关于煤气化与天然气转化组合工艺生产甲醇的研究

中国科技期刊数据库工业Ａ　关于煤气化与天然气转化组合工艺生产甲醇的研究　张涛　陕西延长石油榆林煤化有限公司　陕西榆林７１９０００　摘要：在工艺生产中，甲醇常用于制造氯甲烷、金属表面清洗剂、汽车防冻液、杀虫剂等，用途广泛。其中煤气和天然气可以　转化生成甲醇，不仅广泛用于医疗、农业、汽车、国防等工业中，且燃烧时释放的二氧化碳较少，是一种新型清洁燃料，其经　济效益和社会效益不可限量。本文全面分析甲醇的生产方法，并系统探讨煤气和天然气转化原理及生成甲醇流程的优化策略，　以期进一步促进我国对甲醇的开发与利用。　关键词：煤气化；天然气；转化；组合工艺；甲醇　甲醇是一种无色透明、有酒精气味、易挥发的液体，同时　也是一种新型的有机化工产品　。甲醇用途较广，它可以用作　下，利用催化剂使天然气中的甲烷和水蒸气发生反应生成合　成气。其中气态烃的蒸汽转化是甲烷蒸汽转化的代表，是在　油墨、染料、乙基纤维素、清漆、涂料、生物碱等的溶剂，　同时是硫酸二甲酯、甲胺、甲醛等有机工业产品的原材料。　此外，甲醇还具备良好的燃烧性能，是一种很好的有机溶　剂，自上个世纪８０年代以来，甲醇就广泛用于厨房、工业、　发电、运输等燃料，有效避免了汽油和铅组合中四乙基铅对　环境的破坏，符合国家节约资源、保护环境的政策。甲醇深　度加工还能生成多种衍生物和化工产品，也可以直接加入到　汽油中作为燃料使用，其中开发的ＭＴＰ、ＭＴＯ工艺更是得到广　泛应用，对促进国民经济的发展起了十分重要的作用。　１甲醇的生产方法　甲醇的化学分子式为ｃＨ　０Ｈ，是英国物理学家、化学家波　义耳首先于木材干馏的液体中发现的，１９２３年，合成的甲醇　正式运用于工业生产中。甲醇是一种燃料，同时也是重要的　化工原料，在国民经济中占有重要地位　。甲醇的生产方法有　多种，具体如下。　１．１原料气制备而成　甲醇的合成化学反应公式为：２Ｈ２＋ｃＯ—ｃＨ。ＯＨ，也就　是说，甲醇是由氢气和一氧化碳反应生成的。合成甲醇的原　材料包括气体如天然气、其他可燃性气体，液体如重油、原　油、轻油，固体如煤、焦炭。这些原料通过脱硫变换，将里　面的二氧化碳去除掉，制成一定的氢和一氧化碳合成气，然　后通过相关工艺技术，在催化剂的作用下生成甲醇。　１．２经精馏提炼而成　采用精馏的方法将工业甲醇中的含水量降至０．０１％以下，　然后加入次碘酸钠，将里面含有的易挥发成分如二甲醚，难　挥发成分如水、高碳醇、职乙醇以及丙酮去除干净，然后获　得纯品甲醇。一般情况下，经过精馏处理后的甲醇纯度均可　达９８％以上，纯品甲醇具有杂质少、稳定性好、沸点短等优点　［３＿　ｏ　１．３合成甲醇　采用氢、二氧化碳、一氧化碳通过相关反应即可合成甲　醇，其中合成甲醇的反应为可逆放热反应。甲醇在分离、利　用和加压下易被冷凝，因而需采取有效措施将反应热移走，　排放至粗甲醇贮槽。对于未参与反应的气体，在压缩机实施　循环增压后能与新鲜合成气实现混合，然后在合成回路中完　成循环。　２煤气化与天然气的转化原理分析　。２．１煤气化的转化原理　煤气化是一个热化学过程，主要由燃烧、分解、气化组　成，其中煤的热分解过程包括裂解和缩聚反应。其主要分解　原理是：通过对煤进行加热，使其干燥，在２００℃的温度下将　其中的水分和气体排出，待继续加热至３００℃时，煤里面的　有机物质开始发生热分解反应，且随着温度升高，热分解反　应越剧烈。