煤氣化制甲醇的重要意義及基本的工藝流程概述

潘峰

摘 要 甲醇作為一種可以緩解能源緊張的重要化工原料在我們的生活中被廣泛應用。本文探究以煤氣化方式來制取甲醇的重要意義，并詳細介紹制造的工藝流程。

關鍵詞 煤氣化;甲醇;反應

在經濟不斷發展，物價不斷上漲的今天，甲醇作為一種重要的化工原料被應用起來，它與其衍生物能為資源緊缺、物價上漲的今天帶來一定的能源補充。油價日趨上升，甲醇的應用日趨變大，使得甲醇生產制造技術被推崇起來。

1用煤氣化的方式制取甲醇的重要意義

甲醇的制取應用得益于我國豐富的煤炭資源，以煤炭制造甲醇的工藝可以實現甲醇的制取，進而獲得更多甲醇的衍生物，例如甲醛、氯甲烷、合成橡膠等，另外利用某些生產工藝還可以實現甲醇對石油的替代。在化工應用領域，甲醇可以制造乙二醇，可以制造二甲醚，并且相關制造項目在我國化工領域都取得了不錯的成績。另外，以甲醇代替燃料的趨勢也越來越猛烈。代替燃料的主要方式有甲醇制造汽油、甲醇做燃料電池、甲醇和汽油做混合汽油等。甲醇制取汽油的技術已經被廣泛應用，這種技術使汽油的選擇性更高，并且實施制取工藝耗費時間短，制取使用的催化劑穩定性更高，廣受社會歡迎[1]。

2以煤氣化的方式進行甲醇制作的工藝步驟

2.1 煤氣化

（1）制造煤漿：把經過輸送系統運來的煤漿制作原料—直徑小于25毫米的煤干基放入煤斗里面。然后通過稱重給料機對送入煤斗的煤干基量進行控制，等到煤干基進入棒磨機之后就加入適量的水，以及一定數量的添加劑，實施棒磨機濕磨。另外，需要通過加入堿液控制煤漿的pH。等到煤漿的濃度值在65%上下浮動的時候，就可以通過出口槽泵對其加壓運輸至氣化工段煤漿槽。以這種方式制作煤漿，避免了粉塵到處飄揚，造成環境污染的情況。另外在制作的過程中摻入添加劑可以降低黏度，提高煤漿流動性。

（2）煤漿氧化制粗合成氣：制備得到的水煤漿需要和氧氣反應，以便制得粗合成氣。煤漿在加壓之后和高壓氧一起進入氣化爐，并發生一系列化學反應，通過氧化反應，得到一氧化碳、二氧化碳、氫氣、水蒸氣、少量甲烷等。這些氣體以及反應之后剩下的熔渣離開氣化爐進入激冷室進行水浴急冷降溫，氣體被降溫的同時也會被水蒸氣飽和，而后離開氣化爐，依次經過文丘里洗滌器、碳洗塔等洗滌過程，除掉氣體中所夾帶的灰塵，相對干凈的合成氣再進入下一加工階段進行處理。而熔渣則會在激冷室水浴之后與氣體分離，然后排進鎖斗，繼而排出渣池，被扒渣機運走。

（3）黑水處理：實施煤氣化操作的黑水渣水分離，以便實現水的循環利用。

（4）提高氫碳比：通過變換反應提高氫碳比，反應為： H2：CO+H2O→H2+CO2。

2.2 合成氣凈化

以低溫甲醇洗的工藝技術除去合成氣中的CO2、H2S以及其他含硫化合物雜質。本方法以低溫甲醇作為酸性氣體吸收液，低溫甲醇對酸性氣體的溶解性比較強，同時利用不同酸性氣在低溫甲醇中的溶解度不同，可以實現酸性氣分段吸收，達到合成氣的凈化作用。

