程鵬飛，杜 瑜

（1.華電陜西榆林凱越煤化有限責(zé)任公司甲醇車間，陜西榆林 719000；2.華電陜西榆林凱越煤化有限責(zé)任公司生產(chǎn)技術(shù)科，陜西榆林 719000）

煤化工與甲醇Coal Cemical Methanol

大型煤制甲醇的氣化和合成工藝選擇

程鵬飛1，杜 瑜2

（1.華電陜西榆林凱越煤化有限責(zé)任公司甲醇車間，陜西榆林 719000；2.華電陜西榆林凱越煤化有限責(zé)任公司生產(chǎn)技術(shù)科，陜西榆林 719000）

甲醇既是工業(yè)上應(yīng)用很廣的化工產(chǎn)品與原料，其需求量在各種工業(yè)生產(chǎn)中一直很高。在煤化工行業(yè)中，通常都是選用煤制甲醇的技術(shù)來對(duì)甲醇進(jìn)行大量制備。隨著我國石油資源不斷消耗及正在逐漸降低的甲醇制備成本，使甲醇得到更廣泛應(yīng)用。通過分析大型煤制甲醇工業(yè)對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必要性，探索其氣化和合成工藝的選擇。

煤制甲醇；氣化工藝；合成工藝

我國地勢(shì)廣袤且人口眾多，能源的消耗量是十分巨大的，而我國恰巧在資源和能源的利用上顯得較為貧乏，加之由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得人們對(duì)各種能源的需求量越來越大。面對(duì)此種形勢(shì)，我國必須要以當(dāng)前實(shí)際情況為基礎(chǔ)，合理開發(fā)利用我國豐富的煤炭資源來使用各種生產(chǎn)和生活的需要。目前，煤炭資源還是比較豐富的，因此從煤炭資源入手來開發(fā)和制備其他能源是最為合適的選擇。而我國的石油資源短缺，已不能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)中制備其他能源的消耗了。只有通過煤制甲醇來代替需要大量消耗的石油能源，才能有效緩解能源短缺問題。

1 大型煤制甲醇的必要性

隨著我國工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，甲醇已經(jīng)成為人們所認(rèn)可的成本低、無污染的新一代能源。人們當(dāng)前對(duì)于新能源認(rèn)識(shí)和需求的方式也同時(shí)發(fā)生了極大的改變。對(duì)當(dāng)前新能源的開發(fā)和制備主要提出了以下要求：首先是要耗能少、污染少，我國當(dāng)前的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略所要求的就是要盡可能消耗少的資源、產(chǎn)生少的污染但同時(shí)制備高質(zhì)量的新能源。其次是要絕對(duì)的安全，不僅是制備過程要保證安全，還有制備出的能源在投入使用后也要保證安全可靠。最后是要實(shí)現(xiàn)能源制備的自動(dòng)化技術(shù)水平，信息科技的發(fā)展將許多產(chǎn)業(yè)都帶入了自動(dòng)化的領(lǐng)域，當(dāng)然能源的制備也不例外。隨著制備甲醇的生產(chǎn)技術(shù)的提高和變化，甲醇的合成路線也有很大變化。首推的就是采用煤制甲醇工藝來大量制備甲醇，整個(gè)煤制甲醇的過程就是要先讓煤在其氣化和CO氣體的變化下得到處理，然后利用低溫甲醇洗技術(shù)合成甲醇。

2 大型煤制甲醇的流程

煤炭資源在我國主要分布在華北、西北和東北等地區(qū)，相對(duì)于世界上眾多國家而言，我國的煤炭資源還是比較豐富的，是一個(gè)產(chǎn)煤大國。但是由于我國地域廣袤人口眾多，就使得我國豐富的煤炭資源在開發(fā)和利用的時(shí)候不加以節(jié)約和控制，造成大量的浪費(fèi)和損耗。再者，煤炭在使用過程中所排放出大量的氣體多數(shù)都是有毒有害的氣體，嚴(yán)重污染了環(huán)境也影響到人們的生命健康。煤炭在經(jīng)過高溫處理后就會(huì)與相應(yīng)的氣化劑轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣等可燃的氣體，這些氣體同樣能夠成為新能源的開發(fā)原料之一。隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的日趨發(fā)展，煤炭資源的開發(fā)和利用越來越受到重視。這些氣化劑主要包括最為常見的水蒸氣、空氣或其混合氣體。在煤炭氣化的過程中，通過低溫甲醇洗技術(shù)來制備合成甲醇以及工業(yè)原料加以改善，從而提高資源的利用率和對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

