甲醇合成工艺的现状及其技术研究特点

甲醇合成工艺的现状及其技术研究特点
发布时间：2023-02-17T09:46:04.754Z 来源：《中国科技信息》2022年19期作者：丁永泰[导读] 根据我国现有煤炭、石油和天然气组成的特点，发展新型煤化工已成为我国的当务之急。

丁永泰
青海盐湖镁业有限公司青海省格尔木市 816000摘要：根据我国现有煤炭、石油和天然气组成的特点，发展新型煤化工已成为我国的当务之急。

而煤制甲醇项目不仅是煤炭工业经济发展的一个很好的切入点，也是国家能源储备的一个重要途径。

其不仅能合理利用煤炭资源，还能有效改善环境质量和提高资源利用率，优化资源使用模式。

为了进一步发展我国的甲醇合成工艺技术水平，就需要对甲醇合成工艺的现状及其技术研究特点进行研究。

关键词：甲醇合成；工艺研究；煤化工技术；技术研究
随着石油和天然气资源的日益短缺，能源问题已经真正地成为世界关注的焦点。

根据我国现有煤炭、石油和天然气组成的特点，发展新型煤化工已成为我国的当务之急。

在未来数十年内，我国煤炭清洁能源和其下游化工产品的生产也将成为我国经济发展的一个重大课题。

甲醇作为一种重要的基础化学原料，甲醇的市场潜力很大，因此煤制甲醇项目不仅是煤炭工业经济发展的一个很好的切入点，也是国家能源储备的一个重要途径。

相比于煤炭这种一次性的燃料相比，它的能量利用率并不高，而且对环境的影响也很大。

煤制甲醇技术的应用，既能使低质煤、高硫煤的有效利用，又能减少煤作为一次性燃料所产生的煤烟、烟尘等。

另外以甲醇替代汽油，也能有效地降低污染的发生，降低汽车尾气的排放。

因此煤制甲醇不仅能合理利用煤炭资源，还能有效改善环境质量和提高资源利用率，优化资源使用模式，从而实现以甲为能源开发清洁煤化工，在环境保护方面取得了显著的效果。

一、甲醇合成工艺的现状
目前国内外大规模工业生产甲醇的方法主要有高压法（德国巴斯夫公司）、节能型低压法（丹麦托普索公司）、MGC低压法（日本三菱瓦斯化学公司）、中压法、低压法（德国鲁奇公司及美国卜内门公司）。

我国目前来说，引进装置大多采用低压法，小规模甲醇生产装置则主要采用高压法。

低压法与高压法相比，具有设备费用低、产品纯度高、操作费用低、能量消耗少的优点。

所以，在国内采用低压法生产甲醇的企业较多，且还改进了催化剂的性能，取得了较好的发展。

（一）鲁奇渣油联醇法
甲醇生产方法中的鲁奇渣油联醇法是一种较为成熟的生产技术，它的最大特点就是能够将能源进行最大程度的利用，且热利用率较高。

在我国，齐鲁石化公司的甲醇生产采用的正是鲁奇渣油联醇法。

（二）中压法。

中压法在工艺过程上与低压法几乎是相同的，区别就在于其在综合指标和投资费用上都要略高于低压法，目前来看，日本三菱瓦斯化学公司、丹麦托普索公司目前都已经在中压法方面取得了较大的进步。

