【正文】 離出冷凝水后，進(jìn)入合成壓縮機(jī)（三段），壓縮至壓力略低于 5 兆帕，與循環(huán)氣混合后在循環(huán)氣壓縮機(jī)中增壓至 5MPa，進(jìn)入合成反應(yīng)器，在催化床層中進(jìn)行合成反應(yīng)。 圖 3－3 低壓法甲醇合成的工藝流程某學(xué)院畢業(yè)（論文） 16 1—加熱器 2—轉(zhuǎn)化器 3—廢熱鍋爐 4—加熱器 5—脫硫器 11224—水冷器 7—?dú)庖悍蛛x器 8—合成氣壓縮機(jī)9—循環(huán)氣壓縮機(jī) 10—甲醇合成塔 115—熱交換器 13—甲醇分離器14—粗甲醇中間槽 16—脫輕組分塔 18—分離器 122—再沸器20—甲醇精餾塔 23—CO2 吸收塔這是目前各生產(chǎn)廠家普遏采用的工藝流程。特別是生成甲烷的反應(yīng)為一個(gè)強(qiáng)放熱反應(yīng)，不利于反應(yīng)溫度的操作控制，而且生成的甲烷不能隨產(chǎn)品冷凝，甲烷在循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)，更不利于主反應(yīng)的化學(xué)平衡和反應(yīng)速率。當(dāng)催化劑中含有堿類時(shí)，這些化合物的生成更快。①平行副反應(yīng) 242923248COHCHO???當(dāng)有金屬鐵、鈷、鎳等存在時(shí)，還可能發(fā)生生碳反應(yīng)。 低壓法合成甲醇的工藝 一氧化碳加氫可發(fā)生許多復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。銅基催化劑的選擇性比鋅鉻催化劑好，因此，消耗在副反應(yīng)中的原料氣和粗甲醇中的雜質(zhì)都比較少。這種方法是 70 年代實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的合成甲醇方法。該法的關(guān)鍵在于使用了一種新型銅基催化劑(CuZnAl)。如果采用低壓法搞這樣的大型工廠，由于處理氣量大，會(huì)出現(xiàn)設(shè)備龐大而一次性投資高的弊病，以及帶來設(shè)備制作和運(yùn)輸?shù)睦щy。（1）高壓法即用一氧化碳與氫在高溫（340420℃）高壓（ ）下用鋅－鉻氧化物作催化劑合成甲醇。某學(xué)院畢業(yè)（論文） 14 此外，無污染和低污染甲醇燃料電池汽車技術(shù)的日益成熟，也使得生產(chǎn)商對(duì)甲醇市場(chǎng)相當(dāng)看好。二甲醚替代柴油作為車用燃料在國(guó)內(nèi)外均無大型裝置投產(chǎn)，二甲醚汽車發(fā)動(dòng)機(jī)雖已研制出樣車，但迄今尚無批量生產(chǎn)。但對(duì)高比例摻合的 M85或 M100 則因?qū)ζ吞娲葹?～，甲醇與汽油價(jià)格比將影響其經(jīng)濟(jì)性。目前燃料甲醇與甲醇汽車經(jīng) 20 年的探索與試用，技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，推廣阻力來自缺少政策扶持和目前高價(jià)位兩方面。國(guó)內(nèi)對(duì)甲醇的需求增長(zhǎng)仍然較為強(qiáng)勁。有所下降。屆時(shí)，我國(guó)甲醇生產(chǎn)能力將達(dá)到 10000 千噸/年左右。目前因甲醇利潤(rùn)高，投資者對(duì)大型甲醇項(xiàng)目十分關(guān)注，特別是煤產(chǎn)地和天然氣產(chǎn)地,在積極研究建設(shè)大型甲醇項(xiàng)目的可能，有的已經(jīng)開工建設(shè)。202 2022 和 2022 年由于甲醇需求旺盛、價(jià)格高,開工率上升到近年來的高峰 ,達(dá)到 62%、73%和 77%。某學(xué)院畢業(yè)（論文） 13 近年來,我國(guó)甲醇產(chǎn)量有較大的增長(zhǎng),1998～2022 年,年均增長(zhǎng)率為 %。我國(guó)現(xiàn)有甲醇生產(chǎn)企業(yè) 200 多家，以煤炭為主要原料的生產(chǎn)廠家占到 70％，其他以天然氣、焦?fàn)t氣、渣油等為原料，總體來說，我國(guó)甲醇生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能普遍偏低，我國(guó) 2022 年產(chǎn)能 萬(wàn)噸，2022 年產(chǎn)能 600 萬(wàn)噸，2022 年產(chǎn)能 740 萬(wàn)噸。40～100 千噸/年 (不含 100 千噸/ 年)規(guī)模的有 22 套。