2.1 煤的氣化過程

將煤炭進(jìn)行氣化處理是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)事業(yè)發(fā)展的必然要求，氣化之后的煤炭將原本對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重污染的物質(zhì)變?yōu)闅怏w后，再經(jīng)過低溫甲醇洗技術(shù)就能將氣體凈化。在此煤炭的氣化過程中，還需要水蒸氣、空氣或其混合氣體等氣化劑的輔助。首先把水蒸氣直接通到高溫的煤層之中，通過氧化還原反應(yīng)將煤炭中的碳元素和氫元素還原出一氧化碳?xì)怏w和氫氣，而一氧化碳?xì)怏w仍然是對(duì)環(huán)境有一定的污染，所以還需要再經(jīng)過低溫甲醇洗技術(shù)將這混合氣體進(jìn)行進(jìn)化。在燃燒的過程中對(duì)于各種環(huán)境污染因素影響較小。由于所有涉及到的反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，在對(duì)煤炭進(jìn)行氣化時(shí)通過水蒸氣來給煤層降溫，使這些氣體在煤層中轉(zhuǎn)換能夠正常轉(zhuǎn)化。當(dāng)把空氣等混合氣體通入其中時(shí)，最關(guān)鍵的反應(yīng)就是煤炭的燃燒，燃燒的溫度足以加熱煤層并使之氣化，在這個(gè)氣化的過程中要盡量保證不對(duì)環(huán)境造成太大的污染。

2.2 甲醇的合成過程

甲醇的合成是可逆的，為了能夠減少甲醇在合成時(shí)的多余反應(yīng)，也為了提高甲醇的產(chǎn)出率，在整個(gè)反應(yīng)中要掌握好溫度的高低，要在350℃左右的適宜溫度、壓力大小要在20MPa左右的適宜壓力、以及催化劑的使用劑量。甲醇的合成反應(yīng)通常都是在低溫和低壓下進(jìn)行的，所有反應(yīng)的耗能很低，速度也很慢，因此催化劑是掌控耗能和速度的關(guān)鍵要素。用來合成甲醇原料氣體氫氣和一氧化碳?xì)怏w的配比是2∶1。一旦一氧化碳?xì)怏w的含量過高就不利于對(duì)溫度的控制，而且同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致部分沉淀物沉淀在催化劑從而影響催化劑的使用效果，嚴(yán)重的話還會(huì)導(dǎo)致催化劑失活。所以通常是要把氫氣的通入量設(shè)置為過量方可。

3 結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，環(huán)境污染問題已經(jīng)是世人廣為關(guān)注的問題了，在各種環(huán)境污染問題中，化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品的廢氣和廢渣的污染最為嚴(yán)重。如今人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)的逐漸提高，也對(duì)新能源的開發(fā)和利用更為期待，而選擇大型煤制甲醇的氣化和合成工藝正是對(duì)新能源的探索和開發(fā)，將更加造福于人類社會(huì)。

[1] 孫寶江，王文和 .煤制甲醇合成工藝設(shè)備的選型分析 [J].重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，（S1）：45-48.

Gasification and Synthesis of Large-scale Coal Methanol

Cheng Peng-fei，Du Yu

Methanol，CH3OH，is a widely used chemical product and raw material in ind ustry.Its demand is very high in all kinds of industrial production.In the coal chemical industry，usually the use of coal methanol technology to a large number of methanol preparation.With the continuous depletion of China’s oil resources and is gradually reducing the cost of methanol production，so that methanol is more widely used.This paper analyzes the necessity of economic development of large-scale coal-made methanol industry and explores the selection of gasi fi cation and synthesis process.

coal to methanol；gasi fi cation process ；synthesis process

TQ223.121

：A

：1003–6490（2017）07–0010–01

2017–05–20

程鵬飛（1982—），男，陜西榆林人，助理工程師，主要從事煤化工生產(chǎn)工作。