探究煤化工甲醇合成裝置運行分析

吳士偉

摘 要：甲醇也叫木醇或木酒精，是一種在化工生產中最簡單的飽和醇甲基氫氧化合物，在進行化工有機生產中經常被用來當成有機化工原料和優質燃料，有時還可在汽油中加入甲醇進行燃燒、替代汽油作動力燃料或合成甲醇蛋白。甲醇合成裝置想要穩定的運行，就要注意對觸媒合理的保護，提高其活性，還應根據觸媒的使用，對進料比例、操作溫度、操作壓力、觸媒床層溫度等進行有效的控制。本文簡要分析了甲醇合成工藝及甲醇合成裝置穩定的運行情況，以供參考。

關鍵詞：煤化工;甲醇合成裝置;穩定運行

1 甲醇的合成方法及工藝

1.1 概述甲醇的發展

甲醇在我國最早發展于1957年，經過多年的發展，我國陜西榆林天然氣公司、上海焦化有限公司等地甲醇生產裝置達到了200kt/a的生產能力，蘇里格天然氣化工股份有限公司還有一套180kt/a規格的甲醇生產裝置。隨著甲醇生產技術的飛速發展，我國甲醇生產技術和工藝越來越成熟，并且不斷擴大生產規模，尤其是甲醇汽油、柴油等的產生使其快速成為經濟的代用燃料。雖然在1998-2005年之間我國甲醇總產量平均增長了19.8%，但我國甲醇生產裝置生產效率較低。整個甲醇市場從2003年開始逐漸得到發展，人們對甲醇的需求和甲醇的價格也不斷提高。但我國甲醇生產技術還存在許多問題，主要表現為甲醇生產成本較高、生產裝置規模較小、缺乏市場競爭力等，當前甲醇生產已經成為我國重點發展的工業，著重建設大型甲醇項目，據相關統計資料顯示，目前我國甲醇建設項目的生產能力已超過10000kt/a。

1.2 甲醇的合成方法

我國當前引進的裝置大多采用低壓法，小規模的甲醇生產裝置主要使用高壓法。和高壓法相比較，低壓法具有設備和操作費用低、能量消耗少、產品純度高等的優點，所以國內大多數甲醇企業都采用低壓法進行生產，并且通過催化劑性能的改進，取得了良好的發展。

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

②中壓法：中壓法的工藝過程和低壓法類似，主要區別是中壓法的投資費用和綜合指標都比低壓法略高，當前丹麥托普索公司、日本三菱瓦斯化學公司在中壓法應用方面獲得了很大的進步;

③ICI低壓法：該生產方法在當前世界甲醇生產工業中得到大量的應用，該甲醇生產方法操作比較可靠，并且生產出的產品具有較高的純度，ICI低壓法生產過程主要包括精餾、合成、脫硫、壓縮、轉化，可以對反應熱進行充分的利用;

④德國巴斯夫公司的高壓法：該方法曾是最早的甲醇實現大規模生產的方法，但該方法成本高、消耗較大，并且對操作條件提出了較高的要求，已經逐漸被中壓法、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 軸向反應器甲醇合成工藝

當前軸向反應器仍是世界范圍內甲醇合成工藝中應用最多的甲醇合成技術，該項合成技術具有較強的穩定性，對煤質有較好的適應性。現階段各國為了進一步降低能耗，使甲醇生產效益得到提升，都對軸向反應器做了一定的升級和改造。我國對于軸向反應器進行了較多的研究，我國當前常見的對軸向反應器進行改造的方法主要是增設冷管式和復產蒸汽合成塔，這樣可以使能耗降低，使煤轉化率和甲醇的產量得到進一步提高;

1.3.1.2 徑向反應器的甲醇合成工藝

甲醇合成工藝中的徑向反應器有產量大、能耗低、轉化率高等特點，并且該項甲醇合成技術當前已經成為我國研究甲醇合成技術的熱點。建設大型的徑向反應器對產業效益的提升有重要的促進作用，使其規模不斷擴大;另外我國徑向反應器不能只依靠進口，該項技術發展可以促進我國甲醇合成技術的發展。我國當前對徑向反應器研究的主要方向是如何提高徑向反應器化學反應與催化劑的效能。

1.3.2 漿態床甲醇合成技術

漿態床甲醇合成技術對合成氣有較好的適應性，可操作性較強，還可使固態床在高濃度催化劑與高氣速操作條件下導致的性能不穩和出產量不夠的問題得到有效解決。該技術發源于美國，我國現階段對這種技術的研究還處于起步階段。

2 煤化工甲醇合成裝置穩定的運行

想要使甲醇合成裝置的運行更加穩定，首先要對塔內的觸媒裝置進行有效的保護，防止產生觸媒失活等現象。在甲醇實際合成中使用的是銅基觸媒，通常控制其溫度在230-260℃之間便開始起催化作用，許多觸媒在使用初期有具有較好的活性，床層溫度也相對較低，降低系統的壓力都可以對觸媒起到重要的保護作用;當觸媒使用一段時間后，隨著床層實際溫度的不斷提高，其所受的壓力也不斷上升，在此過程中應該重視超溫對觸媒活性的影響，加上其頻繁的出現，就需要實時關注負荷波動導致的超溫現象，如果不能及時有效的處理便會對催化劑的使用壽命造成嚴重的影響。同時在高溫條件下也容易產生劇烈的條件性反應，甚至直接在催化劑表面產生，如果減少催化劑的使用面積，就對較大程度的降低實際催化劑的活性。

3 結語

總之，想要保持甲醇合成裝置運行穩定，主要是保護觸媒，合理的控制進料比例、操作壓力溫度、觸媒床層溫度等，因此我國應不斷的研究和開發化工新材料、新設備和新能源，提高甲醇就近轉化率和競爭力的同時，使甲醇工業技術水平向國際標準水平方向發展。

參考文獻：

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