【正文】 26 惰性氣體含量對(duì) CH3OH 合成的影響 ......................................................... 27 甲醇合成催化劑以及催化劑對(duì)甲醇合成的影響 ......................................... 27 第五章 結(jié)束語 ....................................................................................................................................... 29 致謝 ............................................................................................................................................................. 30 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................................................... 31 某學(xué)院畢業(yè)（論文） 2 前言中國(guó)作為一個(gè)煤資源比較豐富，但油資源較為貧乏的國(guó)家。隨著節(jié)能減排等一系列國(guó)家政策的提出，我國(guó)越注重對(duì)能源的合理、最大化利用。我們也看到了許多方面的技術(shù)先進(jìn)性，所以提出了在煤氣化制甲醇的一些工藝流程。關(guān)鍵詞: 節(jié)能減排、 煤氣化 甲醇 設(shè)備 反應(yīng)器 某學(xué)院畢業(yè)（論文） 3 第一章 緒論煤化工是指以煤為原料，經(jīng)化學(xué)加工使煤轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料以及化學(xué)品的過程。煤的綜合利用包括將煤本身作為一次能源，用煤制造二次能源和化工原料環(huán)保節(jié)能幾個(gè)方面。將會(huì)成為未來資源的中堅(jiān)力量。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，也將成為今后的發(fā)展的主要方向。煤化工開始于 18 世紀(jì)后半葉， 19 世紀(jì)形成了完整的煤化工體系。第二次世界大戰(zhàn)以后，石油化工發(fā)展迅速，很多化學(xué)品的生產(chǎn)又從以煤為原料轉(zhuǎn)移到以石油、天然氣為原料，從而削弱了煤化工在化學(xué)工業(yè)中的地位。焦化是應(yīng)用最早且至今仍然是最重要的方法，其主要目的是制取冶金用焦炭 ，同時(shí)副產(chǎn)煤氣 和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烴。 煤氣主要作為城市煤氣及合成氨原料的生產(chǎn)等，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。甲醇從今某學(xué)院畢業(yè)（論文） 4 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，預(yù)計(jì)需求量將達(dá) 800~1000 萬噸／年，到 2020 年，甲醇需求預(yù)計(jì)達(dá) 5000 萬噸／年。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。（2）煤炭—能源—化工一體化。如煤炭氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)。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(jí)利用、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面對(duì)不同工藝優(yōu)化集成，提高了整體經(jīng)濟(jì)效益。 煤炭氣化在新型煤化工中的應(yīng)用煤炭氣化是發(fā)展新型煤化工的重要單元技術(shù)。 煤炭氣化技術(shù)傳統(tǒng)的氣化技術(shù)是利用煉焦?fàn)t、發(fā)生爐和水煤氣爐氣化。20 世紀(jì) 70 年代以來圍繞提高燃煤電廠熱效率、減少對(duì)環(huán)境的污染技術(shù)問題，促使了新一代氣化工藝誕生。