煤化工甲醇合成裝置穩(wěn)定運(yùn)行分析與研究

傅海峰

摘? ?要：甲醇屬于工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的重要原材料，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與革新，目前正被大規(guī)模應(yīng)用于植物農(nóng)藥、人類藥品等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，從而能夠看出甲醇的高質(zhì)量、高產(chǎn)量生產(chǎn)的重要意義。文章對(duì)當(dāng)前甲醇合成技術(shù)和相關(guān)裝置作出討論，希望能為后期裝置建設(shè)的技術(shù)選擇提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：煤化工;甲醇合成;裝置運(yùn)行

甲醇是一種分子結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單的化學(xué)物質(zhì)。通常情況下，甲醇與汽油、柴油等類似，通過燃燒后可以充當(dāng)燃料。甲醇的合成大多和煤炭以及天然氣有關(guān)，我國主要利用煤炭、石油等合成大量甲醇滿足實(shí)際的生產(chǎn)需要，而西方發(fā)達(dá)國家主要采用后者。

1? ? 煤化工甲醇合成技術(shù)的介紹

傳統(tǒng)的甲醇生產(chǎn)需要借助高壓工藝來實(shí)現(xiàn)，但在與催化劑相互碰撞的過程當(dāng)中總是會(huì)出現(xiàn)各種問題，導(dǎo)致相關(guān)設(shè)備極其容易損壞。在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中，我國逐漸形成了較為成熟的煤化工甲醇合成技術(shù)，并不斷學(xué)習(xí)西方國家的相關(guān)技術(shù)，例如現(xiàn)階段采用比較先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)：中壓法。當(dāng)然，還有一些國家正在努力鉆研低壓的生產(chǎn)手段，不僅能減少生產(chǎn)過程中的能源消耗，同時(shí)對(duì)生產(chǎn)單位而言，能節(jié)省大量的成本投入。像德國、日本以及瑞士等國家均建立了一定數(shù)量的化學(xué)公司。甲醇的合成離不開合成塔和合成催化劑的共同作用[1]，為了促使我國的甲醇合成技術(shù)走向純熟，研究人員應(yīng)繼續(xù)保持研究狀態(tài)。

2? ? 煤化工甲醇合成裝置運(yùn)行的結(jié)構(gòu)與性能要求

就煤化工甲醇合成裝置的結(jié)構(gòu)與性能來說，要求比較嚴(yán)格。首先，裝置結(jié)構(gòu)需要相對(duì)簡(jiǎn)單，也能讓前期的制造、安裝和后期的維修、護(hù)理變得簡(jiǎn)單易行[2]。其次，合成塔的內(nèi)部空間需要足夠大，就可以容納更多的催化劑，也能保障氣體在經(jīng)過催化劑時(shí)，二者能充分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而有效提高甲醇的產(chǎn)量。同時(shí)，合成裝置的尺寸要進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，像道路的條件會(huì)直接制約每個(gè)內(nèi)部構(gòu)件的運(yùn)輸過程，進(jìn)而讓其有機(jī)組合的難度增大。因此，工程的設(shè)計(jì)者必須充分考慮這些問題，盡可能減少工程項(xiàng)目投入的資金。另外，煤化工中甲醇的合成過程會(huì)釋放大量的熱，裝置需要設(shè)計(jì)能夠有效轉(zhuǎn)移熱量的結(jié)構(gòu)，從而使得催化劑和裝置本身的使用壽命有效延長(zhǎng)。

3? ? 煤化工甲醇合成裝置穩(wěn)定運(yùn)行的建議

甲醇合成裝置在運(yùn)行當(dāng)中會(huì)不可避免地遇到問題，例如催化劑的使用周期短或者合成塔因熱量無法及時(shí)排出影響正常運(yùn)行等，應(yīng)不斷優(yōu)化裝置的生產(chǎn)工藝，促進(jìn)煤化工甲醇合成裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.1? 加強(qiáng)對(duì)反應(yīng)器的研究與開發(fā)

