2013年煤制甲醇的發展前景及生產技術

      煤制甲醇即以煤為原料的甲醇生產工藝。在工業上，生產甲醇的主要原料為：煤炭、天然氣、焦爐氣；其次的原料還有以重油、石腦油、焦爐煤氣、乙炔尾氣等：以煤炭為主生產甲醇，這種結構符合我國油氣資源不足、煤炭資源相對豐富的國情：

     一、甲醇產業在中國的前景

     化工產業的蓬勃發展拉動我國甲醇消費量快速增長。隨著甲醇下游產品的開發以及甲醇燃料的推廣和應用，甲醇的需求市場進一步擴張。2009年5月， 《車用燃料甲醇》及《車用甲醇汽油(M85)》兩個國家標準正式發布，標志著以甲醇為基礎調配大比例M85甲醇汽油的時機已經成熟：通常認識下，高比例甲醇汽油需要汽車改裝發動機后才能使用，但一種無需改裝發動機就可使用高比例甲醇汽油的新技術——“大比例甲醇催化燃燒技術”也已在國內研發成功，其通過新型的添加劑使高比例甲醇汽油更穩定且適合在普通的汽車發動機上使用，還能改變甲醇汽油在動力、啟動、腐蝕等方面的弊端。

     二、甲醇的生產原理

     甲醇合成是可逆的強放熱反應，受熱力學和動力學控制，通常在單程反應器中，CO和CO的單程轉化率低，未反應的CO、CO和Hl2需與甲醇分離．然后被壓縮到反應器中進入一步合成。為了保證反應器出口氣體中有較高的甲醇含量，一般采用較高的反應壓力。根據采用的壓力不同可分為高壓法、中壓法和低壓法三種方法。

     1．高壓法

     即用CO和H在高溫(340～420℃)高壓(30．0～50．0MPa)下使用鋅一鉻氧化物作催化劑合成甲醇：

     2低壓法

     即用CO和H 為原料在低壓(j．0MPa)和275℃左右的溫度下，采用銅基催化劑(cu—Zn—Cr)合成甲醇。但低壓法設備體積龐大，生產能力較小。

     低壓法，目前世界上工業化比較成功的主要有：I．c．I．法合成工藝和魯奇合成工藝：

     3．中壓法

     為彌補低壓法產量低體積大的情況，出現了中壓法合成甲醇的工藝流程．它是在低壓法基礎上開發的在5～10MPa壓力下合成甲醇的方法。

     三、甲醇的工藝流程

     1．大型煤制甲醇的典型流程

     由煤經煤氣化制取合成氣，再由合成氣在催化劑條件下合成甲醇。煤與空氣的氧化，再煤氣化制得高CO的粗煤氣，經高溫變換將CO變換為H：來實現甲醇合成時所需的氫碳比，再經凈化工序將多余的C0。和硫化物脫除后即是甲醇合成氣，由于煤制甲醇碳多氫少，必需從合成弛放氣中回收氫來降低煤耗和能耗：

     2．煤氣化技術路線的選擇

     2 l煤氣化技術按氣化爐的形式來劃分，主要有固定床、流化床和氣流床，大型裝置一般選用氣流床煤氣化。氣流床氣化具有以下特點：

     2．1．1采用<O．2mm的粉煤；

     2．1．2氣化溫度達1400～1600℃，對環保很有利，沒有酚、焦油， 有機硫很少，且疏形態單一；

     2．1．3氣化壓力可達3．；～6．5MPa，可大大節省合成氣的壓縮功；

     2．1．4碳轉化率高，均大于95％，能耗低；

     2．1．5氣化強度大。

     2．1．6但投資均較前兩者高得多，尤其是Shell粉煤氣化。

     從技術先進性、能耗、環保等方面考慮，對于大型甲醇煤氣化應選用氣流床氣化為宜。目前，常用的、技術較成熟的氣流床主要有干粉和水煤漿兩種；從流程分，又可分為廢熱鍋爐和冷激式流程。

     2．2干粉氣流床氣化技術

     該技術的特點是碳的轉化率高，氣化反應中，所產煤氣中CO含量高，H 含量較低，這種煤氣的熱值較高。另外，這種氣化爐均采用水冷壁而不是耐火磚，爐襯的使用壽命長：

     2．3水煤漿氣流床

     適合于大型的水煤漿氣化，有Texaco氣化和Dow公司的LGTI氣化技術。水煤漿氣化技術的特點是煤漿帶35～40％水人爐，因此氧耗比干粉煤氣化約高20％；爐襯是耐火磚，沖刷嚴重，每年要更換一次；生成c0 量大，碳的轉化率低，有效氣體成份(CO+H )低；對煤有一定要求，如要求灰分<13％，灰熔點<1300℃，含水量<8％等。

     3．大型甲醇合成裝置流程

     甲醇合成是比較簡短的流程。合成壓力一般為7～IOMPa，反應溫度為210—280℃。由于固定床合成甲醇的轉化率低，必需考慮未反應氣體的再循環利用。對于大型裝置的合成流程可在雙塔合成流程和雙級合成流程選用。兩個合成塔串聯的合成流程，可提高單程碳的轉化率，減少循環量，使合成塔和下游設備都縮小。兩個合成回路串成兩級的合成流程，稱雙級合成流程。

     4．大型裝置的甲醇合成塔

     最近，國內外在3O萬t／a以上裝置使用的甲醇合成塔，雖然塔型較多，歸納起來主要有以下5類，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；多床內換熱式合成塔。大型化甲醇與國內的聯醇與中小型甲醇有很大的差別，在工藝選擇時，必需考慮如下問題：

     4．1需是低能耗，低三廢排放；

     4．2必需有高的可靠性，安全性，能長周期運行；

     4．3必需具有高的自動化水平；

     4．4要考慮有合理、高效的蒸汽動力系統，最好能考慮循環經濟。

     我國能源資源現狀是缺油、少氣、富煤。以煤為原料生產甲醇既是我國的先在生產甲醇的主流方式，在將來很長一段時間里，也將會是我國生產甲醇的最主要方式；這在今后一個相當長的時期內不會有大的改變。迎合全球環保的大呼聲，利用高硫、劣質煤生產甲醇以及推廣使用甲醇汽油，都是節能環保、功在千秋的重大工程。我國利用高硫、劣質煤生產甲醇的技術處于世界前列，且原料來源穩定可靠，已初步形成了規模生產能力。在我國新一代煤化工技術的支撐下，開發推廣煤制甲醇的時機已經成熟。