王卫芳

摘 要：甲醇这一化工原料由于应用量较大，市场的需求极高，但在当前的甲醇合成工艺中，会受到较多的影响因素干扰，降低甲醇的生成数量或质量。所以本文将针对甲醇合成工艺中各影响因素展开分析，明确影响因素的相关情况，能够在甲醇的工业化生产中，采取更好的防范措施，提高甲醇合成工艺，促进甲醇工业化生产的发展。

关键词：甲醇;合成工艺;影响因素

0 引言

甲醇合成工艺受到科学技术发展的影响，早期以木质素干馏法为主要合成工艺，年产量极低，仅为4.5万t/a，虽然能够采用氯甲合成工艺得到更好的年产量，但由于水解法的较大投入，难以应用到工业化生产中。煤、原油、天然气等原料作为当前工业化生产甲醇的主要原料成分，随着合成工艺的不断发展，已经具有较多的合成工艺方法，但不论采用哪种合成工艺，在工业化生产过程中，都会受到较多影响因素的干扰，制约甲醇合成的数量或质量，需要通过深入的挖掘分析，对影响因素的相关情况进行了解，才能够采取有效的防范措施。

1 甲醇合成工艺概述

合成压力的不同是对甲醇合成工艺进行分类的主要依据，能够分为低压法、中压法和高压法，我国的甲醇合成工艺以低压法为主，以一氧化碳、二氧化硫加压催化氢化法应用范围较广，能够分为原料气制造、原料气脱硫净化、甲醇合成和粗甲醇精馏等主要生产流程。

铜基催化剂是甲醇合成工艺中较为常见的催化剂，由于其具有较大硫化物毒害的敏感性，极易失去活性，就需要在工业化生产中，做好对原料气中硫化物的清除处理，否则就会对合成工艺质量造成影响。对于原料气的脱硫主要可以通过湿法脱硫和干法脱硫两种方式进行，湿法脱硫较为复杂，还能够分为化学吸收法、物理吸收法和直接氧化法三种。干法脱硫较为简单，虽然脱硫精度更高，但是设备体积庞大、反应速率慢，所以在实际的甲醇合成工艺中，湿法脱硫和干法脱硫常常组合应用，既能够满足对甲醇合成工艺的质量需求，又能够满足对甲醇工业化生产的效率需求。

催化剂是甲醇合成工艺中重要的载体，需要在高温和高压条件下确保足够的活性，也就是典型的复合气和固相催化反应的过程。初步合成后的甲醇中还存有较多的酮、水、醚、高级醇等杂质，并不能达到工业化生产的质量标准，还需要进行进一步的提纯精制。精制方法主要就是精馏操作，将甲醇中含有的易挥发的二甲醚等物质以及不易挥发的乙醇、水、高级醇等物质进行有效清除。

2 甲醇合成工艺的主要原理

通过一定的压力、温度和催化剂作用，促使H2、CO和CO2产生逆放热反应，就是甲醇的合成反应。但在合成反应中，除了主反应之外，还会产生较多的副反应。体积小和可逆的强放热反应就是甲醇合成的主反应，基于反应平衡的限制原则，H2、CO和CO2的甲醇合成并不能够完全彻底，所以要将已经合成的甲醇进行分离处理，再将没有合成反应的部分材料投入循环合成生产中。但在进行循环合成生产时，还会有较多的混合气惰性气体产生，必须要做好适当的弛放处理，才能够确保甲醇的循环合成生产质量。

3 甲醇合成工艺中的主要影响因素

3.1 温度影响因素

强放热反应是甲醇合成工艺的主要反应，需要对产生的热能进行介质冷却，避免催化剂温度的过度升高。如果当热能不断升高，基于化学反应原理可知反应速率必然会随着提高，但会影响到化学平衡常数的下降。所以在甲醇合成工艺中，需要将反应热能控制在一定的合理范围以内，这个合理范围的热能对催化剂的应用具有较大的影响。随着甲醇合成工艺的不断研究发展，在催化剂应用方面也积累了较多成果，当前已经能够达到190-280℃的催化剂应用热能温度范围。所以在进行甲醇合成工艺时，为了确保甲醇的合成质量，需要对催化剂的低温活性加以严格控制，才能够有效发挥催化剂的应用意义。在甲醇合成工艺的实践经验中，常用的铜基催化剂已经能够达到230-250℃的初期使用温度、250-270℃的中期使用度和270-280℃的后期使用温度。

