【正文】 采用技術(shù)投資省、消耗低、運行成本和維護成本低。高壓法：它是在壓力為 30MPa，溫度為 300～400 ℃下使用鋅鉻催化劑合成甲醇的工藝。中壓法：它是在低壓法基礎(chǔ)上開發(fā)的在 5～10MPa 壓力下合成甲醇的方法。主要有 Lurgi 甲醇合成塔、 冷激型合成塔、并流三套管式甲醇合成塔等 [6]。2 種氣體分別呈軸向流動。根據(jù)國內(nèi)應(yīng)用的情況來看，大部分催化劑均可使用，對生產(chǎn)影響不大。(3)三套管并流反應(yīng)器是我國使用最多的一種甲醇合成反應(yīng)器。這就是不同的廠家對同一類型反應(yīng)器的使用效果不一樣的主要原因。(3)裝置規(guī)?！?有的反應(yīng)器比較適用于小規(guī)模生產(chǎn)，從小規(guī)模放大到若干倍，需要解決的工程問題比較多。(5)投資及可獲得性　選擇國外反應(yīng)器，具有使用廠家多，技術(shù)成熟，制造經(jīng)驗豐富，運行比較可靠，但一般來說投資比較高。選擇反應(yīng)器應(yīng)結(jié)合原料特點、催化劑是否能實現(xiàn)國產(chǎn)化、甲醇產(chǎn)品的質(zhì)量等級等各方面的因素進行綜合考慮 [8]。其研究內(nèi)容為：.；；。即甲醇合成工藝的簡單流程為: 煤炭→加壓氣化→合成氣凈化→合成反應(yīng)→粗甲醇→甲醇精制→純甲醇。它是以煤為原料，以氧氣（空氣、富氧、或純氧） 、水蒸氣或氫氣等做氣化劑，在高溫條件下通過化學反應(yīng)在氣化爐內(nèi)將煤中的可燃部分轉(zhuǎn)化為氣體燃料的過程。煤漿由煤漿槽經(jīng)煤漿加壓泵加7壓后連同空分送來的高壓氧通過燒咀進入氣化爐，在氣化爐中煤漿與氧發(fā)生反應(yīng)生成 CO、H CO H 2O 和少量 CHH 2S 等氣體。圖 煤氣化流程框圖 變換工藝在本工段將氣體中的 CO 部分變換成 H2。凈化工藝的主要任務(wù)是脫除、變換氣中的 H2S、COS、CO 2 等酸性氣體。一級冷卻器甲醇吸收塔氨冷器二級冷卻器甲醇合成氣H2S+CO2 分離器 變換氣圖 凈化工藝流程方框圖 合成工藝 合成過程CO 與 H2 合成甲醇是種可逆反應(yīng)：CO + 2H2 → CH3OH當反應(yīng)物中有 CO 存在時，還能發(fā)生下述反應(yīng)：CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O即為減少合成甲醇過程中的副反應(yīng)，提高甲醇產(chǎn)率，須選擇適當?shù)臏囟?、壓力和催化劑，一般溫?300—400℃，壓力 20MPa 左右。 合成工藝流程 經(jīng)甲醇洗脫硫脫碳凈化后的產(chǎn)生合成氣與甲醇合成循環(huán)氣混合，經(jīng)甲醇合成循環(huán)氣壓縮機增壓，然后進入冷管式反應(yīng)器（氣冷反應(yīng)器）冷管預(yù)熱到，進入管殼式反應(yīng)器（水冷反應(yīng)器）進行甲醇合成，CO、 CO2 和 H2 在 CuZn 催化劑作用下，合成粗甲醇 [14]。 精制工藝流程從甲醇合成送來的粗甲醇進入精餾系統(tǒng)。常壓塔底的含甲醇的廢水送入磨煤工段作為磨煤用水 [18]。其工藝流程方框圖如圖 所示。合格的水煤漿原料同氧氣從氣化爐頂部進入。以下是兩種典型的德士古氣化爐 [1]。之后冷卻了的煤氣經(jīng)過側(cè)壁上的出口離開氣化爐的淬冷段。