双塔并联式甲醇合成工艺的应用及优化

朱海军

摘 要：甲醇是化工生产的重要原材料，其在工业生产中具有广泛的应用。双塔并联式甲醇合成生产技术属于先进生产技术，能够在成本稳定、设备投资不高的情况下获得高质量的甲醇产品。本文首先介绍了双塔并联式甲醇合成生产技术的原理与基本特征，其次探讨了双塔并联式甲醇合成生产技术的应用途径，最后分析了技术升级革新的策略，希望可以有效提升技术应用水平，促进行业的稳定高速发展。

关键词：双塔并联;甲醇合成;技术优化

双塔并联式甲醇合成生产技术是近些年来行业内较为热门的甲醇生产技术。该技术的应用不但可以为企业节约大量的成本，同时也可以基于常规反应器来进行参数技术调整，从而获得更高的效益，满足现代化生产的需求。为了进一步探讨双塔并联式甲醇合成生产技术的革新策略，现就技术特征分析如下。

1 双塔并联式甲醇合成工艺概述

1.1 基本合成原理

双塔并联式甲醇合成技术是基于甲醇基本合成原理衍生而来的技术类型。甲醇合成本身属于多相催化反应，其同时也是一种能够放出大量热量的可逆反应。在整个反应过程中，不但可以产生大量的主产物甲醇，同时也能够获得丰富的副产物，包括烃类副产物以及其他类型的有机物。在大多数情况下，其转化效率与工艺技术水平密切相关，而一氧化碳、二氧化碳的转化率往往达不到100%，所以反应过程完成后还需要进行气体的分离，以此来提升合成气的气体纯度，同时实现原材料的回收利用，满足经济效益的要求。

1.2 主要设备与技术特征

双塔并联式甲醇合成生产技术实施过程中需要借助于合成塔、预热器、气泡、水冷器以及分离器等多种类型的设备共同完成生产任务。从技术特征的角度上来看，双塔并联式甲醇合成生产技术能够实现能量的合理利用，同时对温度的调节也十分便捷，可以随时对熱点、灵敏点进行控制。除此之外，催化剂应用过程中，由于原料气本身的毒性会通过绝热层进行吸附，所以大多数的毒性都不会对催化剂产生影响，从而有效提升了催化剂的寿命，延长了运作的时间。另外，由于技术稳定性强，该技术获得的产品也具有不错的生产质量，更容易获得良好的经济效益。

2 双塔并联式甲醇合成工艺的应用概况

双塔并联式甲醇合成生产技术在本项目中应用多年，最早引进于2009年，当时的设计负荷为125%，随着年份的增加，设计负荷不断增加，多年来均处于超负荷生产状态，但是采取了双塔并联的模式，技术稳定性强，操作的弹性区间较大，所以系统阻力没有发生明确的变化。根据国家相关技术标准，对于甲醇生产产品的乙醇含量具有明确的要求，不得超过50x10-6，产品质量完全能够达到预定的要求。在催化剂的生产强度与时空产率等方面，同样可以满足企业生产与经济效益的客观需求。双塔并联甲醇合成生产技术，通过甲醇副产合理控制的方式确保再沸器的加热水平，再次将富裕的蒸汽送入到管网当中，从而达到系统综合利用的效果。在生产实践中，需要考虑到温度、压力、空速等多个方面的影响因素，从而确保生产的整体效益。本项目实施过程中依然出现不少问题，需要进行技术革新与调整，包括传统的水冷技术应用过程中内部管路结垢后导致稳定性下降，影响生产安全。乙醇含量的控制标准不稳定，偶尔会出现产品质量不达标的问题、空冷器并联设置不到位等情况，采取技术革新均以解决。

