煤制甲醇科研训练文献综述

前言

甲醇是重要的化工基础原料，广泛应用于有机合成、染料、医药、农药、涂料、交通和国防等工业中。除合成氨之外，甲醇是唯一由煤经气化和天然气经重整大规模合成的化学品，是一种碳化工的基础产品和有机化工原料。甲醇又是固体煤或气体天然气转化成的液体清洁燃料，便于储存和运输，是重要的能源载体。这使甲醇成为近年来煤化工和天然气化工发展的主要产物，同时也使甲醇化学和甲醇化工的发展成为化学工业与能源工业的一个重要领域。

随着甲醇合成技术地不断发展和生产规模不断扩大，其原料路线也发生了很大变化，有原来的以煤和焦炭气化生产合成气的路线发展到目前以天然气和煤为主的合成路线。从长远发展的趋势来看，煤制甲醇将成为合成甲醇的主要原料路线。

本论文主要介绍了煤制甲醇精馏的研究成果及其发展前景，并在此基础上提出了自己的见解和研究思路。

目录

一、 煤制甲醇工艺发展现状 ................................ 1 （一） 国内外研究成果及水平 ........................... 1 1. 国外煤制甲醇技术发展 ............................ 1 2. 国内煤制甲醇技术发展 ............................ 1 （二） 煤制甲醇的方法 ................................. 2 1. 碎煤移动床加压连续气化 .......................... 2 2. 流化床煤气化 .................................... 2 3. 干煤粉气流床气化 ................................ 3 4. 湿法气流床加压气化 .............................. 3 二、 粗甲醇精制的生产工艺方法 ............................ 4 （一） 传统高压法粗甲醇的精制工艺 ..................... 4 （二） 简化的粗甲醇精制工艺 ........................... 4 1. 单塔流程 ........................................ 4 2. 双塔流程 ........................................ 5 （三） 高纯度无水甲醇的精制工艺 ....................... 5 （四） 节能型粗甲醇的精制工艺 ......................... 6 三、 煤制甲醇的发展前景 .................................. 7 （一） 存在的问题 ..................................... 7 （二） 发展前景 ....................................... 8 结束语 .................................................. 10 参考文献 ................................................ 11

一、煤制甲醇工艺发展现状

（一）国内外研究成果及水平 1. 国外煤制甲醇技术发展

1923年德国BASF公司首先用合成气在高压下实现了甲醇的工业化生产，直到1965年，这种高压法工艺是合成甲醇的唯一方法。1966年，英国ICI公司开发了低压法工艺，接着又开发了中压法工艺。1971年德国的Lurgi相继开发了使用于天然气-渣油为原料的低压法工艺。由于低压法比高压法在耗能、装置建设和单系列反应器生产能力方面具有明显的优越性，所以从70年代中期，国外新建装置大多采用低压法工艺。世界上典型的甲醇合成工艺主要有ICI工艺、Lurgi工艺和三菱瓦斯化学公司（MCC）工艺。目前，国外的液相甲醇合成新工艺具有投资省、热效率高。生产成本低的显著优点，尤其是LPMEOHTM工艺，采用浆态反应器，特别适用于现代气流床煤气化炉生产的低H2/(CO+CO2)比的原料气，在价格上能够与天然气原料气竞争。

2. 国内煤制甲醇技术发展

我国的甲醇生产始于1957年，50年代在吉林、兰州和太原等地建成了以煤或焦炭为原料来生产甲醇的装置。60年代建成了一批中小型装置，并在合成氨工业的基础上开发了联产法生产甲醇的工艺，70年代四川维尼伦厂引进了一套以乙炔尾气为原料的95千吨/年低压法装置，采用英国ICI技术。1995年12月，由化工部第二设计院

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和上海化工设计院联合设计的200千吨/年甲醇生产装置在上海太平洋化工公司顺利投产，标志着我国甲醇生产技术向大型化迈出了新的一步。2000年，杭州林达公司开发了拥有完全自主知识产权的JW低压均温甲醇合成塔技术，打破长期来被ICI、Lurgi等国外少数公司所垄断的局面。2005年，该技术成功应用于国内首家焦炉气制甲醇装置上。

（二）煤制甲醇的方法 1. 碎煤移动床加压连续气化

随着气化煤种的拓宽，从焦炭、无烟煤到目前发展到烟煤、褐煤等灰分劣质煤都用来作为气化原料。当今现代化采煤技术地应用煤产品的碎粉率也大幅度提高。因此对于上述常压固定床煤气炉适应中块煤粒度25～75㎜，已不满足气化工业的需求，而且块煤的市场价格也越来越高，迫使人们研发利用小粒煤、5㎜以下碎粒煤作气化原料。同时新的气化技术要求生产煤气的成本要低，能耗降低，因此新一代气化技术的操作压力升高，这样使造气炉单炉产气能力增大，阻力减小，对于原料煤粒度减小成为可能。

