摘要：甲醇不仅是重要的基础有机化工产品和原料，而且其在清洁燃料、变压吸附制氢、生物技术等领域也有广阔的应用前景。发展大型煤制甲醇并进行深加工，是煤化工发展重要路径之一。本文分析了煤化工甲醇联产醋酸的工艺要点。
关键词：煤化工；甲醇联产醋酸；工艺技术
一、甲醇及醋酸概述
1、甲醇是一种有机化合物，是最简单的醇类。甲醇很轻、挥发度高、无色、易燃及有毒。它是属于非常多见的醇类物质，沸点并不是特别高，达到60℃以上，也是属于无色酒精所挥发的液体，当人体摄入大量的甲醇之后就会有中毒的症状，甚至还会有致死，其实甲醛的应用范围非常广，主要是能够制造甲醛或各种农药，同时也能够为各种有机物的萃取提供帮助，甲醇是由一氧化碳和氢气，通过化学反应而得来的。
2、醋酸也叫乙酸、冰醋酸，化学式CH3COOH，是一种有机一元酸，为食醋主要成分。纯的无水乙酸（冰醋酸）是无色的吸湿性固体，凝固点为16.6℃（62℉），凝固后为无色晶体，其水溶液中呈弱酸性且蚀性强，蒸汽对眼和鼻有刺激性作用。
二、煤化工制备甲醇与醋酸的工艺流程
在煤化生产过程中，通过将煤炭与空气中的氧气在气化炉中进行充分的结合从而制备含有较高浓度CO和氢气浓度的粗煤气，将出气化炉的粗煤气分为3部分：
1、一部分与水蒸气进行交换，从而将粗煤气中的一部分CO转换为氢气，从而达到后续制备甲醇所需要的碳氢比。
2、另一部分的粗煤气经过配气后，通过对其进行热回收-净化后，去除粗煤气中所含有的多余的二氧化碳与硫化物，从而生产出甲醇制备所需要的原料气，之后对原料气进行甲醇合成制备生产出甲醇。
3、剩下的粗煤气直接经过热回收-净化后，直接分离出粗煤气中所含有的CO，而后将分离出的CO作为醋酸制备的原料气，将CO于上一环中所生产出的精甲醇在催化剂的作用下完成醋酸的制备。
三、煤化工制备甲醇与醋酸制备中的关键工艺分析
1、煤化工制备甲醇与醋酸制备中的空分工艺。空分工艺主要是分离空气中的02、N2和Ar，空分产品在石油、化工、冶金等行业被广泛应用。在煤化工制备甲醇与醋酸制备中，主要需要将空分后的氧气应用于煤炭的煤气化过程中，氮气则被应用于吹扫和抽提以及分子的筛活化等。在空分环节中主要需要注意空分装置的进气量，气、液体的纯度以及所产生气体的压力等参数。
2、煤化工制备甲醇与醋酸中煤炭的气化。目前一些大型的煤气化技术中，最具代表性的有四种，即Shell粉煤加压气化、Texaco水煤浆气化、Lurgi移动床加压气化和多喷嘴对置式水煤浆气化技术。Texaco气化技术和多喷嘴对置式新型气化技术单台炉的处理煤量很大，合成气中的有效气体（一氧化碳和氢气）含量非常高，惰性组的成分很少，非常适合生产甲醇的原料气，而且煤种的适用范围非常广泛，环境污染很小，投资的资金也很低廉。如果按照年产20万吨的醋酸汁和2O万吨的甲醇，那么合成气中的氢气和一氧化碳的比例为1.50。而Texaco及多喷嘴技术约为0.80，Shell的比例为O.50，因此采用Texaco和多喷嘴新型气化技术可以很好的减少变化的负荷，而且可以避免氮气含量过高对后系统的影响。同时，多喷嘴对置式水煤浆气化技术是最先进的气流床气化技术之一，已大量应用于工业化生产。该技术将城市煤气、洁净发电和供热、液体燃料等清洁能源产品的生产与碳化学深加工相结合，尤其适用于生产开发甲醇、甲醛、甲胺等碳一系列产品，以及醋酸、二甲醚、DMF、DMC、合成油等一系列产品，从而形成以水煤浆气化为树干的产品树。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
