天然气制甲醇工艺流程及其控制研究

朱宸锋李强

摘要：石油资源在社会经济发展中发挥着重要作用。但近年来，逐渐出现了石油资源短缺的现象，石油价格呈现了上升趋势。为了满足当前经济的发展需求，寻找代替石油的资源是十分重要的。这就需要对天然气资源加以重视，甲烷是其最主要的成分，能够进行甲醇的提取，因此需要了解相关流程，以便提高制备效率。

关键词：天然气制甲醇；工艺流程；控制

1天然气制甲醇的转化工艺

在甲醇生产中，天然气制备比例不断提高，发达国家已经达到了80%以上，但我国天然气制甲醇的比例仅为35%。因此，需要更熟练的掌握相关工艺流程。其中，转化工艺是最主要的流程之一，与天然气制甲醇成功率是息息相关的。一般来说，天然气转化分为2大类，一类是直接转化，另一类是间接转化。其中，后者的应用是比较多的，而且有利于实现良好的转化效果。天然气制甲醇的间接转化法主要是依据蒸汽裂解原理进行的，通过制作碳氢比的合成气生产相应的原料，例如甲醇。在科学技术不断发展的今天，间接转化法也更加成熟和完善，但其也有很多缺点，如高能耗等。而直接转化法在一定程度上弥补这一缺陷，其能耗是比较少的，节约了实际的操作成本。在运用天然气转化法进行合成气制备这一环节中，经常会出现二氧化碳量与一氧化碳量不足的问题，影响其转化效率。为了避免这一现象发生，可以运用加二氧化碳的蒸汽转化法，主要是当二氧化碳不足时，进行外部供应，以便满足合成气的需求。解决这一问题，还可以应用二段转化法，在使用该方法时最好以天然气为原理。具体而言，是将整个转化过程分为两段，第一段进行天然气的蒸汽转化，被称为蒸汽催化转化工艺。在这一过程中，需要对影响催化剂积碳的因素进行考虑。首先，科学合理控制水碳比。主要是因为水碳比与一段炉管壁的温度有关，而且对甲烷的含量有着直接影响，一般来说其水碳比应该在2.8——4.0。在这种状态下，会使甲烷裂解析碳素率逐渐降低，有效避免了析碳现象的出现。其次，需要合理控制原料气质量。这就需要根据实际情况，科学制定其质量。最后，确保管壁温度在合理范围之内，以免出现甲烷裂解析碳的问题。第二段进行天然气的部分氧化，这样会促使其反应温度不断提高，一般情况下可以达到800℃左右。同时，进行科学合理氧化转化还能够在一定程度上减少残留的甲烷量，提高了天然气制取甲醇的有效性，而且对甲醇有效气体组分的增加也具有重要意义。为了实现这一目标，不仅要对转化过程中的温度、流量进行观察和监控，以便出现异常情况进行及时调整，而且还需要做好相关的取样工作。例如，进行CH4、CO、CO2等取样，以便进行化验分析，为接下来的制备工作提供参考依据。

2合成工艺及控制分析

从实际角度出发，该种工艺是天然气制甲醇工艺的关键组成部分。该工艺的具体作用为，首先，利用加热装置将经过转换处理后的天然气进行加热处理，然后再将加热后的气体输送到合成塔装置当中进行合成处理，当转化后的天然经过加热以及合成处理之后其内部的甲醇含量将会达到55%。其次，在加热以及合成处理的过程当中会产生一定量的热能，并释放出相应的蒸汽，这些热蒸汽可以循环利用到天然气加热装置当中，为加热装置供应能力。最后，对合成气体进行冷凝处理，分离出甲醇，这时所得到的甲醇为粗甲醇。而所分离出的其他水分将通过反应热靠管流出合成装置内部。同时，在进行合成处理的过程当中必然会产生一些具有高温的热蒸汽，相关的工艺控制人员可以对这些热蒸汽进行降压处理并与转换期间所产生的热蒸汽进行融合，当蒸汽温度达到标准之后可以将其投放到压缩机当中共压缩机运转使用。另外，相关的工艺控制人员还必须要对合成气体的温度值、压力值进行动态监控以及调整，保证各方面条件达到合成标准，避免出现合成问题。