國(guó)內(nèi)目前采用的煤炭氣化技術(shù)主要以常壓固定床煤氣化發(fā)生爐和水煤氣發(fā)生爐為多，開發(fā)引進(jìn)了水煤氣兩段爐、魯奇加壓氣化爐和德士古水煤漿氣化技術(shù)。 某學(xué)院畢業(yè)（論文） 5 煤制含氧化合物煤制甲醇發(fā)展甲醇化學(xué)是煤制含氧化合物的主要途徑，稱羰基合成法。羰基合成路線與乙炔法和乙烯法合成醋酸相比，成本低、設(shè)備投資少，目前已廣泛推廣和利用，有較好前景。煤氣是指氣化劑通過炙熱固體燃料層時(shí)，所含游離氧或結(jié)合氧將燃料中的碳轉(zhuǎn)化成的可燃性氣體。煤氣的有效成分為一氧化碳、氫氣、甲烷等，其可作為化工染料、城市煤氣和工業(yè)燃?xì)狻Ｒ詡鳠岱绞娇煞譃橥鉄崾?、?nèi)熱式、等。地面氣化現(xiàn)在被世界各國(guó)廣泛采用，該方法可利用煤炭氣化方法獲得氣化煤氣，生產(chǎn)工藝也很成熟。一般可用于煤層薄、深部煤層、急傾斜煤層等。某學(xué)院畢業(yè)（論文） 7 煤的地下氣化是一種有效利用煤炭的方法，可以從根本上消除煤炭開采的地下作業(yè)，將煤中可利用部分以潔凈方式輸出地面，殘?jiān)蛷U渣留于地下，對(duì)環(huán)境保護(hù)與開發(fā)有很重要意義。所以，在選氣化用原料種類時(shí)，必須結(jié)合氣體方法和氣化爐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行考慮，也要充分；利用資源，合理選用資源。第二類，氣化時(shí)并產(chǎn)黏結(jié)生焦油，代表性原料又弱粘結(jié)或不粘結(jié)煙煤。第四類，以泥炭為代表性原料，氣化時(shí)不，能黏結(jié)產(chǎn)生大量的甲烷。其中的無煙煤和貧煤都屬于變質(zhì)程度非常高的煤種，加熱時(shí)不產(chǎn)生膠質(zhì)提。（2）煙煤這種煤炭氣化時(shí)黏結(jié)，并產(chǎn)生焦油，煤氣中的不飽和烴、碳氧化合物較多，煤氣的凈化系統(tǒng)復(fù)雜，煤氣的熱值較高。中國(guó)的煙煤主要分布在北方各省，華北地區(qū)的儲(chǔ)量 約占全國(guó)總儲(chǔ)量的 60%以上。褐煤是變質(zhì)程度較低的煤，加熱時(shí)不產(chǎn)生膠質(zhì)體，含有較高的內(nèi)在水分和數(shù)量不等的腐殖酸，揮發(fā)份高，加熱時(shí)不軟化，不熔融。（4）泥炭煤泥炭煤中含有大量的腐殖酸，揮發(fā)份產(chǎn)率近 70%左右。 煤的反應(yīng)性能對(duì)煤氣化工藝來說，煤的反應(yīng)性能（級(jí)別）通常無關(guān)緊要，因?yàn)閷?duì)大多數(shù)煤來說，無機(jī)物的成分/性能在煤氣化工藝中，偏愛高的操作溫度。然而，煤的等級(jí)通常影響產(chǎn)氣量和合成所氣的成分，如下表所示：煤種 O2/MAF 煤比率 H2O/O2比率 合成氣中CO2（%v） 合成氣 CO/H2比率石油焦 ~ ~ 1~ ~煙煤 ~ ~ 1~ ~褐煤 ~ 0 3~5 ~某學(xué)院畢業(yè)（論文） 9 第三章 煤氣化制甲醇 煤氣化制甲醇工藝流程括燃料的氣化、氣體的脫硫、變換、脫碳及甲醇合成與精制。用煤和焦炭制得的粗原料氣組分中氫碳比太低,碳變換為氫氣和二氧化碳,再經(jīng)脫碳工序?qū)⑦^量的二氧化碳除去。其它氣體成分如 CHCOH2S 、苯酚、煙和微量的氨、HCl、 HCN 以及在特殊工藝下基于原料和工況產(chǎn)生的甲酸鹽。殼牌煤氣化工藝(SCGP) 原料范圍從焦油和無煙煤到褐煤?，F(xiàn)在，此工藝主要應(yīng)用于發(fā)電和化工原料生產(chǎn)。1976 年阿姆斯特丹殼牌實(shí)驗(yàn)室委托一個(gè)工廠——GASCO 化工廠燒煤 6t/d；1978~1983 年在德國(guó)漢堡殼牌總廠，一個(gè)燒煤 150t/d 的工廠投產(chǎn)；1986~1991 年在美國(guó)殼牌 Deer Park 總廠，一個(gè)燒煤 250400st/d 的示范廠投產(chǎn)。殼牌煤氣化工藝(SCGP) 應(yīng)用了一個(gè)多燒咀的水冷膜式壁氣化爐和一個(gè)經(jīng)特別設(shè)計(jì)的合成氣冷卻器（廢熱鍋爐）結(jié)構(gòu)，允許氣化爐在更高溫度下操作，并且承擔(dān)在合成氣冷卻器中承載固體的負(fù)荷，比其他 SHELL 煤氣化工藝（SGP）氣化爐/合成氣冷卻器（SGC）要大。