摘 要：化工行業(yè)是國家經(jīng)濟發(fā)展與人民生活的重要基礎(chǔ)，甲醇是工業(yè)生產(chǎn)中的一種重要的基礎(chǔ)性物料，做好甲醇的生產(chǎn)對于提高化工生產(chǎn)的效率、經(jīng)濟效益有著十分重要的意義。做好對于甲醇生產(chǎn)中的工藝進行改進、優(yōu)化，做好補碳技術(shù)在甲醇生產(chǎn)中的應(yīng)用，能夠有效的降低甲醇生產(chǎn)過程中的氫氣排放量、提高了生產(chǎn)甲醇的濃度，從而降低了單位甲醇生產(chǎn)對天然氣等能源的消耗量。通過對甲醇生產(chǎn)工藝進行改進，在實現(xiàn)對于甲醇生產(chǎn)過程中工廠排放廢氣回收利用的同時，減少了甲醇生產(chǎn)的廢氣排放量，在實現(xiàn)了甲醇生產(chǎn)的節(jié)能與環(huán)保的同時提高了企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟效率。

關(guān)鍵詞：甲醇生產(chǎn)；工藝優(yōu)化；節(jié)能環(huán)保；經(jīng)濟效益

前言

甲醇作為化工生產(chǎn)中的最基本的有機原料之一，其能夠在甲醛、醋酸等有機品的生產(chǎn)與農(nóng)藥制備與醫(yī)藥的生產(chǎn)中發(fā)揮著巨大的作用。但是甲醇在生產(chǎn)的過程中也伴隨著巨大的能源消耗與有害氣體的排放，在經(jīng)濟全球化與環(huán)保全球化的今天，做好甲醇生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，降低甲醇生產(chǎn)過程中對于能源的消耗與溫室氣體的排放量，促進低碳環(huán)保是現(xiàn)今乃至今后一段時間內(nèi)化工工程發(fā)展的重點。文章將在分析甲醇生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上對如何實現(xiàn)甲醇生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，實現(xiàn)低碳環(huán)保進行分析與闡述。

1 甲醇生產(chǎn)工藝簡介

甲醇是化工生產(chǎn)中的重要的化工原料，在甲醇的生產(chǎn)過程中主要是通過對天然氣進行轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)甲醇的生產(chǎn)?，F(xiàn)今，在國內(nèi)通過對天然氣進行轉(zhuǎn)化來實現(xiàn)甲醇的制備的形式眾多、繁雜，歸結(jié)來說，這些天然氣的轉(zhuǎn)化工藝可以分為：一段蒸汽轉(zhuǎn)化法、兩段轉(zhuǎn)化法和換熱式轉(zhuǎn)化三種方法。在這些方法中，一段蒸汽轉(zhuǎn)化法的后續(xù)工藝可以分為補碳和不補碳兩種，當(dāng)采用補碳工藝時，對于補碳的時間選在轉(zhuǎn)化前或是轉(zhuǎn)化后都可以，但是需要有相應(yīng)的生產(chǎn)流程與其相匹配，不同的補碳時間使得天然氣的轉(zhuǎn)化工藝流程有所差異。對于天然氣轉(zhuǎn)化過程中采用補碳生產(chǎn)流程的，通過對甲醇生產(chǎn)的設(shè)備條件和生產(chǎn)系統(tǒng)進行相應(yīng)的改進，利用化工廠尾氣完成轉(zhuǎn)化前的補碳操作，在實現(xiàn)降低廢氣排放量的同時，減少了甲醇轉(zhuǎn)化所需消耗的天然氣的用量；在提高甲醇生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)效率的同時，減少了溫室氣體和天然氣的消耗量，實現(xiàn)企業(yè)的節(jié)能環(huán)保和經(jīng)濟增效。

