甲醇合成的工藝過程分析與操作控制優(yōu)化問題

白 璽，徐恒彪

（陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司，陜西神木 719319)

甲醇合成的工藝過程分析與操作控制優(yōu)化問題

白 璽，徐恒彪

（陜西神木化學(xué)工業(yè)有限公司，陜西神木 719319)

甲醇作為一種十分重要的工業(yè)化學(xué)原料，成本較低，在工業(yè)應(yīng)用中十分廣泛。生產(chǎn)甲醇包括原材料的制備、材料氣體的凈化處理，以及壓縮等步驟，經(jīng)過甲醇的合成，進行粗甲醇精餾等。甲醇的生產(chǎn)具有特殊性，為了使生產(chǎn)的合成效率大大提升，需要對成本進行一定的控制，積極地完善甲醇的生產(chǎn)工藝，對整個生產(chǎn)過程進行一定的優(yōu)化處理，達(dá)到提升甲醇生產(chǎn)技術(shù)水平。

甲醇合成；工藝過程；操作控制；優(yōu)化

1 合成工藝過程分析

我國的化工工業(yè)生產(chǎn)的水平較高，在化工生產(chǎn)作業(yè)中，甲醇的需求量也相對加大，并連年成增長的趨勢。2016年的甲醇市場報價已經(jīng)達(dá)到1 852元/t，而在局部地區(qū)的甲醇報價已經(jīng)接近了2 000元/t。為了使得當(dāng)前甲醇的生產(chǎn)技術(shù)水平得到提升，生產(chǎn)的效率變大，需要探究甲醇的供求問題，這對于甲醇合成工藝的發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。我國的甲醇生產(chǎn)中往往采用天然氣以及煤炭作為生產(chǎn)原料，主要的生產(chǎn)工藝分為單產(chǎn)甲醇以及聯(lián)產(chǎn)甲醇兩種方式。對甲醇的生產(chǎn)工藝進行分析可以發(fā)現(xiàn)，其生產(chǎn)的流程相對較大，且整個工藝流程具有較大的復(fù)雜性，在生產(chǎn)中所采用的凈化方式不同或者生產(chǎn)所需要的原料不同，則生產(chǎn)的工藝也有所差異。以天然氣作為甲醇工藝生產(chǎn)的技術(shù)主要有固定床氣化技術(shù)以及氣流床汽化爐技術(shù)等。其中生產(chǎn)甲醇采用煤作為原料時，往往使用高壓技術(shù)以及催化技術(shù)和水電解質(zhì)氫聯(lián)合成氣工藝等。在生產(chǎn)甲醇中，主要包含原料氣的制造，并凈化原料氣，從而合成甲醇并進行精餾處理，而實際的生產(chǎn)工藝過程則需要根據(jù)實際的生產(chǎn)情況做出具體的要求[1]。

2 優(yōu)化控制分析

在進行甲醇的合成過程中，若操作的過程出現(xiàn)問題，將使得催化劑的活性大大降低，粗甲醇中副產(chǎn)物增多，最終導(dǎo)致后續(xù)精餾出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題，影響最終生產(chǎn)物的合理效率，從而使得甲醇的生產(chǎn)出現(xiàn)一系列的問題。所以，需要對甲醇的合成工藝進行一定的優(yōu)化和控制。在實際的優(yōu)化過程中，可以從設(shè)備的選擇以及生產(chǎn)工藝中的參數(shù)優(yōu)化等方面入手。而在具體的優(yōu)化過程中，需要從生產(chǎn)甲醇的設(shè)備以及甲醇在生產(chǎn)工藝中的各種參數(shù)進行優(yōu)化兩個方面著手。

1）工藝參數(shù)的優(yōu)化。甲醇生產(chǎn)中的工藝參數(shù)較多，其中包含了甲醇的生產(chǎn)壓力條件、生產(chǎn)中催化劑的使用、合成的具體效率以及氣體的組成和循環(huán)比等。從壓力參數(shù)的方面考慮，在生產(chǎn)甲醇中的高壓以及低壓的參數(shù)是不同的，其對于生產(chǎn)的合成效率以及生產(chǎn)的最終產(chǎn)量均有一定的影響，所以，在生產(chǎn)甲醇中，壓力的控制十分關(guān)鍵。壓力設(shè)置中，高壓更加促進甲醇的生產(chǎn)，實踐證明，甲醇生產(chǎn)工藝中的壓力提升和甲醇的生產(chǎn)效率有正比關(guān)系，壓力越大，生產(chǎn)的效率也將越大。所以，在利用生產(chǎn)壓力參數(shù)優(yōu)化生產(chǎn)操作時，往往需要首先對壓力進行充分的考慮，最終達(dá)到提升甲醇生產(chǎn)效率的重要目的。此外，生產(chǎn)中的催化劑溫度參數(shù)也將影響到甲醇的生產(chǎn)效率。所以，在進行甲醇的生產(chǎn)合成過程中，要對生產(chǎn)中的催化劑溫度進行一定的控制，這樣才能使得生產(chǎn)的效率大大提升。但是，生產(chǎn)中的催化劑溫度不易提升的過大，否則不僅不會達(dá)到原先的高產(chǎn)率的影響，還將會導(dǎo)致合成反應(yīng)受到影響。同時，在對甲醇生產(chǎn)合成的過程中，需要把合成系統(tǒng)中的惰性氣體及時的排出，從而使得生產(chǎn)的速率提升的同時，也會一定程度上增大反應(yīng)氣體的實際濃度，提升反應(yīng)的效率。

