龍昌強(qiáng)

（中海石油建滔化工有限公司，海南 東方 572600）

甲醇是常見(jiàn)的化工生產(chǎn)原料的一種，當(dāng)前在多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，醫(yī)藥、農(nóng)藥、燃料等化工生產(chǎn)體系中，甲醇均有著廣泛的生產(chǎn)應(yīng)用，當(dāng)前隨著全球范圍內(nèi)出現(xiàn)嚴(yán)重的能源危機(jī)問(wèn)題，天然氣甲醇的生產(chǎn)制造成為學(xué)科領(lǐng)域研究的重點(diǎn)問(wèn)題。天然氣甲醇生產(chǎn)過(guò)程中，重難點(diǎn)問(wèn)題的解決對(duì)生產(chǎn)有著限制作用，工藝問(wèn)題的處理是天然氣甲醇生產(chǎn)過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題。

1 天然氣制甲醇工藝概述

1.1 天然氣制甲醇分析

當(dāng)前社會(huì)建設(shè)向著科學(xué)化、先進(jìn)化的方向發(fā)展，石油資源在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中占據(jù)更加重要的作用，但是，當(dāng)前石油資源短缺的情況仍然十分嚴(yán)重，部分石油的價(jià)格甚至出現(xiàn)了上升的趨勢(shì)，為了滿足當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，需要用石油資源作為替代產(chǎn)品。資源開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，重視天然氣的利用價(jià)值，甲烷作為最主要的天然氣成分之一，在充分了解甲醇提取流程的前提下，提高制備的效率，改善我國(guó)能源利用的結(jié)構(gòu)，對(duì)于社會(huì)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有積極意義。天然氣主要的成分為甲烷，用天然氣制造甲醇，則需要將其進(jìn)行裂解處理，裂解制取甲醇需要蒸汽轉(zhuǎn)化、催化氧化以及非催化氧化等環(huán)節(jié)，其中蒸汽氧化是首先需要完成的內(nèi)容。在進(jìn)行工藝處理的過(guò)程中，甲烷通過(guò)氧化鋅床，將硫物質(zhì)降低到目標(biāo)水平后，通入一定量的水蒸氣，經(jīng)過(guò)加熱轉(zhuǎn)化處理后，向裝有鎳鉬催化劑的絕熱反應(yīng)器放置，完成反應(yīng)后，向轉(zhuǎn)化爐中放置來(lái)完成后續(xù)反應(yīng)。甲烷的水蒸氣裂解為一種吸熱的反應(yīng)程序，為了確保轉(zhuǎn)化能夠持續(xù)進(jìn)行，需要在爐管間提供一定的熱量，以確保燃料能夠穩(wěn)定燃燒，此為轉(zhuǎn)化反應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因?yàn)榧淄榈牧呀鉃楦粴浞磻?yīng)，應(yīng)該嚴(yán)格按照最佳氫碳比例進(jìn)行配比，以獲得更高的甲醇轉(zhuǎn)化率。

1.2 天然氣制甲醇工藝關(guān)鍵影響因素

轉(zhuǎn)化合成的過(guò)程中，最主要的影響因素是催化劑積碳問(wèn)題，氣體中如果高級(jí)烴含量更高，則在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，很可能會(huì)發(fā)生裂解，進(jìn)而出現(xiàn)催化劑的析碳問(wèn)題。水碳比能夠通過(guò)影響爐管壁的溫度影響甲烷的含量，如果甲烷的裂解析碳速率小于消碳速率，則不會(huì)出現(xiàn)析碳問(wèn)題。如果轉(zhuǎn)化管進(jìn)口位置的甲烷濃度較高，則轉(zhuǎn)化管出口的溫度維持不變，轉(zhuǎn)化的效率會(huì)隨之降低，通過(guò)提升轉(zhuǎn)化爐位置的溫度也會(huì)提升爐轉(zhuǎn)化效率，靠近頂部燒嘴的位置出現(xiàn)析碳的可能性會(huì)更高，將轉(zhuǎn)化爐的溫度控制在合理范圍內(nèi)，便不會(huì)出現(xiàn)甲烷裂解析碳的問(wèn)題。天然氣制甲醇的過(guò)程中，首先需要通過(guò)加熱裝置進(jìn)行天然氣的加熱處理，將加熱后的氣體向合成塔裝置處理后，確保其內(nèi)部的甲醇含量維持在55%，在加熱以及合成過(guò)程中，產(chǎn)生熱能釋放蒸汽，此蒸汽能夠在天然氣加熱的裝置中利用，作為加熱功能的主要設(shè)備。最后，對(duì)合成氣體進(jìn)行冷凝處理，通過(guò)冷凝將甲醇分離出來(lái)獲得粗甲醇，其他的水分通過(guò)反應(yīng)熱向合成裝置內(nèi)部流入，在合成處理的過(guò)程中，會(huì)有一些高溫?zé)嵴羝a(chǎn)生，相關(guān)的控制人員通過(guò)對(duì)此熱蒸汽進(jìn)行降壓處理，同時(shí)與熱蒸汽融合，在熱蒸汽達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)后，將其放入壓縮機(jī)中，在壓縮機(jī)的作用下融合。合成過(guò)程中，工作人員應(yīng)該做好各項(xiàng)參數(shù)的控制，各方面條件達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 工藝流程及其控制分析