2.3 甲醇合成

甲醇的合成借助甲醇合成塔得以實現，目前合成塔有冷激式合成塔、冷管式合成塔、水管式合成塔等，各有特點。目前，由于冷激式合成塔轉化率低，耗能高，差不多已經被淘汰;多床內換熱式合成塔的前身是大型氮合成塔，以三床或者四床內換式形式存在;水管式合成塔具有較高的傳熱系數，具備移走反應熱的良好效果，減少傳熱面積，在此類合成塔里面可以裝更多的催化劑，合成甲醇的同時，還可以生產中壓蒸汽，是應用得比較廣泛的理想型合成塔，但是一般應用于大型裝置中。冷管式合成塔對碳進行轉換的效率雖然比較高，但是副產蒸汽的效率不高，在大型裝置中沒有被很好的應用。具體采用哪類合成塔要根據實際情況決定。

2.4 甲醇精餾

甲醇精餾有兩種方法，分別是ICI的兩塔流程工藝和Lurgi三塔流程工藝。前者的精餾操作比較簡單，耗資少，但能耗高;后者雖然精餾的步驟復雜，但是能耗低。通常對于大、中規模甲醇裝置，選擇Lurgi三塔流程工藝，更具優勢，主要體現在流程中具備一個加壓操作的主精餾塔，主精餾塔塔頂甲醇蒸汽可以作為常壓精餾塔的再沸器熱源，這種工藝的總耗能會比ICI的兩塔流程工藝降低20%～30%。另外，三塔流程中增加了回收塔，著重對常壓精餾塔產生的甲醇廢水進行了回收，既提高了甲醇回收率，又減少了污染物的排放[2]。

3甲醇合成工藝常出現的問題

循環氣中惰性氣體含量。循環氣中的惰性氣體通常為甲烷、氮氣及氬。這些氣體不參與甲醇合成的反應，但會在合成系統中逐漸積累而增多。循環氣中的惰性氣體的增多會降低CO、CO2、H2的有效分壓，對CH3OH的合成不利，影響粗甲醇產量，而且增加了壓縮機的動力消耗。但在系統中又不能排放過多，否則會引起有效氣體的大量損失。甲醇催化劑的活性問題，甲醇合成催化劑的壽命直接影響到甲醇合成系統的穩定運行，因此甲醇合成催化劑的保護也是甲醇生產的重中之重。氯中毒的主要原因是氯與催化劑中的銅、鋅發生反應生成氯化鋅和氯化銅。氯化鋅和氯化銅在催化劑表面流動，并與銅和氧化鋅發生置換反應，破壞催化劑的穩定結構，晶粒長大，發生氯中毒的“低溫燒結”現象。氯中毒不具有分層現象，在催化劑表面的徑向分布與硫中毒明顯不同。而氯的來源就是冷卻水和循環氣中夾帶的，故工藝用水應采用一級脫鹽水。另外，不同的催化劑回收再生時氯是否去除干凈也是一個來源。

4結束語

甲醇作為一種清潔燃料在使用的過程中，排入空氣的CO以及氮氧化物比較少，應用比較廣泛。由于甲醇的眾多優點，導致化工企業對甲醇的大量制取生產，因此生產過程必須按照嚴格的工藝流程進行。目前采用比較多的制取甲醇的方法是煤氣化制甲醇，執行一定步驟的操作，首先制作煤漿，其次制作粗合成氣，再次進行合成氣凈化，然后合成甲醇，最后進行甲醇精餾，每一個步驟都需要按照規范執行。選擇工藝流程和設備要科學合理，另外，不管在制取的哪一個階段都需要考慮到環保問題，實施安全、環保、效益的煤氣化制甲醇工藝。

參考文獻

[1] 馮亮杰，鄭明峰，尹曉暉，等.煤制甲醇項目的煤氣化技術選擇[J].潔凈煤技術，2015（2）：41-45.

[2] 鄭洪亮.以褐煤為原料制取甲醇合成氣煤氣化技術的選擇[J].廣州化工，2016（5）：56-58，76.