甲醇新鮮合成氣氫碳比的優化方法探討

孫軍平 康杰（蒲城清潔能源化工有限責任公司，陜西渭南 715500)

甲醇新鮮合成氣氫碳比的優化方法探討

孫軍平 康杰（蒲城清潔能源化工有限責任公司，陜西渭南 715500)

在全球資源危機的大背景下，尋找新型能源已經成為不可避免的大趨勢。因此利用甲醇的新型合成氣氫碳比的方法，成為如今科學技術的新熱點。利用甲醇的新型合成氣氫碳比是在傳統的一次加工的基礎上，改進試驗方法和實驗設備，提高合成燃料的純凈度和可燃燒性，尋找一種最有效、有優化的解決方法。同時還需要考慮環境因素，避免造成環境污染。

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隨著全球經濟的加快，地球上的各種資源都出現匱乏的情況。科技需要進步和發展的直接動力就是經濟問題，因此各國科技研發工作者都在尋找可利用的新型能源。其中，甲醇就是一種。利用天然氣進行一次加工后的生產物，進行新型合成氣氫碳比的方法進行二次加工，可以提高合成氣體內的碳氫含量，使燃料更易于燃燒，而且清潔無污染。

1 甲醇新鮮合成氣的加工過程

文章主要通過對甲醇新鮮合成氣的加工過程和甲醇新鮮合成氣的優化過程，進行對比分析，探究最佳的氫碳比，使得燃料的利用率更高，燃燒更清潔。

1.1 傳統的合成過程

傳統制取合成氣的方法一般為以天然氣為原料進行轉化，通過高溫加熱在一定的高溫壓強下，將天然氣更多的轉化為含氫氧量較高的可燃性氣體，提高轉化的利用率。傳統的試驗方法簡單、方便，僅利用高溫加熱的方式來進行轉化，所以在操作上的可行性較強。然而，在實際生產操作過程中，由于轉化管內的溫度有限，天然氣進行轉化的很不徹底，一般都是氫多碳少，而且回收后的天然氣內氫碳含量仍然很高，需要進行多次循環利用。除此之外，利用天然氣進行轉化后的氣體，氣體內含水量較高，其可燃性等功能不能達到最優化的功能，轉化效率極低。

1.2 合成氣氫碳比的重要性

在甲醇在處理的過程中，通常利用高溫進行氣體的分離工作，如何在甲醇的分離過程中提高合成氣內氫碳比的比例，是節能環保的關鍵。由實驗數據可知，當甲醇新鮮合成氣中的氫碳比偏向氫時，即氣體內部氫多碳少，甲醇進行分離之后的原氣體內部仍存在大量的碳被浪費掉，被燃燒后的氣體進行大氣環境后直接排放出燃燒不完全的顆粒物、一氧化碳、二氧化碳等，對大氣層具有破壞效力，而且對資源環境是一種浪費。而且，分離得出的合成氣雖然易燃，但是由于氣體內部的碳的含量過少，所以可持續性比較低，需要重復多次進行燃放。從此段實驗證明可知，在天然氣轉化成合成氣過程中，最重要的是提高獲得的一氧化碳、二氧化碳的含量，即氣體內的碳的含量。

當氣體內部的氫少碳多時，通過高溫高壓或者燃燒得到的合成氣內部仍存在許多燃燒不完全的黑色顆粒物，而且在進行燃燒測試過程中，氣體燃燒通常伴隨黑煙，嚴重影響周圍的環境，污染空氣，沒有做到節能環保高效。因此，在此實驗發生的過程中，在于如何將過量的一氧化碳和二氧化碳脫離，提高氣體內部的含氫量。

只有當氣體內部的氫碳比滿足天然氣內的化學計量數比例時，天然氣內部的循環量，以及循環合成氣機的壓縮量最小，原氣體的利用率也最高。氣體在進行燃燒的過程中，可燃燒性和可持續性最高，使得氣體燃燒更加節能減排。因此，從上述實驗可以發現，將碳氫比的比例設置為最佳的比例，可以更有效的使用合成氣，提高合成氣的使用率，保護環境、節能減排。

