孙晓东 (格尔木炼油厂 816000)

甲醇是重要的化工产品，也是重要的化工原料，广泛应用于有机中间体、医药、农药、染料、塑料、合成纤维、合成橡胶及其它化工生产。随着全球范围内的石油、煤能源危机与日严重，天然气制甲醇转化工艺的开发正成为各个国家和企业研究的重点。在世界发达国家的甲醇生产中，天然气基工艺制备比例超过80%，而我国已建和在建的天然气基制甲醇不足35%。因此，我国当前应该不断加快天然气制甲醇生产工艺的研究，扩大天然气制甲醇的生产规模。

一、天然气制甲醇的转化工艺

天然气转化可分为间接转化和直接转化两类，当前应用较多的是间接转化法。间接转化法，即首先采用蒸汽裂解制成一定碳氢比的合成气，然后经合成气生成甲醇等化工原料。该工艺虽然较为成熟，但反应条件苛刻，且能耗很高；直接氧化法能够大大降低投资和操作费用，因此倍受国内外学者的关注，其关键是新型催化剂和高效反应系统的开发。天然气蒸汽转化法制的合成气中，氢过量而一氧化碳与二氧化碳量不足，工业上解决这个问题的方法一是采用添加二氧化碳的蒸汽转化法，以达到合适的配比，二氧化碳可以外部供应，也可以由转化炉烟道气中回收，另一种方法是以天然气为原料的二段转化法，即在第一段转化中进行天然气的蒸汽转化，只有约1/4的甲烷进行反应，第二段进行天然气的部分氧化，不仅所得合成气配比合适而且由于第二段反应温度提高到800℃以上，残留的甲烷量可以减少，增加了合成甲醇的有效气体组分。此工序中，岗位人员应对转化过程的各项温度、压力、流量等进行监控和调节，并每小时作好监测记录，对转炉气中CO 、CO2、H2、CH4、C2H6、N2等进行取样化验分析，并作好检验记录。

美国陶氏化学（DOW）公司研究出了一种全新的甲醇制备工艺，与传统工艺所不同的是：该工艺可以在温和条件下进行，突破了气相工艺与液相工艺的局限。该技术采用金基纳米管作为催化剂，反应温度优选30～90℃，反应压力在0.05～7.0MPa之间，当压力为1.0MPa时，甲醇含量可达128.0mmol。我国中科院通过一种高效催化剂——OB3b来进行天然气（甲烷）制甲醇的催化反应，转化率可以超过60%。美国亚利桑那大学首次将包括锌在内的金属原子插入到甲烷气体分子中，并精确地测定了所得到的“金属-甲烷化合物”分子的结构，使其成为将来天然气活化制甲醇的关键步骤。

二、合成工艺及其控制

天然气制甲醇的工艺流程中，合格的转化气通过离心压缩机压力达到需要的压力后进入合成工序。转化气首先要经过换热器设备的加热，再进入合成塔完成合成反应，经过合成塔的反应过后，甲醇的出口浓度能够达到55%。甲醇合成中释放出的热量可以产生蒸汽，用来对入塔换热器的加热。反应后的气体经过水冷，分离出粗甲醇；未能冷凝的气体驰放一定的惰性气体，再次循环进入压缩机同新转化的气体混合进入合成塔循环。ICI反应器属等温型列管反应器，通过反应热靠管将高温水迅速转移出去，并形成饱和蒸汽。蒸汽在经过一系列的降压后同转化工序中产生的蒸汽混合在一起，过热到相应的温度后，可以用作合成压缩机驱动透平的动力。合格的转化气通过离心压缩机压力达到规定压力后进入合成工序，在此过程中对合成气温度、压力进行监控和调节并每小时作好监测记录。

三、精馏工艺及其控制

粗甲醇在送入预塔之前先将其加热至沸点，而后进入塔内进行气液分离，气体主要形成于塔顶，是甲醇的轻馏分；塔底的液体通过再沸器的加热作用始终保持沸腾状态。实际上，预塔顶的轻馏分量较小，也可以将其送入转化炉中作燃料使用。预塔后的甲醇进入蒸馏塔中完成甲醇的精馏。目前采用较多的节能型蒸馏流程，通过两个串联的蒸馏塔进行甲醇的蒸馏工艺。在一塔的塔顶中能够生成120℃左右的甲醇馏出物，能够当成二塔的再沸器热源来提高热能的利用。塔顶气冷凝后即成为高质量的甲醇产品，其产量约占总产量的55%。该流程将工艺中产生的废水通过萃取水循环预塔，余量则送至转化工段中的汽提塔经汽提处理后，作除盐水回收，从而实现了甲醇蒸馏过程中废水的零排放。

甲醇精馏过程的操作，岗位人员对温度、压力、流量进行监控和调节，每班对粗甲醇中CH3OH含量进行两次取样检验和每班一次杂醇和甲醇残液取样检验，同时每天对精甲醇中间槽甲醇进行取样分析，并作好检验记录。精馏过程严格按《岗位操作规程》进行控制，常压塔顶温度控制在65℃，经过冷却后进入常压塔回流槽，当甲醇浓度达到99.9%以上后送入精甲醇储槽，对不合格的产品按《不合格控制程序》进行返工精馏操作。精馏后的甲醇样按检验计划由车间化验员每天一次进行取样化验和分析，并填写《甲醇化验分析记录》，合格甲醇送入精甲醇储槽后外销。

四、结束语

当前我国多数天然气制甲醇企业规模较小，能耗高，生产成本大，始终无法与进口甲醇形成有力的竞争优势。随着天然气制甲醇的用途日趋广泛，市场对甲醇的需求越来越高，甲醇工业的繁荣有着良好的前景。因此，进一步加强甲醇与其它生产工艺的耦合，提高集成工艺的设计，促进能源系统的优化配置，积极开发新工艺、新技术的研究，不断提高企业竞争力，推动甲醇工业技术水平的发展，是当前我国甲醇生产企业面临的重要课题。

[1]陈仕萍，乙炔尾气制甲醇和天然气制甲醇的比较[J].天然气化工，2006(01)

[2]马宁，诸林，天然气制甲醇的工艺现状及发展前景[J].化工时刊，2006(11)

[3]晏少辉，天然气制甲醇转换系统工艺[J].石化技术，2007(01)

[4]刘一静，刘瑾，天然气制甲醇合成气工艺及进展[J].化工时刊，2007(05)