摘要：化工行业是国家经济发展与人民生活的重要基础，甲醇是工业生产中的一种重要的基础性物料，做好甲醇的生产对于提高化工生产的效率、经济效益有着十分重要的意义。做好对于甲醇生产中的工艺进行改进、优化，做好补碳技术在甲醇生产中的应用，能够有效的降低甲醇生产过程中的氢气排放量、提高了生产甲醇的浓度，从而降低了单位甲醇生产对天然气等能源的消耗量。通过对甲醇生产工艺进行改进，在实现对于甲醇生产过程中工厂排放废气回收利用的同时，减少了甲醇生产的废气排放量，在实现了甲醇生产的节能与环保的同时提高了企业生产的经济效率。
关键词：甲醇生产；工艺优化；节能环保；经济效益
前言
甲醇作为化工生产中的最基本的有机原料之一，其能够在甲醛、醋酸等有机品的生产与农药制备与医药的生产中发挥着巨大的作用。但是甲醇在生产的过程中也伴随着巨大的能源消耗与有害气体的排放，在经济全球化与环保全球化的今天，做好甲醇生产工艺的优化，降低甲醇生产过程中对于能源的消耗与温室气体的排放量，促进低碳环保是现今乃至今后一段时间内化工工程发展的重点。文章将在分析甲醇生产工艺的基础上对如何实现甲醇生产工艺的优化，实现低碳环保进行分析与阐述。
1甲醇生产工艺简介
甲醇是化工生产中的重要的化工原料，在甲醇的生产过程中主要是通过对天然气进行转化来实现甲醇的生产。现今，在国内通过对天然气进行转化来实现甲醇的制备的形式众多、繁杂，归结来说，这些天然气的转化工艺可以分为：一段蒸汽转化法、两段转化法和换热式转化三种方法。在这些方法中，一段蒸汽转化法的后续工艺可以分为补碳和不补碳两种，当采用补碳工艺时，对于补碳的时间选在转化前或是转化后都可以，但是需要有相应的生产流程与其相匹配，不同的补碳时间使得天然气的转化工艺流程有所差异。对于天然气转化过程中采用补碳生产流程的，通过对甲醇生产的设备条件和生产系统进行相应的改进，利用化工厂尾气完成转化前的补碳操作，在实现降低废气排放量的同时，减少了甲醇转化所需消耗的天然气的用量；在提高甲醇生产企业生产效率的同时，减少了温室气体和天然气的消耗量，实现企业的节能环保和经济增效。
2甲醇生产中的一段蒸汽转化法的生产原理
甲醇生产制备过程中采用一段蒸汽转化法的原理如下：在天然气转化的过程中，一部分的一氧化碳和水蒸气会产生化学反应而转化为CO2和H2，在这一反应过程中，CO2的生成速率要远低于天然气转化为CO和H2O的速率，因此，在天然气转化的过程中会存在着大量的氢气，这些氢气的量远远多于甲醇制备所需要的量。通过对甲醇生产过程中进行抽样分析后发现，每生产1t甲醇将会产生约1000m3的H2，这些生产出来的H2在生产回路中不断循环堆积既影响效率又对生产安全造成不小的隐患，生产回路中大量的H2堆积将会使得回路中的生产有效气体的浓度大幅下降，导致甲醇合成系统回路的规模大幅增加，从而使得回路中循环气压缩所消耗的能量大幅增加，氢气则仅仅作为转化炉的燃料进行燃烧消耗，使得大力的氢气被白白浪费。为提高甲醇的经济效益并实现甲醇生产过程中的节能环保，需要对甲醇制备过程中的有效气体的排放与回收利用进行充分的考虑。通过对生产过程中所产生的多余的氢气进行回收再利用，同时补充入生产所需的CO2可以使得甲醇的生产制备过程得以继续进行，从而可以有效的提高甲醇的的产量和降低天然气的消耗量。
3甲醇生产工艺中的优化方案分析
3.1甲醇生产工艺优化的整体设计思想
