天然氣制作甲醇的化學(xué)分析

安亞瓊（青海中浩天然氣化工有限公司，青海 格爾木 816000）

天然氣制作甲醇的化學(xué)分析

安亞瓊（青海中浩天然氣化工有限公司，青海 格爾木 816000）

經(jīng)濟(jì)全球化背景下，各國均在尋求可持續(xù)發(fā)展道路，我國亦不例外，各行各業(yè)逐漸將節(jié)能減排列為重點(diǎn)，而合理使用天然氣來制作甲醇，則更符合當(dāng)前節(jié)能減排的大趨勢，使其擁有良好的發(fā)展前景。因此，本文主要立足于天然氣制作甲醇的化學(xué)分析，并展開深入研究，以期為我國今后在相關(guān)問題研究過程時(shí)，提供一些參考性、行之有效的建議。

天然氣；制作工藝；甲醇

甲醇在我國所有化工產(chǎn)品中，占據(jù)著舉足輕重的位置，也是重要的化工原料之一，被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中。具體包括醫(yī)藥、農(nóng)藥、塑料、纖維、合成橡膠等實(shí)際的化工生產(chǎn)方面。伴隨我國境內(nèi)的石油、煤礦等一系列能源出現(xiàn)了嚴(yán)重的危機(jī)，使得各界人士不斷增強(qiáng)對利用天然氣制作甲醇的重視程度。下文將重點(diǎn)闡述關(guān)于天然氣制作甲醇的化學(xué)分析。

1 利用天然氣來制作甲醇的具體生產(chǎn)方法

因?yàn)樵谔烊粴獾乃兄饕M成成分當(dāng)中，甲烷在其占據(jù)的比例最高，此外，還包含少量其他的烷烴、烯烴與氮?dú)獾任镔|(zhì)。在通過利用天然氣來生產(chǎn)甲醇原料，主要包括了蒸汽轉(zhuǎn)化、催化部分氧化、以及利用非催化部分氧化等方式，在這其中，蒸汽轉(zhuǎn)化在實(shí)際制作過程中，使用頻率最高，應(yīng)用范圍較廣。具體是在管式爐的常壓或者是加壓狀態(tài)之下進(jìn)行的。并且，因?yàn)榉磻?yīng)在吸熱的過程時(shí)，一定會從外部供熱，以求保持自身實(shí)際要求下的轉(zhuǎn)化溫度。通常情況來講，是會在管間燃燒某種的燃料氣體，才能夠切實(shí)的將其實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)化之后所需要使用的蒸汽完全可以，直接在裝置上依靠于煙道氣以及轉(zhuǎn)化起所提供的熱量進(jìn)行獲取。

天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化方法在實(shí)際制成合成氣的過程當(dāng)中，會出現(xiàn)氫嚴(yán)重過量，但一氧與二氧化碳量明顯不足。站在工業(yè)的實(shí)際角度上來分析，要想解決此種問題的主要方法包括以下幾種：1.通過合理使用對其添加二氧化鐵的方式，以此在最大限度上實(shí)現(xiàn)科學(xué)、恰當(dāng)?shù)呐浔取４送猓趸F完全可以進(jìn)行外部的直接供應(yīng)，同時(shí)也能夠?qū)D(zhuǎn)化爐煙道中的一些氣體進(jìn)行回收。2.將天然氣為主要原料的二段轉(zhuǎn)化方式。即在第一段進(jìn)行轉(zhuǎn)化的過程當(dāng)中，進(jìn)行天然氣的蒸汽轉(zhuǎn)化，并且僅僅只是使用約為1/4的甲烷就能夠進(jìn)行反應(yīng)。當(dāng)?shù)诙卧谕ㄟ^對天然氣當(dāng)中的一部分進(jìn)行氧化的過程時(shí)，不僅所得到的合成氣配是比較適合，而且由于在處于第二段反應(yīng)溫度提高到800℃以上,使其殘留的甲烷量不斷的減少,以此，在最大限度上增加了合成甲醇的有效氣體組分。

2 利用天然氣制作甲醇的主要化學(xué)工藝流程以及各個(gè)工序控制要點(diǎn)

