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基于甲醇的合成工艺过程及操控内容中问题探讨

来源:原创论文网 添加时间:2019-09-03

甲醇技师论文最新整理范文8篇之第八篇:基于甲醇的合成工艺过程及操控内容中问题探讨

  摘要:甲醇作为化工行业的主要应用原料之一, 其具有成本低、使用广等优点, 因此被广泛应用于各个行业当中, 其中主要为医疗、印染和化工等行业。根据当前甲醇的合成工艺过程及操控内容来看, 能够发现其还存在一些问题, 再加上甲醇的生产过程又比较特殊, 因此为了充分的提升甲醇合成效率、降低成本, 就必须及时优化甲醇合成工艺过程及操作控制流程, 进而提高其生产效率。

  关键词:甲醇合成; 工艺过程; 操作控制; 优化措施;

  0 引言

  甲醇作为工业生产当中非常重要的一种原料,其对生产的效率与质量都有着很大的影响,因此对其合成工艺进行研究是非常有必要的。

甲醇

  根据现阶段甲醇合成工艺的整体情况来看,可发现甲醇合成工艺已较为成熟,大多数是采用天然气来炼制甲醇,最常用的工艺技术包括:DAVY、Uhde和Lurgi等。不过,我国的甲醇合成工艺与技术相对还较为落后,产率还比较低,而且机械设备老化情况也非常的严重,根本无法满足当前市场的需求量以及对其质量的要求,因此对甲醇合成工艺过程及操作控制的优化就变得极其重要和迫切。通常甲醇合成工艺过程会消耗非常多的能源,因此为了降低成本,提高生产效率,我们就对甲醇合成工艺过程及操作控制方面进行了优化,以改善目前生产滞缓的现状,提高我国工业生产的效率。

  1 甲醇合成工艺过程研究

  想要从整体上加强甲醇的合成效率,只注重工艺技术水平的提高是远远不够的,还应该从整体上研究甲醇合成工艺过程及操作控制,然后实施有效的优化措施。

  1.1 甲醇合成反应机理

  甲醇合成反应都是经过催化剂的作用,形成复杂的可逆化学反应。其反应的机理为在一氧化碳中加入氢气最终合成甲醇,反应的化学方程式为CO+2H2=CH3OH.此反应过程中会放出大量的热量,因此从化学原理角度研究,同一温度下压力越大,则KN值就会越大,甲醇的产量也就会越大。反之,温度越高,则KN值就会越小,甲醇产量就会越小。由此可见,低温高压对甲醇的合成效果最佳。通常甲醇合成反应的催化剂有锌铬催化剂和铜基催化剂。不管是何种催化剂,其催化的过程均包括五个流程,分别为扩散、吸附、表面反应、解析以及扩散。都是先将气体由气相进入到催化剂当中,然后使所有的气体通过催化剂的作用在其活性表面生成吸附反应,形成吸附反应物,再使反应物脱附形成气体,最后将形成的反应气体从催化剂中再进入到气相当中。

  1.2 甲醇合成过程

  合成气制甲醇也是我国较为常用的一种甲醇合成方法,不过采用合成气制甲醇的过程十分的复杂和繁琐,整个流程也非常的耗费时间。在生产的实际过程中,采用的净化方法以及材料都有所不同,每一种甲醇的合成流程也都不同,主要可分为合成原料气、净化、压缩、合成以及精馏粗甲醇这几个环节。

  第一,合成原料气。合成甲醇的第一步就是准备原料氢与碳等氧化物。此环节主要用到石油、煤炭和天然气,通过蒸汽或者部分氧化反应进而转化,生成含有氢、一氧化碳和二氧化碳的混合气体。此环节对甲醇合成气的要求是(H2-CO2)/(CO+CO2)大约为2.1.

