合成氣制甲醇的工藝研究

段春平(新疆美克化工股份有限公司，新疆 庫爾勒 841000)

合成氣制甲醇的工藝研究

段春平(新疆美克化工股份有限公司，新疆 庫爾勒 841000)

甲醇是主要的有機(jī)化工原料之一，可以作為良好的有機(jī)溶劑，還可以作為生產(chǎn)多種有機(jī)化工產(chǎn)品的重要原料。隨著科技進(jìn)步，當(dāng)前及醇的應(yīng)用越來越廣泛，甲醇的市場(chǎng)需求也有很大的發(fā)展前景。甲醇合成工藝發(fā)展及優(yōu)化已經(jīng)備受廣大化工企業(yè)的關(guān)注，許多研究人員在合成氣制甲醇的工作上進(jìn)行了很多研究，本文將近年來合成氣制甲醇的工藝進(jìn)行介紹和分析，并著重介紹了合成氣的成分對(duì)甲醇合成的影響。

合成氣制甲醇；工藝研究；影響

1 工業(yè)合成氣制甲醇的工藝介紹

工業(yè)上合成甲醇，第一步都需要將原料經(jīng)過一定的處理形成以氫氣和一氧化碳為主的合成氣，然后經(jīng)過合成反應(yīng)生成甲醇。因此根據(jù)合成氣原料的生產(chǎn)不同，合成氣制甲醇大致可以分為三類：

1.1 天然氣制甲醇合成氣工藝

在我國(guó)，以天然氣為原料制甲醇的裝置大約占全國(guó)合成甲醇裝置的三分之一當(dāng)前，國(guó)內(nèi)天然氣制合成氣的典型工藝是水蒸氣的催化氧化法，在我國(guó)的應(yīng)用非常普遍，技術(shù)非常成熟。但該方法存在的不足有：前期投資較大，能源消耗較大，特別是生產(chǎn)的合成氣不能直接用來合成甲醇，需要再進(jìn)一步處理拉長(zhǎng)了該工藝的流程。

天然氣與二氧化碳催化法，可以直接轉(zhuǎn)換成富含一氧化碳的合成氣，能夠有效的解決蒸汽催化法氫氣過剩的問題，同時(shí)降低了二氧化碳的排放量，達(dá)到了廢物利用和保護(hù)環(huán)境的目的。但是由于該技術(shù)的應(yīng)用僅限于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，其催化劑的選用和生產(chǎn)的工藝條件依舊處于分析研究方面。催化部分轉(zhuǎn)化工藝是將部分氧化的放熱反應(yīng)和蒸汽轉(zhuǎn)化吸熱反應(yīng)結(jié)合完成，降低了整體工藝的投資費(fèi)用，節(jié)省了反應(yīng)的能力消耗，降低了轉(zhuǎn)化爐所需的燃料氣，具有很高的節(jié)能作用。

1.2 煤制甲醇合成氣工藝

當(dāng)前國(guó)內(nèi)外將煤氣化制成合成氣在合成甲醇技術(shù)主要有：德士古氣法，煤粉加壓氣化技術(shù)以及水煤漿四噴嘴撞擊流氣化技術(shù)。德士古氣化技術(shù)主要是在煤中加入添加劑以及助溶劑和水，磨制成水煤漿，加壓后噴入氣化爐，與純氧接觸發(fā)生燃燒和部分氧化反應(yīng)。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，單臺(tái)爐處理能力大，生產(chǎn)能力強(qiáng)，有效氣體的含量高，適應(yīng)性寬，該技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用最廣泛。缺點(diǎn)是：由于需要水煤漿進(jìn)料，因而其煤耗和氧耗較高。

煤粉加壓技術(shù)，主要采用純氧，蒸汽氣化，干粉進(jìn)料，在氣化過程中，溫度可達(dá)1400-1500攝氏度，轉(zhuǎn)化率較高，且有效氣體的含量較高，最高能達(dá)到87%以上，由于采用了特殊的水冷壁氣化爐，可以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。且在氣化過程中產(chǎn)生了高壓蒸汽的副產(chǎn)品，供其他工藝使用。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：使用壽命長(zhǎng)，副產(chǎn)高壓蒸汽，以及氧耗量低等特點(diǎn)。存在的缺點(diǎn)：需要氮?dú)饷芊猓瑲饣瘔毫Σ荒芨?，結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大，由于設(shè)備主要由國(guó)外進(jìn)口，其設(shè)備費(fèi)用及專利費(fèi)用昂貴。當(dāng)前加壓氣化技術(shù)的應(yīng)用不多，工業(yè)化經(jīng)驗(yàn)不足，國(guó)內(nèi)的技術(shù)支撐較低。

