甲醇合成及精馏单元的能效优化

王茜

陕西神木化学工业有限公司 陕西神木 719319

摘要：甲醇作为医药化工等领域的重要原料，已然成为当前人们的重点关注对象。甲醇除了能作为有机化工原料之外，在农业生产、国民经济发展方面也发挥不可替代的作用，对生态环境的污染程度小，能满足当前绿色环保的社会发展要求，因此必须给予甲醇合成及精馏单元的能效优化工艺高度重视，对甲醇合成工艺深入分析，对制作过程不断优化与完善，提升甲醇利用率。

关键词：甲醇合成；精馏单元；能效优化

0引言

在工业以及相关行业的快速发展下，对石油的需求量越来越大，当务之急，应该找寻能替代石油的资源。在经过反复实验和研究下发现，甲醇合成及精馏单元的能效优化工艺可以弥补这一局限，可以实现石油储量补充的目的。并且甲醇的利用率高，对生态环境不会产生太大污染，绿色环保。因此应该强化对此工艺的研究。

1甲醇合成工艺与方法

1.1 低压法

在甲醇合成中，低压法是应用比较普遍的工艺技术，与高压、中压等方法相比，低压法展现出的优势颇多。与高压法不同，在应用低压法进行甲醇合成期间，不会对环境温度做出提高要求，在300℃的温度下便可以开展相应操作。这种方式需要将铜基作为催化剂，以此获取足量的甲醇。低压法在应用时不需要太大成本投入，合成甲醇期间不会消耗太多原料，并且因为整个合成过程对环境要求不高，操作简单便利，所以在甲醇合成中的利用率较高[1]。

1.2 中压法

社会发展进程的深入推进对甲醇需求量持续增加，如果单纯利用低压法进行甲醇合成，很难满足社会发展需求。虽然低压法合成甲醇不需要投入太高经济成本，但应用的固定设备要花费很大费用，所以要想实现提高甲醇产量的目标，需要在设备方面加强投入。在甲醇合成过程中，将低压法作为依据，对此方法继续优化与完善，最终形成中压法。利用中压法进行甲醇的合成，能在原有低压法的基础上对气压环境增加，提升的比例在100%~160%。为提升甲醇合成效率与产量，同样要采用铜基作为催化剂辅助合成。但相比于低压法所应用的催化剂，中压法使用的催化剂更加便捷，不需要复杂的流程，对技术要求不高[2]。近年来，技术人员在研究甲醇合成工艺期间，会与我国中小氮肥的实际现状结合，并在合成氨过程中，成功产生甲醇。这种工艺在应用时无需投入高成本，整个过程能节约大量资金，同时设备的建设速度快，能在最短的时间内进入工作状态，因此很多生产企业会此工艺的青睐度较高。虽然运用中压法合成甲醇的工艺投资小，建设效率高，但铜基化合物的毒性很大，工作人员如果没有做好防护措施，很有可能出现中毒迹象。因而在实际操作环节，应该对硫的使用量严格管控。

1.3 高压法

与中压法和低压法比较，在利用高压法进行甲醇合成期间，整个过程的操作繁琐，对技术要求较高，需要投入高成本。并且最终生产出来的甲醇纯净度与预期存在的差异较大。在环境方面，高压法对温度等因素有很高要求。鉴于此种方式暴露出来的缺陷颇多，所以在甲醇合成中渐渐不被使用。应用高压法实施甲醇合成，必须确保气压在20~25MPa之间，由于对环境的要求较为严苛，所以要借助催化剂辅助完成，通过使用锌—铬催化剂完成氢气和一氧化碳的催化。在合成过程中，还要对温度加强控制，需要始终维持在400℃左右。在后续的研究中，为简化甲醇合成流程，科研人员对高压法进行了改进，比如在催化剂的使用上，运用铜基代替。改进后的高压法生产效率有所提升，但因为甲醇合成期间应用的新技术和新工艺逐渐增多，高压法也逐渐被淘汰[3]。

2甲醇合成塔

甲醇合成的方式方法有很多，除了比较常见低压、高压以及中压方法之外，也可以选择利用甲醇合成塔将甲醇合成完成。甲醇合成塔内部放催化剂，在外部利用水蒸作用实现对温度的灵活管控。甲醇合成塔的优势较多，能够随时随地对问题进行控制，甲醇合成过程不涉及复杂流程，操作简单便利，能获得较高转化率。针对甲醇合成阶段产生的蒸汽，能够重复使用，环保性和经济性高，因此科研人员对这种方法比较认可。甲醇合成塔是当前最新技术手段，有利于提升甲醇的纯度。