3.2 压力影响因素

甲醇反应具有分子数减少的特性，当压力加大时，正反应同样会增高，反应中的催化剂强度也同样会随之提高。在甲醇合成工艺的压力表现中，影响因素主要包括催化剂活性、负荷标准、冷凝器分离质量、惰性气体含量等，都会引起压力的显著变化。在进行合成塔操作时，针对不同时期催化剂的活性表现的调整，能够起到对压力情况的调整作用。如果催化剂初期活性表现较好，可以将操作压力适当降低;如果催化剂后期活性表现较好，可以将操作压力适当提高，都能够对甲醇合成工艺的强度做到有效保障。所以针对甲醇合成工艺压力的影响因素，需要根据催化剂的活性、系统的能量、气体的组成等情况进行调整。

3.3 空速影响因素

催化剂和气体相接触的时间就是空速，如果要將甲醇生产工艺的空速提高，就需要减缓催化剂的反应，降低单程转化率，能够有效提高甲醇的产量，并降低其他副产物的产生。但是当空速显著提高时，循环生产的能耗的也会得到显著的提高，当空速提升范围过大，会造成反应温度的不断降低，产生热点后移的情况，甚至是导致反映温度无法达到合成标准的严重问题。

3.4 原料气中氢碳比影响因素

良好的甲醇反应合成工艺需要保持新鲜气体中2.05-2.15之间的氢碳比，以及入塔气体4-5的氢碳比。当氢碳比表现较低时，副反应的发生就会增多，且结碳情况更加严重，会导致催化剂的超温情况。当氢碳比表现较高时，大量的H2也会造成惰性组合的生成，导致不断升高的系统压力和驰放气量，使甲醇合成工艺的单耗被不断增加。对于入塔气体中的H2含量，需要进行适当的控制，能够将床层温度有效降低，也能够将副反应有效减少，还能够将羰基铁镍和高级醇的生成反应有效降低，使催化剂的寿命得到有效提高。

3.5 催化剂影响因素

催化剂对于甲醇合成工艺的影响较大，不同催化剂的特性或催化剂的不同表现，都会使甲醇合成工艺的操作产生相应的变化。通常催化剂的活性越高，代表着甲醇合成工艺的质量越好，能够对甲醇合成过程中的副反应进行有效压制，降低副反应产物的产生。甲醇合成工艺中操作条件发生变化时，也会导致催化剂的选择性发生变化，如果催化剂的选择性偏低，副反应的产物生成量就会增加。气体的组成情况对于催化剂的选择性也具有一定的影响作用，比如将CO2含量进行适当的提高，就能够对醚等副反应产物做到有效抑制。

3.6 其他气体成分影响因素

惰性气体成分主要包括N2、Ar和CH4等无法参与反应的组分，能够将甲醇合成工艺中的有效组分的分压降低，使反应速率受到抑制，导致合成能耗的不断升高，降低甲醇合成工艺的质量。但是通过惰性气体组分能够对催化剂床层温度的控制作用，提高催化剂的反应效率。通常需要保持10-20%的惰性气体含量，能够确保惰性气体产生有利作用。对于惰性气体的控制，还可以通过对驰放气量的控制进行调整，能够有效保障甲醇合成工艺的质量。

气体中含有的S、Se、Cl以及羰基铁镍等成分，如果得不到良好的控制，会导致催化剂中毒或孔隙堵塞等问题发生，降低催化剂的作用。尤其在甲醇合成工艺中，部分成分还难以被有效清除，始终对催化剂具有较大影响。为了确保甲醇合成工艺的质量，就必须注重脱硫等装置的设计，加强装置的水解和吸收功能，能够提高对不良气体的清除作用，提高催化剂的作用效果。

4 结语

甲醇合成工艺需要不断的理论研究和实践探索，能够将工艺的质量和效率进行提高，扩大甲醇工业化生产的影响力。本文对甲醇合成工艺中影响因素的分析，能够起到促进合成工艺优化的作用，提高甲醇工业化生产质量。

参考文献：

[1]王海燕.甲醇合成的工艺过程分析及控制分析点优化[J].化工管理，2018，No.486（15）：129-130.

[2]欧阳升，李生辉.低压甲醇合成工艺影响因素及运行情况浅析[J].中国石油和化工标准与质量，2018，v.38;No. 462（04）：165-166.

[3]路绳治.对甲醇合成工艺现状的有关思考[J].当代化工研究，2018，No.32（08）：168-169.