合成氣制甲醇的工藝研究

段春平(新疆美克化工股份有限公司，新疆 庫爾勒 841000)

合成氣制甲醇的工藝研究

段春平(新疆美克化工股份有限公司，新疆 庫爾勒 841000)

甲醇是主要的有機化工原料之一，可以作為良好的有機溶劑，還可以作為生產多種有機化工產品的重要原料。隨著科技進步，當前及醇的應用越來越廣泛，甲醇的市場需求也有很大的發(fā)展前景。甲醇合成工藝發(fā)展及優(yōu)化已經(jīng)備受廣大化工企業(yè)的關注，許多研究人員在合成氣制甲醇的工作上進行了很多研究，本文將近年來合成氣制甲醇的工藝進行介紹和分析，并著重介紹了合成氣的成分對甲醇合成的影響。

合成氣制甲醇；工藝研究；影響

1 工業(yè)合成氣制甲醇的工藝介紹

工業(yè)上合成甲醇，第一步都需要將原料經(jīng)過一定的處理形成以氫氣和一氧化碳為主的合成氣，然后經(jīng)過合成反應生成甲醇。因此根據(jù)合成氣原料的生產不同，合成氣制甲醇大致可以分為三類：

1.1 天然氣制甲醇合成氣工藝

在我國，以天然氣為原料制甲醇的裝置大約占全國合成甲醇裝置的三分之一當前，國內天然氣制合成氣的典型工藝是水蒸氣的催化氧化法，在我國的應用非常普遍，技術非常成熟。但該方法存在的不足有：前期投資較大，能源消耗較大，特別是生產的合成氣不能直接用來合成甲醇，需要再進一步處理拉長了該工藝的流程。

天然氣與二氧化碳催化法，可以直接轉換成富含一氧化碳的合成氣，能夠有效的解決蒸汽催化法氫氣過剩的問題，同時降低了二氧化碳的排放量，達到了廢物利用和保護環(huán)境的目的。但是由于該技術的應用僅限于實驗室內，其催化劑的選用和生產的工藝條件依舊處于分析研究方面。催化部分轉化工藝是將部分氧化的放熱反應和蒸汽轉化吸熱反應結合完成，降低了整體工藝的投資費用，節(jié)省了反應的能力消耗，降低了轉化爐所需的燃料氣，具有很高的節(jié)能作用。

1.2 煤制甲醇合成氣工藝

當前國內外將煤氣化制成合成氣在合成甲醇技術主要有：德士古氣法，煤粉加壓氣化技術以及水煤漿四噴嘴撞擊流氣化技術。德士古氣化技術主要是在煤中加入添加劑以及助溶劑和水，磨制成水煤漿，加壓后噴入氣化爐，與純氧接觸發(fā)生燃燒和部分氧化反應。該技術的優(yōu)點是，單臺爐處理能力大，生產能力強，有效氣體的含量高，適應性寬，該技術在我國的應用最廣泛。缺點是：由于需要水煤漿進料，因而其煤耗和氧耗較高。

煤粉加壓技術，主要采用純氧，蒸汽氣化，干粉進料，在氣化過程中，溫度可達1400-1500攝氏度，轉化率較高，且有效氣體的含量較高，最高能達到87%以上，由于采用了特殊的水冷壁氣化爐，可以延長設備的使用壽命。且在氣化過程中產生了高壓蒸汽的副產品，供其他工藝使用。該技術的優(yōu)點是：使用壽命長，副產高壓蒸汽，以及氧耗量低等特點。存在的缺點：需要氮氣密封，氣化壓力不能高，結構復雜龐大，由于設備主要由國外進口，其設備費用及專利費用昂貴。當前加壓氣化技術的應用不多，工業(yè)化經(jīng)驗不足，國內的技術支撐較低。

1.3 煤氣制甲醇合成氣的技術

隨著我國工業(yè)化進程的不斷加深，我國的焦化工業(yè)的發(fā)展有了質的飛躍。我國每年的焦炭產量逐年增加，與此同時也會產生大量的的焦爐煤氣，隨著廢氣排出，這樣對我國的能源造成了巨大的浪費，同時還會對環(huán)境造成污染。焦爐煤氣中的主要成分是氫氣，其含量大約55%～60%，甲烷約占24%～28%，還有少量的一氧化碳，氮氣，二氧化碳，硫及其他烴類。當前焦爐煤氣制取甲醇合成氣處于發(fā)展階段，許多技術還不夠成熟，但是技術和方法有很多，在未來的發(fā)展前景一片光明。

2 合成氣的成分對甲烷合成生產的影響

合成甲醇的原料氣中的主要成分是氫氣，一氧化碳和二氧化碳以及含有少量的氮氣，氬氣，甲烷等惰性氣體，合成氣中的有效氣體是合成甲醇的原料，組分中的其他氣體的含量合理，在反應過程中也是保證反應能夠順利進行的有利條件。

2.1 碳氫比的影響

甲醇合成是在5.0Mpa，220～270攝氏度的條件下反應的，在催化劑的作用下，合成氣的主要成分合成粗甲醇，同時也生成烴類，酮類，醚類，醇類等副產品。原料中的氫碳比代表著一氧化碳，二氧化碳以及氫氣的有效含量的比值。（H2-CO2）/（CO+ CO2）在一般情況下控制在2.05～2.15這個范圍內，若氫碳比的比值越低，越容易增大副反應，進而加快催化劑活性的衰退，造成祭壇反應的發(fā)生，若氫碳比的控制較高，在進入反應塔后，會在談內積累氫氣，惰性氣體含量增加，增加了放氣量，能量消耗增加。

2.2 一氧化碳和二氧化碳的含量對甲醇合成的影響

合成反應時，一氧化碳和二氧化碳的反應速度不同，一氧化碳的速度較快。因此在反應中很容易造成二氧化碳的積累，因此在合成反應的控制范圍內，將一氧化碳的含量盡量提高，促進反應向正向進行。

2.3 合成氣組分中甲醇的量

合成氣進入反應塔內的甲醇含量要控制在一定范圍內，這對生產甲醇的反應是有利的，也能避免副產品的生成。

3 結語

甲醇的需求不斷增加，甲醇的合成工藝不斷優(yōu)化發(fā)展，本文介紹的合成氣制甲醇的工藝，分析了每種方法的優(yōu)點及工作原理。并針對合成氣成分對甲醇生產的影響進行了介紹，在實際生產中應當控制好合成氣成分，保證反應的順利進行。

[1]劉一靜，劉瑾.《天然氣制甲醇合成工藝及進展》，《化工時刊》，2007，21（5）：64-67.

[1]岳輝，雷玲英，胥月兵.《甲醇合成氣生產工藝的研究進展》，《新疆石油天然氣》，2007，3（3）：92-96.

[2]孫本闊.《天然氣制甲醇合成氣工藝及進展》，《中國化工貿易》，2014.（18）。