3 双塔并联式甲醇合成工艺的优化策略

双塔并联式甲醇合成生产技术在应用过程中需要面对各种操作问题与技术难点，主要通过如下几个方面的技术优化途径予以改善。

3.1 空冷串水冷技术

传统的冷却生产模式对采取水作为冷却介质，但是由于这样的方式需要较大的用水量，同时也会产生大量的污水，严重影响环境，甚至会对生态系统构成影响。随着近些年来双塔并联式甲醇合成生产技术的不断发展，应用空冷技术代替水冷技术逐渐成为新的技术实现形式。在这个过程中，空气冷却器的主要优势在于维护成本低、运行难度小，同时由于不需要高负荷的运转，所以整体寿命也可以得到延长，经济效益提升显著。根据相关调查研究的结果来看，我国许多双塔并联式甲醇合成生产技术应用企业都存在供水不足的问题，所以采取该技术能够进一步降低水资源的浪费，满足生产的实际需求。在该技术应用过程中，冷却流程容易受到水温的影响，为了提升系统的稳定性，可以采取热量预热进塔原材料更替的模式，这样就可以通过空冷器的管段来进行气体流量调整，经过开度换热后满足温度控制的要求。

3.2 水冷器并联生产技术

采取单一水冷器进行双塔并联式甲醇合成生产时会遇到副产物大量堆积的问题，如果不及时处理，这些副产物会逐渐附着在内壁上导致换热的效率下降，最终会危害到整个循环气系统的稳定安全。除此之外，由于内壁的厚度增加，可能会导致内部管的强度下降，导致部分甲醇气体进入循环水的问题。一旦出现该问题，势必会导致系统的经济效益下降，甚至还会导致切气停车，严重影响企业的安全生产。为了解决该问题，仅仅依靠水冷器的技术改造是不可靠的，必须要添加新的并联水冷器，通过两台换热同时运行的方式来确保整体的换热效果，同时也可以避免上述提到的单台运行的问题。甲醇系统处于高负荷运转状态时，现阶段的甲醇合成水冷器无法达到高效换热的实际要求，此时会出现水冷器循环不足的问题。实际上，设计温度与运行负荷的条件对比差异较大，会导致副产物的出现，所以需要增设等热负荷的水冷器来满足并联的要求。通过添加该技术，能够有效抑制副反应的发生，不但延长了催化剂的整体寿命，同时也降低了生产的成本，获得了良好的经济效益。

3.3 驰放气的应用

驰放气的应用需要基于管网的技术改造。通过对燃烧气管网实施技术改造，可以很好的满足硫回收尾气处理的要求。但是在具体的使用过程中，燃料气的氨气含量较高会导致管线的堵塞问题，从而出现各种风险，甚至导致系统停车，影响生产。实际上，燃料气的管线内部不存在伴热反应，所以导致其出现堵塞后必须采取独立的管网进行运行，才能够有效提升运行效率。采用驰放气的添加技术，能够实现工艺技术指标的优化，燃料气的副产量能够满足要求，经过技术论证后确定甲醇合成副产的减压效果。

3.4 乙醇含量科学控制

随着近些年来甲醇市场的扩大，产品质量逐渐成为行业竞争的关键点。对于甲醇下游产品而言，高端的产品需求要与产品质量相互匹配。然而，国内许多企业在生产过程中一日按存在乙醇含量较高的问题，这也是限制我国甲醇产品价格的重要限制因素。为了实施科学的乙醇含量控制，就必须要做好气体成分的管理，包括合成塔的碳氢比控制以及甲醇分离器的出口温度控制等等。除此之外，对驰放气的气体量进行调整，做好萃取水量的控制等工序也可以满足乙醇控制的要求，进一步改善精制质量，确保甲醇的整体纯净度。

4 总结

综上所述，双塔并联式甲醇合成生产技术在甲醇工业生产中具有重要的应用价值，相比于其他类型的生产技术，该技术的稳定性强，收益高，同时对于维护的成本要求较低，能够适应各种不同类型的生产环境。在实施双塔并联式甲醇合成生产技术革新与技术升级过程中，需要特别关注空冷串水冷技术，并做好驰放气的综合应用，满足水冷器并联生产要求，实施乙醇科学控制，从而最大限度提升经济效益，满足生产的实际需求。

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