（三）ICI低压法
ICI低压法是当前世界甲醇生产工业所大量被采用的生产方法，这种甲醇生产方法不仅操作可靠，且生产出的产品纯度很高。

其生产过程主要为精馏、合成、脱硫、压缩、转化，可以充分利用反应热。

（四）高压法。

德国巴斯夫公司的高压法曾经是最早实现甲醇大规模生产的方法，但是这种生产方法消耗大、操作条件要求较高、成本高，现阶段渐渐被低压法、中压法所替代。

二、不同反应器的甲醇合成工艺（一）轴向反应器合成工艺目前在全世界范围内被广泛使用的甲醇合成技术中，轴向反应器合成工艺是在我国最常应用的一种。

该工艺具有良好的原料适应性和反应稳定性。

近年来，世界各地为减少能源消耗、提高甲醇的产量，都在不断地优化轴向反应器，以适应当今世界的能源和资源发展趋势。

而国内对轴向反应器的研究也比较多，目前国内对轴向反应器的改造最常用的方式是增加冷管和复产蒸汽合成塔。

从而达到减少煤炭消费、增加煤炭转化率、增加甲醇生产的目的。

（二）径向反应器合成工艺采用径向反应器进行甲醇合成，具有低消耗、高转化率、高产率等优点。

目前径向反应器甲醇合成技术已成为国内甲醇技术领域的一个重要课题。

采用径向反应器可以扩大甲醇制备的规模，从而促进相关产业的发展，从而提高工业的经济效益。

另外由于我国对径向反应器无法完全依靠进口，因此加强自身的研发力度对国内甲醇生产技术的发展起到了一定的促进作用。

目前国内有关径向反应器的研究重点是提高其化学反应效率和提高其效率。

（三）浆态床反应器合成工艺浆态床甲醇合成技术具有可操作性强、对合成气适应性好的优点，同时还解决了固态床在高浓度催化剂与高气速操作条件下存在的性能不稳以及出产量不足的缺陷。

这种甲醇合成技术发源于美国，现阶段这种技术在我国的研究较少，处在初步应用阶段。

三、甲醇合成技术研究特点（一）滴流床甲醇合成工艺研究固定床和浆态床的优势在甲醇滴流床合成工艺中得到了充分的体现，滴流床甲醇合成过程中，液气两相在催化剂粒子中的分布是均匀的，液气两相可以由上往下移动，从而形成一个固态层，从而提高了生产的效率。

目前国内对滴流床甲醇反应器的研究主要集中在控制持液量、加氢、降压等方面。

因其温度变化低、反应速率高、反应速度快等特点，是目前最适合甲醇合成的方法之一。

（二）超临界介质合成工艺
目前甲醇合成工艺技术方面的创新研究相对较多，其中超临界介质合成工艺作为甲醇合成的新技术也在不断的发展成熟。

该工艺的目的在于克服各种物质间的转移阻力，从而达到减少甲醇转化率、反应效率和充分性的目的。

由于是在超临界介质存在的条件下进行甲醇的合成，因此该技术被称作超临界介质甲醇合成。

该技术的最大特点是可以采用有机溶剂，从而达到降温、提高催化效率、减少能耗的目的。

国内对超临界介质中甲醇合成的研究比较早，经过多年的发展，也已经积累了大量的技术，并已将其应用于浆态床的工艺优化中。

目前，超临界介质甲醇的合成技术主要集中在气液性质、超临界流体和超临界二氧化碳介质等领域。

（三）膜反应甲醇合成工艺
对于国外的甲醇工艺来说，研究较多的是膜反应甲醇的合成技术。

采用膜反应技术可以加快反应速率，增加转化率，并具有良好的可控性。

而国内对膜反应甲醇的合成技术的研究多集中在膜反应器的设计和膜材料的研制上。

将膜反应技术真正应用于甲醇合成工艺中，还需要进行大量的应用研究。

与超临界介质法相比，膜反应的甲醇合成技术更具可操作性，它是基于膜反应技术发展而来，其技术特点主要有两个，首先就是采用膜反应的方式，控制氢的通过性，从而增加催化剂的工作效率，从而达到最优的反应条件，减少损失，增加产量。

其次就是可以及时转移产品，减少产品对反应器的影响，保持反应器内的化学平衡，提高产率。

（四）其他甲醇合成工艺
甲醇的其他生产技术主要包括整体煤气化联合循环系统、多联产系统、放热反应与能源密集型的吸热反应耦合系统、制气系统与传统甲醇循环耦合系统等。

从这些技术可以看出工艺耦合、技术集成、绿色节能、巨型化是未来甲醇合成工艺发展的一个新趋势。

三、结论
合成甲醇是一项重要的煤化工技术，而目前国内甲醇合成装置相对落后，设备更新不及时。

因此为进一步提高合成甲醇的制备效率、降低环境污染、降低能耗物耗，国内已开始对现有的合成甲醇生产技术进行研究。

尤其是在甲醇合成工艺中的智能控制和节能辅助设计是两个亟待解决的技术问题。

智能控制的目的在于对甲醇的生产过程进行全过程的控制，保证生产的精确控制从而提高转化率。

节能辅助设计则是为了节约能源、煤炭资源，减少甲醇合成操作时的能耗。

所以对传统的甲醇合成技术进行升级和创新，是未来我国煤炭工业发展的重点和关键。

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