雙塔并聯式甲醇合成工藝的應用及優化

朱海軍

摘 要：甲醇是化工生產的重要原材料，其在工業生產中具有廣泛的應用。雙塔并聯式甲醇合成生產技術屬于先進生產技術，能夠在成本穩定、設備投資不高的情況下獲得高質量的甲醇產品。本文首先介紹了雙塔并聯式甲醇合成生產技術的原理與基本特征，其次探討了雙塔并聯式甲醇合成生產技術的應用途徑，最后分析了技術升級革新的策略，希望可以有效提升技術應用水平，促進行業的穩定高速發展。

關鍵詞：雙塔并聯;甲醇合成;技術優化

雙塔并聯式甲醇合成生產技術是近些年來行業內較為熱門的甲醇生產技術。該技術的應用不但可以為企業節約大量的成本，同時也可以基于常規反應器來進行參數技術調整，從而獲得更高的效益，滿足現代化生產的需求。為了進一步探討雙塔并聯式甲醇合成生產技術的革新策略，現就技術特征分析如下。

1 雙塔并聯式甲醇合成工藝概述

1.1 基本合成原理

雙塔并聯式甲醇合成技術是基于甲醇基本合成原理衍生而來的技術類型。甲醇合成本身屬于多相催化反應，其同時也是一種能夠放出大量熱量的可逆反應。在整個反應過程中，不但可以產生大量的主產物甲醇，同時也能夠獲得豐富的副產物，包括烴類副產物以及其他類型的有機物。在大多數情況下，其轉化效率與工藝技術水平密切相關，而一氧化碳、二氧化碳的轉化率往往達不到100%，所以反應過程完成后還需要進行氣體的分離，以此來提升合成氣的氣體純度，同時實現原材料的回收利用，滿足經濟效益的要求。

1.2 主要設備與技術特征

雙塔并聯式甲醇合成生產技術實施過程中需要借助于合成塔、預熱器、氣泡、水冷器以及分離器等多種類型的設備共同完成生產任務。從技術特征的角度上來看，雙塔并聯式甲醇合成生產技術能夠實現能量的合理利用，同時對溫度的調節也十分便捷，可以隨時對熱點、靈敏點進行控制。除此之外，催化劑應用過程中，由于原料氣本身的毒性會通過絕熱層進行吸附，所以大多數的毒性都不會對催化劑產生影響，從而有效提升了催化劑的壽命，延長了運作的時間。另外，由于技術穩定性強，該技術獲得的產品也具有不錯的生產質量，更容易獲得良好的經濟效益。

2 雙塔并聯式甲醇合成工藝的應用概況

雙塔并聯式甲醇合成生產技術在本項目中應用多年，最早引進于2009年，當時的設計負荷為125%，隨著年份的增加，設計負荷不斷增加，多年來均處于超負荷生產狀態，但是采取了雙塔并聯的模式，技術穩定性強，操作的彈性區間較大，所以系統阻力沒有發生明確的變化。根據國家相關技術標準，對于甲醇生產產品的乙醇含量具有明確的要求，不得超過50x10-6，產品質量完全能夠達到預定的要求。在催化劑的生產強度與時空產率等方面，同樣可以滿足企業生產與經濟效益的客觀需求。雙塔并聯甲醇合成生產技術，通過甲醇副產合理控制的方式確保再沸器的加熱水平，再次將富裕的蒸汽送入到管網當中，從而達到系統綜合利用的效果。在生產實踐中，需要考慮到溫度、壓力、空速等多個方面的影響因素，從而確保生產的整體效益。本項目實施過程中依然出現不少問題，需要進行技術革新與調整，包括傳統的水冷技術應用過程中內部管路結垢后導致穩定性下降，影響生產安全。乙醇含量的控制標準不穩定，偶爾會出現產品質量不達標的問題、空冷器并聯設置不到位等情況，采取技術革新均以解決。