規(guī)模在 200 千噸/年的僅兩套,分別在上海焦化有限公司和陜西榆林天然氣公司 ,另外 ,內(nèi)蒙古蘇里格天然氣化工股份有限公司建有一套 180 千噸/年裝置。 甲醇市場(chǎng)現(xiàn)狀及展望國(guó)內(nèi)甲醇生產(chǎn)始于 1957 年 ,以小甲醇起家。甲醇具有毒性，內(nèi)服 10ml 兒有失明的危險(xiǎn)，30ml 能致人死亡。甲醇的電導(dǎo)率，主要決定于它含有的能電離的雜質(zhì)，如胺、酸、硫化物和金屬等，工業(yè)生產(chǎn)的精甲醇都含有一定量的有機(jī)雜質(zhì)。 甲醇的制備 甲醇的性質(zhì)甲醇是最簡(jiǎn)單的飽和醇，相對(duì)分子量為 32．04，沸點(diǎn) ℃，具有醇的通性。制取高熱質(zhì)煤氣時(shí)，需在廢熱鍋爐后的工序中加入變換爐。在第二級(jí)，氣體被冷卻到30～38℃，此處只收集油和水。重質(zhì)焦油（大部分顆粒物質(zhì)積聚在此焦油內(nèi)）返回到氣化爐。從氣化爐出來的粗煤氣溫度為 427~437℃。某學(xué)院畢業(yè)（論文） 12 對(duì)于粗煤氣中的二氧化碳，應(yīng)該根據(jù)其用途決定是否必須脫除。物理溶劑法很適合于從高壓氣流中脫出酸性氣體，該法的優(yōu)點(diǎn)是：溶液再生時(shí)耗熱極少或不耗熱，富液經(jīng)過減壓后可再生，同時(shí)溶液的酸性氣體閃蒸而出。這些氣體雜質(zhì)的清除往往需要在較低的溫度下進(jìn)行。一般時(shí)先經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量后，再經(jīng)間接冷卻，重的煤焦油與固體顆粒一起返回氣化爐，輕組分則送去煤焦油精煉。同時(shí)，水洗急冷還可有效地減少或清除氣體中的某些化學(xué)雜質(zhì)，并可將它們從水中回收。合理的流程安排，取決與粗煤氣的溫度以及可冷凝副產(chǎn)物在氣體中的含量。某學(xué)院畢業(yè)（論文） 11 圖 32 德 士 古 氣 化 爐 示 意 圖 合成氣的凈化煤氣的凈化包括固體顆粒的清除和氣體雜質(zhì)的凈化，一般分為與凈化和凈化兩個(gè)階段。Texaco 氣化爐主要優(yōu)點(diǎn)：水煤漿制備輸送、計(jì)量控制簡(jiǎn)單、安全、可靠；設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率高，投資省。噴嘴、氣化爐、激冷環(huán)等為 Texaco 水煤漿氣化的技術(shù)關(guān)鍵。其中噴嘴為三通道，工藝氧走一、三通道，水煤漿走二通道，介于兩股氧射流之間。 反應(yīng)設(shè)備—?dú)饣癄t德士古（Texaco）氣化爐裝置為單爐，日處理煤 2022～2400 噸，氣化壓力為，氧純度為 95%，煤漿濃度 68%，冷煤氣效率 76%，凈功率250MW。1994 年以來，此工藝應(yīng)用在商用上，在荷蘭德克里克布根倫IGCC 工廠，消耗商用煤 2022t/d。某學(xué)院畢業(yè)（論文） 10 1972 年，開始?xì)づ泼簹饣に?SCGP)的開發(fā)。間接煤液化（氣化伴隨著合成氣接觸反應(yīng)的變換）是發(fā)展此工藝的最初原因。氣化產(chǎn)出的氣體既可作為發(fā)電用的燃料，又可作為化工原料。原料氣經(jīng)過壓縮、甲醇合成與精餾精制后制得甲醇. 煤氣化制甲醇流程如下： 圖 2—4 煤氣化制甲醇流程 合成氣制備 合成氣工藝氣化是一種將碳?xì)湓限D(zhuǎn)變?yōu)?CO 和 H2 為主要?dú)怏w成分的工藝 。用蒸汽與氧氣(或空氣、富氧空氣)對(duì)煤、焦炭進(jìn)行熱加工稱為固體燃料氣化,氣化所得可燃性氣體通稱煤氣是制造甲醇的初始原料氣,氣化的主要設(shè)備是煤氣發(fā)生爐,按煤在爐中的運(yùn)動(dòng)方式,氣化方法可分為固定床(移動(dòng)床)氣化法、流化床氣化法和氣流——般都沿用固定床間歇?dú)饣?煤氣爐沿用 UCJ ,目前已工業(yè)化的煤氣化爐有柯柏斯托切克(KoppersTotzek)、魯奇(Lurge)及溫克勒(Winkler)、第三代煤氣化爐的爐型主要有德士古(Texaco)及謝爾柯柏斯(ShellKoppers)等。這些高溫保證所有品種和等級(jí)（包括石油焦和無煙煤）的煤的高轉(zhuǎn)化率。氣化時(shí)不黏結(jié)，但產(chǎn)生焦油和脂肪酸，所生產(chǎn)的煤氣中含有大量的甲烷和不飽和碳?xì)浠衔?。中?guó)褐煤的儲(chǔ)量約占總儲(chǔ)量的 10%。某學(xué)院畢業(yè)（論文） 8 （3）褐煤氣化時(shí)不黏結(jié)但產(chǎn)生焦油。