甲醇合成工藝過程與操作控制優化的分析

劉志沛

摘 要：甲醇作為很多工業生產中的主要原材料，由于甲醇的制作成本不高，故越來越多化工企業在開展化工生產的時候會使用，具有較為廣闊的運用范圍。本文主要分析了甲醇合成工藝過程和操作控制優化方式，并結合一些問題，找到更加有效的措施方法，從而更好地完善甲醇合成工藝流程。

關鍵詞：甲醇合成;工藝運用;操作控制;優化完善;分析

當下，世界各國都陸續使用甲醇合成技術，我們國家與其他發達國家相比有些落后，主要在甲醇合成工藝中不具備較高的產能，而且相關設備比較陳舊，很難達到市場的發展要求。所以化工企業要不斷地優化和完善甲醇合成工藝流程和技術，找到更好的控制優化對策。

1 甲醇合成工藝的流程

化工企業要不斷地提高化工產業中甲醇合成效果，不能只依靠甲醇合成技術，工作人員還要具體把握甲醇合成的流程，還要不斷地優化操作控制程序。

1.1 甲醇合成的反應原理

甲醇合成反應主要借助催化劑，從而出現一系列的可逆性反應，主要是由一氧化碳和氫混合形成甲醇氣體，這一化學反應也表示為放熱反應。站在化學平衡的角度上，我們可以知道同一溫度下，壓力和kN值成正比，而同一壓力下，溫度和kN值成反比越小。因此工作人員需要明白低溫和高壓狀態下不適合開展甲醇合成工作。而使用的催化劑主要是鋅鉻催化劑和銅基催化劑，不管是哪種類型的催化劑，多相催化的程序分為擴散、吸附和外部反應等等，也就是氣體自氣相擴散至催化劑周邊，不同氣體在催化劑的活性作用下出現化學吸附現象，而吸附的反應物則反應在活性表面上，如果反應產物脫離依附物，那么反應產物氣體就會從催化劑界面發散到氣相當中。

1.2 甲醇合成程序

我們國家經常使用合成氣來制備甲醇，可是合成氣制備甲醇比較麻煩，整套流程要耗費較多的時間，工作人員在實際生產和運用的時候要使用不同的凈化方式和原材料，對應的甲醇合成程序也不同，具體分成合成原料氣、凈化、壓縮、合成以及精餾粗甲醇等程序。

1.2.1 原料氣的合成

合成甲醇需要制備好原料氫與碳的氧化物，工作人員需要使用好石油、煤炭和天然氣等材料，通過蒸汽來進行轉化，還可以使用一些氧化物來轉化，從而生產更多含有氫、一氧化碳和二氧化碳的混合氣體。甲醇合成氣的要求是2.1左右。

1.2.2 合成甲醇

結合不同的催化劑和壓力條件，溫度大致設置在240-270℃或者360-400℃之間，通過催化劑來合成反應，生成甲醇物質。因為受到催化劑選擇的影響，工作人員在生成甲醇的時候還要處理其他連帶反應，生成的產品主要是甲醇、水和不同的有機雜質的混合溶液，我們也稱之為粗甲醇。

1.2.3 凈化處理操作

粗甲醇的凈化主要有物理凈化與化學凈化兩個內容，化學凈化是利用堿來破壞精餾中很難分離的雜質，進一步調節pH值，但是物理凈化是簡單的過濾和除雜操作。

1.2.4 精餾粗甲醇

精餾表示為脫除容易揮發的組分，比方說二甲醚和一些很難揮發的乙醇、高碳醇與水。

1.3 甲醇合成的有效方法

當下，我們國家經濟條件有了較大改善，越來越多化工工廠在創新甲醇的制備方法，而且工業制備的方法越來越多樣化，比方說，合成氣法、聯醇法以及不同的原料合成方法。現代工業主要運用合成氣法來制備甲醇，而甲醇合成的方法分別是高壓法、低壓法和中壓法。

1.3.1 合成氣高壓法

合成氣在溫度為340-420℃、30-50MPa的高壓狀態下使用鋅--鉻氧化物充當催化劑，這種合成甲醇的方法也叫做高壓法，該方法具有較長的使用時長，也是很多國家和地區開展化工生產活動中運用的主要方法。

1.3.2 合成氣低壓法

使用低壓法來合成甲醇需要在合成氣為275℃、5MPa的條件下，通過銅基催化劑來合成甲醇。越來越多的反應器技術和催化劑得到優化和改進，低壓法合成甲醇能夠更好地降低企業生產成本，在未來具有較大的發展優勢。

1.3.3 合成氣中壓法

中壓法來合成甲醇主要表示的是一氧化碳與氫氣在溫度235-31℃、壓力為10-27MPa條件下來合成甲醇。

2 甲醇合成工藝的操作優化對策

甲醇合成的時候要沒有采取恰當的操作方法就很容易出現催化劑活性不高的現象，還會增加副產物數量，還會影響產品的最終質量，從而影響甲醇的合成工作。因此化工企業在優化甲醇合成工藝的時候要做好控制和管理工作，主要從設備的選擇與工藝參數的優化上加以把握。

2.1 不斷優化工藝參數

因為甲醇在合成的時候與很多工藝參數有關系，比方說，壓力、催化劑的應用、合成效率、氣體組合以及循環比等。而單從壓力上來看，生產壓力有利于提高甲醇的合成效率與生產質量。高壓還會推動甲醇的合成，從而更好地提升甲醇的生產效率，如果壓力增加，這樣會增加生產效率。除此之外，催化劑溫度會影響甲醇的合成效率，所以甲醇在合成的時候要控制好催化劑的溫度，這樣可以更好地提高整體生產效率。但是工作人員不能過度地提升催化劑溫度，還要及時排出合成系統中的惰性氣體，盡可能地提高反應氣體的濃度大小，從而更好地保證甲醇合成效率與質量，也可以提高整體的反應速度。

2.2 不斷優化生產設備

要更好地提升甲醇合成工藝，工作人員不僅要處理好工藝參數，還要優化生產設備，不斷達到工藝生產的要求和標準。所以化工企業要大力強化設備與工藝技術，從根本上減輕設備與工藝技術的不良影響，將甲醇質量控制在合理的范圍之內。工作人員在優化生產設備的時候要提高合成反應器的質量，設備反應器溫度低于一定范圍就會增加甲醇合成壓縮機的進出壓力差，還會導致反應設備的超壓問題，造成整個設備的消耗量增大，甚至加劇甲醇合成的成本。

所以工作人員在優化生產設備的時候要穩定相關參數，要不斷地增加反應設備的含氣量大小，防止甲醇合成中出現增壓現象。還要合理地控制好二氧化碳含量，從而更好地保護催化劑，避免二氧化碳的大幅度波動對催化劑性能的不利影響，還要有效地保護催化劑本身，讓溫度穩定在催化劑活性最好中。

3 結束語

甲醇是化工生產活動中的重要原材料，它關系到整個工業生產活動的有效開展，隨著化工企業的發展，甲醇的使用量也有了更大的延展空間，甲醇的質量也有了更高的要求，工作人員也要意識到甲醇合成工藝的重要性，并且化工企業要科學地控制和優化甲醇合成工藝流程。采取有效的優化措施，這樣可以更好地加強甲醇的合成效率，還可以進一步提高甲醇的性能和質量，從而促進化工工業的有效發展。

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