2.1 精餾工藝及控制分析

粗甲醇的加熱處理是重要的精餾工藝之一，在進(jìn)行甲醇加熱的過(guò)程中，首先，將其送到預(yù)塔中處理，嚴(yán)格控制加熱的溫度，使其達(dá)到沸點(diǎn)，做好氣液分離處理，分離的液體應(yīng)該始終維持沸騰的狀態(tài)，因?yàn)榧状紝儆谳p餾分，主要在塔頂存在，但預(yù)塔頂?shù)牧肯鄬?duì)較少，為了防止浪費(fèi)，可以將其作為燃料進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理。在甲醇進(jìn)入蒸餾塔后，為了確保甲醇的蒸餾工藝成功，需要對(duì)各項(xiàng)流程工藝進(jìn)行完善，降低所消耗的能量，降低生產(chǎn)成本。節(jié)能型的流程主要是將蒸餾塔串聯(lián)處理，因?yàn)榇蟛糠值募状拣s出無(wú)溫度相對(duì)較高，在蒸餾塔上形成熱源，對(duì)熱能的利用效率具有重要意義。在蒸餾塔的塔頂冷凝后，能夠生成甲醇產(chǎn)品，這種特殊狀況下，甲醇產(chǎn)品的質(zhì)量整體較高，可以進(jìn)一步提升甲醇的生產(chǎn)產(chǎn)量，此過(guò)程中，甲醇生產(chǎn)量占總產(chǎn)量的一半以上，通過(guò)節(jié)能型蒸餾流程有利于提升甲醇產(chǎn)品的質(zhì)量以及產(chǎn)量，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生廢水。通過(guò)萃取水循環(huán)預(yù)塔隨后經(jīng)過(guò)汽化處理，能夠?qū)Ⅺ}水進(jìn)行回收利用，實(shí)現(xiàn)了廢水零排放的目標(biāo)。具有較高的節(jié)能型。甲醇精餾處理中重要的工藝環(huán)節(jié)包括多個(gè)，實(shí)際精餾的過(guò)程中，影響甲醇質(zhì)量以及產(chǎn)量的因素較多，包括流量因素、溫度以及壓力因素等，為了防止不良因素導(dǎo)致的影響，確保天然氣甲醇制作具有更高的效率，則需要做好溫度控制，相關(guān)人員對(duì)參數(shù)進(jìn)行科學(xué)控制，重視取樣檢驗(yàn)工作，更好地了解甲醇的質(zhì)量。如果條件允許，則需要每天對(duì)甲醇進(jìn)行取樣檢驗(yàn)，同時(shí)做好記錄工作，為了確保甲醇質(zhì)量達(dá)標(biāo)，應(yīng)該嚴(yán)格遵守相關(guān)操作的規(guī)程，防止出現(xiàn)各種問(wèn)題。甲醇進(jìn)行蒸餾的過(guò)程中，嚴(yán)格將塔頂?shù)臏囟瓤刂圃诤侠矸秶鷥?nèi)，以提升甲醇的濃度。相較其他國(guó)家的甲醇生產(chǎn)制作流程，我國(guó)的甲醇企業(yè)規(guī)模相對(duì)較小，使得甲醇制備效率受到阻礙，為了更好地控制生產(chǎn)質(zhì)量，應(yīng)該積極借鑒先進(jìn)的工藝流程，將反應(yīng)的壓力控制在一定的區(qū)間，提升甲醇的含量，確保其轉(zhuǎn)化率在60%以上。

