煤制甲醇

煤制甲醇

一、甲醇简介

甲醇系结构最为简单的饱和一元醇，CAS号有67-56-1、170082-17-4，分子量

32.04，沸点64.7℃。又称“木醇”或“木精”。是无色有酒精气味易挥发的液

体。有毒，误饮5～10毫升能双目失明，大量饮用会导致死亡。用于制造甲醛和

农药等，并用作有机物的萃取剂和酒精的变性剂等。通常由一氧化碳与氢气反应

制得。

项目指标

优等品一等品合格品色度（铂—钴），号≤ 5 10 密度（200C），g/cm30.791～0.792 0.791～0.793

温度范围(0℃,101325Pa)，℃

64.0-65.5

沸程（包括64.6±0.10C），℃≤

0.8 1.0 1.5 高锰酸钾试验，min ≥50 30 20 水溶性试验澄清

水分含量，% ≤0.10 0.15

酸度（以HCOOH计），% ≤

0.0015 0.003 0.005 或碱度（以NH3计），% ≤

0.0002 0.0008 0.0015 羰基化合物含量（以CH2O计），% ≤0.002 0.005 0.01 蒸发残渣含量，% ≤0.001 0.003 0.005

二、甲醇的应用

1.基本有机原料之一。主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲胺和硫酸二甲酯等

多种有机产品。

2.重要的化工原料之一。近年来，随着C1化工的发展，甲醇已经成为制造乙烯

和丙烯的重要原料。

3.用作涂料、清漆、虫胶、油墨、胶黏剂、染料、生物碱、醋酸纤维素、硝酸纤

维素、乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛等的溶剂。

4.是制造农药、医药、塑料、合成纤维及有机化工产品如甲醛、甲胺、氯甲烷、

硫酸二甲酯等的原料。其他用作汽车防冻液、金属表面清洗剂和酒精变性剂等。5.是重要的燃料，可掺入汽油作替代燃料使用。20世纪80年代以来，甲醇用于生

产汽油辛烷值添加剂甲基叔丁基醚、甲醇汽油、甲醇燃料，以及甲醇蛋白等产品，大大促进了甲醇生产的发展和市场需要；甲醇已经作为F1赛车的燃料添加剂使用，也广泛应用于甲醇燃料电池中。

6.用作分析试剂，如作溶剂、甲基化试剂、色谱分析试剂。还用于有机合成。

7.甲醇为清洗去油剂，MOS级主要用于分立器件，中、大规模集成电路，BV-Ⅲ级主要用于超大规模集成电路工艺技术。

基本原理

煤与焦炭是制造甲醇粗原料气的主要固体燃料.用煤和焦炭制甲醇的工艺路线包括燃料的气化、气体的脱硫、变换、脱碳及甲醇合成与精制。用蒸汽与氧气(或空气、富氧空气)对煤、焦炭进行热加工称为固体燃料气化,气化所得可燃性气体通称煤气是制造甲醇的初始原料气,气化的主要设备是煤气发生炉,按煤在炉中的运动方式,气化方法可分为固定床(移动床)气化法、流化床气化法和气流床气化法.国内用煤与焦炭制甲醇的煤气化——般都沿用固定床间歇气化法,

煤气炉沿用UCJ炉在国外对于煤的气化目前已工业化的煤气化炉有柯柏斯-托切克、鲁奇及温克勒三种还有第二、第三代煤气化炉的炉型主要有德士古及谢尔-柯柏斯等。用煤和焦炭制得的粗原料气组分中氢碳比太低故在气体脱硫后要经过变换工序使过量的一氧化碳变换为氢气和二氧化碳再经脱碳工序将过量的二氧化碳除去。原料气经过压缩、甲醇合成与精馏精制后制得甲醇

1.主反应

CO+2H2=CH3OH+102.5KJ/mol

2.副反应

2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+200.2 KJ/mol

CO+3H2=CH4+H2O+115.6 KJ/mol

4CO+8H2=C4H9OH+3H2O+49.62 KJ/mol

CO2+H2=CO+H2O-42.9 KJ/mol

三、工艺条件的选择

（1）温度

变换反应是一个可逆放热反应，对应于一定的组成和一个最佳温度。为了让反应沿着最佳温度曲线进行，必须移走反应热以降低反应温度。设计中的变换炉（R2002）内装两段耐硫变换触媒，两段间配有煤气激冷管线，采用连续换热式来降低温度，控制温度在393℃左右。预变换炉温度控制在240℃左右。

（2）压力

设计中是将气体压缩到3.8Mpa后送入变换炉的。压力对反应的化学平衡没有影响，但对反应速率影响显著，在0.1～0.3Mpa范围内反应速率大约与压力的0.5次方而成正比，故加压操作可提高设备生产能力。现代甲醇装置采用加压变换可以节约压缩合成气的能量，并可充分利用变换气中过剩蒸汽的能量。

（3）最终变换率

最终变换率由合成甲醇的原料气中氢碳比及一氧化碳和二氧化碳的比例决定的。当全气量通过变换工序时，此时要求最终变换率不太高，必须保证足量的CO作为合成甲醇的原料；设计中采用的是部分气量变换，其余气量不经过变换而直接去合成，这部分气体可以调节变换后甲醇合成原料气中CO的含量，所以通过的气体变换率达90%以上。

（4）催化剂粒度

为了提高催化剂的粒内有效因子，可以减少催化剂粒度，但相应地气体通过催化剂床的阻力就将增加，变换催化剂的适宜直径为6～10mm，工业上一般压制成圆柱状，粒度￠5×5或￠9×9mm。设计中采用催化剂粒度为￠9×9mm

四、工艺控制方案

粗甲醇的精馏

在甲醇合成时，因合成条件如压力、温度、合成气组成及催化剂性能等因素的影响，在产生甲醇反应的同时，还伴随着一系列的副反应。所得产品除甲醇为，还有水、醚、醛、酮、酯、烷烃、有机酸等几十种有机杂质。由于甲醇作为有机化工的基础原料，用它加工的铲平种类很多，因此对甲醇的纯度均有一定的要求。甲醇的纯度直接影响下游产品的质量、消耗、安全生产及生产过程中所用的催化剂的寿命。所以粗甲醇必须提纯。

精馏原理

精馏是将沸点不同的组分所组成的混合液，在精馏塔中，同时多次部分气化和多次部分冷凝，使其分离成纯态组分的过程。其分离的原理如下：对于由沸点不同的组分组成的混合液，加热到一定温度，使其部分气化，并将气相与液相分离。因低沸点组分易于气化，则所得气相中低沸点组分含量高于液相中的含量，而液相中高沸点组分含量，较气相中高。若将气相混合蒸汽再部分冷凝下来，将冷凝液再加热到一定温度，使其部分气化，并将气相与液相分离，则所得气相冷凝液中的低沸点组分又高于原气相冷凝液。如此反复，低沸点组分不断提高。道最后制得接近纯态的低沸点组分。

精馏工艺和精馏塔的选择

甲醇精馏按工艺主要分为三种：双塔精馏工艺技术、带有高锰酸钾反应的精馏工艺技术和三塔精馏工艺技术。双塔精馏工艺技术由于具有投资少、建设周期