煤化工甲醇合成工藝現狀研究

杜世軍

摘 要：目前國內建立了許多煤制甲醇、煤制烯烴等大型煤化工項目，甲醇合成工藝技術的發(fā)展推動了煤制甲醇行業(yè)的快速發(fā)展。作為目前國內較為重要的化工原料，甲醇在多個行業(yè)都得到了廣泛運用，現階段對于甲醇合成的工藝較為成熟，絕大多數企業(yè)的甲醇合成工藝整體上基本一致，差異較小。本文通過綜述目前煤化工行業(yè)甲醇合成工藝的常見方法、工藝流程和工藝技術現狀，提出甲醇合成工藝目前存在的問題，并研究落實解決目前甲醇合成工藝問題的方式，以期為煤化工企業(yè)提高生產穩(wěn)定性及經濟效益提供依據。

關鍵詞：煤化工;甲醇合成;工藝技術;研究進展

甲醇作為以煤為龍頭的化工生產鏈的基礎產品，被廣泛應到了很多行業(yè)和領域，如醫(yī)藥行業(yè)、作為燃料、生產農藥、制造塑料、生產涂料、制造合成纖維或是合成橡膠[1]。由于甲醇如此廣泛的應用前景，造就了甲醇生產企業(yè)的發(fā)展，目前甲醇銷售價格較高，甲醇生產企業(yè)經濟效益普遍較好，這就迫使甲醇合成工藝不斷研究和發(fā)展。只有工藝的優(yōu)化和發(fā)展才能夠最大幅度的減小生產損耗，提高企業(yè)經濟效益，保障企業(yè)的安全穩(wěn)定生產。 甲醇合成工藝的優(yōu)化和發(fā)展同時也能夠幫助企業(yè)提髙甲醇合成生產能力，降低噸甲醇消耗。本文在對國內外煤化工企業(yè)甲醇合成工藝現狀進行研究的基礎上，展望未來甲醇合成工藝研究方向[2]。

1 常見甲醇合成方法

目前常見的甲醇合成方法主要有魯奇渣油聯(lián)醇法、ICI低壓法、中壓法以及高壓法四種?，F階段，甲醇合成工藝較為基礎的生產方法是魯奇渣油聯(lián)醇法，通過該方法可以極大程度的使能源利用效率得到有效提高。并且魯奇渣油聯(lián)醇法的熱能利用率非常高，我國采用此方法的企業(yè)包括齊魯石化[3]。而ICI低壓法的應用較為廣泛，改工藝方法不但運行穩(wěn)定性很好，而且生產出甲醇產品的純度較高。ICI低壓法的實際生產環(huán)節(jié)有精餾、脫硫、合成、壓縮及轉化等五個重要環(huán)節(jié)。在應用方面，中壓法與ICI低壓法較為相似。綜合考慮資金損耗以及綜合指標等幾個方面，中壓力略高。亞洲其他國家應用改方法較多，如日本三菱瓦斯化工公司。較大規(guī)模的甲醇合成裝置大多數采用高壓法。該方法起源于歐洲發(fā)達國家，高壓法對于資金損耗高和操作標準嚴格，所以該方法應用并不廣泛。

2 甲醇合成工藝流程

甲醇合成的工藝工程較為繁雜，其工藝流程較長。無論選擇哪種工藝流程及原料，整個反應過程的工藝流程基本一致。甲醇合成工藝流程主要包含合成氣的生產、合成氣凈化、制備粗甲醇、粗甲醇的提取精制等過程。選擇的工藝方案雖然不同，但是工藝流程基本相同，但催化劑的選用存在差異，所以合成裝置結構也并不會完全相同。

3 醇合成工藝技術現狀

國內外目前主要甲醇合成工藝如下：

ICI（DAVY）冷激型甲醇合成工藝

Lurgi 管式兩段等溫甲醇合成工藝

Casale IMC 板間換熱等溫甲醇合成工藝

TopsΦe 絕熱管殼式甲醇合成工藝

TEC 沸水管 MRF 多段徑向流動甲醇合成工藝

MHI/MGC 管殼-冷管復合型甲醇合成工藝

Linde 等溫盤管甲醇合成工藝

氣冷-水冷串聯(lián)式低壓甲醇合成工藝

低壓均溫繞管水冷式甲醇合成工藝

4 甲醇合成技術發(fā)展趨勢

4.1 采用徑向或軸徑向反應器等溫

徑向或者軸徑向流動，床層中的氣體分布會較為均勻并且阻力變低，結構比較簡單。應盡量選擇具有抗羰基化生成能力和抗氫脆能力的材料，盡可能不選擇特殊貴重材料，便于檢修和制造。

4.2 催化劑高活性、低溫耐硫，床層溫度易于控制

研究如何使催化劑床層溫度易于控制并且能滿足各種操作條件的變化。如何將床層內溫度均溫或溫差小，生產強度大，使用壽命長，時空收率高，低循環(huán)比和高單程轉化率，副反應產物和雜質少。

4.3 低壓甲醇合成、超大型化

超大型甲醇合成裝置可以反應熱副產蒸汽，選擇高位能回收方式，使得合成甲醇綜合能耗得到有效降低。

4.4 研發(fā)液相法甲醇合成新工藝趨勢

研究開發(fā)氣-液-固滴流床、漿態(tài)床以及流化床的甲醇合成工藝。因為液相合成中使用的惰性液體具有熱容高以及導熱系數較大的特點，能夠進一步實現等溫反應。

5 結論

甲醇作為目前較為廣泛使用的化學原料，其生產工藝至關重要，包括煤制甲醇、煤制烯烴在內的煤化工行業(yè)甲醇合成工藝較為成熟。目前常見的甲醇合成方法主要有魯奇渣油聯(lián)醇法、ICI低壓法、中壓法以及高壓法四種，而合成工藝主要有 ICI（DAVY）冷激型、Lurgi 管式兩段等溫、Linde 等溫盤管、氣冷-水冷串聯(lián)式低壓、低壓均溫繞管水冷式等幾種常見甲醇合成工藝。現如今，甲醇合成已經成為煤化工的關鍵技術之一。所以，如何對甲醇合成技術進行升級改造，擺脫傳統(tǒng)甲醇合成工藝存在的問題，創(chuàng)新發(fā)展現代甲醇合成工藝是今后煤制甲醇行業(yè)主要研究趨勢。

參考文獻：

[1]路繩治.對甲醇合成工藝現狀的有關思考[J].當代化工研究，2018，08：163-164.

[2]駱定法，李耕.國內外甲醇市場狀況及合成工藝進展[J].潔凈煤技術2006，（02）：103-105.

[3]夏春濤.甲醇合成工藝過程與操作控制優(yōu)化的分析[J].山東工業(yè)技術，2019，285（07）：59.