甲醇合成工藝過(guò)程與操作控制優(yōu)化的分析

陳鑫亮

（中海石油建滔化工有限公司，海南東方 572600）

甲醇合成工藝過(guò)程與操作控制優(yōu)化的分析

陳鑫亮

（中海石油建滔化工有限公司，海南東方 572600）

甲醇屬于化工原料中的重要部分，生產(chǎn)的成本比較低，廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)中，可生產(chǎn)與制造甲胺、甲醇與苯二甲酸二甲酯等，涉及到農(nóng)藥、醫(yī)藥、染料與塑料等領(lǐng)域。現(xiàn)階段，雖然甲醇合成的工藝有差異，但是基本的原理一樣，工藝流程主要為制備原料氣、凈化原料氣、壓縮原料氣、合成甲醇與精餾粗的甲醇。由于甲醇的生產(chǎn)比較特殊，為了提升合成效率，減少生產(chǎn)成本，需要相關(guān)人員不斷優(yōu)化甲醇合成的工藝。因此，簡(jiǎn)析了中海石油建滔化工有限公司甲醇合成的工藝流程，深入研究甲醇合成的工藝參數(shù)變化對(duì)于產(chǎn)量的影響。

甲醇合成工藝；操作控制；優(yōu)化

近幾年，甲醇的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，逐漸變成化工生產(chǎn)中優(yōu)質(zhì)的原料，有著不可替代的作用。現(xiàn)階段，國(guó)外合成甲醇的工藝比較成熟，主要是采取天然氣來(lái)制作甲醇，主流工藝如下∶Lurgi、DAVY與Uhde等。如果甲醇技術(shù)存在差異，其能耗與消耗就會(huì)存在巨大差異，因此，為提升生產(chǎn)的水平，需要相關(guān)人員深入分析甲醇的生產(chǎn)工藝，優(yōu)化操作控制的流程，有效解決生產(chǎn)中的一些問(wèn)題。

1 分析甲醇生產(chǎn)工藝過(guò)程

近幾年，國(guó)內(nèi)化工的生產(chǎn)水平不斷提高，且化工生產(chǎn)對(duì)于甲醇的需求量日益增加。在2016年甲醇時(shí)間增長(zhǎng)趨勢(shì)比較明顯，市場(chǎng)每噸甲醇年報(bào)價(jià)高達(dá)1 852元，并且呈現(xiàn)出上漲的趨勢(shì)，一些地區(qū)一噸甲醇的年報(bào)價(jià)已經(jīng)上升到1 940～1 960元。因此以現(xiàn)有工藝為基礎(chǔ)，通過(guò)不斷優(yōu)化調(diào)整提升甲醇生產(chǎn)能力，可有效的降低消耗，為我公司產(chǎn)品獲得有利的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。中海石油化學(xué)股份有限公司日產(chǎn)2 500t甲醇裝置（以下簡(jiǎn)稱本裝置）以天然氣為原料，采用英國(guó)DAVY工藝，使用南海產(chǎn)高CO2、高N2含量天然氣為原料，通過(guò)預(yù)轉(zhuǎn)化爐和傳統(tǒng)蒸汽轉(zhuǎn)化爐生產(chǎn)合成氣，再經(jīng)過(guò)壓縮、合成、精餾等工序[1]生產(chǎn)出精甲醇。主要工藝特點(diǎn)為∶