3 雙塔并聯式甲醇合成工藝的優化策略

雙塔并聯式甲醇合成生產技術在應用過程中需要面對各種操作問題與技術難點，主要通過如下幾個方面的技術優化途徑予以改善。

3.1 空冷串水冷技術

傳統的冷卻生產模式對采取水作為冷卻介質，但是由于這樣的方式需要較大的用水量，同時也會產生大量的污水，嚴重影響環境，甚至會對生態系統構成影響。隨著近些年來雙塔并聯式甲醇合成生產技術的不斷發展，應用空冷技術代替水冷技術逐漸成為新的技術實現形式。在這個過程中，空氣冷卻器的主要優勢在于維護成本低、運行難度小，同時由于不需要高負荷的運轉，所以整體壽命也可以得到延長，經濟效益提升顯著。根據相關調查研究的結果來看，我國許多雙塔并聯式甲醇合成生產技術應用企業都存在供水不足的問題，所以采取該技術能夠進一步降低水資源的浪費，滿足生產的實際需求。在該技術應用過程中，冷卻流程容易受到水溫的影響，為了提升系統的穩定性，可以采取熱量預熱進塔原材料更替的模式，這樣就可以通過空冷器的管段來進行氣體流量調整，經過開度換熱后滿足溫度控制的要求。

3.2 水冷器并聯生產技術

采取單一水冷器進行雙塔并聯式甲醇合成生產時會遇到副產物大量堆積的問題，如果不及時處理，這些副產物會逐漸附著在內壁上導致換熱的效率下降，最終會危害到整個循環氣系統的穩定安全。除此之外，由于內壁的厚度增加，可能會導致內部管的強度下降，導致部分甲醇氣體進入循環水的問題。一旦出現該問題，勢必會導致系統的經濟效益下降，甚至還會導致切氣停車，嚴重影響企業的安全生產。為了解決該問題，僅僅依靠水冷器的技術改造是不可靠的，必須要添加新的并聯水冷器，通過兩臺換熱同時運行的方式來確保整體的換熱效果，同時也可以避免上述提到的單臺運行的問題。甲醇系統處于高負荷運轉狀態時，現階段的甲醇合成水冷器無法達到高效換熱的實際要求，此時會出現水冷器循環不足的問題。實際上，設計溫度與運行負荷的條件對比差異較大，會導致副產物的出現，所以需要增設等熱負荷的水冷器來滿足并聯的要求。通過添加該技術，能夠有效抑制副反應的發生，不但延長了催化劑的整體壽命，同時也降低了生產的成本，獲得了良好的經濟效益。

3.3 馳放氣的應用

馳放氣的應用需要基于管網的技術改造。通過對燃燒氣管網實施技術改造，可以很好的滿足硫回收尾氣處理的要求。但是在具體的使用過程中，燃料氣的氨氣含量較高會導致管線的堵塞問題，從而出現各種風險，甚至導致系統停車，影響生產。實際上，燃料氣的管線內部不存在伴熱反應，所以導致其出現堵塞后必須采取獨立的管網進行運行，才能夠有效提升運行效率。采用馳放氣的添加技術，能夠實現工藝技術指標的優化，燃料氣的副產量能夠滿足要求，經過技術論證后確定甲醇合成副產的減壓效果。

3.4 乙醇含量科學控制

隨著近些年來甲醇市場的擴大，產品質量逐漸成為行業競爭的關鍵點。對于甲醇下游產品而言，高端的產品需求要與產品質量相互匹配。然而，國內許多企業在生產過程中一日按存在乙醇含量較高的問題，這也是限制我國甲醇產品價格的重要限制因素。為了實施科學的乙醇含量控制，就必須要做好氣體成分的管理，包括合成塔的碳氫比控制以及甲醇分離器的出口溫度控制等等。除此之外，對馳放氣的氣體量進行調整，做好萃取水量的控制等工序也可以滿足乙醇控制的要求，進一步改善精制質量，確保甲醇的整體純凈度。

4 總結

綜上所述，雙塔并聯式甲醇合成生產技術在甲醇工業生產中具有重要的應用價值，相比于其他類型的生產技術，該技術的穩定性強，收益高，同時對于維護的成本要求較低，能夠適應各種不同類型的生產環境。在實施雙塔并聯式甲醇合成生產技術革新與技術升級過程中，需要特別關注空冷串水冷技術，并做好馳放氣的綜合應用，滿足水冷器并聯生產要求，實施乙醇科學控制，從而最大限度提升經濟效益，滿足生產的實際需求。

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