2 甲醇生產(chǎn)中的一段蒸汽轉(zhuǎn)化法的生產(chǎn)原理

甲醇生產(chǎn)制備過程中采用一段蒸汽轉(zhuǎn)化法的原理如下：在天然氣轉(zhuǎn)化的過程中，一部分的一氧化碳和水蒸氣會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為CO2和H2，在這一反應(yīng)過程中，CO2的生成速率要遠低于天然氣轉(zhuǎn)化為CO和H2O的速率，因此，在天然氣轉(zhuǎn)化的過程中會存在著大量的氫氣，這些氫氣的量遠遠多于甲醇制備所需要的量。通過對甲醇生產(chǎn)過程中進行抽樣分析后發(fā)現(xiàn)，每生產(chǎn)1t甲醇將會產(chǎn)生約1000m3的H2，這些生產(chǎn)出來的H2在生產(chǎn)回路中不斷循環(huán)堆積既影響效率又對生產(chǎn)安全造成不小的隱患，生產(chǎn)回路中大量的H2堆積將會使得回路中的生產(chǎn)有效氣體的濃度大幅下降，導(dǎo)致甲醇合成系統(tǒng)回路的規(guī)模大幅增加，從而使得回路中循環(huán)氣壓縮所消耗的能量大幅增加，氫氣則僅僅作為轉(zhuǎn)化爐的燃料進行燃燒消耗，使得大力的氫氣被白白浪費。為提高甲醇的經(jīng)濟效益并實現(xiàn)甲醇生產(chǎn)過程中的節(jié)能環(huán)保，需要對甲醇制備過程中的有效氣體的排放與回收利用進行充分的考慮。通過對生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的多余的氫氣進行回收再利用，同時補充入生產(chǎn)所需的CO2可以使得甲醇的生產(chǎn)制備過程得以繼續(xù)進行，從而可以有效的提高甲醇的的產(chǎn)量和降低天然氣的消耗量。

3 甲醇生產(chǎn)工藝中的優(yōu)化方案分析

3.1 甲醇生產(chǎn)工藝優(yōu)化的整體設(shè)計思想

通過對甲醇一段蒸汽轉(zhuǎn)化法的生產(chǎn)過程進行分析后發(fā)現(xiàn)，為提高甲醇的生產(chǎn)效率，降低天然氣和溫室氣體的排放，關(guān)鍵在于要解決好甲醇生產(chǎn)設(shè)備中存在于循環(huán)管路中的，多余H2問題。解決生產(chǎn)過程中的多余H2存在著以下兩種思路：（1）對甲醇生產(chǎn)過程中所存在的多余的H2進行分離、提純，而后將這些H2用作其他化工產(chǎn)品的原料或是燃料。（2）可以通過在生產(chǎn)系統(tǒng)中進行補碳作用，從而使得生產(chǎn)系統(tǒng)中多余的H2能夠再次進行化學(xué)反應(yīng)，使得甲醇的生產(chǎn)量大幅增加。

對甲醇生產(chǎn)制備過程中進行補碳作業(yè)的方法主要有：（1）對甲醇在生產(chǎn)制備中所排放的CO2尾氣進行收集、提純，并將其重新補入到甲醇的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中。（2）對甲醇制備過程中煙道中的尾氣進行脫碳，并繼續(xù)補充一定量的天然氣，使得兩者能夠一同參與到甲醇的生產(chǎn)制備過程中。（3）通過使用兩段轉(zhuǎn)化法來對甲醇生產(chǎn)過程進行補碳操作，可以對二段部分所產(chǎn)生的CO2進行收集、保留，從而提高碳元素在轉(zhuǎn)化其中的含有量。對甲醇制備過程中進行補碳作業(yè)時選擇何種補碳方式，需要結(jié)合甲醇生產(chǎn)企業(yè)的實際生產(chǎn)情況進行判斷來決定。例如，某一甲醇生產(chǎn)企業(yè)補碳作業(yè)中使用的是甲醇化工廠中所排放的大量廢棄溫室氣體，在補碳方式中選擇一段蒸汽轉(zhuǎn)變法補碳工藝為宜。