1）采用高含CO2、高N2含量天然氣為原料；2）采用工藝人們?nèi)細(xì)怙柡图夹g(shù)處理含醇廢水；

3）采用預(yù)轉(zhuǎn)化爐先對(duì)天然氣中的高烴和部分甲烷進(jìn)行轉(zhuǎn)化，降低轉(zhuǎn)化爐的負(fù)荷；

4）頂燒式蒸汽轉(zhuǎn)化爐，轉(zhuǎn)化管采用恒力彈簧吊架平衡；

6）氫回收系統(tǒng)采用PSA技術(shù)；

7）甲醇精餾采用三塔精餾工藝。

2 甲醇生產(chǎn)的流程操作控制優(yōu)化對(duì)策

2.1 分析合成裝置的問(wèn)題

在正常生產(chǎn)情況下，甲醇生產(chǎn)裝置每天生產(chǎn)甲醇超過(guò)2 300t，在到達(dá)滿負(fù)荷時(shí)候，每天最高生產(chǎn)的精甲醇超過(guò)2 400t，且甲醇質(zhì)量完全能夠達(dá)到100.0%。在催化劑壽命末期，相關(guān)合成系統(tǒng)壓力就會(huì)逐漸上升至8.6MPa，并且在出口合成的反應(yīng)器持續(xù)上漲趨勢(shì)相對(duì)較快，能夠上升至290℃，這時(shí)操作空間小，并且在合成的反應(yīng)中，容易生成各種副產(chǎn)物，導(dǎo)致精餾塔中所產(chǎn)產(chǎn)品參雜氧化物與水等物質(zhì)，導(dǎo)致生產(chǎn)能耗升高，進(jìn)而降低了甲醇日生產(chǎn)量[2]。

2.2 甲醇生產(chǎn)參數(shù)對(duì)產(chǎn)量的影響

（1）轉(zhuǎn)化爐出口溫度對(duì)反應(yīng)的影響

工藝氣在混合了蒸汽后，經(jīng)過(guò)對(duì)流段盤管預(yù)熱后，在催化劑的作用下發(fā)生如下反應(yīng)∶

1）蒸汽甲烷轉(zhuǎn)化

印度尼西亞尼(以下簡(jiǎn)稱“印尼”)是世界第四人口大國(guó)。印尼中央統(tǒng)計(jì)局(Badan Pusat Statistik Indonesia)2015年人口普查數(shù)據(jù)顯示，印尼總?cè)丝?.549億，主要分布在爪哇島和蘇門答臘島。印尼有1340個(gè)民族，爪哇族人口最多，“占總?cè)丝诘?0.1%”[1]。印尼境內(nèi)有733種民族語(yǔ)言②印尼文教部下屬的語(yǔ)言機(jī)構(gòu)(Badan Bahasa)2017年公布的數(shù)據(jù)。，每個(gè)民族的內(nèi)部交流使用本民族語(yǔ)言。長(zhǎng)期以來(lái)，在“一個(gè)祖國(guó)、一個(gè)民族、一種語(yǔ)言”的建國(guó)理念下，印尼政府認(rèn)為需要統(tǒng)一的國(guó)家語(yǔ)言。

2）水氣變換

第一個(gè)反應(yīng)為強(qiáng)吸熱反應(yīng)，而第二個(gè)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，總反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，轉(zhuǎn)化反應(yīng)需要的熱量由天然氣和回收的廢氣燃燒供給。

在實(shí)際優(yōu)化過(guò)程中，采取了3個(gè)不同的轉(zhuǎn)化爐出口溫度，在合成系統(tǒng)工作條件基本不變的情況下，觀察轉(zhuǎn)化爐出口溫度對(duì)產(chǎn)量的影響，見(jiàn)表1。

表1 轉(zhuǎn)化爐出口溫度對(duì)產(chǎn)量的影響

轉(zhuǎn)化爐出口溫度越高，出口氣殘余甲烷越低，產(chǎn)生的高壓蒸汽越多，在相同出口溫度下，水碳比越高，出口甲烷含量越低，甲醇產(chǎn)量越高。

（2）合成系統(tǒng)壓力的影響∶合成甲醇關(guān)鍵在于壓力，高壓力對(duì)甲醇合成比較有利，可使甲醇合成反應(yīng)平衡向右移動(dòng)。

