2013年煤制甲醇的发展前景及生产技术

      煤制甲醇即以煤为原料的甲醇生产工艺。在工业上，生产甲醇的主要原料为：煤炭、天然气、焦炉气；其次的原料还有以重油、石脑油、焦炉煤气、乙炔尾气等：以煤炭为主生产甲醇，这种结构符合我国油气资源不足、煤炭资源相对丰富的国情：

     一、甲醇产业在中国的前景

     化工产业的蓬勃发展拉动我国甲醇消费量快速增长。随着甲醇下游产品的开发以及甲醇燃料的推广和应用，甲醇的需求市场进一步扩张。2009年5月， 《车用燃料甲醇》及《车用甲醇汽油(M85)》两个国家标准正式发布，标志着以甲醇为基础调配大比例M85甲醇汽油的时机已经成熟：通常认识下，高比例甲醇汽油需要汽车改装发动机后才能使用，但一种无需改装发动机就可使用高比例甲醇汽油的新技术——“大比例甲醇催化燃烧技术”也已在国内研发成功，其通过新型的添加剂使高比例甲醇汽油更稳定且适合在普通的汽车发动机上使用，还能改变甲醇汽油在动力、启动、腐蚀等方面的弊端。

     二、甲醇的生产原理

     甲醇合成是可逆的强放热反应，受热力学和动力学控制，通常在单程反应器中，CO和CO的单程转化率低，未反应的CO、CO和Hl2需与甲醇分离．然后被压缩到反应器中进入一步合成。为了保证反应器出口气体中有较高的甲醇含量，一般采用较高的反应压力。根据采用的压力不同可分为高压法、中压法和低压法三种方法。

     1．高压法

     即用CO和H在高温(340～420℃)高压(30．0～50．0MPa)下使用锌一铬氧化物作催化剂合成甲醇：

     2低压法

     即用CO和H 为原料在低压(j．0MPa)和275℃左右的温度下，采用铜基催化剂(cu—Zn—Cr)合成甲醇。但低压法设备体积庞大，生产能力较小。

     低压法，目前世界上工业化比较成功的主要有：I．c．I．法合成工艺和鲁奇合成工艺：

     3．中压法

     为弥补低压法产量低体积大的情况，出现了中压法合成甲醇的工艺流程．它是在低压法基础上开发的在5～10MPa压力下合成甲醇的方法。

     三、甲醇的工艺流程

     1．大型煤制甲醇的典型流程

     由煤经煤气化制取合成气，再由合成气在催化剂条件下合成甲醇。煤与空气的氧化，再煤气化制得高CO的粗煤气，经高温变换将CO变换为H：来实现甲醇合成时所需的氢碳比，再经净化工序将多余的C0。和硫化物脱除后即是甲醇合成气，由于煤制甲醇碳多氢少，必需从合成弛放气中回收氢来降低煤耗和能耗：

     2．煤气化技术路线的选择

     2 l煤气化技术按气化炉的形式来划分，主要有固定床、流化床和气流床，大型装置一般选用气流床煤气化。气流床气化具有以下特点：

     2．1．1采用<O．2mm的粉煤；

     2．1．2气化温度达1400～1600℃，对环保很有利，没有酚、焦油， 有机硫很少，且疏形态单一；

     2．1．3气化压力可达3．；～6．5MPa，可大大节省合成气的压缩功；

     2．1．4碳转化率高，均大于95％，能耗低；

     2．1．5气化强度大。

     2．1．6但投资均较前两者高得多，尤其是Shell粉煤气化。

     从技术先进性、能耗、环保等方面考虑，对于大型甲醇煤气化应选用气流床气化为宜。目前，常用的、技术较成熟的气流床主要有干粉和水煤浆两种；从流程分，又可分为废热锅炉和冷激式流程。

     2．2干粉气流床气化技术

     该技术的特点是碳的转化率高，气化反应中，所产煤气中CO含量高，H 含量较低，这种煤气的热值较高。另外，这种气化炉均采用水冷壁而不是耐火砖，炉衬的使用寿命长：

     2．3水煤浆气流床

     适合于大型的水煤浆气化，有Texaco气化和Dow公司的LGTI气化技术。水煤浆气化技术的特点是煤浆带35～40％水人炉，因此氧耗比干粉煤气化约高20％；炉衬是耐火砖，冲刷严重，每年要更换一次；生成c0 量大，碳的转化率低，有效气体成份(CO+H )低；对煤有一定要求，如要求灰分<13％，灰熔点<1300℃，含水量<8％等。

     3．大型甲醇合成装置流程

     甲醇合成是比较简短的流程。合成压力一般为7～IOMPa，反应温度为210—280℃。由于固定床合成甲醇的转化率低，必需考虑未反应气体的再循环利用。对于大型装置的合成流程可在双塔合成流程和双级合成流程选用。两个合成塔串联的合成流程，可提高单程碳的转化率，减少循环量，使合成塔和下游设备都缩小。两个合成回路串成两级的合成流程，称双级合成流程。

     4．大型装置的甲醇合成塔

     最近，国内外在3O万t／a以上装置使用的甲醇合成塔，虽然塔型较多，归纳起来主要有以下5类，即冷激式甲醇合成塔；冷管式甲醇合成塔；水管式甲醇合成塔；固定管板列管式合成塔；多床内换热式合成塔。大型化甲醇与国内的联醇与中小型甲醇有很大的差别，在工艺选择时，必需考虑如下问题：

     4．1需是低能耗，低三废排放；

     4．2必需有高的可靠性，安全性，能长周期运行；

     4．3必需具有高的自动化水平；

     4．4要考虑有合理、高效的蒸汽动力系统，最好能考虑循环经济。

     我国能源资源现状是缺油、少气、富煤。以煤为原料生产甲醇既是我国的先在生产甲醇的主流方式，在将来很长一段时间里，也将会是我国生产甲醇的最主要方式；这在今后一个相当长的时期内不会有大的改变。迎合全球环保的大呼声，利用高硫、劣质煤生产甲醇以及推广使用甲醇汽油，都是节能环保、功在千秋的重大工程。我国利用高硫、劣质煤生产甲醇的技术处于世界前列，且原料来源稳定可靠，已初步形成了规模生产能力。在我国新一代煤化工技术的支撑下，开发推广煤制甲醇的时机已经成熟。