合成氣由淬冷段底部送下一個工序。 德士古氣化爐的物料衡算與熱量衡算在氣化過程中盡管每個過程的化學反應(yīng)不盡相同，但它們都遵循元素平衡的規(guī)律。氣化過程中氧的來源，一是原料中的化合氧（包括所含水分中的氧），二是氣化劑帶入的氧（包括水蒸氣中的氧）；帶出氣化爐的氧，主要是生成煤氣中的氧，以及焦油、輕質(zhì)油中的微量氧。氣化爐操作溫度：1000～1050℃。帶出物料(占工作原料) ：1% ?；以械奶己恳?6%計，硫含量以 %計，則灰渣的產(chǎn)量為：A=100Aar∕﹙﹚=100﹙﹚=從灰渣中排出的碳量為：M(CA)=A6%=6%=③碳平衡計算帶入氣化爐的碳量，m(C 入 )=帶出氣化爐的碳量包括下面幾項：煤氣帶出的碳量，m(C 粗 )=100V 粗灰渣帶出的碳量，m(C A)=14焦油帶出的碳量，m(C 焦油 )==輕質(zhì)油帶出的碳量，m(C 輕質(zhì)油 )==酚帶出的碳量，m(C 酚 )=72247。17=；熱解水帶出的氫量，m(H′ 水 )=；帶出的氫量共計，m(H 出 )= m(H 氣 ) ＋ m(H 焦油 ) ＋m(H 輕油 ) ＋ m(H 酚 ) ＋ m(H 氨 ) ＋ m(H′水 )=；由氫平衡，m(H 入 )=m(H 出 )；所以求得水蒸氣帶入氣化爐氫量為，m(H 水 )=；則，水蒸氣的分解量為，m(H 2O)=182=。 出方煤氣帶出的氧，m(O 氣 )=；焦油帶出的氧，m(O 焦油 )==；酚帶出的氧，m(O 酚 )=16247。 表 入爐水蒸氣的分解情況項目 數(shù)值 氫含量 氧含量 項目 數(shù)值 氫含量 氧含量總水蒸氣/kg 分解量/kg 107337311．8893．74895．11129．982未分解量/ kg水蒸氣分解率∕kg73．2731．528．141 65．129 (4)氮的衡算 加壓氣化過程中，氮的來源除原料中含氮的部分外，用作氣化劑的工業(yè)氧氣中也要帶進去一部分氮。出方煤氣帶出的氮，m(N 氣 )=1100﹙28100﹚=；焦油帶出的氮，m(N 焦油 )==；16氨帶出的氮，m(N 氨 )=14247。①氣化原料的發(fā)熱量，以 Q1 表示。 ③氣化劑中工業(yè)氧的顯熱 Q3。 Q5=c5G5t5=830= kJ 式中 c5―水的比熱容， kJ∕(kg?℃ )； G5―氣化 100kg 的煤，加入氣化爐的軟水約 8kg； t5―軟水的入爐溫度取為 30℃。(4)生成的焦油熱 Q9Q9=G9Q 焦油 ==131746 kJ 式中 G9―100kg 煤炭氣化后的焦油產(chǎn)量，kg； Q 焦油 ―焦油熱值， kJ∕kg。(8)生成氨的發(fā)熱能 Q13Q13=G13Q 氨 =22190=14430 kJ式中 22190―氨的熱值，kJ∕kg。(11)煤氣夾帶煤粉的發(fā)熱能 Q16Q16=G16Q 煤 =15666=15666 kJ式中 G16―煤氣中帶出的碳量，kg； Q 煤 ―煤的發(fā)熱值，kJ∕kg。(15)爐體夾套產(chǎn)生的蒸汽熱焓 Q20Q20=G5H20=82805=22440 kJ式中 H20―飽和水蒸氣的熱焓，kJ∕kg。國中小型甲醇裝置均使用傳統(tǒng)冷管型反應(yīng)器。圖 合成塔結(jié)構(gòu)示意圖真實氣體熱力學函數(shù)的計算過程，其實質(zhì)就是對理想氣體熱力學函數(shù)的修正，加壓下真實氣體的熱效應(yīng)，應(yīng)該等于理想氣體的反應(yīng)熱加上反應(yīng)前后真實氣體于同溫度的理想氣體的焓差 [19]。