2）生產(chǎn)設(shè)備的優(yōu)化。為了使得甲醇的合成工藝得到優(yōu)化，不僅要實現(xiàn)合成參數(shù)的優(yōu)化和處理，還需要實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的優(yōu)化和控制，這樣才能使得合成裝置更加滿足生產(chǎn)工藝的實際需要。為了使得最終的合成物甲醇的生產(chǎn)質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，需要提升產(chǎn)品的品質(zhì)，從而避免由于生產(chǎn)合成裝置的問題所導(dǎo)致的甲醇產(chǎn)品質(zhì)量下降的問題。在設(shè)備的優(yōu)化和處理中，需要對合成反應(yīng)器的性能提升高度重視，若生產(chǎn)合成設(shè)備的反應(yīng)器的溫度低于標(biāo)準(zhǔn)值，則會導(dǎo)致甲醇的合成壓縮機的進出口壓差變大，這會使得反應(yīng)裝置出現(xiàn)超壓問題，最終導(dǎo)致生產(chǎn)設(shè)備的消耗變大，從而使得生產(chǎn)甲醇的成本大大提升，此外，還將使得生產(chǎn)設(shè)備的故障率提高。我們在進行生產(chǎn)設(shè)備的優(yōu)化時，要把生產(chǎn)參數(shù)的穩(wěn)定性當(dāng)做生產(chǎn)的主要標(biāo)準(zhǔn)，并使得反應(yīng)裝置中的含氣量提升，避免在合成甲醇的反應(yīng)中出現(xiàn)壓力上漲的問題。所以，可以利用二氧化碳的含量控制，避免其含量的波動而導(dǎo)致催化劑的效果，因此要對催化劑進行一定的保護，最終使得溫度在催化劑活性最佳的范圍內(nèi)。

3 結(jié)語

綜上所述，本文對甲醇的合成工藝過程進行分析，并介紹操作控制的優(yōu)化問題。甲醇的合成工藝過程中涉及的因素眾多，而生產(chǎn)甲醇的方法雖然較多，但是生產(chǎn)的原理卻是相同的。為了使得甲醇的合成品質(zhì)提升，并提高在合成甲醇中的最終產(chǎn)量，我們需要首先實現(xiàn)甲醇合成工藝的優(yōu)化，并從生產(chǎn)的參數(shù)出發(fā)，對生產(chǎn)甲醇中的所涉及到的壓力、反應(yīng)器的溫度等參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，使得生產(chǎn)的產(chǎn)率提升。此外，還需要從甲醇的合成工藝出發(fā)，最終使生產(chǎn)甲醇的生產(chǎn)裝置被優(yōu)化。從這兩個方面著手可以使得甲醇合成的工藝水平提升，達(dá)到保障甲醇的生產(chǎn)質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率的重要目的。甲醇在我國的工業(yè)化生產(chǎn)中具有多領(lǐng)域的應(yīng)用，為此，必須要提升甲

醇的產(chǎn)量，并使其得到優(yōu)化，從而增大我國甲醇生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。

[1] 黃瓊.甲醇合成的工藝過程分析與操作控制優(yōu)化[J].上海：華東理工大學(xué)，2014.

Process Analysis and Operation Control Optimization of Methanol Synthesis

Bai Xi，Xu Heng-biao

Methanol，as a very important industrial chemical raw material，has a low cost and is widely used in industrial applications.Methanol is produced by the preparation of raw materials，purification of raw materials and purification，Synthesis，crude methanol distillation and so on.Methanol production is peculiar，in order to greatly enhance the efficiency of production in the production，the need for some cost control，and actively improve the production process of methanol，the whole process of positive production to optimize the treatment to achieve the level of methanol production technology.

methanol synthesis；process；operation control；optimization

TQ223.121

B

1003–6490（2017）11–0003–02

2017–09–08

白璽（1979—），男，陜西榆林人，助理工程師，主要從事甲醇合成工作。