【正文】 30 低壓法合成甲醇的影響因素 30 溫度對 CH3OH 合成的影響 30 壓力對 CH3OH 合成的影響 30 空速對甲醇合成的影響 31 氫碳比的控制對甲醇合成的影響 31 II 惰性氣體含量對 CH3OH 合成的影響 32 甲醇合成催化劑以及催化劑對甲醇合成的影響 32 甲醇市場的展望 32 致謝 34 參考文獻(xiàn) 35 附圖 36 1 摘要 中國是世界上煤炭資源豐富的國家之一，煤炭儲量遠(yuǎn)大于石油、天然氣儲量?；趪?，將煤炭加工轉(zhuǎn)化成清潔、高效的二次能源，尋找內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的替代燃料，使能源結(jié)構(gòu)向多元化結(jié)構(gòu)，解決對石油的過分依賴將是今后的主要發(fā)展方向。本 文主要 綜述 了 煤氣化 和合成 甲醇 基本原理 、 工藝流程、 設(shè)備、 凈化 、 影響因素 等 。 基于此，選用德士古煤氣化工藝和低壓法合成甲醇工藝， 在工藝計(jì)算基礎(chǔ)上， 設(shè)計(jì)了年產(chǎn) 40 萬噸 煤氣化制甲醇生產(chǎn)線。 關(guān)鍵詞： 煤氣化 ，低壓法， 甲醇 2 第一章 緒論 煤化工是以煤炭為主要原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品的行業(yè)。根據(jù)生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品的不同，主要分為煤焦化、煤氣化和煤液化三條產(chǎn)品鏈。 圖 煤化工產(chǎn)業(yè)鏈 隨著高油價(jià)時(shí)代的到來，以大型煤氣化為龍頭的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)，以成為全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展的熱點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，這是因?yàn)槊夯さ哪茉椿ひ惑w化的產(chǎn)業(yè)模式，可以減少對原油資源的高度依賴，并有效的解決交通、火電等重要耗能行業(yè)的污染和排放等問題。 新型的煤化工產(chǎn)業(yè)必將迎來一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，成為 21 世紀(jì)的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的一個(gè)組織部分。作為新型煤化工的一個(gè)重 要單元技術(shù)－－大型先進(jìn)的煤炭氣化技術(shù)及氣化產(chǎn)品的進(jìn)一步合作利用，將成為今后的發(fā)展的主要方向。 煤炭氣化的發(fā)展 中國是使用煤最早的國家之一，早在公元前就用煤冶煉銅礦石、燒陶瓷，至明代已用焦炭冶鐵。但煤作為化學(xué)工業(yè)的原料加以利用并逐步形成工業(yè)體系，則是在近代工業(yè)革命之后。 18 世紀(jì)中葉由于工業(yè)革命的進(jìn)展，英國對煉鐵用焦炭的需要量大幅度地增加，煉焦?fàn)t應(yīng)運(yùn)而生。 18 世紀(jì)末，煤用于生產(chǎn)民用煤氣。 1792 年，蘇格蘭人 ，并將所得煤氣用于家庭照明。 1812 年，這種干 3 餾煤氣首先用于 倫敦街道照明，隨后世界一些主要城市也相繼采用。 19 世紀(jì) 70 年代德國成功地建成了有化學(xué)品回收裝置的焦?fàn)t，由煤焦油中提取了大量的芳烴，作為醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料等工業(yè)的原料。 第一次世界大戰(zhàn)期間，鋼鐵工業(yè)高速發(fā)展，同時(shí)作為炸藥原料的氨、苯及甲苯也很急需，這促使煉焦工業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，并形成煉焦副產(chǎn)化學(xué)品的回收和利用工業(yè)。 1925 年，中國在石家莊建成了第一座焦化廠，滿足了漢冶萍煉鐵廠對焦炭的需要。二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，煤炭氣化工業(yè)在德國得到迅速發(fā)展。 二次世界大戰(zhàn)后，煤炭氣化工業(yè)因石油、天然氣的迅速發(fā)展減慢了步伐，進(jìn)入低迷時(shí)期 ，煤氣主要作為城市煤氣及合成氨原料的生產(chǎn)等，直到 20 世紀(jì) 70 年代成功開發(fā)由合成氣制甲醇技術(shù)，由于甲醇的廣泛用途，使煤炭氣化工業(yè)又重新引起人們重視。 