摘要：目前，我国的科技发展十分迅速，介绍了ＮＣ３０７催化剂、ＱＤＢ系列耐硫变换催化剂、Ｋ８－１１型耐硫变换催化剂、ＬＣ３０８型催化剂、ＲＫ－０５型催化剂、ＭＫ型催化剂的基本性质和在煤制甲醇装置中的使用条件和使用情况。分析了各种催化剂在不同条件下的优点，以及影响催化剂性能的因素。
关键词：煤；甲醇；催化剂
引言
以煤为生产原料，制备甲醇的生产工艺技术研究，对煤制甲醇的生产工艺进行优化设计，经过多种生产工艺技术措施的优缺点进行对比和分析，采取国内外的先进生产工艺，不断提高煤制甲醇的效率，满足煤化工生产的需求。
1煤制甲醇生产工艺概述
甲醇是石油化工的关键性原料，经过各种加工生产技术措施，得到高品质的甲醇产品，才能满足化工市场的需求。合成甲醇以煤作为固体的原料和气化剂的反应下，经过煤气化技术生成以CO和H2为有效成分的粗煤气，粗煤气通过一氧化碳变换技术经过变换炉发生变换反应，通过调节配气量使变换气中CO和H2比例达到甲醇合成气的要求，通过脱碳和脱硫净化技术除去其中的CO2和H2S，生产出合格的合成气，合成气在甲醇合成塔中催化剂的作用下，得到粗甲醇，粗甲醇经过精馏得到精甲醇产品。煤制甲醇生产工艺中煤气化是核心，一氧化碳变换和净化技术选择比较容易，甲醇合成精馏技术选择比较多样化，所以主要对煤气化技术和甲醇合成及精馏工艺进行比较。
2催化剂在煤制甲醇工业中的应用
2.1ＮＣ３０７催化剂
ＮＣ３０７催化剂由南化集团研究院开发研制，主要含有铜、铝、锌的氧化物，具有一定的金属光泽，端部为球面的黑色圆柱体，比表面积较大，可达到１１０ｍ２／ｇ。该催化剂的具体技术指标为：初活性≥１．３ｇ／（ｍＬ催化剂·ｈ）；耐热活性≥１．０ｇ／（ｍＬ催化剂·ｈ）；体积收缩率在５％～６％。该催化剂被应用于濮阳龙宇化工有限公司的甲醇生产装置，使用条件：空速为５ ０００ｈ－１～２０ ０００ｈ－１，温度为２００℃～３００℃，压力为３．０ＭＰａ～１５．０ＭＰａ。２０１１年，将ＮＣ３０７催化剂和惰性瓷球装入塔中第四层，首先对催化剂进行升温还原，还原结束后开始小负荷生产，平均转化率可提高至５０％以上，最后进行系统生产运行。从结果来看，ＮＣ３０７催化剂具有良好的使用效果：１）活性较高。ＣＯ单程转化率在初期能达到４０％以上，后期通过调节工况，依然保持在３５％左右。２）结蜡较少。生产装置采用该催化剂后，７年内未对装置进行除蜡处理。３）稳定性好。可通过控制反应器温度延长催化剂寿命。４）甲醇产量较高。最高甲醇日产量可达６２２．６５ｔ。由此看出，ＮＣ３０７催化剂具有明显的优势。
2.2气流床气化工艺
以粉煤为原料，气化剂夹带粉煤入炉进行并流气化，反应在高温火焰区进行。气流床气化工艺的优点包括，煤种适应范围较宽（水煤浆气化炉因成浆困难不宜气化褐煤），工艺灵活，合成气质量高，产品气可适用于化工合成、制氢和联合循环发电等；气化压力高，生产能力高，不污染环境，三废处理较方便。该工艺缺点是，高温气化为使灰渣易于排出，要求所用煤灰熔点低（小于1300℃），含灰量低（低于10％-15％），否则需加入助熔剂（CaO或Fe2O3）并增加运行成本。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆此外，高温气化炉耐火材料和喷嘴均在高温下工作，寿命短、价格昂贵、投资高，气化炉在高温运行，氧耗高，也提高了煤气生产成本。德士古炉、K-T炉、壳牌炉、GSP工艺是气流床气化工艺，气体中不含焦油、酚类，非常适合化工生产的，但由于生产投资比较高，应用的时候必须考虑生产成本。
2.3ＱＤＢ系列耐硫变换催化剂
