煤气化制甲醇的重要意义及基本的工艺流程概述

潘峰

摘 要 甲醇作为一种可以缓解能源紧张的重要化工原料在我们的生活中被广泛应用。本文探究以煤气化方式来制取甲醇的重要意义，并详细介绍制造的工艺流程。

关键词 煤气化;甲醇;反应

在经济不断发展，物价不断上涨的今天，甲醇作为一种重要的化工原料被应用起来，它与其衍生物能为资源紧缺、物价上涨的今天带来一定的能源补充。油价日趋上升，甲醇的应用日趋变大，使得甲醇生产制造技术被推崇起来。

1用煤气化的方式制取甲醇的重要意义

甲醇的制取应用得益于我国丰富的煤炭资源，以煤炭制造甲醇的工艺可以实现甲醇的制取，进而获得更多甲醇的衍生物，例如甲醛、氯甲烷、合成橡胶等，另外利用某些生产工艺还可以实现甲醇对石油的替代。在化工应用领域，甲醇可以制造乙二醇，可以制造二甲醚，并且相关制造项目在我国化工领域都取得了不错的成绩。另外，以甲醇代替燃料的趋势也越来越猛烈。代替燃料的主要方式有甲醇制造汽油、甲醇做燃料电池、甲醇和汽油做混合汽油等。甲醇制取汽油的技术已经被广泛应用，这种技术使汽油的选择性更高，并且实施制取工艺耗费时间短，制取使用的催化剂稳定性更高，广受社会欢迎[1]。

2以煤气化的方式进行甲醇制作的工艺步骤

2.1 煤气化

（1）制造煤浆：把经过输送系统运来的煤浆制作原料—直径小于25毫米的煤干基放入煤斗里面。然后通过称重给料机对送入煤斗的煤干基量进行控制，等到煤干基进入棒磨机之后就加入适量的水，以及一定数量的添加剂，实施棒磨机湿磨。另外，需要通过加入碱液控制煤浆的pH。等到煤浆的浓度值在65%上下浮动的时候，就可以通过出口槽泵对其加压运输至气化工段煤浆槽。以这种方式制作煤浆，避免了粉尘到处飘扬，造成环境污染的情况。另外在制作的过程中掺入添加剂可以降低黏度，提高煤浆流动性。

（2）煤浆氧化制粗合成气：制备得到的水煤浆需要和氧气反应，以便制得粗合成气。煤浆在加压之后和高压氧一起进入气化炉，并发生一系列化学反应，通过氧化反应，得到一氧化碳、二氧化碳、氢气、水蒸气、少量甲烷等。这些气体以及反应之后剩下的熔渣离开气化炉进入激冷室进行水浴急冷降温，气体被降温的同时也会被水蒸气饱和，而后离开气化炉，依次经过文丘里洗涤器、碳洗塔等洗涤过程，除掉气体中所夹带的灰尘，相对干净的合成气再进入下一加工阶段进行处理。而熔渣则会在激冷室水浴之后与气体分离，然后排进锁斗，继而排出渣池，被扒渣机运走。

（3）黑水处理：实施煤气化操作的黑水渣水分离，以便实现水的循环利用。

（4）提高氢碳比：通过变换反应提高氢碳比，反应为： H2：CO+H2O→H2+CO2。

2.2 合成气净化

以低温甲醇洗的工艺技术除去合成气中的CO2、H2S以及其他含硫化合物杂质。本方法以低温甲醇作为酸性气体吸收液，低温甲醇对酸性气体的溶解性比较强，同时利用不同酸性气在低温甲醇中的溶解度不同，可以实现酸性气分段吸收，达到合成气的净化作用。

2.3 甲醇合成

甲醇的合成借助甲醇合成塔得以實现，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，各有特点。目前，由于冷激式合成塔转化率低，耗能高，差不多已经被淘汰;多床内换热式合成塔的前身是大型氮合成塔，以三床或者四床内换式形式存在;水管式合成塔具有较高的传热系数，具备移走反应热的良好效果，减少传热面积，在此类合成塔里面可以装更多的催化剂，合成甲醇的同时，还可以生产中压蒸汽，是应用得比较广泛的理想型合成塔，但是一般应用于大型装置中。冷管式合成塔对碳进行转换的效率虽然比较高，但是副产蒸汽的效率不高，在大型装置中没有被很好的应用。具体采用哪类合成塔要根据实际情况决定。

2.4 甲醇精馏

甲醇精馏有两种方法，分别是ICI的两塔流程工艺和Lurgi三塔流程工艺。前者的精馏操作比较简单，耗资少，但能耗高;后者虽然精馏的步骤复杂，但是能耗低。通常对于大、中规模甲醇装置，选择Lurgi三塔流程工艺，更具优势，主要体现在流程中具备一个加压操作的主精馏塔，主精馏塔塔顶甲醇蒸汽可以作为常压精馏塔的再沸器热源，这种工艺的总耗能会比ICI的两塔流程工艺降低20%～30%。另外，三塔流程中增加了回收塔，着重对常压精馏塔产生的甲醇废水进行了回收，既提高了甲醇回收率，又减少了污染物的排放[2]。

3甲醇合成工艺常出现的问题

循环气中惰性气体含量。循环气中的惰性气体通常为甲烷、氮气及氩。这些气体不参与甲醇合成的反应，但会在合成系统中逐渐积累而增多。循环气中的惰性气体的增多会降低CO、CO2、H2的有效分压，对CH3OH的合成不利，影响粗甲醇产量，而且增加了压缩机的动力消耗。但在系统中又不能排放过多，否则会引起有效气体的大量损失。甲醇催化剂的活性问题，甲醇合成催化剂的寿命直接影响到甲醇合成系统的稳定运行，因此甲醇合成催化剂的保护也是甲醇生产的重中之重。氯中毒的主要原因是氯与催化剂中的铜、锌发生反应生成氯化锌和氯化铜。氯化锌和氯化铜在催化剂表面流动，并与铜和氧化锌发生置换反应，破坏催化剂的稳定结构，晶粒长大，发生氯中毒的“低温烧结”现象。氯中毒不具有分层现象，在催化剂表面的径向分布与硫中毒明显不同。而氯的来源就是冷却水和循环气中夹带的，故工艺用水应采用一级脱盐水。另外，不同的催化剂回收再生时氯是否去除干净也是一个来源。

4结束语

甲醇作为一种清洁燃料在使用的过程中，排入空气的CO以及氮氧化物比较少，应用比较广泛。由于甲醇的众多优点，导致化工企业对甲醇的大量制取生产，因此生产过程必须按照严格的工艺流程进行。目前采用比较多的制取甲醇的方法是煤气化制甲醇，执行一定步骤的操作，首先制作煤浆，其次制作粗合成气，再次进行合成气净化，然后合成甲醇，最后进行甲醇精馏，每一个步骤都需要按照规范执行。选择工艺流程和设备要科学合理，另外，不管在制取的哪一个阶段都需要考虑到环保问题，实施安全、环保、效益的煤气化制甲醇工艺。

参考文献

[1] 冯亮杰，郑明峰，尹晓晖，等.煤制甲醇项目的煤气化技术选择[J].洁净煤技术，2015（2）：41-45.

[2] 郑洪亮.以褐煤为原料制取甲醇合成气煤气化技术的选择[J].广州化工，2016（5）：56-58，76.