王海峰

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037000)

甲醇工藝中影響甲醇產(chǎn)量的因素探析

王海峰

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037000)

在甲醇工藝當(dāng)中，有較多因素對(duì)甲醇含量產(chǎn)生影響，如反應(yīng)溫度、原料氣量、合成系統(tǒng)壓力以及氣體成分等。對(duì)甲醇工藝中影響甲醇產(chǎn)量的因素進(jìn)行研究。

甲醇工藝；甲醇產(chǎn)量；影響因素

引 言

甲醇生產(chǎn)中，在保證安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量滿足要求的基礎(chǔ)上，需要挖掘設(shè)備潛力、科學(xué)改進(jìn)工藝，提高甲醇產(chǎn)量。為此，在生產(chǎn)中要做好甲醇含量影響因素的研究。

1 甲醇生產(chǎn)中產(chǎn)量影響因素

1.1 原料氣量

在反應(yīng)條件保持不變的情況下，當(dāng)具有較多反應(yīng)物時(shí)，也將具有更多的生成物。可以說，原料氣量的大小將直接對(duì)甲醇產(chǎn)量的獲得產(chǎn)生影響。甲醇合成原料氣工序主要為，氣柜經(jīng)羅茨風(fēng)機(jī)提壓、濕脫硫工段凈化氣體、活塞往復(fù)式焦?fàn)t氣壓縮機(jī)提壓等。理想氣體方程變形式PM=ρRT中，R為理想氣體狀態(tài)參數(shù)，為一個(gè)常數(shù)，在生產(chǎn)氣體成分穩(wěn)定不變的情況下，相對(duì)分子質(zhì)量M也為一個(gè)常數(shù)。在焦?fàn)t氣壓當(dāng)中，一段缸體中具有2個(gè)壓縮機(jī)，當(dāng)進(jìn)氣體積為定值時(shí)，活塞往復(fù)運(yùn)行頻率也為定值，且壓縮機(jī)實(shí)際流量同氣體密度具有關(guān)聯(lián)。在風(fēng)機(jī)出口壓力保持不變的情況下，氣體溫度越高時(shí)，具有更小的氣體密度與煤氣流量。某企業(yè)根據(jù)同一天白班、夜班的實(shí)驗(yàn)，對(duì)反應(yīng)原料氣量在產(chǎn)量方面的影響進(jìn)行觀察，獲得結(jié)果如表1所示。

表1 原料氣量對(duì)產(chǎn)量的影響

通過表1可以發(fā)現(xiàn)，在煤氣壓力不存在較大變化且當(dāng)天氣體成分與工藝參數(shù)不存在較大變化的情況下，僅僅將脫硫塔入口溫度降低，煤氣流量增加，就獲得了較大幅度的甲醇增產(chǎn)[1-2]。

1.2 氣體成分

在甲醇企業(yè)生產(chǎn)中，所使用的煤氣成分較為復(fù)雜，且具有較大的變化范圍，焦?fàn)t煤氣成分同煉焦方式、焦?fàn)t熱工狀況以及配煤成分等因素具有直接的聯(lián)系。在焦?fàn)t煤氣成分中，具有較多的雜質(zhì)種類、較高的H2含量以及有機(jī)烴含量。在甲醇工藝方面，合成工段當(dāng)中所使用的Cu基催化劑在硫方面具有較高的敏感性，很可能因此導(dǎo)致催化劑中毒情況的發(fā)生。對(duì)此，在濕脫硫以及精脫硫工段需要做好硫的脫除處理，將總硫質(zhì)量濃度控制在0.1 mg/L以內(nèi)。在該企業(yè)中，其焦?fàn)t煤氣成分主要為：H2體積分?jǐn)?shù)66.25%，CO體積分?jǐn)?shù)6.51%，N2體積分?jǐn)?shù)2.97%，CH4體積分?jǐn)?shù)21.9%，CO2體積分?jǐn)?shù)2.21%。在焦?fàn)t煤氣當(dāng)中，由于具有較高的含氫量，通常通過純氧自熱轉(zhuǎn)化工藝的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)甲醇的制備。在轉(zhuǎn)化工段經(jīng)過的原料氣當(dāng)中，一氧化碳以及二氧化碳的含量具有明顯的提升。其中，一氧化碳更是甲醇當(dāng)中的主要組分，在其產(chǎn)量提升方面具有關(guān)鍵的作用。同時(shí)，由于原料氣當(dāng)中一氧化碳以及二氧化碳具有一定的含量，因此，為了對(duì)反應(yīng)氣中有效氣體利用率進(jìn)行提升，則會(huì)通過對(duì)循環(huán)氣進(jìn)行補(bǔ)入的方式實(shí)現(xiàn)氣體的循環(huán)應(yīng)用。在化學(xué)計(jì)量比基礎(chǔ)上，適量氧氣將同一氧化碳以及二氧化碳實(shí)現(xiàn)恰當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，且其氫碳比應(yīng)當(dāng)為2。而在實(shí)際生產(chǎn)中，由于氫氣量較高，對(duì)實(shí)際反應(yīng)具有較大的余量，因此，氫碳比在實(shí)際生產(chǎn)中則需要略高于2，且氫氣過量，無論是對(duì)催化劑壽命的延長和羥基鐵的減少，還是高級(jí)醇的生成都具有積極的作用。通常情況下，對(duì)于新鮮原料氣，需要將氫碳比控制在2.05～2.15。如果該值過低，則將增加副反應(yīng)發(fā)生；而如果該值過高，則會(huì)在增加能耗的同時(shí)對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生影響，在使催化劑失活速度加快的基礎(chǔ)上導(dǎo)致積碳反應(yīng)的發(fā)生[3-4]。