3、煤化工制备甲醇与醋酸中的净化工艺。在使用水煤浆气化工艺进行煤气化生产的过程中，初步生产的粗煤气中除了含有CO、氢气等有效气体外，还含有二氧化碳、氮气、氯等有害成分，因此，需要对粗煤气进行相应的脱硫净化处理，在进行脱硫处理的过程中，使用较多的是低温甲醇洗工艺与NHD工艺，以上这两种脱硫净化处理工艺原理都是通过使用物质对粗煤气中的杂质等进行吸收，从而达到净化的目的，这两种技术原理基本相同，且技术水平都已经较为完善，但在使用的设备方面都有其独特的特点。此外，经过多年的研究实现了具有自主知识产权的低温甲醇洗工艺，其在资金使用以及负载方面都相较于林德工艺有了较大的降低，因此，使煤化工中对于粗煤气的净化更为干净也更为经济。
4、煤化工制备甲醇与醋酸中的CO分离工艺。粗煤气净化气中有一部分需要分离出C0作为合成醋酸的原料气，目前C0的分离方法主要有变压吸附法（PSA法）和深冷分离法。
变压吸附法可在环境温度下操作，但其缺点也比较明显：1）对原料气要求较高，当原料气中（CH4+Ar）体积分数达到1％时，C0纯度只能达到96％。若原料气中C0浓度较低，则C0回收率随之降低；2）分离过程复杂，需用2套PSA装置，才可使C0纯度大于96％，其回收率约70％。故PSA法装置规模受到一定限制。
深冷法是20世纪60年代开始在工业上采用的制备高纯度C0的方法。其工艺成熟、可靠，流程简单、占地少，可同时制得2种以上高纯气体，适宜于较高压力下对C0的分离。不足之处在于必须脱除原料气中H20和C02，使其体积分数小于0.1×10-6，否则在低温下易堵塞管道。深冷法分离C0技术有部分冷凝法和甲烷洗两种工艺，其中，部分冷凝法能耗低、较经济，能满足对产品C0的纯度要求，且操作稳定。若粗煤气采用低温甲醇洗净化，且采用深冷法分离C0时，系统冷量利用合理，是最佳的流程搭配。
5、煤化工制备甲醇与醋酸中的甲醇工艺。在煤化工制备甲醇与醋酸的工艺中，甲醇合成的核心是甲醇合成反应器，在目前的甲醇制备过程中，大多采用的是低压法的制备技术，相较于中、高压甲醇生产技术，低压法耗费的能源与成本都较低，且产品质量较好。所以，选用低压法的绝热-管壳外冷复合型列管式合成塔进行甲醇的合成，是非常适合、经济的工艺技术。
6、煤化工制备甲醇与醋酸中的醋酸合成工艺。醋酸是化工行业极其重要的原料之一，其涉及的应用领域十分广泛。在我国，醋酸主要应用甲醇低压羰基法进行生产。通过甲醇低压羰基法合成醋酸涉及的主要原料为甲醇和一氧化碳，一氧化碳的毒性较大，所以在用甲醇低压羰基法合成醋酸时，需要着重注意的工艺在于尾气吸收的相关工艺。我国化工行业在醋酸合成中涉及的吸收工艺分别为以下两种：即醋酸吸收工艺和甲醇吸收工艺。其中醋酸吸收工艺是醋酸合成中相对来说比较传统的吸收工艺，该工艺不易受到外界环境的干扰，相关操作也比较简单，但在进行醋酸吸收工艺时需加一部分碘化物，碘类物质在回收不当时会对环境造成极大的污染。吸收工艺中的甲醇吸收工艺是近年来开发的新工艺，进行该项工艺时虽然也需加入碘化物，但在低压过程中用甲醇进行吸收可形成富液，这样能有效防止废液进入大气，符合绿色化学的理念。
四、结语
煤的清洁工艺和应用符合绿色化学的理念及现代化工发展的趋势，煤制甲醇联产醋酸就是进行煤清洁的一条途径。我国的煤炭资源丰富，在产煤地建立该生产项目，不仅是对煤炭资源的合理利用，更是促进该地区经济发展的有效途径。因此，发展煤制甲醇并且进行深度的加工，是煤化工业发展的必经道路之一。
参考文献：
[1]张新庄.煤制甲醇联产醋酸关键工艺技术选择分析[J].煤化工，2014，39（01）：42-44.
[2]宋宇文．变压吸附气体分离技术在高硫煤气制取C0中的应用[J]．化肥工业，2014，36（06）：11-14．
[3]刘吉平.甲醇合成技术的发展[J]．石油化工应用，2015，（11）：113-118.
论文作者:吴乐天
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/15
标签：甲醇论文; 醋酸论文; 工艺论文; 煤气论文; 煤化工论文; 氧化碳论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第19期论文;