兩反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。放出的熱量用于產(chǎn)生工藝蒸汽。

提高合成壓力，可在合成塔溫度平穩(wěn)的情況下有效提高甲醇生產(chǎn)率，通過(guò)表2可以看出，產(chǎn)量大約可獲得1%～2%的提高。

表2 合成系統(tǒng)壓力對(duì)產(chǎn)量的影響

（3）合成溫度的影響∶可根據(jù)催化劑的使用情況，如果反應(yīng)沒(méi)有達(dá)到平衡狀態(tài)，可以采用提高溫度的方法，以提高甲醇產(chǎn)量，但需要注意的是如果反應(yīng)已經(jīng)是平衡狀態(tài)，不斷提高溫度，容易縮短了催化劑使用的壽命，降低甲醇生產(chǎn)的效率。

實(shí)際優(yōu)化過(guò)程分別取了合成溫度3次提升前后的產(chǎn)量對(duì)比，見(jiàn)表3。

表3 合成系統(tǒng)溫度對(duì)產(chǎn)量的影響

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比可以明顯看出，每次經(jīng)過(guò)提溫后，產(chǎn)量都有一個(gè)明顯的提升，基本可以恢復(fù)到大約2 400t/d左右。

（4）氫/碳比（H/C）∶在進(jìn)行甲醇的合成反應(yīng)時(shí)，氫/碳比對(duì)于合成反應(yīng)有著較大影響，而保持合成系統(tǒng)新鮮氣體的CO在低含量水平，能夠保證合成塔床層溫度梯層平滑度，同時(shí)可以降低床層溫度，防止催化劑過(guò)快失活[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

積極對(duì)甲醇生產(chǎn)的重要參數(shù)進(jìn)行調(diào)控，旨在確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)提高產(chǎn)量。經(jīng)過(guò)不斷改變工況參數(shù)不難看出，甲醇生產(chǎn)中很多因素都會(huì)對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生影響，并且各種影響因素或自薦存在關(guān)聯(lián)性，相互統(tǒng)一又相互獨(dú)立。每個(gè)工藝環(huán)節(jié)的工藝參數(shù)控制都需要各參數(shù)兼顧，以保證甲醇產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率滿足相關(guān)運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。此外，需要合理、科學(xué)使用催化劑，在對(duì)合成系統(tǒng)進(jìn)行提問(wèn)操作時(shí)，需要充分考慮催化劑的壽命，確保在催化劑效果得以發(fā)揮。

總而言之，甲醇屬于關(guān)鍵性化工生產(chǎn)的原料，其對(duì)工業(yè)的發(fā)展有重要作用，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。伴隨著對(duì)于甲醇的需求量不斷增加以及對(duì)甲醇生產(chǎn)的質(zhì)量要求提高，需要越來(lái)越重視甲醇生產(chǎn)控制優(yōu)化方式。應(yīng)用合理優(yōu)化方式，可以在確保甲醇品質(zhì)的同時(shí)提高產(chǎn)能，降低雜質(zhì)含量。

[1] 鄭弦，吳高杰.甲醇合成回路弛放氣經(jīng)POX制H2和CO以增產(chǎn)甲醇的工藝[J].煤化工，2016，44（04）∶10-13.

[2] 王健，李會(huì)鵬，趙華.K2O/Na2O-SBA-15催化大豆油合成生物柴油工藝條件優(yōu)化[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2014，32（02）∶127-130，134.

[3] 胡國(guó)慶，田恒水，王柯.甲醇、多聚甲醛合成聚甲醛二甲醚的工藝研究[J].天然氣化工（C1化學(xué)與化工），2016，41（02）∶8-11.