2 甲醇新鮮合成氣的優化過程

2.1 兩次轉化

因此，在實際操作中，為了更有效的使合成氣內的氫碳比比例接近最佳的比例，一般利用高溫高壓的狀態下，通過加大水蒸氣和一氧化碳、二氧化碳等含碳氣體的比例，提高轉化溫度等，造成在第一次轉化過程中，爐內的氣體含量高于平均水平，此時合成氣內的碳氫比例接近最佳的比例區間。

在進行第二次轉化過程中，一般是利用一次轉化過程中的廢料氣體，提高第一次的轉化率的同時，對廢料氣體進行深度轉化。在二次轉化過程中，壁爐內的氣體仍在燃燒放熱，水被蒸發釋放，燃料內的氫碳比逐漸降低，二次轉化是絕熱反應。因此，爐內的溫度逐漸降低，利用空氣和天然氣之間的反應提供熱量，使得天然氣和空氣即水蒸氣的燃燒充分。

在兩次反應過程中，第一次反應充當主反應過程，將甲醇新鮮合成氣中的氫碳比計算都推到極限進行計算填充，將得到完全反應后的合成氣體導出，進行提純使用。后爐內進行第二次轉化反應，此時爐內的氣體為未完全分離或燃燒的氣體，經過二次加工轉化，即通過增大壓強，使甲醇與空氣內的水蒸氣完全接觸，進行反應提供熱量，同時，也促使剩余的可燃性氣體進行氫碳比轉化，得到最終需要的新鮮合成氣。

2.2 兩次補碳

在第一次反應結束之后和第二次反應之前，為避免氣體內仍有未完全反應的水蒸氣，一般進行補碳工作，即通入一氧化碳或二氧化碳等含碳量較高的氣體，改善爐內的氣體含量，使得氣體能夠充分反應。在第二次反應之前，進行補碳操作，主要是盡可能的增大氣體內的碳含量，提高燃料燃燒的氫碳比，同時增加爐內的氣體轉化率，保證氣體的使用過程效能最大化。

2.3 調整設備中水和碳的比例，在積碳產生的時候，通過提高水的比例可以在一定程度上降低結碳，降低出口的烴類物質含量，這對于減少催化劑的積碳具有重要的作用;但是提高水和碳的比重會在一定程度上增加能耗，也會使得催化劑表面存在較多的烴類以及水蒸氣的吸附。所以較高的水碳比例并不利于反應速度的提升。那么在生產的過程中必須保證水和碳保持較為合理的比例。一般將水和碳的比例設置為5到7之間。

3 結語

綜上所述，為提高氣體的最佳使用率，響應節能減排的號召，需要實驗人員針對不同的氣體含量進行試驗，不斷逼近最佳的氫碳合成比，提高氣體燃燒的可燃性和可持續性，努力保證燃料的可利用性。如在試驗操作過程中，進行第一次轉化時，通入足量的水蒸氣和一氧化碳、二氧化碳等含碳量高的氣體，確保氣體進行多次循環利用,提高轉化比。

[1]張麗平.甲醇生產技術新進展[J].天然氣化工.2016(01).

[2]鄒琥,吳巍.甲醇制芳烴研究進展[J].石油學報(石油加工).2016(03).

[3]譚偉.煤化工甲醇生產過程模擬與分析[D].華東理工大學.2015(05).

[4]吳靜.多級孔ZSM-5分子篩的合成及其在甲醇[D].華東理工大學.2016（01）.

[5]施敏浩,劉殿華,趙光.甲醇和甲醛催化合成聚甲氧基二甲醚[J].化工學報.2016(03).

[6]邢愛華,孫琦.甲醇制芳烴催化劑開發進展[J].現代化工.2015(03).