇項(xiàng)目，據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，目前我國(guó)甲醇建設(shè)項(xiàng)目的生產(chǎn)能力已超過(guò)10000kt/a。

1.2 甲醇的合成方法

我國(guó)當(dāng)前引進(jìn)的裝置大多采用低壓法，小規(guī)模的甲醇生產(chǎn)裝置主要使用高壓法。和高壓法相比較，低壓法具有設(shè)備和操作費(fèi)用低、能量消耗少、產(chǎn)品純度高等的優(yōu)點(diǎn)，所以國(guó)內(nèi)大多數(shù)甲醇企業(yè)都采用低壓法進(jìn)行生產(chǎn)，并且通過(guò)催化劑性能的改進(jìn)，取得了良好的發(fā)展。

①魯奇渣油聯(lián)醇法：該方法是一種比較成熟的生產(chǎn)技術(shù)，它可以最大程度的利用能源，并且具有較高的熱利用率。我國(guó)齊魯石化公司便采用了此方法進(jìn)行甲醇生產(chǎn);

②中壓法：中壓法的工藝過(guò)程和低壓法類似，主要區(qū)別是中壓法的投資費(fèi)用和綜合指標(biāo)都比低壓法略高，當(dāng)前丹麥托普索公司、日本三菱瓦斯化學(xué)公司在中壓法應(yīng)用方面獲得了很大的進(jìn)步;

③ICI低壓法：該生產(chǎn)方法在當(dāng)前世界甲醇生產(chǎn)工業(yè)中得到大量的應(yīng)用，該甲醇生產(chǎn)方法操作比較可靠，并且生產(chǎn)出的產(chǎn)品具有較高的純度，ICI低壓法生產(chǎn)過(guò)程主要包括精餾、合成、脫硫、壓縮、轉(zhuǎn)化，可以對(duì)反應(yīng)熱進(jìn)行充分的利用;

④德國(guó)巴斯夫公司的高壓法：該方法曾是最早的甲醇實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的方法，但該方法成本高、消耗較大，并且對(duì)操作條件提出了較高的要求，已經(jīng)逐漸被中壓法、低壓法取代。

1.3 甲醇的合成工藝

1.3.1 固定床甲醇合成工藝

1.3.1.1 軸向反應(yīng)器甲醇合成工藝

當(dāng)前軸向反應(yīng)器仍是世界范圍內(nèi)甲醇合成工藝中應(yīng)用最多的甲醇合成技術(shù)，該項(xiàng)合成技術(shù)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，對(duì)煤質(zhì)有較好的適應(yīng)性?，F(xiàn)階段各國(guó)為了進(jìn)一步降低能耗，使甲醇生產(chǎn)效益得到提升，都對(duì)軸向反應(yīng)器做了一定的升級(jí)和改造。我國(guó)對(duì)于軸向反應(yīng)器進(jìn)行了較多的研究，我國(guó)當(dāng)前常見(jiàn)的對(duì)軸向反應(yīng)器進(jìn)行改造的方法主要是增設(shè)冷管式和復(fù)產(chǎn)蒸汽合成塔，這樣可以使能耗降低，使煤轉(zhuǎn)化率和甲醇的產(chǎn)量得到進(jìn)一步提高;

1.3.1.2 徑向反應(yīng)器的甲醇合成工藝

甲醇合成工藝中的徑向反應(yīng)器有產(chǎn)量大、能耗低、轉(zhuǎn)化率高等特點(diǎn)，并且該項(xiàng)甲醇合成技術(shù)當(dāng)前已經(jīng)成為我國(guó)研究甲醇合成技術(shù)的熱點(diǎn)。建設(shè)大型的徑向反應(yīng)器對(duì)產(chǎn)業(yè)效益的提升有重要的促進(jìn)作用，使其規(guī)模不斷擴(kuò)大;另外我國(guó)徑向反應(yīng)器不能只依靠進(jìn)口，該項(xiàng)技術(shù)發(fā)展可以促進(jìn)我國(guó)甲醇合成技術(shù)的發(fā)展。我國(guó)當(dāng)前對(duì)徑向反應(yīng)器研究的主要方向是如何提高徑向反應(yīng)器化學(xué)反應(yīng)與催化劑的效能。

1.3.2 漿態(tài)床甲醇合成技術(shù)

漿態(tài)床甲醇合成技術(shù)對(duì)合成氣有較好的適應(yīng)性，可操作性較強(qiáng)，還可使固態(tài)床在高濃度催化劑與高氣速操作條件下導(dǎo)致的性能不穩(wěn)和出產(chǎn)量不夠的問(wèn)題得到有效解決。該技術(shù)發(fā)源于美國(guó)，我國(guó)現(xiàn)階段對(duì)這種技術(shù)的研究還處于起步階段。

2 煤化工甲醇合成裝置穩(wěn)定的運(yùn)行

想要使甲醇合成裝置的運(yùn)行更加穩(wěn)定，首先要對(duì)塔內(nèi)的觸媒裝置進(jìn)行有效的保護(hù)，防止產(chǎn)生觸媒失活等現(xiàn)象。在甲醇實(shí)際合成中使用的是銅基觸媒，通?？刂破錅囟仍?30-260℃之間便開(kāi)始起催化作用，許多觸媒在使用初期有具有較好的活性，床層溫度也相對(duì)較低，降低系統(tǒng)的壓力都可以對(duì)觸媒起到重要的保護(hù)作用;當(dāng)觸媒使用一段時(shí)間后，隨著床層實(shí)際溫度的不斷提高，其所受的壓力也不斷上升，在此過(guò)程中應(yīng)該重視超溫對(duì)觸媒活性的影響，加上其頻繁的出現(xiàn)，就需要實(shí)時(shí)關(guān)注負(fù)荷波動(dòng)導(dǎo)致的超溫現(xiàn)象，如果不能及時(shí)有效的處理便會(huì)對(duì)催化劑的使用壽命造成嚴(yán)重的影響。同時(shí)在高溫條件下也容易產(chǎn)生劇烈的條件性反應(yīng)，甚至直接在催化劑表面產(chǎn)生，如果減少催化劑的使用面積，就對(duì)較大程度的降低實(shí)際催化劑的活性。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，想要保持甲醇合成裝置運(yùn)行穩(wěn)定，主要是保護(hù)觸媒，合理的控制進(jìn)料比例、操作壓力溫度、觸媒床層溫度等，因此我國(guó)應(yīng)不斷的研究和開(kāi)發(fā)化工新材料、新設(shè)備和新能源，提高甲醇就近轉(zhuǎn)化率和競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí)，使甲醇工業(yè)技術(shù)水平向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)水平方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]艾龍.煤化工甲醇合成裝置穩(wěn)定運(yùn)行分析[J].化工管理，2015（06）：203.