3.2 甲醇生產(chǎn)工藝的流程優(yōu)化分析

當(dāng)使用一段蒸汽轉(zhuǎn)化法來進行甲醇生產(chǎn)時，其生產(chǎn)工藝流程如下：首先對甲醇生產(chǎn)的基礎(chǔ)性原料天然氣進行提純凈化。其次將凈化完成的天然氣與生產(chǎn)排放回收的提純CO2氣體相混合，使得兩者一同進入到飽和塔中，并在轉(zhuǎn)化爐中完成轉(zhuǎn)化。最后對轉(zhuǎn)化完成的氣體進行壓縮處理，從而使得甲醇合成和壓縮的流程能夠有效的結(jié)合，完成甲醇合成后繼續(xù)通過三塔流程完成對于甲醇的精餾、提純，從而得到精純的甲醇產(chǎn)品。

3.3 做好甲醇生產(chǎn)過程中的補碳

通過對甲醇制備過程進行一定的改造，采用輻射加熱的方式完成補碳，對CO2進行補充來減少甲醇在生產(chǎn)過程中對于天然氣的需求量，降低生產(chǎn)成本。優(yōu)化后的甲醇生產(chǎn)流程如下：首先完成對于生產(chǎn)所需要天然氣進行加氫和脫碳提純。其次對完成處理后的天然氣與回收凈化的CO2混合氣一同送入到飽和塔中進行生產(chǎn)轉(zhuǎn)化。再次將合成轉(zhuǎn)化的氣體送入到一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐中，在轉(zhuǎn)化爐中完成甲醇生產(chǎn)的補碳作業(yè)，經(jīng)過一番混合轉(zhuǎn)化，天然氣已經(jīng)變成了CO2、H2和CO的混合物。并對混合物氣體做好抽樣分析，對混合氣中各成分的含油率進行一定的調(diào)整，使其更適合與后續(xù)的合成生產(chǎn)，調(diào)整后的數(shù)值應(yīng)當(dāng)控制在2.05～2.1之間。最后將調(diào)整到位的混合氣送入到甲醇合成塔中進行甲醇的合成，對一段蒸汽轉(zhuǎn)化爐中所產(chǎn)生的反應(yīng)氣體進行冷卻處理后導(dǎo)入到壓縮機組中，對H2回收利用后將剩余的氣體作為甲醇生產(chǎn)所需要的燃料使用，對于生產(chǎn)出來的甲醇需要繼續(xù)通過甲醇精餾裝置進行提純，最終得到生產(chǎn)所需要的精甲醇制品。

3.4 甲醇生產(chǎn)工藝優(yōu)化后的效果評估

通過對改造后的甲醇生產(chǎn)流程進行統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)單位甲醇所需要的天然氣、廢氣排放量等都有不同程度的降低，以生產(chǎn)中所需要的天然氣為例，補碳改造后甲醇生產(chǎn)所需的天然氣由原先的1000m3降低到890m3，極大的降低企業(yè)的生產(chǎn)成本；補碳改造后，甲醇生產(chǎn)過程中的CO2和CO的轉(zhuǎn)化比提高到了2.2，從而使得循環(huán)管路中的H2的利用效率大幅提升，減少了甲醇生產(chǎn)中的溫室氣體的排放，使得整個甲醇制備更為節(jié)能、環(huán)保。

4 結(jié)束語

甲醇是重要的化工生產(chǎn)原料，在競爭日益激烈、人民環(huán)保意識不斷加強的今天，通過對甲醇生產(chǎn)流程進行改進優(yōu)化，在提高天氣利用率的基礎(chǔ)上減少了溫室氣體的排放，促進了化工生產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保。

參考文獻

[1]徐華銀，劉會楨.前補碳工藝在甲醇生產(chǎn)中的節(jié)能減排作用[J].石油和化工節(jié)能，2011，1.

[2]楊小艷.天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制甲醇裝置節(jié)能改造設(shè)計[J].化肥設(shè)計，2003，4.

[3]杜戰(zhàn)勝.基于低碳經(jīng)濟的甲醇廠生產(chǎn)工藝優(yōu)化方案分析[J].化工技術(shù)，2013，4.