該企業(yè)就分廠氣體進(jìn)行分析，在保證系統(tǒng)入口壓力相同、合成塔床層未提溫情況下，對(duì)其氣體成分進(jìn)行分析，如表2所示。

表2 甲醇分廠氣體成分

通過表2數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，在2天夜班當(dāng)中，新鮮氣的組分基本相同，僅第2天新鮮氣中的甲烷含量相對(duì)較高，表明在轉(zhuǎn)化工段氧氣量不是特別充足，并因此使CO2含量有一定的降低。同時(shí)，第2天夜班當(dāng)中，惰性氣體同前一天相比較高，說明為了保證系統(tǒng)壓力，在弛放氣量排放方面存在一定的不足，并因此使第2天惰性氣體含量較高。由此可知，在甲醇合成當(dāng)中，惰性氣體并不會(huì)參與到實(shí)際反應(yīng)當(dāng)中，而其存在的意義則是，在對(duì)合成器當(dāng)中組分分壓進(jìn)行降低的基礎(chǔ)上降低反應(yīng)速率，在對(duì)裝置能耗進(jìn)行增加的基礎(chǔ)上降低總碳轉(zhuǎn)化率以及單程合成率。

1.3 系統(tǒng)壓力

在實(shí)際甲醇生產(chǎn)中，通常通過弛放氣排放量的方式實(shí)現(xiàn)合成合理的控制。而合成工段系統(tǒng)壓力還將受到來自轉(zhuǎn)化系統(tǒng)壓力、焦?fàn)t氣壓縮機(jī)以及不同工段阻力的影響。該企業(yè)在同一天夜班、白班數(shù)據(jù)為參考的基礎(chǔ)上，對(duì)合成系統(tǒng)壓力的影響進(jìn)行了分析，見表3。

表3 甲醇分廠氣體成分

根據(jù)表3數(shù)據(jù)，在新鮮氣成分沒有發(fā)生較大變化的情況下，系統(tǒng)壓力、CO以及CO2的單程合成率都具有一定量的提升。從化學(xué)反應(yīng)方程式中也可以了解到，在對(duì)系統(tǒng)壓力進(jìn)行提升的情況下，對(duì)正反應(yīng)方向具有有利的作用，更有利于提升甲醇含量。通過前系統(tǒng)阻力的適當(dāng)降低，能夠有效實(shí)現(xiàn)合成系統(tǒng)壓力的提升。對(duì)此，在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中，需要多采取清洗更換壓縮機(jī)進(jìn)氣排氣閥門、更換精脫硫工段前面過濾器內(nèi)焦炭、脫硫劑等方法降低系統(tǒng)阻力來提高合成系統(tǒng)壓力，從而提高甲醇合成能力。

2 結(jié)束語

在甲醇生產(chǎn)中，對(duì)其產(chǎn)生影響的因素有很多，作為甲醇企業(yè)，在實(shí)際生產(chǎn)當(dāng)中需要聯(lián)系實(shí)際科學(xué)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)甲醇產(chǎn)量的提升。其中，提升氧氣量與煤氣量是甲醇分廠擴(kuò)能改造的關(guān)鍵內(nèi)容。而在生產(chǎn)控制方面，保證氣體凈化效果、防止催化劑中毒、防止煤氣中的焦油等雜質(zhì)帶入催化劑槽中增加系統(tǒng)阻力等都是提升甲醇產(chǎn)量的重要方式，需要在實(shí)際生產(chǎn)中恰當(dāng)控制。

[1] 董永波.焦?fàn)t氣制甲醇補(bǔ)充二氧化碳提高焦?fàn)t氣利用率[J].氮肥技術(shù)，2013,34(2):12-14.

[2] 武振林.30萬t/a焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝在工業(yè)中的應(yīng)用[J].天然氣化工(C1化學(xué)與化工),2012,37(4):34-39.

[3] 施玉山.焦?fàn)t煤氣制甲醇技術(shù)概述[J].能源與節(jié)能,2012(8):37-39.

[4] 楊柱榮，蹇守華，武振林，等.焦?fàn)t氣制甲醇原料氣凈化工藝淺析[J].天然氣化工(C1化學(xué)與化工),2011,36(2):42-45.

Analysis of factors influencing methanol production in methanol process

WANG Haifeng

(Datong Guangfa Chemical Industry Co., Ltd., Datong Shanxi 037000, China)

In process of methanol, there are many factors affecting the content of methanol, such as reaction temperature, gas content of raw material, synthetic system pressure and gas composition. In this paper, some factors influencing the yield of methanol in methanol process are studied.

methanol process; methanol production; influencing factors

2017-03-06

王海峰，男，1983年出生，2007年畢業(yè)于中北大學(xué)，本科，助理工程師，從事煤制甲醇研究。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.02.33

TQ223；O623.4

A

1004-7050(2017)02-0098-02

生產(chǎn)與應(yīng)用