Texaco 氣化爐由噴嘴、氣化室、激冷室(或廢熱鍋爐)組成。水煤漿氣化噴嘴經(jīng)常面臨噴口磨損問題，主要是由于水煤漿在較高線速下(約 30m/s)對(duì)金屬材質(zhì)的沖刷腐蝕。 80 年代末至今，中國(guó)共引進(jìn)多套 Texaco 水煤漿氣化裝置，用于生產(chǎn)合成氣，我國(guó)在水煤漿氣化領(lǐng)域中積累了豐富的設(shè)計(jì)、安裝、開車以及新技術(shù)研究開發(fā)經(jīng)驗(yàn)與知識(shí)。由于工程設(shè)計(jì)和操作經(jīng)驗(yàn)的不完善，還沒有達(dá)到長(zhǎng)周期、高負(fù)荷、穩(wěn)定運(yùn)行的最佳狀態(tài)，存在的問題還較多，主要缺點(diǎn)：噴嘴壽命短、激冷環(huán)壽命僅一年、褐煤的制漿濃度約 59%～61%；煙煤的制漿濃度為 65%；因汽化煤漿中的水要耗去煤的 8%，比干煤粉為原料氧耗高 12%～20%，所以效率比較低。大多數(shù)煤氣預(yù)凈化方法，包括帶有熱回收的冷卻以及用水進(jìn)行洗滌或急冷工序。對(duì)于氣流床氣化等高溫氣化方法，粗煤氣中不含煤焦油等，經(jīng)廢熱鍋爐等回收熱量后，從氣化操作中夾帶出來的固體顆粒，如灰或未燃燒煤塵，可經(jīng)水急冷操作面被脫出。而采用固定床和氣流床氣化方法時(shí)，由于煤氣出口溫度低，煤氣中含有焦油、油、各種煤化學(xué)物質(zhì)和有機(jī)硫，這樣就使凈化方法變得復(fù)雜起來。經(jīng)水洗急冷凈化后的煤氣，固體顆粒及金屬離子等已經(jīng)基本清除干凈，但大部分氣體雜質(zhì)尚留在煤氣中。清除方法可分為物理溶劑法和化學(xué)法兩大類?；瘜W(xué)法有醇胺法、熱鉀堿法等。魯奇氣化過程為加壓操作，且氣體中含有焦油，粗煤氣的與凈化比較復(fù)雜。焦油、油和冷凝液在此收集予以分離。接著進(jìn)行兩級(jí)氣體間接冷卻，在第一級(jí)即中間收集余下的焦油、油和水。最后為了脫除輕質(zhì)油、用洗油對(duì)氣體進(jìn)行逆流洗滌。這種配置方法可使氣體的冷卻和在加熱都簡(jiǎn)單化到最低程度。在通常條件下，純甲醇是無色、易流動(dòng)的、易揮發(fā)的可燃液體，并帶有與乙醇相似的氣味即酒的味道。甲醇可以和水以及許多有機(jī)液體如乙醇、乙醚等無限地混合，但不能與脂肪族烴類相混合。甲醇是優(yōu)良的有機(jī)溶劑，還是制造甲醛等的原料。2022 年全國(guó)生產(chǎn)能力已超過 6000千噸/ 年。100千噸/ 年規(guī)模的有 9 套。其余小甲醇均為聯(lián)醇裝置。在國(guó)內(nèi)產(chǎn)能不斷增加的情況下，國(guó)內(nèi)甲醇產(chǎn)量迅速增加，2022 年為 萬噸，2022年達(dá)到 萬噸，2022 年 1～5 月份 全國(guó)產(chǎn)量 萬噸。雖然國(guó)內(nèi)甲醇產(chǎn)量增長(zhǎng)很快,但裝置開工率一直較低 ,尤其是在 1998～2022 年,開工率一直在 40%～55%。國(guó)內(nèi)甲醇裝置開工率低的主要原因是我國(guó)聯(lián)醇裝置產(chǎn)能約占總產(chǎn)能的 50%左右,多數(shù)聯(lián)醇裝置規(guī)模小、產(chǎn)品成本高、缺乏競(jìng)爭(zhēng)力,造成開工嚴(yán)重不足。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)甲醇在建項(xiàng)目產(chǎn)能達(dá)到 4000 千噸以上 ，在 2022 年前后都可以形成生產(chǎn)能力。考慮到不具備競(jìng)爭(zhēng)能力的小型甲醇裝置將逐步淘汰的發(fā)展趨勢(shì)，預(yù)計(jì)到 2022 年 ,國(guó)內(nèi)實(shí)際甲醇生產(chǎn)能力約為 9000千噸/ 年。隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，今后國(guó)際市場(chǎng)對(duì)甲醇的需求仍將保持一定的增長(zhǎng)勢(shì)頭。雖然在化工行業(yè)甲醇市場(chǎng)容量有限，但作為汽油添加劑或替代車用燃料，甲醇及其衍生物二甲醚將扮演重要角色，其需求量巨大，將成為甲醇需求新的增長(zhǎng)點(diǎn)。在汽油中添加 15％以下的甲醇可明顯地改善排放尾氣的污染物含量，對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)也無需