2.2 天然氣制甲醇的轉(zhuǎn)化工藝

甲醇生產(chǎn)的過(guò)程中，天然氣的制備比例持續(xù)提升，相較發(fā)達(dá)國(guó)家的80%，我國(guó)的天然氣甲醇比例約為35%，因而應(yīng)該不斷優(yōu)化工藝流程，提升我國(guó)天然氣制備的比例，轉(zhuǎn)化工藝作為最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，需要做好各參數(shù)的控制，確保天然氣制備甲醇的成功率。通常，天然氣轉(zhuǎn)化分為直接轉(zhuǎn)化以及間接轉(zhuǎn)化兩種，間接轉(zhuǎn)化較為常見(jiàn)，能夠確保良好的轉(zhuǎn)化效果。天然氣制甲醇間接轉(zhuǎn)化的主要原理為蒸汽裂解原理，通過(guò)碳?xì)浔冗M(jìn)行相應(yīng)的生產(chǎn)原料的合成。當(dāng)前隨著科學(xué)技術(shù)持續(xù)發(fā)展，間接轉(zhuǎn)化的技術(shù)也持續(xù)成熟完善，但同時(shí)存在一定的缺點(diǎn)，而直接轉(zhuǎn)化法能夠改善制作過(guò)程中存在的缺陷，能耗相對(duì)較小，節(jié)約了實(shí)際操作所消耗的成本。而通過(guò)天然氣進(jìn)行合成氣制備過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)二氧化碳以及一氧化碳不足的問(wèn)題，使轉(zhuǎn)化的效率受到影響，為了防止出現(xiàn)這種問(wèn)題，通過(guò)二氧化碳蒸汽轉(zhuǎn)化的方式，在二氧化碳不足的情況下，進(jìn)行外部供應(yīng)，以滿足合成氣的需求，還可以通過(guò)二段轉(zhuǎn)化法將整個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程分為兩段，首先，進(jìn)行天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化，此為蒸汽催化轉(zhuǎn)化工藝，在轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，充分考慮催化劑積碳影響因素，合理控制水碳比，水碳比與爐管壁的溫度有密切的關(guān)系，通常應(yīng)該將水碳比嚴(yán)格控制在一定范圍內(nèi)，逐漸降低甲烷裂解析碳素率，防止出現(xiàn)析碳現(xiàn)象。還應(yīng)該合理控制原料的質(zhì)量，確定質(zhì)量范圍，為了確保管壁溫度，則需要控制好天然氣的氧化反應(yīng)，能夠防止出現(xiàn)甲烷裂解析碳的情況，不斷提升反應(yīng)溫度，控制所留存的甲烷量，轉(zhuǎn)化過(guò)程中，殘留的物質(zhì)完成反應(yīng)，能夠確保天然氣制取的有效性。對(duì)甲醇有效氣體組分的增加具有重要意義。為了確保甲醇制備的有效氣體量，需要做好制備過(guò)程中溫度、流量的觀察以及監(jiān)控，如果出現(xiàn)異常的情況，需要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，取樣工作十分關(guān)鍵，取樣過(guò)程中如果出現(xiàn)相關(guān)問(wèn)題及時(shí)上報(bào)。如在進(jìn)行CH4、CO、CO2等取樣，做好樣本的化驗(yàn)分析，為接下來(lái)的制備工作提供參考依據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前甲醇的市場(chǎng)供求基本維持平衡狀態(tài)，作為其他下游產(chǎn)品的中間物質(zhì)，甲醇仍然有較高的市場(chǎng)需要。隨著工業(yè)化水平的持續(xù)提升，甲醇的生產(chǎn)技術(shù)仍然未能達(dá)到社會(huì)發(fā)展的要求，自動(dòng)化程度相對(duì)較低，當(dāng)前國(guó)內(nèi)的煤化工程項(xiàng)目基本上依靠國(guó)外的技術(shù)以及設(shè)備完成生產(chǎn)，我國(guó)自主研發(fā)能力有待提升，為了更好地提升生產(chǎn)效能，節(jié)約能源資源，滿足甲醇生產(chǎn)工藝的技術(shù)要求，需要積極引進(jìn)國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)工藝技術(shù)，根據(jù)本土的情況，對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行進(jìn)一步的改進(jìn)優(yōu)化，將投資的耗損值降低，切實(shí)提升生產(chǎn)效率。