1.3 煤氣制甲醇合成氣的技術(shù)

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的不斷加深，我國(guó)的焦化工業(yè)的發(fā)展有了質(zhì)的飛躍。我國(guó)每年的焦炭產(chǎn)量逐年增加，與此同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的的焦?fàn)t煤氣，隨著廢氣排出，這樣對(duì)我國(guó)的能源造成了巨大的浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。焦?fàn)t煤氣中的主要成分是氫氣，其含量大約55%～60%，甲烷約占24%～28%，還有少量的一氧化碳，氮?dú)?，二氧化碳，硫及其他烴類。當(dāng)前焦?fàn)t煤氣制取甲醇合成氣處于發(fā)展階段，許多技術(shù)還不夠成熟，但是技術(shù)和方法有很多，在未來的發(fā)展前景一片光明。

2 合成氣的成分對(duì)甲烷合成生產(chǎn)的影響

合成甲醇的原料氣中的主要成分是氫氣，一氧化碳和二氧化碳以及含有少量的氮?dú)?，氬氣，甲烷等惰性氣體，合成氣中的有效氣體是合成甲醇的原料，組分中的其他氣體的含量合理，在反應(yīng)過程中也是保證反應(yīng)能夠順利進(jìn)行的有利條件。

2.1 碳?xì)浔鹊挠绊?/p>

甲醇合成是在5.0Mpa，220～270攝氏度的條件下反應(yīng)的，在催化劑的作用下，合成氣的主要成分合成粗甲醇，同時(shí)也生成烴類，酮類，醚類，醇類等副產(chǎn)品。原料中的氫碳比代表著一氧化碳，二氧化碳以及氫氣的有效含量的比值。（H2-CO2）/（CO+ CO2）在一般情況下控制在2.05～2.15這個(gè)范圍內(nèi)，若氫碳比的比值越低，越容易增大副反應(yīng)，進(jìn)而加快催化劑活性的衰退，造成祭壇反應(yīng)的發(fā)生，若氫碳比的控制較高，在進(jìn)入反應(yīng)塔后，會(huì)在談內(nèi)積累氫氣，惰性氣體含量增加，增加了放氣量，能量消耗增加。

2.2 一氧化碳和二氧化碳的含量對(duì)甲醇合成的影響

合成反應(yīng)時(shí)，一氧化碳和二氧化碳的反應(yīng)速度不同，一氧化碳的速度較快。因此在反應(yīng)中很容易造成二氧化碳的積累，因此在合成反應(yīng)的控制范圍內(nèi)，將一氧化碳的含量盡量提高，促進(jìn)反應(yīng)向正向進(jìn)行。

2.3 合成氣組分中甲醇的量

合成氣進(jìn)入反應(yīng)塔內(nèi)的甲醇含量要控制在一定范圍內(nèi)，這對(duì)生產(chǎn)甲醇的反應(yīng)是有利的，也能避免副產(chǎn)品的生成。

3 結(jié)語

甲醇的需求不斷增加，甲醇的合成工藝不斷優(yōu)化發(fā)展，本文介紹的合成氣制甲醇的工藝，分析了每種方法的優(yōu)點(diǎn)及工作原理。并針對(duì)合成氣成分對(duì)甲醇生產(chǎn)的影響進(jìn)行了介紹，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)當(dāng)控制好合成氣成分，保證反應(yīng)的順利進(jìn)行。

[1]劉一靜，劉瑾.《天然氣制甲醇合成工藝及進(jìn)展》，《化工時(shí)刊》，2007，21（5）：64-67.

[1]岳輝，雷玲英，胥月兵.《甲醇合成氣生產(chǎn)工藝的研究進(jìn)展》，《新疆石油天然氣》，2007，3（3）：92-96.

[2]孫本闊.《天然氣制甲醇合成氣工藝及進(jìn)展》，《中國(guó)化工貿(mào)易》，2014.（18）。