3精馏工艺及其控制

在精馏工艺流程中，对粗甲醇进行加热是最重要的环节之一。加热甲醇主要是在将其送到预塔之前进行的。并且对加热程度有明确要求，需要将其加热至沸点。达到这一要求，可以分离气液。分离出来液体需要一直保持沸腾的状态，而气体则属于甲醇的轻馏分。虽然轻馏分主要存在于塔顶，但预塔顶的量是比较少的，因此可以对其进行转化，将其作为燃料，以免浪费。当甲醇进入蒸馏塔时，可以证明甲醇的精馏工艺成功。现阶段，对甲醇蒸馏流程进行了完善，因此所使用的大多是节能型蒸馏流程，可以减少能耗，降低生产成本。这种节能型的流程主要是将两个蒸馏塔串联起来。在一个蒸馏塔的塔顶中可以生成很大一部分甲醇馏出物，其温度是比较高的，最高可达到120摄氏度左右。由于两个蒸馏塔是串联的，因此可以在另一个蒸馏塔上形成热源，对热能利用效率的提高具有重要意义。同时，当两个蒸馏塔塔顶气冷凝后，可以形成甲醇产品。相对而言，在这种特殊状态下产生的甲醇产品的质量是比较高的。与此同时，其整体产量也得到了进一步提高，在这一流程中所产生的甲醇产量约占总产量的一半以上，一般占55%左右。可见，在天然气制甲醇中，采用节能型蒸馏流程有利于从根本上提高甲醇产品的质量和产量。另外，该流程中节能特征还表现在对废水处理方面。在蒸馏中，不可避免的会产生一些废水。但是借助萃取水循环预塔，再经过汽提进行相应的处理，可以作为盐水进行回收和利用，进而实现了废水的零排放，可见其节能性是比较强的，具有独特的优势。甲醇精馏工艺是最关键的工艺之一，其工艺流程有多个，在实际精馏过程中，甲醇质量与产量受多种因素的影响。例如，流量因素、温度因素、压力因素等。为了减少不良影响，促使天然气制甲醇效率提高，保证甲醇的质量，必须做好相关的控制工作。这就需要在制备过程中，要求相关岗位人员对温度、压力等进行监控和科学合理的调节。同时，还需要进一步提高对取样检验工作的重视度。例如，可以让每班组对粗甲醇中CH3OH含量进行2次或者2次以上的取样检验，以便随时了解甲醇的质量。在条件允许的情况下，最好每天对甲醇相关含量进行取样和检验，并进行相应的记录。另外，为了确保甲醇质量达标，还需要严格遵守《岗位操作规程》，严格按照规程进行操作，可减少不必要的问题。例如，在该规程中，对常压塔顶温度进行了明确规定，因此在进行甲醇精馏时，需要将塔顶温度控制在65摄氏度左右，以便提高甲醇的浓度。虽然我国有完整的天然气制甲醇的工艺流程，但相对一些发达国家而言，我国天然气制甲醇企业规模比较小，工艺比较落后，阻碍了甲醇制备效率的提高。

4结论

现阶段天然气制甲醇工艺的有效应用已经成为我国工业行业的必然发展趋势。从实际角度出发，有效地将该种工艺应用到工业生产当中，不仅可以极大地提升甲醇工业生产企业的生产效率，同时还可以有效地降低不可再生资源的使用量，进而实现既定节能降耗目标，提升可再生资源天然气的有效利用率。因此，相关甲醇工业生产企业管理人员必须要将工作重心放到天然气制甲醇工艺流程及其控制的研究上，结合该项工业流程的特点，制定出具有针对性的控制措施，以此来保证天然气制甲醇工艺能够在工业产业当中发挥出应有的作用，进而提升工业产业的绿色化生产质量。

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