煙煤屬于中等變質(zhì)程度的煤種。無煙煤在中國(guó)的儲(chǔ)量約占總儲(chǔ)量的 18%。 氣化用煤種的主要特性（1）無煙煤 、焦炭、半焦和貧煤這類原料氣化時(shí)不黏結(jié)，不會(huì)產(chǎn)生焦油，所生產(chǎn)的煤氣中含有少量的甲烷，不飽和碳?xì)浠衔飿O少，但煤氣熱值較低。第三類，氣化時(shí)不但產(chǎn)黏結(jié)生焦油，代表性原料又褐煤。根據(jù)氣化用煤的主要特征，將氣化煤大致分為以下四類：第一類，氣化時(shí)不黏結(jié)也不產(chǎn)生焦油，代表性原料有無煙煤、焦煤、半焦和貧焦。圖見下頁(yè) 圖 21 地下氣化示意圖1，鉆孔 水平通道 氣化盤區(qū) 火焰工作面 崩落的巖石Ⅰ、燃燒區(qū) Ⅱ、還原區(qū) Ⅲ、干餾區(qū) Ⅳ、干燥區(qū) 原料煤對(duì)氣化性能的影響氣化用煤的種類對(duì)氣體過程有很大的影響，煤種不僅影響氣化產(chǎn)品而且關(guān)系到氣化的生產(chǎn)操作條件。這一方法有效地提高了煤炭資源的利用率，將井建采煤、轉(zhuǎn)化工藝集為一體，減少了煤炭生產(chǎn)過程中的危害和對(duì)環(huán)境造成的破壞。(二)地下氣化煤炭地下氣化是將未開采的煤炭有控制的燃燒，通過對(duì)煤的熱化學(xué)作用上產(chǎn)煤氣的一種氣化方法。 (一)地面氣化 將煤從煤從地下挖掘出來再經(jīng)過各種氣化技術(shù)獲得煤氣的方法稱為地面氣化。 煤炭氣化技術(shù) 氣化技術(shù)發(fā)展已有 150 年的歷史，許多技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟并廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際，根據(jù)技術(shù)大類可分為地面氣化和地下氣化。汽化過程中產(chǎn)生的混合氣體組成，隨氣化時(shí)所用的煤或煤焦的性質(zhì)、氣化劑的類別、氣化過程中條件以及煤氣發(fā)生爐的結(jié)構(gòu)不同，因此，在生產(chǎn)工業(yè)用煤氣時(shí)，必須根據(jù)煤氣所需的組成來選擇煤氣的類別和氣化條件，才能滿足生產(chǎn)的需要。某學(xué)院畢業(yè)（論文） 6 第二章 煤炭氣化原理煤的氣化過程是一個(gè)熱化學(xué)過程，是煤或焦煤與氣化劑（空氣、氧氣、水蒸氣、氧等）在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)將煤或焦煤中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為煤氣的過程，該過程是在高溫、高壓下進(jìn)行的一個(gè)復(fù)雜的多項(xiàng)無力級(jí)物理化學(xué)過程，通過煤炭氣化工藝可以利用煤中所含的幾乎全部有機(jī)物，是獲得基本有機(jī)化學(xué)工業(yè)原料的重要途徑。主要有EastmanKODA 路線，即煤——合成氣——甲醇——醋酐——醋酸纖維——膠片和MonsantoBP 路線，即合成氣——甲醇——醋酸。今天的發(fā)展趨勢(shì)是效率較高、煤氣成分較好的干粉煤炭氣化技術(shù)。美國(guó) 45 個(gè)潔凈煤技術(shù)示范項(xiàng)目中有 7 個(gè)煤炭氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電項(xiàng)目，配套有 6 中煤炭氣化技術(shù)，他們是德士古水煤漿氣化技術(shù)，CE 兩段式氣化床氣化技術(shù)、Destec 兩段加壓氣化床氣化技術(shù)、KRW 氣化技術(shù)、UGas 氣化技術(shù)及 BG/L 固定床熔渣氣化技術(shù)等。進(jìn)入 20 世紀(jì)以后針對(duì)不同煤種和氣體用途發(fā)展了幾百種氣化方法，其中以魯奇碎枚加壓氣化爐常壓 KT爐、濕克勒氣化爐等應(yīng)用最廣。國(guó)內(nèi)近年來加大了對(duì)煤炭氣化開發(fā)和利用，一些新合成工藝和新生產(chǎn)方法的應(yīng)用技術(shù)，使煤炭氣化得到迅速發(fā)展。（4）使環(huán)境污染得到有效治理，發(fā)揮人力資源是新型煤化工的一個(gè)主要發(fā)展方向。（3）高新技術(shù)及優(yōu)化集成。依靠煤炭資源，形成煤炭——能源——化工一體化的新興產(chǎn)業(yè)。如柴油、汽油、乙烯原料、甲醇、二甲醚等以及一些化工產(chǎn)品。 新型煤化工內(nèi)容簡(jiǎn)介新型煤化工的