煤气化反应有４个组成部分，包括碳与水蒸气的反　应、甲烷反应、碳与二氧化碳反应、一氧化碳变化反应。其　中水煤气主要来自碳与水蒸气的反应，～氧化碳变化反应能　有效调节物质中氢和一氧化碳的比重，使煤中的氢和一氧化　碳的含量得到更广泛的应用。　２．２天然气的转化原理　甲烷是天然气的主要成分，在整个天然气中占９０％以上。　天然气的转化主要就是蒸汽转化法，其原理就是在一定条件　一定条件下用烃做原料反应，烃类通过加压后在５５０℃的高温　下与过热蒸汽混合，由部分氧化反应提供所需热量，最终转　化为一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氮、水等气体，满足工　业生产中的各种用途。　３煤气化与天然气转化组合工艺生产甲醇流程的优化策略　３．１充分利用我国的优势资源　我国煤、天然气资源储量较大，在世界上均占有绝对优　势，其次石油、盐储量也较为丰富，这四大资源均可通过转　化生成甲醇，尤其煤和天然气，是制备甲醇常用、优质原材　料。相关企业、单位应科学、合理、充分利用我国各优势资　源，制定以煤炭、天然气为主要原材料的独特工艺生产甲醇　方案，积极发挥资源组合优势和成本优势，结合国内外先进　技术，优化甲醇工艺生产流程。　３．２完善甲醇的净化工艺流程　对于以天然气为原料的甲醇生产装置，其蒸汽化工艺应　选择操作比较简便、投资较少、效率较高的技术。鉴于重金　属镍和硫化物等组成部分常导致合成的甲醇成为有毒的催化　剂，因而需在具体的生产中完善工艺流程，采用净化工艺技　术将其清除掉　。第一、可以采用压缩制冷技术或气体净化技　术对丙烯进行压缩制冷，从而降低其毒性。第二、可以采用　变换工艺技术对部分气化气中的一氧化碳进行变换，进一步　提高产品中氢的含量。　３．３优化流程配置方案　充分利用先进的计算机工程化模拟手段，结合天然气转　化、净化技术的特点，制定高效率流程配置方案。首先，确　定原材料的路线，主要原材料包括石油、煤、天然气等，根　据各原料分布特点，对原材料路线进行确定。其次，根据实　际情况选择合适的流程配置方案，并保证煤气化设计能力和　净化能力相符，煤气化装置能力和硫回收装置能力匹配。然　后，详细绘制设计配置、装置方案比较表，需保持煤浆的稳　定性，并密切控制其粘度。最后，在具体的工艺流程实施中　注意把握每一个转化流程，合理利用资源，优化流程，创新　思路。　４结语　煤气化与天然气转化组合工艺生产甲醇具有重要意义，　它能有效缓解我国石油风险，更是切实落实国家西部大开发　战略的有效途径，对西部大开发和经济发展具有直接推动作　用，不仅完全符合国家能源安全政策，还进一步开拓了甲醇　发展的空间。煤气化与天然气转化组合工艺生产甲醇提高了　资源的利用率，切实将资源优势转换为经济优势，不仅为国　家经济发展开辟了更广阔的道路，还降低温室气体的排放，　保护了环境。　参考文献　［１］武亲苹．关于煤气化与天然气转化组合工艺生产甲醇的优　化［Ｊ］．煤炭技术．２０１２（０４）：２４５—２４７．　［２］刘秀红．煤气化与天然气转化组合工艺生产甲醇实施探讨　［Ｊ】．科技风．２０１４（１　３）：９９．　［３］周芳，邓均辉，王涛．气煤联产甲醇天然气转化工艺方案选　择［Ｊ］．煤化工．２Ｏ１１（０２）：１７—１９．　［４］裴锐南，陈红玲．　探讨煤气化与天然气转化组合工艺生产　甲醇方案…．煤炭技术．２Ｏ１　３（０８）：２４２—２４３．　１７３