河北武安緊急約談并調(diào)度焦化企業(yè)大氣污染防治工作

近日河北武安市領(lǐng)導(dǎo)郭全生在武安市環(huán)保局召開(kāi)緊急會(huì)議，公開(kāi)約談了華豐煤化電力有限公司、冀中能源邯礦集團(tuán)金華焦化有限公司、寶燁煤焦化、天煜煤焦化4家企業(yè)，并對(duì)金鵬煤化、玉洲煤化、通寶焦化、廣普焦化4家企業(yè)的大氣污染防治工作進(jìn)行了調(diào)度。郭全生指出，當(dāng)前，我市大氣污染防治形勢(shì)依然嚴(yán)峻，對(duì)大氣污染的治理刻不容緩。各級(jí)部門必須要明確任務(wù)，壓死責(zé)任，以攻堅(jiān)態(tài)勢(shì)做好此項(xiàng)工作。

郭全生強(qiáng)調(diào)，焦化行業(yè)是武安市主要污染物排放監(jiān)管的重點(diǎn)，也是大氣污染防治的難點(diǎn)。此次約談的四家企業(yè)在大氣污染防治工作上都存在突出問(wèn)題，全市各企業(yè)都要引以為戒，深刻反思不足，積極主動(dòng)整改，要切實(shí)發(fā)揮好企業(yè)主體責(zé)任，盡快組建一支高素質(zhì)職業(yè)化的環(huán)保隊(duì)伍，夯實(shí)環(huán)保基層基礎(chǔ)工作。政府層面要嚴(yán)格按新《環(huán)保法》的要求，對(duì)全市各大企業(yè)的大氣污染防治工作進(jìn)行進(jìn)一步的督導(dǎo)檢查。對(duì)未按要求建設(shè)或運(yùn)行環(huán)保治理設(shè)施的企業(yè)要下狠手、出重拳，采取罰款、約談、停產(chǎn)、刑事追究等一切措施手段，確保排放達(dá)標(biāo)。

據(jù)了解，市迎接環(huán)保部空氣質(zhì)量專項(xiàng)督查工作安排會(huì)議后，武安市立即安排市政府督查室在內(nèi)的4個(gè)市級(jí)督查組，對(duì)全市所有工業(yè)企業(yè)開(kāi)展督查，督查發(fā)現(xiàn)，華豐焦化存在責(zé)任落實(shí)不到位、脫硫治理工程嚴(yán)重滯后、在線監(jiān)測(cè)設(shè)施未安裝、未聯(lián)網(wǎng)等突出問(wèn)題；金華焦化存在脫硫治理工程滯后、在線未安裝聯(lián)網(wǎng)等問(wèn)題；寶燁焦化存在脫硫治理工程明顯滯后、在線監(jiān)測(cè)設(shè)施安裝不規(guī)范等問(wèn)題；天煜焦化存在脫硫治理工程滯后等問(wèn)題。

此次會(huì)議對(duì)這4家企業(yè)沒(méi)有嚴(yán)格按照河北省、邯鄲市及武安市要求和行業(yè)治理標(biāo)準(zhǔn)，建設(shè)或運(yùn)行環(huán)保治理設(shè)施提出嚴(yán)厲批評(píng)，并決定對(duì)其公開(kāi)媒體曝光，責(zé)令4家企業(yè)負(fù)責(zé)人就整改情況公開(kāi)表態(tài)。

（摘自∶中國(guó)化工信息網(wǎng)）

Analysis of Methanol Synthesis Process and Operation Control Optimization

Chen Xin-liang

Methanol is an important part of chemical raw materials，the production cost is relatively low，widely used in chemical production，can be used to produce and manufacture methylamine，methanol and dimethyl phthalate，involving pesticides，pharmaceuticals，Dyes and plastics and other fields.At this stage，although the process of methanol synthesis are different，but the basic principle，the main process for the preparation of raw materials gas，purify the feed gas，compressed feed gas，synthetic methanol and distillation of crude methanol.As the production of methanol is rather special，in order to enhance the efficiency of production and reduce the cost of production，the relevant personnel need to optimize the process of methanol synthesis.This paper analyzes the technological process of methanol synthesis in our company，and deeply studies the influence of the change of process parameters on methanol production.

methanol synthesis process；operation control；optimization

TQ223.121

B

1003-6490（2017）02-0006-02

2017-01-15

陳鑫亮（1983—），男，遼寧海城人，助理工程師，主要研究方向?yàn)榧状忌a(chǎn)技術(shù)。