甲醇合成工艺的现状及其技术特点研究

甲醇合成工艺的现状及其技术特点研究

发表时间：2017-08-25T11:03:47.427Z 来源：《基层建设》2017年第11期作者：马立发

[导读] 摘要：现如今，甲醇合成已经成为煤化工的关键技术之一。但是在我国，甲醇合成设备较为落后，没有及时进行设备的更新。

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摘要：现如今，甲醇合成已经成为煤化工的关键技术之一。但是在我国，甲醇合成设备较为落后，没有及时进行设备的更新。目前，我国为了提高甲醇合成效率，减少污染，降低消耗，已经着手推进煤化工企业现行的甲醇合成技术。

关键词：甲醇；合成工艺；现状；技术特点

一、甲醇合成技术简介

甲醇合成工艺根据其操作压力不同分为低压法、中压法、高压法三种方法，我国基本上都为低压合成甲醇。目前工业上几乎都是利用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。其典型的生产流程包括原料气制造、原料气脱硫净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序。

由于甲醇合成中所使用的催化剂多为铜基催化剂，这些铜基催化剂极易受硫化物毒害而失去活性，因此在工业生产中必须将原料气中的硫化物除净。工业生产中气体脱硫主要分为湿法脱硫和干法脱硫两类，其中湿法脱硫可分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类；而干法脱硫则设备简单，但由于反应速率较慢，设备比较庞大，脱硫精度较高。在甲醇生产过程中往往由湿法脱硫和干法脱硫配套使用，保证脱硫效果能满足催化剂需要。

甲醇合成是以催化剂为载体，在高温、高压的条件下进行的，是典型的复合气、固相催化反应过程。因此合成后的甲醇中含有水、高级醇、酮、醚等杂质，为满足工业需要必须提纯精制。精制过程主要通过精馏操作除去粗甲醇中的易挥发组分如二甲醚等，以及难以挥发的组分如乙醇、高级醇、水等。

二、甲醇的合成方法

1、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。

2、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。

3、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。

4、德国巴斯夫公司的高压法

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。

三、固定床甲醇合成工艺

1、轴向反应器甲醇合成工艺

甲醇合成工艺中的轴向反应器至今仍是在世界范围内被应用最多的甲醇合成技术，这项合成技术对煤质的适应性较好，稳定性能较强。近些年，全球各国为了降低能耗，提高甲醇生产效益，纷纷对轴向反应器进行了升级改造，以顺应当前时代的发展。而我国亦是在轴向反应器方面研究较多，当前我国最常见的改造轴向反应器的方法是增设冷管式与复产蒸汽合成塔，这样可以降低消耗，提高煤转化率，进而提高甲醇的产量。

2、径向反应器的甲醇合成工艺

甲醇合成工艺中的径向反应器具有消耗低、转化率高以及产量大的特点。现如今，这项甲醇合成技术已经成为我国甲醇合成技术的研究热点之一。首先大型径向反应器的建设有助于提高产业效益，使其向规模化发展。其次，我国的径向反应器不能只依赖进口，此项技术的发展有助于我国甲醇合成技术的发展进步。目前，我国关于径向反应器的主要研究方向为提升径向反应器化学反应与催化剂的效能。

3、浆态床甲醇合成技术

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。

四、热点领域与新技术

1、滴流床甲醇合成工艺

滴流床甲醇反应器兼顾固定床、浆态床的优点，可形成固体层，液体自上而下流动、气体自上而下运动，使液体与气体在催化剂颗粒中均匀分布，提高产出效率。滴流床甲醇反应器转化率高、温差小、合成率高，是一种较为理想的甲醇合成工艺。我国关于滴流床甲醇反应器的研究方向主要集中在降压、加氢、持液量控制等关键环节上。

2、超临界相介质工艺

超临界相介质甲醇合成工艺是一种新的甲醇合成技术，是指在超临界状态下合成甲醇，克服不同性质的相间的传递阻力，提高反应效率与充分性，降低损耗，进而提高甲醇转化率。超临界相介质甲醇合成最大的特点在于可采用有机溶剂，提高催化效率，降低温度要求，可大大降低能耗。我国开展超临界相介质中甲醇合成研究较早，该技术最初被应用于浆态床的技术改进，也积累了一些有益的经验，目前相关研究集中在气液性质、超临界流体、超临界二氧化碳介质等领域。

3、膜反应工艺

膜反应甲醇合成工艺是在膜反应基础上发展起来的，相较于超临界介质工艺，操作性更强。其技术原理主要包括两种：①通过置密膜，控制氢气通过量，提高催化剂作用效率，最终使反应器达到最佳反应状态，降低损耗，提高产出率；②通过将产物及时转出，以降低

产物对反应器的影响，维持反应器内部化学平衡达到最佳状态，提高产出率。国外关于膜反应甲醇合成工艺实验研究较多，证实该工艺可提高转化率，可控性好，可提高反应速度。我国关于膜反应甲醇合成工艺研究偏向于膜材料的制备与膜反应器设计，该技术大规模应用仍有待时日。

4、其它工艺

其它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。

我国正积极推动煤化工企业改进现有的甲醇合成工艺，以提高甲醇合成综合效率，降低能耗、减少污染、提高转化率。主要改进技术为智能化控制技术、节约化补充设计。智能化设计是指在旧有的设备上应用计算机、集控等信息技术进行智能化改造，增强对生产过程的技术监管，实现全程控制，最终实现精确生产，维持反应器内化学平衡，降低损耗，提高转化率。节约化设计是指尽可能得不断完善甲醇合成工艺流程，节约煤炭、电能，降低运行所需能源损耗。

结束语

智能化控制以及节约化补充设计是甲醇合成技术主要需要改进的两项技术。智能化设计主要是为了实现甲醇合成的全程控制，保证精确生产、降低消耗、提高转化率。而节约化设计是为了节约电能、煤炭资源，将甲醇合成运行过程中的消耗降低。因此，提升改造传统甲醇合成技术，创新发展现代甲醇合成工艺是今后煤化工企业主要研究发展的方向。

参考文献：

[1]肖珍平.大型煤制甲醇工艺技术研究[D].华东理工大学，2012.

[2]闫晋慧.煤制甲醇工艺研究[J].化工管理，2014，27（3）.