煤氣化制甲醇的重要意義及基本的工藝流程

周曉東

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(yīng)用。本文探究以煤氣化方式來制取甲醇的重要意義，并詳細(xì)介紹制造的工藝流程。

關(guān)鍵詞：煤氣化;甲醇;反應(yīng)

在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，物價(jià)不斷上漲的今天，甲醇作為一種重要的化工原料被應(yīng)用起來，它與其衍生物能為資源緊缺、物價(jià)上漲的今天帶來一定的能源補(bǔ)充。油價(jià)日趨上升，甲醇的應(yīng)用日趨變大，使得甲醇生產(chǎn)制造技術(shù)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(yīng)用得益于我國(guó)豐富的煤炭資源，以煤炭制造甲醇的工藝可以實(shí)現(xiàn)甲醇的制取，進(jìn)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(chǎn)工藝還可以實(shí)現(xiàn)甲醇對(duì)石油的替代。在化工應(yīng)用領(lǐng)域，甲醇可以制造乙二醇，可以制造二甲醚，并且相關(guān)制造項(xiàng)目在我國(guó)化工領(lǐng)域都取得了不錯(cuò)的成績(jī)。另外，以甲醇代替燃料的趨勢(shì)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(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，這種技術(shù)使汽油的選擇性更高，并且實(shí)施制取工藝耗費(fèi)時(shí)間短，制取使用的催化劑穩(wěn)定性更高，廣受社會(huì)歡迎。

2 以煤氣化的方式進(jìn)行甲醇制作的工藝步驟

2.1 煤氣化

①制造煤漿：把經(jīng)過輸送系統(tǒng)運(yùn)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(jī)對(duì)送入煤斗的煤干基量進(jìn)行控制，等到煤干基進(jìn)入棒磨機(jī)之后就加入適量的水，以及一定數(shù)量的添加劑，實(shí)施棒磨機(jī)濕磨。另外，需要通過加入堿液控制煤漿的pH值。等到煤漿的濃度值在65%上下浮動(dòng)的時(shí)候，就可以通過出口槽泵對(duì)其加壓運(yùn)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(yáng)，造成環(huán)境污染的情況。另外在制作的過程中摻入添加劑可以降低粘度，提高煤漿流動(dòng)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(yīng)，以便制得粗合成氣。煤漿在加壓之后和高壓氧一起進(jìn)入氣化爐，并發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)：

CmHnSr+m/2O2→mCO+（n/2-r）H2+rH2S（1）

CO+H2O→H2+CO2（2）

通過氧化反應(yīng)，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(yīng)之后剩下的熔渣離開氣化爐進(jìn)入激冷室進(jìn)行水浴急冷降溫，氣體被降溫的同時(shí)也會(huì)被水蒸氣飽和，而后離開氣化爐，依次經(jīng)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(duì)干凈的合成氣再進(jìn)入下一加工階段進(jìn)行處理。而熔渣則會(huì)在激冷室水浴之后與氣體分離，然后排進(jìn)鎖斗，繼而排出渣池，被扒渣機(jī)運(yùn)走。

③黑水處理：實(shí)施煤氣化操作的黑水渣水分離，以便實(shí)現(xiàn)水的循環(huán)利用。

④提高氫碳比：通過變換反應(yīng)提高氫碳比，反應(yīng)為：

H2：CO+H2O→H2+CO2。

2.2 合成氣凈化

以低溫甲醇洗的工藝技術(shù)除去合成氣中的CO2、H2S以及其他含硫化合物雜質(zhì)。本方法以低溫甲醇作為酸性氣體吸收液，低溫甲醇對(duì)酸性氣體的溶解性比較強(qiáng)，同時(shí)利用不同酸性氣在低溫甲醇中的溶解度不同，可以實(shí)現(xiàn)酸性氣分段吸收，達(dá)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(shí)現(xiàn)，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(diǎn)。目前，由于冷激式合成塔轉(zhuǎn)化率低，耗能高，差不多已經(jīng)被淘汰;多床內(nèi)換熱式合成塔的前身是大型氮合成塔，以三床或者四床內(nèi)換式形式存在;水管式合成塔具有較高的傳熱系數(shù)，具備移走反應(yīng)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(shí)，還可以生產(chǎn)中壓蒸汽，是應(yīng)用得比較廣泛的理想型合成塔，但是一般應(yīng)用于大型裝置中。冷管式合成塔對(duì)碳進(jìn)行轉(zhuǎn)換的效率雖然比較高，但是副產(chǎn)蒸汽的效率不高，在大型裝置中沒有被很好的應(yīng)用。具體采用哪類合成塔要根據(jù)實(shí)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(jiǎn)單，耗資少，但能耗高;后者雖然精餾的步驟復(fù)雜，但是能耗低。通常對(duì)于大、中規(guī)模甲醇裝置，選擇Lurgi三塔流程工藝，更具優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在流程中具備一個(gè)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(huì)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(duì)常壓精餾塔產(chǎn)生的甲醇廢水進(jìn)行了回收，既提高了甲醇回收率，又減少了污染物的排放。

3 總結(jié)

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(yīng)用比較廣泛。由于甲醇的眾多優(yōu)點(diǎn)，導(dǎo)致化工企業(yè)對(duì)甲醇的大量制取生產(chǎn)，因此生產(chǎn)過程必須按照嚴(yán)格的工藝流程進(jìn)行。目前采用比較多的制取甲醇的方法是煤氣化制甲醇，執(zhí)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(jìn)行合成氣凈化，然后合成甲醇，最后進(jìn)行甲醇精餾，每一個(gè)步驟都需要按照規(guī)范執(zhí)行。選擇工藝流程和設(shè)備要科學(xué)合理，另外，不管在制取的哪一個(gè)階段都需要考慮到環(huán)保問題，實(shí)施安全、環(huán)保、效益的煤氣化制甲醇工藝。

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