在經(jīng)濟(jì)全球化的現(xiàn)階段，甲醇合成裝置較多，而我國投入使用的技術(shù)和設(shè)備基本是從發(fā)達(dá)國家進(jìn)口而來，常見的設(shè)備有英國的Johnson Matthey甲醇合成塔、Casale合成塔等。據(jù)悉，英國的Johnson Matthey合成工藝最為突出的性能為催化劑活性強(qiáng)烈，反應(yīng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生過多熱量，同時(shí)，整個(gè)合成塔主要采用合金制造，價(jià)格低廉[3]。但這并不意味著整個(gè)生產(chǎn)過程沒有絲毫技術(shù)漏洞，其缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在動(dòng)力的消耗大?？紤]到我國甲醇生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)情況，相關(guān)人員應(yīng)進(jìn)一步開展對(duì)反應(yīng)器的研究與開發(fā)，盡早實(shí)現(xiàn)自主生產(chǎn)。

3.2? 改善催化劑的性能

催化劑在煤化工甲醇合成的過程中起著無可替代的重要作用。當(dāng)前我國的催化劑制備水準(zhǔn)已經(jīng)有了明顯改善，可以說不論是從反應(yīng)活性還是穩(wěn)定性上來看，與國外的催化劑沒有很大的區(qū)別，但是技術(shù)的革新需要不斷地探索，后續(xù)應(yīng)繼續(xù)增強(qiáng)開發(fā)力度，促使其更加符合現(xiàn)階段的生產(chǎn)需求。比如，催化劑在使用時(shí)對(duì)溫度有一定要求，在使用的前中期，容易因?yàn)榧状妓淦鹘Y(jié)蠟，影響換熱器的效果。因此，需要利用科學(xué)、有效的方式實(shí)現(xiàn)蠟狀物質(zhì)的消除，讓溫度始終保持在可控范圍內(nèi)，促使催化劑發(fā)揮最大作用。

3.3? 開發(fā)新型的甲醇合成工藝

我國一直倡導(dǎo)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)資源的有效利用，為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。因此，技術(shù)人員需不斷探索，開發(fā)新型的甲醇合成工藝，或者將現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝與其他生產(chǎn)方式進(jìn)行合理地結(jié)合，讓整個(gè)生產(chǎn)過程體現(xiàn)出節(jié)能減排的目標(biāo)[4]。例如在煤產(chǎn)醇的反應(yīng)之中，思考新的研究方向，像二氧化碳加氫或利用生物發(fā)酵等實(shí)現(xiàn)甲醇原料的生產(chǎn)，從而將原本有限的煤炭資源節(jié)省下來，推進(jìn)甲醇行業(yè)整體的繁榮。

4? ? 結(jié)語

甲醇合成裝置的穩(wěn)定運(yùn)行與多個(gè)因素密切相關(guān)，像觸媒裝置就尤為重要，因此需要嚴(yán)格控制整個(gè)裝置當(dāng)中的進(jìn)料速度和比例，防止觸媒失活?？偠灾覈募状夹袠I(yè)發(fā)展需要強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，相關(guān)人員應(yīng)加強(qiáng)化工原料、化工設(shè)備和新能源的開發(fā)工作，讓甲醇的生產(chǎn)效率得以穩(wěn)步提高。

[參考文獻(xiàn)]

[1]宋全祝.大型甲醇合成塔在煤化工項(xiàng)目中的應(yīng)用[J].現(xiàn)代化工，2016（5）：133-137.

[2]吳世凱，蔡建.大型煤制甲醇裝置合成單元運(yùn)行分析和總結(jié)[J].煤化工，2018（2）：17-20.

[3]孫晉東.大型煤制烯烴項(xiàng)目甲醇合成工藝比選[J].煤炭加工與綜合利用，2018（4）：1-6，8.

[4]曾詠芳.甲醇合成裝置的優(yōu)化工藝研究與精細(xì)化操作應(yīng)用[D].上海：華東理工大學(xué)，2017.