  第二,甲醇的合成。甲醇的合成过程中所用到的催化剂以及压力都有所不同,通常的温度分别为240~270℃以及360~400℃,经过催化剂的作用形成合成反应,进而产生甲醇。不过因为催化剂的影响,就使得产生甲醇的同时还伴有其他的副产物出现,因此所得的产物主要是甲醇和多种有机物相混合的溶液,也就是俗称的粗甲醇。

  第三,净化处理。此环节主要是将粗甲醇进行净化的过程,净化包括两种形式,分别为物理和化学净化,其中化学净化是用碱净化精馏当中无法分离的杂质,并调整pH值,而物理净化就是过滤杂质。

  第四,精馏粗甲醇。精馏的过程就是除去难以挥发的组分,比如二甲醚、乙醇、高碳醇以及水等。

  1.3 甲醇合成的方法

  如今随着科技的不断发展以及社会的不断进步,使得甲醇合成的方法已经不再是单一形式的,已出现了多种多样的形式。主要包括合成气法、联醇法和其他原料合成法等。

  当前工业采用最多的就是合成气法制甲醇,此种方法还可细分为三种形式:高压法、低压法和中压法。

  首先,合成气高压法。此方法的温度通常为340~420℃、压力为30.0~50.0 MPa,通过锌-铬氧化物的催化作用合成甲醇,此合成法已有很长时间的历史了,如今也是化工行业合成甲醇最为关键的方法。

  其次,合成气低压法。此方法合成甲醇的温度是275℃、压力是5.0 MPa,催化剂为铜基。因为近几年对此方法的工艺和催化剂的不断完善,使得合成气低压法合成甲醇更加的节省成本,在未来的发展当中有着显著的优势。

  最后,合成气中压法。此方法合成甲醇的原理为一氧化碳与氢气在235~315℃的温度和10.0~27.0 MPa的压力下合成甲醇。

  2 甲醇合成操作控制研究

  在甲醇合成过程中,如果操作不当,则会使催化剂的活性严重下降,进而使副产物变多,最终影响产品的质量,给甲醇的合成带来困难,所以对甲醇合成工艺进行优化和控制是很有必要的。对于优化方面来说,可从设备的选取和工艺参数的优化这两方面着手。

  2.1 工艺参数的优化

  甲醇合成过程中涉及的工艺参数有很多,主要包括压力、催化剂的应用、合成的效率、气体的组成和循环比等等。

  其中,从压力角度来说,生产压力对甲醇的合成效率和生产质量都有着一定的作用,因此,压力对甲醇合成非常重要。通过实践证明,高压更会促使甲醇合成,提高甲醇的生产效率,如果压力越大,则生产的效率就会越强。另外,催化剂的温度也会影响甲醇的合成效率。因此在甲醇的合成过程中,也要对催化剂的温度进行控制,这样才能确保有效的提高生产效率。不过,在生产当中,催化剂的温度不易提高太多,如果提高太多不仅会影响生产的效率,而且还会影响合成的质量。并且在甲醇合成过程当中,还应该将合成系统之中所存在的惰性气体随时排出,同时还应该很大程度的提升反应气体的浓度,以保障甲醇合成的效率和质量,进而提高反应的速度。

  2.2 生产设备的优化

  要想使甲醇合成工艺有效的提升,不仅要对其合成参数展开优化处理,还应对其生产设备进行优化控制,只有这样才能达到生产工艺的要求。因此为使合成甲醇的质量符合要求,就必须强化设备和工艺技术,从基础上减少因为设备和工艺技术的影响而造成甲醇质量不达标的现象发生。对于设备的优化方面来讲,应重点提升合成反应器的性能,如果设备的反应器温度小于规定范围,就会加大甲醇合成压缩机的进出压力差,进而造成反应设备出现超压等现象,使得设备的消耗能源增多,从而导致甲醇合成的成本增大,除此之外,还很容易引发生产设备出现故障。

  因此,我们在对生产设备进行优化的时候,应将各项参数保持稳定,作为生产的标准,增大反应设备当中的含气量,以免在甲醇合成的过程当中发生增压的情况。同时能够通过控制二氧化碳的含量来保护催化剂,以免因为二氧化碳发生波动而影响催化剂的性能,所以必须对催化剂采取保护措施,使温度保持在催化剂活性最好的情况当中。

  3 结语

  甲醇是化工领域当中极为常用的一种原料,对工业的生产有着非常重要的作用,被广泛的使用在各个行业当中。如今由于工业的不断发展和壮大,使得甲醇的用量越来越多,同时对甲醇的质量要求越来越高,因此对甲醇合成工艺及操作控制进行优化就变得非常重要。有效的优化措施,不仅能够加强甲醇的合成效率,还能充分的提升甲醇的整体性能,对工业的生产有着极大的影响。因此必须对其各项工艺参数进行优化,使甲醇合成更加高效,同时满足生产要求。

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