理想氣體的反應(yīng)熱是溫度的函數(shù)，它的計算如下： △HR1 = △H0R1+∫TT0（Cp M – CpCO – 2CpH2 ）dT △HR2 = △H0R2+∫TT0（Cp M + CpH2O –CpCO– 3CpH2 ）dT式中△H R△H R2 分別表示反應(yīng) 反應(yīng) 2 的標準反應(yīng)熱（25℃） ；T0=；C PM、C PHC PCO、C PCOC PH2O 分別表示CH3OH、H CO、CO H 2O 的恒壓熱容。（2） 凈化采用低溫甲醇洗技術(shù)。 26參考文獻[1] 許祥靜，劉軍. 煤炭氣化工藝[M].北京：[2] 房德仁，(上)[J].[3] [J].[4] 梁鳳凱，厲明蓉 .化工生產(chǎn)技術(shù)[M].天津:[5] [J].，(10)[6] [J].化學工程與裝備，[7] [M].北京：[8] 陳英南，[M].上海：華東理工大學出版社.[9] (技術(shù))的現(xiàn)狀與發(fā)展 [J].[10][J].(1):4649[11]呂運江，王冬，[J].中氮肥，[12]亢萬忠，[J].(4):259262.[13][J]. (1):4749[14][J].(2):1416[15]李天文，曹永生. 甲醇合成工藝進展[J].現(xiàn)代化工，1999，19(9)[16]陳雪楓 .中國無煙煤利于技術(shù)[M]. 北京：[17]陳敏恒，(上，下) [M].北京：[18]馮元琦，[M].北京：[19]陳文敏，[M].北京：[20][J].(3):1722 。（4） 對精餾段進行了能量衡算，精餾塔塔底再沸器的換熱量是 108kJ/h，塔頂冷凝器的換熱量是 108kJ/h，其中熱量損失是 10 7kJ/h。K) ； T 表示溫度，K以標準的生成熱數(shù)據(jù)和熱容與溫度的關(guān)系式，不考慮壓力對熱容的影響，代入計算反應(yīng)熱的積分式可以計算整理得： △HR1 = – 102T2 + 104T3 107T4 + 1010T5 （cal/mol） △HR2= – T2 + 104T3 107T4 + （cal/mol） 245 結(jié)論本文通過對多種煤制甲醇工藝流程的對比，最終選擇了中壓法煤制甲醇工藝。22 P0=0 ，T 反應(yīng)物P0=0 ，T 生成物P，T 生成物P，T 反應(yīng)物等溫壓降△H 1等溫壓降△H 2△H R△H T,P圖 加壓反應(yīng)的熱效應(yīng)計算框圖它的計算依據(jù)是：△H T，P =△H1+△HR+△H2，△ HR 為理想氣體在溫度為 T 時的反應(yīng)熱，△H 1，△H 2 為等溫焓差。因此，綜合考慮三種合成塔，對于中壓法合成甲醇工藝來說應(yīng)該選擇 冷激型合成塔 [20]。付方總熱量為：Q 付 =Q6+Q7+…+Q21= kJ以 100kg 褐煤計算，其熱量衡算結(jié)果如表 所示。(13)灰渣帶出碳量的發(fā)熱能 Q18Q18=G18Q 碳 =34045=58898 kJ式中 G17―灰渣中的碳量，kg； Q 碳 ―碳的發(fā)熱值，kJ∕kg。(10)生成酚的發(fā)熱能 Q15Q15=G15Q 酚 =32657=16818 kJ式中 Q 酚 ―酚的熱值，kJ∕kg。(6)生成輕質(zhì)油