孫軍平 康杰（蒲城清潔能源化工有限責(zé)任公司，陜西渭南 715500)

甲醇新鮮合成氣氫碳比的優(yōu)化方法探討

孫軍平 康杰（蒲城清潔能源化工有限責(zé)任公司，陜西渭南 715500)

在全球資源危機(jī)的大背景下，尋找新型能源已經(jīng)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(xué)技術(shù)的新熱點(diǎn)。利用甲醇的新型合成氣氫碳比是在傳統(tǒng)的一次加工的基礎(chǔ)上，改進(jìn)試驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)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(yōu)化的解決方法。同時(shí)還需要考慮環(huán)境因素，避免造成環(huán)境污染。

甲醇；新鮮合成氣氫碳比；優(yōu)化方法；探討

隨著全球經(jīng)濟(jì)的加快，地球上的各種資源都出現(xiàn)匱乏的情況?？萍夹枰M(jìn)步和發(fā)展的直接動(dòng)力就是經(jīng)濟(jì)問題，因此各國科技研發(fā)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(jìn)行一次加工后的生產(chǎn)物，進(jìn)行新型合成氣氫碳比的方法進(jìn)行二次加工，可以提高合成氣體內(nèi)的碳?xì)浜?，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(duì)甲醇新鮮合成氣的加工過程和甲醇新鮮合成氣的優(yōu)化過程，進(jìn)行對(duì)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(tǒng)的合成過程

傳統(tǒng)制取合成氣的方法一般為以天然氣為原料進(jìn)行轉(zhuǎn)化，通過高溫加熱在一定的高溫壓強(qiáng)下，將天然氣更多的轉(zhuǎn)化為含氫氧量較高的可燃性氣體，提高轉(zhuǎn)化的利用率。傳統(tǒng)的試驗(yàn)方法簡單、方便，僅利用高溫加熱的方式來進(jìn)行轉(zhuǎn)化，所以在操作上的可行性較強(qiáng)。然而，在實(shí)際生產(chǎn)操作過程中，由于轉(zhuǎn)化管內(nèi)的溫度有限，天然氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化的很不徹底，一般都是氫多碳少，而且回收后的天然氣內(nèi)氫碳含量仍然很高，需要進(jìn)行多次循環(huán)利用。除此之外，利用天然氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化后的氣體，氣體內(nèi)含水量較高，其可燃性等功能不能達(dá)到最優(yōu)化的功能，轉(zhuǎn)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(jìn)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(nèi)氫碳比的比例，是節(jié)能環(huán)保的關(guān)鍵。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)甲醇新鮮合成氣中的氫碳比偏向氫時(shí)，即氣體內(nèi)部氫多碳少，甲醇進(jìn)行分離之后的原氣體內(nèi)部仍存在大量的碳被浪費(fèi)掉，被燃燒后的氣體進(jìn)行大氣環(huán)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(duì)大氣層具有破壞效力，而且對(duì)資源環(huán)境是一種浪費(fèi)。而且，分離得出的合成氣雖然易燃，但是由于氣體內(nèi)部的碳的含量過少，所以可持續(xù)性比較低，需要重復(fù)多次進(jìn)行燃放。從此段實(shí)驗(yàn)證明可知，在天然氣轉(zhuǎn)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(nèi)的碳的含量。

當(dāng)氣體內(nèi)部的氫少碳多時(shí)，通過高溫高壓或者燃燒得到的合成氣內(nèi)部仍存在許多燃燒不完全的黑色顆粒物，而且在進(jìn)行燃燒測試過程中，氣體燃燒通常伴隨黑煙，嚴(yán)重影響周圍的環(huán)境，污染空氣，沒有做到節(jié)能環(huán)保高效。因此，在此實(shí)驗(yàn)發(fā)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(nèi)部的含氫量。