2.1 轉(zhuǎn)化工段

由管網(wǎng)來的天然氣壓力為1.15MPa，溫度為常溫，其硫含量為0.1ppm。在經(jīng)過原料氣壓縮機(jī)，不斷對其進(jìn)行升壓直至2.5MPa左右，然后在進(jìn)入蒸汽轉(zhuǎn)化爐當(dāng)中進(jìn)行預(yù)熱，使其溫度保持在250度左右。這是，在合理的將天然氣與氣提塔頂部中的一些出口汽提蒸汽之間緊密的融合一起。然后在經(jīng)過流段的原料蒸汽混合期加熱盤管，直至使其溫度上升到510度左右，進(jìn)而在進(jìn)入到某一段轉(zhuǎn)化爐管中，就會逐漸發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)。與此同時(shí)，這時(shí)的天然氣與蒸汽是能夠有效的反應(yīng)生成為H2、CO、CO2。通常情況來將，當(dāng)所有反應(yīng)發(fā)生之后的爐管氣體溫度應(yīng)該是處于800度左右，出口CH4則應(yīng)當(dāng)約為3.0%。

工藝氣是需要先通過廢熱鍋爐，逐漸產(chǎn)生出3.9MPa左右的蒸汽。然后這時(shí)在通過鍋爐給水加熱器，就能夠有效的將內(nèi)部的一些脫鹽水加熱至225度左右。此時(shí)，轉(zhuǎn)化氣去預(yù)精餾塔塔底再沸器，回收工藝氣中的大部分低位能，那么針對于這時(shí)的工藝氣出預(yù)精餾塔的塔底再沸器，在通過水冷分水之后，便能夠及時(shí)有效的得到新鮮的合成氣[1]。

2.2 精餾工段

預(yù)塔操作壓力具體呈現(xiàn)為0.103MPa，當(dāng)將一些相關(guān)的粗甲醇，送入到預(yù)塔的前期階段，一定要確保加熱至沸點(diǎn)70度左右。只有這樣才能夠開展下一步的工作。接下來，在預(yù)塔內(nèi)具體分離成塔頂氣以及塔底液，這里的塔頂氣具體指的是內(nèi)部含有一定程度甲醇的輕餾分，塔底再沸器用合成氣加熱保持塔底液在沸騰狀態(tài)。與此同時(shí)，因?yàn)轭A(yù)塔頂能夠成功引出的輕餾分較少，意味著，是可以將其直接送一段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)作為主要燃料。預(yù)塔之后甲醇的蒸餾，具體通過使用具有較強(qiáng)節(jié)能性的蒸餾方式。

具體步驟如下：使用兩個(gè)保持串聯(lián)的蒸餾塔，在最大限度上滿足甲醇的精餾所提出的各種實(shí)質(zhì)要求。一個(gè)蒸餾塔可以在基于0.61MPa壓力下運(yùn)行，并且該蒸餾塔的塔頂完全可以獲得大約為120度左右的甲醇餾出物。在將其作為第二個(gè)蒸餾塔進(jìn)行重新沸熱過程當(dāng)中的主要熱量來源。塔頂氣逐漸朝向于冷凝的方面改變之后，則能夠成為具有較高品質(zhì)、質(zhì)量的甲醇產(chǎn)品。目前依照我國實(shí)際開展天然氣制作甲醇的實(shí)際產(chǎn)量的來看，該種方式約占總體產(chǎn)量的55%甚至更多。此外，當(dāng)塔底液在處于142℃左右時(shí)，也是完全能夠通過上文所闡述的，料釜液換熱器降溫到約91℃入二塔的方式，使得二塔操作壓力呈現(xiàn)為0.103MPa左右[2]。

3 結(jié)語

綜上所述，本文首先重點(diǎn)闡述天然氣在制作甲醇工程中的具體生產(chǎn)方法，之后具體分析主要的化學(xué)工藝流程及各個(gè)不同工序上的控制要點(diǎn)，并逐一描述轉(zhuǎn)化工段以及精餾工段這兩方面，并強(qiáng)調(diào)需不斷增強(qiáng)對天然氣制作甲醇的重視度，在最大限度上推動我國利用天然氣方式制作甲醇的發(fā)展進(jìn)程，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量水平。

[1]曾毅波,陳觀生,趙祖光,劉暢,劉俊,王婷婷,郭航.采用天然氣制作甲醇燃料電池的化學(xué)設(shè)計(jì)和化學(xué)制作[J].傳感技術(shù)學(xué)報(bào),2013,02:143-149.

[2]王路文,黃思騰,安子鍵,高語晗,張宇峰,劉曉為.高性能天然氣制作甲醇燃料電池的具體化學(xué)設(shè)計(jì)及制作(英文)[J].化工技術(shù)與精密工程,2012,04:374-378.