ＱＤＢ系列耐硫变换催化剂相较于传统的氧化铝催化剂具有明显的优点，主要是强度及抗粉化能力强，可避免催化剂粉化带来的一系列问题，延长装置运行时间，加入助剂后，催化剂的低温活性和耐低水汽比性能有所提高，能降低反应系统的运行温度。该催化剂外观为粉红色或浅绿色球状或条状，强度＞１２０Ｎ／ｃｍ，比表面积≥１１０ｍ２／ｇ，有效成分为ｗ（ＣｏＯ）＝１．０％～１．４％以及ｗ（ＭｏＯ３）＝６．０％～８．０％，其余为助剂和载体。该催化剂已被应用于某６００ｋｔ／ａ煤制甲醇项目和某有限公司的甲醇生产装置，经变化工艺流程中的水气比，ＱＤＢ系列催化剂显示出优异的活性和稳定性，以及更为突出的低水汽比性能，不仅可以降低投资成本，而且能有效节约中压蒸汽，使生产成本降低。但是在生产中应很好地控制以下几个参数：１）开、停车次数。开、停车频繁会导致催化剂床层温度出现大幅度变化。２）系统压力。甲醇合成系统控制着系统的压力，因此进合成塔的原料气的磷氢比直接影响甲醇合成反应。３）变换炉进气温度。催化剂床层温度应高于碳洗塔出口气体温度４０℃。４）压差。应保持较高的碳洗塔液位，控制塔盘补水流量在４５ｍ３／ｈ～５０ｍ３／ｈ。
2.4煤制甲醇催化剂体系的优选
甲醇合成的催化剂体系优选，达到经济适用的效果。提高甲醇产品的收率，而且生产工艺比较容易控制和管理，避免由于催化剂体系的选择不当，而影响甲醇的合成效果，制约生产效率的提高。催化剂体系优化的结果是以氧化铜为基础的催化剂体系和以氧化锌为主体的催化剂体系，两种催化剂具有不同的特点，应用于煤制甲醇生产工艺，具有非常好的催化效果。铜基催化剂的活性好，适合中压或者低压的合成工艺技术中，容易发生催化剂中毒的现象，耐热性能不佳。而锌基催化剂耐热性能比较好，对毒性的敏感程度低。依据煤化工生产的特点，优选甲醇合成的催化剂体系，以铜基催化剂为主，得到最佳的生产效率。
2.5ＲＫ－０５型催化剂
ＲＫ－０５型催化剂由铜、氧化锌和氧化铝组成，具有较高的分散度，因此表现出良好的活性和选择性，同时催化剂中的铜晶粒被其他两种物质覆盖，抗毒能力较强，综合性能优于国内同类产品。目前，该催化剂已被应用于各类甲醇生产装置中，表现出很好的低温活性、选择性、机械强度和热稳定性，使用效果良好。
2.6LGTI气化工艺技术措施
DOW公司的LGTI气化工艺技术措施，在美国得到应用。气化炉应用两段炉，下部属于气化段，而上部是利用下部的高温煤气，气化从上段喷入的煤浆，得到的水煤气，使其经过气化炉后降低温度，进入到冷却系统，回收热能，得到再利用。利用废热锅炉的工艺流程进行热能的回收处理，使热能得到更好的回收和利用。气化炉出来的煤气中的杂质含量比较高，经过变换和脱碳的处理工艺技术措施，将一氧化碳变换为氢气，实现合成气的加氢处理，为生产出更多的甲醇提供了原料。同时甲醇合成需要大量的一氧化碳，因此，不需要更多的转换率，只要合理控制氢气和一氧化碳的比例，满足甲醇合成的技术要求即可。
结语
本论文介绍了ＮＣ３０７催化剂、ＱＤＢ系列耐硫变换催化剂、Ｋ８－１１型耐硫变换催化剂、ＬＣ３０８型催化剂、ＲＫ－０５型催化剂以及ＭＫ型催化剂的基本性质，以及在煤制甲醇装置中的使用条件和优点，对后续的煤制甲醇生产具有一定的指导作用。
参考文献：
[1]郝炜.煤制甲醇气化工艺选择探析[J].科技传播，2013（18）.
[2]靳松.煤制甲醇设备选型探析[J].石化技术，2016，23（11）：74-74.
[3]方懿.煤制甲醇生产工艺[J].山海经：故事，2016（7）.
论文作者:李坤
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/23
标签：催化剂论文; 甲醇论文; 氧化碳论文; 合成气论文; 生产工艺论文; 活性论文; 装置论文; 《防护工程》2018年第33期论文;