通过对甲醇一段蒸汽转化法的生产过程进行分析后发现，为提高甲醇的生产效率，降低天然气和温室气体的排放，关键在于要解决好甲醇生产设备中存在于循环管路中的，多余H2问题。解决生产过程中的多余H2存在着以下两种思路：（1）对甲醇生产过程中所存在的多余的H2进行分离、提纯，而后将这些H2用作其他化工产品的原料或是燃料。（2）可以通过在生产系统中进行补碳作用，从而使得生产系统中多余的H2能够再次进行化学反应，使得甲醇的生产量大幅增加。对甲醇生产制备过程中进行补碳作业的方法主要有：（1）对甲醇在生产制备中所排放的CO2尾气进行收集、提纯，并将其重新补入到甲醇的生产环节中。（2）对甲醇制备过程中烟道中的尾气进行脱碳，并继续补充一定量的天然气，使得两者能够一同参与到甲醇的生产制备过程中。（3）通过使用两段转化法来对甲醇生产过程进行补碳操作，可以对二段部分所产生的CO2进行收集、保留，从而提高碳元素在转化其中的含有量。对甲醇制备过程中进行补碳作业时选择何种补碳方式，需要结合甲醇生产企业的实际生产情况进行判断来决定。例如，某一甲醇生产企业补碳作业中使用的是甲醇化工厂中所排放的大量废弃温室气体，在补碳方式中选择一段蒸汽转变法补碳工艺为宜。
3.2甲醇生产工艺的流程优化分析
当使用一段蒸汽转化法来进行甲醇生产时，其生产工艺流程如下：首先对甲醇生产的基础性原料天然气进行提纯净化。其次将净化完成的天然气与生产排放回收的提纯CO2气体相混合，使得两者一同进入到饱和塔中，并在转化炉中完成转化。最后对转化完成的气体进行压缩处理，从而使得甲醇合成和压缩的流程能够有效的结合，完成甲醇合成后继续通过三塔流程完成对于甲醇的精馏、提纯，从而得到精纯的甲醇产品。
3.3做好甲醇生产过程中的补碳
通过对甲醇制备过程进行一定的改造，采用辐射加热的方式完成补碳，对CO2进行补充来减少甲醇在生产过程中对于天然气的需求量，降低生产成本。优化后的甲醇生产流程如下：首先完成对于生产所需要天然气进行加氢和脱碳提纯。其次对完成处理后的天然气与回收净化的CO2混合气一同送入到饱和塔中进行生产转化。再次将合成转化的气体送入到一段蒸汽转化炉中，在转化炉中完成甲醇生产的补碳作业，经过一番混合转化，天然气已经变成了CO2、H2和CO的混合物。并对混合物气体做好抽样分析，对混合气中各成分的含油率进行一定的调整，使其更适合与后续的合成生产，调整后的数值应当控制在2.05~2.1之间。最后将调整到位的混合气送入到甲醇合成塔中进行甲醇的合成，对一段蒸汽转化炉中所产生的反应气体进行冷却处理后导入到压缩机组中，对H2回收利用后将剩余的气体作为甲醇生产所需要的燃料使用，对于生产出来的甲醇需要继续通过甲醇精馏装置进行提纯，最终得到生产所需要的精甲醇制品。
3.4甲醇生产工艺优化后的效果评估
通过对改造后的甲醇生产流程进行统计分析后发现，生产单位甲醇所需要的天然气、废气排放量等都有不同程度的降低，以生产中所需要的天然气为例，补碳改造后甲醇生产所需的天然气由原先的1000m3降低到890m3，极大的降低企业的生产成本；补碳改造后，甲醇生产过程中的CO2和CO的转化比提高到了2.2，从而使得循环管路中的H2的利用效率大幅提升，减少了甲醇生产中的温室气体的排放，使得整个甲醇制备更为节能、环保。
4结束语
甲醇是重要的化工生产原料，在竞争日益激烈、人民环保意识不断加强的今天，通过对甲醇生产流程进行改进优化，在提高天气利用率的基础上减少了温室气体的排放，促进了化工生产的节能环保。
参考文献
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[2]杨小艳.天然气蒸汽转化制甲醇装置节能改造设计[J].化肥设计，2003，4.
[3]杜战胜.基于低碳经济的甲醇厂生产工艺优化方案分析[J].化工技术，2013，4.
作者：刘霞洁 陆逸昕 李小军 单位：常州大学化工设计研究院有限公司