目前，在工业应用中较为成熟的技术为鲁奇碎煤加压气化工艺，其碎煤加压气化炉是由德国鲁奇公司所开发，称为鲁奇加压气化炉，简称鲁奇炉。 2. 流化床煤气化

流化床煤气化技术是气化碎煤的主要方法，其过程是将气化剂（氧气或空气与水蒸气）从气化炉底部鼓入炉内，炉内煤的细颗粒被

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气化剂流化起来，在一定温度下发生燃烧和气化反应。

流化床气化一般要求将原煤破碎成＜10㎜粒径的碎煤，＜1㎜粒径细粉应控制10％以下，经过干燥除去大部分外在水分，进气化炉的煤含水量＜5％为宜。

主要优点是床层温度均匀，传热传质效率高，气化强度大，使用粉煤，原料价格便宜，且煤种适应范围宽，由于流化床温度高，产品煤气中基本不含焦油和酚类物质。其主要缺点是气体中带出细粉多而影响了碳转化率，但通过采用细煤粉循环回用技术此缺点可得到一定程度的克服。 3. 干煤粉气流床气化

气流床煤气化是现今最新一代煤气化技术。原料煤炭以粉状颗粒与气化剂并流通过燃烧喷嘴进入气化进行混合、燃烧和气化反应。炉内含一固相以相同速度流动，因此成为气流床。

气流床以进方法分干法、湿法两种。干法气流床煤气化是利用N2或其他气体如CO2携带干煤粉进入气化炉与气化剂（空气或氧气）混合进行气化；湿法气流床煤气化则是预先将原料煤磨碎与水渣油等混合制成黏稠湿煤浆（水煤浆、油煤浆或多元煤浆）经泵加压送入气化炉喷嘴后，与气化剂（空气或氧气）混合进行气化。 4. 湿法气流床加压气化

湿法气流床气化是指煤或石油焦等固体燃料以水煤浆或多元料浆的形式与气化剂一起通过喷嘴，气化剂高速喷出与料浆并流混合雾化，在气炉内非催化部分氧化反应的工艺过程。具有代表性的工艺技

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烃等先进技术的推广也会推动甲醇的消费，其应用前景必将更加广泛。在过去的5年中，世界甲醇消耗的平均年增长率为3.7％，中国甲醇消耗的平均年增长率为19.3％，可见由煤制甲醇及其下游产品的前景十分可观。可以预见在今后相当长的一段时间内甲醇的产量和消费量会持续增长。

在我国发展甲醇及其后续产品任重而道远，无论是以煤炭为原料的合成工艺技术及装备方面，还是在取代汽油燃料、制备低碳烯烃方面都需要科技工作者的不懈努力。对于煤炭企业而言，已经拥有了足够的实力开采煤矿，今后应该在煤炭的深加工方面做更多的努力，可以在自主研发的基础之上，有效借助外力共同推动煤化工的加速发展。从技术的角度讲，洁净煤气化技术正蓬勃发展，随着甲醇制烯烃和作为车用燃料技术的不断成熟，对甲醇的需求也会增加。要使甲醇的生产成本降低，可从以下几方面着手：一是在煤矿产地建甲醇装置；二是随着我国自主知识产权的新技术的应用，无需引进国外先进技术与装备；三是装置的大型化。当然政府应给甲醇生产企业和使用者以优惠政策使其具有市场竞争力，才能使甲醇生产获得更为迅速地发展。

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结束语

通过阅读及查找大量有关煤制甲醇精馏方面的文献资料，同时在老师的指导下，我初步确定了煤制甲醇精馏的设计方案。

比较低压甲醇合成工艺、中压甲醇合成工艺和高压甲醇合成工艺可知，ICI低压甲醇合成设备简单、投资较少，而能力利用情况较差；Lurgi低压甲醇合成设备复杂、投资较多，但能力利用情况较好。中压甲醇合成工艺避免了低压操作压力低、导致设备体积庞大的缺点，能更有效地降低建厂费用和甲醇生产成本。高压甲醇合成工艺由于操作压力高，动力消耗大，设备复杂，产品质量差等缺点正在逐渐淘汰。综上所述，此次设计采用中压法甲醇合成工艺。

在甲醇精馏方面，三塔精馏的优点远多于单塔精馏和双塔精馏，故采用三塔精馏的方法。三塔精馏可生产干纯度无水甲醇；同时不增加甲醇的损失量，甲醇回收率可达95%以上；从甲醇产品中分出有机杂质，特别是乙醇，而不增加甲醇的损失量；更能合理利用热能。

本论文是结合前人研究结果所写，若有不妥之处，望加以指正。

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参考文献

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http://ynhuaxiao.blog.163.com/blog/static/1221520792010102141931848/.2010-11-21 [3]李发旺，斯钦德力根.甲醇生产工艺与操作.北京理工大学出版社.2013.8:193-201 [4]徐京馨.甲醇前景和以煤炭为原料独立系统生产甲醇的有关设计问题[J]小氮肥设计技术，2003，（1）：1-5

[5]齐国祯，谢在库，钟思青等.煤或天然气经甲醇制低碳烯烃工艺研究新进展[J]现代化工.2005，（2）：19-21

[6]］雍永枯.甲醇工业发展的若干思考[J] 煤化工.2004，（1）：9-13

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