現(xiàn)在，隨著氣化生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以生產(chǎn)含氧燃料為主的煤炭氣化合成甲醇、二甲醚，有廣闊的市場前景。其中二甲醚不僅從合成氣經(jīng)甲醇制汽油、低碳烯烴的重要中間體，而且也是多種化工產(chǎn)品的重要原料。甲醇從今年供需情況來看，除了作基本有機(jī)化工原料、精細(xì)化工原料外，還可以做替代燃料應(yīng)用。 新型煤化工內(nèi)容簡介 發(fā)展現(xiàn)代煤化工的意義 我國已成為世 界第二大能源生產(chǎn)國和第二大能源消費(fèi)國，能源消費(fèi)主要靠國內(nèi)供應(yīng)。 1 我國煤炭資源豐富 我國煤炭、石油與天然氣的總儲量與 OECD（經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織）發(fā)達(dá)國家相比相差不大，但從人均儲量來看就有了較大的差別；其中煤炭資源情況與世界平均水平接近，具有相對比較優(yōu)勢，這決定了我國長期依賴煤炭的能源格局。 2 替代石油維護(hù)能源安全 我國能源資源儲量總體偏緊，特別是優(yōu)質(zhì)石油能源資源短缺，是我國能源供應(yīng)最突出的問題。因此為了降低對進(jìn)口石油的嚴(yán)重依賴，必然要發(fā)展以“煤代油”為核心的現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)。 3 清潔利用能源降低環(huán)境污染 傳 統(tǒng)煤化工是污染行業(yè)，據(jù)具有“煤炭 —— 化工產(chǎn)品 —— 污染排放”的單向流 4 動(dòng)特征，而現(xiàn)代煤化工屬于潔凈中煤炭轉(zhuǎn)化領(lǐng)域。發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)型煤炭能源化工，尤其是各種類型的多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)是解決環(huán)境問題的主要方向。 4 節(jié)約資源充分利用低成本劣質(zhì)煤 煤氣化技術(shù)與煤液化技術(shù)都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對劣質(zhì)煤的充分利用。 [1] 現(xiàn)代煤化工的主要特點(diǎn) 1 清潔能源是新型煤化工的主要產(chǎn)品。 新型煤化工生產(chǎn)的主要產(chǎn)品是潔凈能源和可替代石油化工產(chǎn)品。如柴油、汽油、乙烯原料、甲醇、二甲醚等以及一些化工產(chǎn)品。 2 煤炭 — 能源 — 化工一體化。 新型煤化 工是未來中國能源技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略方向，依靠煤炭資源，形成煤炭 —— 能源 —— 化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。如煤炭氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)。 3 高新技術(shù)及優(yōu)化集成。 新型煤化工生產(chǎn)采集用煤轉(zhuǎn)化高新技術(shù)，在能源梯級利用、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面對不同工藝優(yōu)化集成，提高了整體經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，現(xiàn)代煤化工可以通過信息技術(shù)的廣泛利用、推動(dòng)現(xiàn)代煤化工技術(shù)在高起點(diǎn)上迅速發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化建設(shè)。 4 有效的利用煤炭資源 現(xiàn)代煤化工注重煤的潔凈、高效利用，如高硫煤或高活性低變質(zhì)煤作化工原料煤。在一個(gè)工廠用不同的技術(shù)加工不同煤種，并使各種技術(shù)得到集成與互補(bǔ)，使各種煤 炭達(dá)到物盡其用，充分發(fā)揮各種煤種、煤質(zhì)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)不同質(zhì)量煤炭資源的合理利用。 煤炭氣化工藝 煤炭氣化技術(shù)雖有很多種不同的分類方法，但一般常用按生產(chǎn)裝置化學(xué)工程特征分類方法進(jìn)行分類，或稱為按照反應(yīng)器形式分類。