3甲醇合成及精馏单元的能效优化

在我国现阶段的工业生产中，对一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法的应用比较常见，以此达到对甲醇合成的目的。利用这种方法合成甲醇，需要应用多种原料，因此需要对传统工艺技术积极革新，在借助传统工艺技术优势的基础上，深入研究与分析，加大甲醇合成及精馏单元的能效优化力度，保证我国甲醇需求量能满足当代社会发展需求，真正实现对社会经济发展步伐稳定推进的目标。

方法一：

（1）在利用脱盐水换热器期间，整个过程产生的负荷偏低，必须跨越夹点完成换热操作，因此为提升甲醇合成的效率，简化操作流程，可以选择不使用脱盐水。采取此种方式，甲醇在合成期间能避免有太大的压力，有利于蒸汽的节约。

（2）在开展精加工粗甲醇工作时，先完成加压塔和精甲醇的换热操作，保证能将此环节产生的蒸汽节约下来，为后续工作的开展提供支持。如果在加热期间出现加热不足问题，需要借助合成器辅助完成，实现补充加热，让加热达到充足状态，将下一部分的能耗节省下来。在实际加工期间，如果1.2MPa蒸汽量出现减少情况，换热器的面积有可能出现不满足的问题，因此为避免不必要的问题出现，应该更换新的换热器。

（3）在经过一系列改进与优化后，由于高温热源的能量可以被高效运用，所以浪费问题能得到遏制。通过对整个工艺李流程的优化与完善，甲醇合成及精馏单元的能效优化能节约大量冷却水，能够获得良好成效。

方法二：

与方法一相比，利用方法二进行甲醇合成及精馏单元的能效优化，可以获得预期成效。倘若出入塔合成气已经将交换过程完成，温度会出现明显下降趋势，不能继续提供相应热量。在这种情况下，应该采取可行的办法对蒸汽分流，让部分蒸汽与入塔合成气交换。

（1）合理应用新增的换热器并将加热工作完成。为保证入塔合成气的温度能够与制定的要求一致，可以采取增加换热器的办法，将温度加热到68℃，之后采用低压蒸汽继续加热。通过这种方式，不仅不会出现浪费问题，还能达到对能源节约的目的。

（2）对工艺持续优化与完善，针对其中不能继续利用的脱盐水，可以采取冷却的方式处理，与预塔釜液完成换热。通过对这一工艺的更新，部分低压蒸汽能避免浪费。利用方法二，由于高温热源的能源利用率高，因此可以节约冷却循环水。

通过分析方法一和方法二可知，两种方法有各自的优势和特色，在选择期间要结合实际需求而定。但相比之下，方法一的操作更为便利，制作过程简单，值得被推广和使用。而方法二在操作方面涉及的环节的较多，整个过程比较复杂，但能让蒸汽得到大幅度节约，并且最终生成的甲醇中没有太多杂质，其中不会包含太多废物。方法二之所以被广泛使用，主要是因为在节约能源方面有很大优势。因此在对两种方法应用是，甲醇制造商要将自身需求作为基础，合理选择制作方案。

结束语：

综合而言，石油在现代社会经济发展中发挥的作用很大，但因为石油的储存量有限，再加上石油无法再生，所以为保证社会对能源的需求能得到满足，将石油资源供需之间的矛盾彻底解决，应该积极找寻替代石油的办法。利用甲醇代替部分石油，刚好能将当前的问题化解，因此要对甲醇合成及精馏单元的能效优化工艺深入研究，对甲醇制作工艺流程不断优化，避免在制作期间出现能耗问题，制作出纯净且利用率高的甲醇。

参考文献：

[1]庞战军.甲醇合成及精馏单元的能效优化分析[J].石化技术,2021,26(12):17+19.

[2]李小小,王婷玉,李丹.甲醇合成及精馏单元的能效优化分析[J].化工管理,2022(35):95-96.

[3]陈倩,李士雨,李金来.甲醇合成及精馏单元的能效优化方法思考[J].化学工程,2022,40(10):1-5.