只有當(dāng)氣體內(nèi)部的氫碳比滿足天然氣內(nèi)的化學(xué)計(jì)量數(shù)比例時(shí)，天然氣內(nèi)部的循環(huán)量，以及循環(huán)合成氣機(jī)的壓縮量最小，原氣體的利用率也最高。氣體在進(jìn)行燃燒的過程中，可燃燒性和可持續(xù)性最高，使得氣體燃燒更加節(jié)能減排。因此，從上述實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，將碳?xì)浔鹊谋壤O(shè)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(hù)環(huán)境、節(jié)能減排。

2 甲醇新鮮合成氣的優(yōu)化過程

2.1 兩次轉(zhuǎn)化

因此，在實(shí)際操作中，為了更有效的使合成氣內(nèi)的氫碳比比例接近最佳的比例，一般利用高溫高壓的狀態(tài)下，通過加大水蒸氣和一氧化碳、二氧化碳等含碳?xì)怏w的比例，提高轉(zhuǎn)化溫度等，造成在第一次轉(zhuǎn)化過程中，爐內(nèi)的氣體含量高于平均水平，此時(shí)合成氣內(nèi)的碳?xì)浔壤咏罴训谋壤齾^(qū)間。

在進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化過程中，一般是利用一次轉(zhuǎn)化過程中的廢料氣體，提高第一次的轉(zhuǎn)化率的同時(shí)，對(duì)廢料氣體進(jìn)行深度轉(zhuǎn)化。在二次轉(zhuǎn)化過程中，壁爐內(nèi)的氣體仍在燃燒放熱，水被蒸發(fā)釋放，燃料內(nèi)的氫碳比逐漸降低，二次轉(zhuǎn)化是絕熱反應(yīng)。因此，爐內(nèi)的溫度逐漸降低，利用空氣和天然氣之間的反應(yīng)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(yīng)過程中，第一次反應(yīng)充當(dāng)主反應(yīng)過程，將甲醇新鮮合成氣中的氫碳比計(jì)算都推到極限進(jìn)行計(jì)算填充，將得到完全反應(yīng)后的合成氣體導(dǎo)出，進(jìn)行提純使用。后爐內(nèi)進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化反應(yīng)，此時(shí)爐內(nèi)的氣體為未完全分離或燃燒的氣體，經(jīng)過二次加工轉(zhuǎn)化，即通過增大壓強(qiáng)，使甲醇與空氣內(nèi)的水蒸氣完全接觸，進(jìn)行反應(yīng)提供熱量，同時(shí)，也促使剩余的可燃性氣體進(jìn)行氫碳比轉(zhuǎn)化，得到最終需要的新鮮合成氣。

2.2 兩次補(bǔ)碳

在第一次反應(yīng)結(jié)束之后和第二次反應(yīng)之前，為避免氣體內(nèi)仍有未完全反應(yīng)的水蒸氣，一般進(jìn)行補(bǔ)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(nèi)的氣體含量，使得氣體能夠充分反應(yīng)。在第二次反應(yīng)之前，進(jìn)行補(bǔ)碳操作，主要是盡可能的增大氣體內(nèi)的碳含量，提高燃料燃燒的氫碳比，同時(shí)增加爐內(nèi)的氣體轉(zhuǎn)化率，保證氣體的使用過程效能最大化。

2.3 調(diào)整設(shè)備中水和碳的比例，在積碳產(chǎn)生的時(shí)候，通過提高水的比例可以在一定程度上降低結(jié)碳，降低出口的烴類物質(zhì)含量，這對(duì)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(huì)在一定程度上增加能耗，也會(huì)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(yīng)速度的提升。那么在生產(chǎn)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(shè)置為5到7之間。

3 結(jié)語

綜上所述，為提高氣體的最佳使用率，響應(yīng)節(jié)能減排的號(hào)召，需要實(shí)驗(yàn)人員針對(duì)不同的氣體含量進(jìn)行試驗(yàn)，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(xù)性，努力保證燃料的可利用性。如在試驗(yàn)操作過程中，進(jìn)行第一次轉(zhuǎn)化時(shí)，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(jìn)行多次循環(huán)利用,提高轉(zhuǎn)化比。

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