氣化工藝在很大程度上影響煤化工產(chǎn)品的成本和效率，采用高效、低耗、無污染的煤氣化工藝 (技術(shù) )是發(fā)展煤化工的重要前提，其中反應(yīng)器便是工藝的核心，可以說氣化工藝的發(fā)展是隨著反應(yīng)器的發(fā)展而發(fā)展的，為了提高煤氣化的氣化率和氣化爐氣化強(qiáng)度，改善環(huán)境，新一代煤氣化技術(shù)的開發(fā)總的方向，氣化壓力由常壓向中高壓（ MPa）發(fā)展；氣化溫度向高溫（ 1500～ 1600℃）發(fā)展；氣化原料向多樣化發(fā)展；固態(tài)排渣向液態(tài)排渣發(fā)展。 5 1 固定床氣化 固定床氣化也稱移動(dòng)床氣化。固定床一般以塊煤或焦煤為原料。煤由氣化爐頂加入，氣化劑由爐底加入。流動(dòng)氣體的上升力不致使固體顆粒的相對位置發(fā)生變化，即固體顆粒處于相對固定狀態(tài)，床層高度亦基本保持不變，因而稱為固定床氣化。另外，從宏觀角度看，由于煤從爐頂加入，含有殘?zhí)康臓t渣自爐底排出，氣化過程中，煤粒在氣化爐內(nèi)逐漸并緩慢往下移動(dòng)，因而又稱為移動(dòng)床氣化。 （ 1）固定床間歇式氣化爐（ UGI） 以塊狀無煙煤或焦炭為原料，以空氣和水蒸氣為氣化劑，在常壓下生產(chǎn)合成原料氣或燃料氣。該技術(shù)是 30 年代開發(fā)成功的，投資少，容易操作，目前已屬落后的技術(shù)，其氣化率低、原料單一、能耗高，間歇制氣過程中，大量吹風(fēng)氣排空，每噸合成氨吹風(fēng)氣放空多達(dá) 5 000 m3，放空氣體中含 CO、 CO H H2S、 SO NOx 及粉灰；煤氣冷卻洗滌塔排出的污水含有焦油、酚類及氰化物，造成環(huán)境污染。我國中小化肥廠有 900 余家，多數(shù)廠仍采用該技術(shù)生產(chǎn)合成原料氣。隨著能源政策和環(huán)境的要來越來越高，不久的將來，會逐步為新的煤氣化技術(shù)所取 代。 （ 2）魯奇氣化爐 30 年代德國魯奇（ Lurgi）公司開發(fā)成功固定床連續(xù)塊煤氣化技術(shù)，由于其原料適應(yīng)性較好，單爐生產(chǎn)能力較大，在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。氣化爐壓力（ ～ ） MPa，氣化反應(yīng)溫度（ 800～ 900）℃，固態(tài)排渣，氣化爐已定型（ MK1～ MK－ 5），其中 MK－ 5 型爐，內(nèi)徑 ，投煤量（ 75～ 84）噸 /h，粉煤氣產(chǎn)量（ 10～ 14）萬 m3/h。煤氣中除含 CO 和 H2外，含 CH4高達(dá) 10%～ 12%，可作為城市煤氣、人工天然氣、合成氣使用。缺點(diǎn)是氣化爐結(jié)構(gòu)復(fù)雜、爐內(nèi)設(shè)有破粘和煤分布器、爐 篦等轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，制造和維修費(fèi)用大；入爐煤必須是塊煤；原料來源受一定限制；出爐煤氣中含焦油、酚等，污水處理和煤氣凈化工藝復(fù)雜、流程長、設(shè)備多、爐渣含碳 5%左右。針對上述問題， 1984 年魯奇公司和英國煤氣公司聯(lián)合開發(fā)了液體排渣氣化爐（ BGL），特點(diǎn)是氣化溫度高，灰渣成熔融態(tài)排出，炭轉(zhuǎn)化率高，合成氣質(zhì)量較好，煤氣化產(chǎn)生廢水量小并且處理難度小，單爐生產(chǎn)能力同比提高 3～ 5 倍，是一種有發(fā)展前途的氣化爐。 2 流化床氣化 流化床氣化又稱為沸騰床氣化。其以小顆粒煤為氣化原料，這些細(xì)顆粒在自下而上的氣化劑的作用下，保持著連續(xù) 不斷和無秩序的沸騰和懸浮狀態(tài)運(yùn)動(dòng)，迅速地進(jìn)行著混合和熱交換，其結(jié)果導(dǎo)致整個(gè)床層溫度和組成的均一。流化床氣化能得以迅速發(fā)展的主要原因在于：（ 1）生產(chǎn)強(qiáng)度較固定床大。（ 2）直接 6 使用小顆粒碎煤為原料，適應(yīng)采煤技術(shù)發(fā)展，避開了塊煤供求矛盾。（ 3）對煤種煤質(zhì)的適應(yīng)性強(qiáng)，可利用如褐煤等高灰劣質(zhì)煤作原料。 （ 1）循環(huán)流化床氣化爐 CFB 魯奇公司開發(fā)的循環(huán)流化床氣化爐（ CFB）可氣化各種煤，也可以用碎木、樹皮、城市可燃垃圾作為氣化原料，水蒸氣和氧氣作氣化劑，氣化比較完全，氣化強(qiáng)度大，是移動(dòng)床的 2 倍，碳轉(zhuǎn)化率高（ 97%） ，爐底排灰中