摘要：在我国发展的过程中，煤是我国发展中必不可少的能源，煤制甲醇工艺技术的开发是将煤炭资源转化为清洁的替代能源甲醇。甲醇既可以作为重要的燃料能源，又是化工生产中重要的有机原料。本文从煤制甲醇工艺的原理出发，分析了煤制甲醇的工艺流程和煤制甲醇工艺发展的必要性，探讨了煤制甲醇工艺所需的设备和工艺中存在的问题，并根据煤制甲醇工艺中存在的问题提出了相应的优化措施。
关键词：煤制甲醇；工艺；问题分析；优化措施
引言
甲醇是重要的有机化工原料，它广泛用于生产塑料、合成橡胶、燃料、涂料、医药和农药。在化工生产中，甲醇主要用于制造甲醛、醋酸、甲烷氯化物、甲胺、甲基叔丁基醚（MTBE）等有机产品。同时，甲醇作为燃料具有与汽油类似的燃烧特性，辛烷值高，不含硫，含氧量高，燃烧充分，环保性好，是一种性能优良的溶剂，能有效地疏通油路，且成本较低。
1概述
1.1煤制甲醇气化工艺选择原则
对于煤制甲醇气化工艺的选择，其直接影响着甲醇生产效率和生产系统运行的稳定性。基于此，在选择时，要做好以下要点的把控：①安全环保性。在煤化工生产期间，会产生一定的废渣和废气等，处理难度较高，若处理不当，则会引发生态污染。因此，要坚持安全环保原则，减少三废的排放。②适用性。结合区域条件，来选择煤制甲醇气化工艺。③先进性。企业在生产时，要坚持先进性原则，积极引用成熟的煤制甲醇气化工艺，创新生产工艺，提高生产效率。
1.2煤制甲醇工艺流程
煤制甲醇的工艺过程分为煤气化、变换、净化、空分、甲醇合成、甲醇精馏、甲醇储存等主要生产工艺。首先，煤炭的气化工艺是通过制取水煤浆经加压后与氧气在高温的条件下发生氧化还原反应生成一氧化碳和氢气。第二步，将生成的一氧化碳和氢气进行提纯和净化，在不断的提纯和净化的循环过程中，使得生成的一氧化碳和氢气达到一定的纯度。第三步，将一氧化碳和氢气按1：2比例进行甲醇的合成反应，控制相关工艺条件提高反应收率。第四步，生成的甲醇进行精馏精制，将生成的粗甲醇在精馏塔内进行精馏处理，使粗甲醇达到国家规定的成品标准。
2煤制甲醇工艺的设备和工艺中存在的主要问题
2.1煤制甲醇工艺所需的设备分析
根据煤制甲醇的工艺流程，首先是煤炭的气化过程，气化工艺主要用到的设备是气化炉，利用气化炉通过加压的方式将煤炭和水制成浆液，然后在高温的条件下实现煤炭浆液的气化，从而实现氧化还原反应的发生来制得一氧化碳和氢气。其中，在甲醇的精制工艺中要用到精馏塔来对合成的粗甲醇进行精馏来达到甲醇提纯和净化的目的。此外，由于煤炭的气化和液化需要进行分离的过程，那么在煤制甲醇的过程中就要用到气液分离设备。
2.2产能过剩，开工率低
甲醇广泛的用途驱使着国内煤制甲醇装置的迅速崛起。据某资讯统计，2016年全国甲醇投产装置共193套，产能合计达7855万吨，2017年甲醇产能合计8038万吨，其中煤制烯烃配套甲醇产能2035万吨，占国内总产能26%。近几年国内甲醇装置平均开工率未超过70%。2016年至2017年由于国内供给侧改革、行业内部调整及环保要求焦化限产、气头开工受限等因素，虽然甲醇产能增速持续放缓，但国内总产能仍实际超过消费量，只是随着下游行业的兴起需求，甲醇市场供需失衡最严重的时期已经度过。除了国内甲醇产能自身的原因外，进口甲醇的冲击也是造成甲醇行业产能过剩的原因。2017年全年进口量814万吨，相比2014年和2015年，进口量增加了近1倍。
2.3需求分布与产能分布差异
煤制甲醇项目主要依托煤矿资源进行建设，因此煤制甲醇主产区与煤矿地域分布大体一致。西北煤制甲醇产能占比为42.3%，其次是华中占比8.6%、华北地区7.8%。但是甲醇下游产业多分布在华东、华北和华中。因下游需求分布与产能分布的差异，导致运输成本高的问题无法避免。
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3煤制甲醇工艺的优化措施
3.1煤制甲醇工艺的智能化发展
在电子信息科技高速发展的今天，煤制甲醇的工艺过程如果可以利用电子信息科技来达到煤制甲醇工艺过程的智能化和自动化，将会为煤制甲醇的工艺发展带来极大的突破。尤其在煤制甲醇的工艺流程第三步中一氧化碳和氢气要达到1：2的比例才能使其充分反应来有效合成甲醇，如果实现了煤制甲醇工艺的智能化发展，将会更有效的进行甲醇的合成过程，将大大提高煤制甲醇的工艺效率。与此同时，煤制甲醇工艺的智能化发展也有利于煤制甲醇工艺过程的实时监控，使得制备的各个流程都在监控下完成，更有利于对整个制备过程进行量化监督，从而实现煤制甲醇工艺的完善。
3.2合成工艺
甲醇的合成方法有高压合成法、中压合成法和低压合成法。高压合成法要求320~400℃的温度和25~30MPa的压力，其动力消耗高、催化剂活性低、产品质量差，基本上已被淘汰。中压法的合成压力为10MPa左右，操作温度200~300℃，目前除了合成氨装置转产外，新上装置已逐年减少甚至淘汰。甲醇的合成是一种强放热反应过程，现在广泛采用低压法合成工艺，最典型的工艺为ICI、LURGI、CASALE。低压法比高压法和中压法优越，主要表现在能耗低，出甲醇产品质量高，设备易制造，投资相对较少。
3.3气流床工艺流程与煤气化选取
以煤为原料气化方法主要有固定床和流化床。
固定床气化技术在我国运用较广，主要有：UGI间歇气化技术，该技术我国上世纪70年代引进，由于气化效率低，单炉产气量少，常压间歇气化，吹风过程中放空气对环境污染严重，是淘汰工艺。
气流气化技术主要有荷兰壳牌谢尔（shell）粉煤加压气化技术、德国未来能源GSP粉煤气化工艺、GEGP水煤浆气化工艺技术。
谢尔气化技术采用纯氧、蒸汽气化、干粉进料、气化温度达1400～1600℃，碳转化率达99%，有效气体（CO+H2）达90%以上。该技术的综合能耗为43～46GJ（10.5～11×106kcal）/吨氨。其粗煤气除尘须全面依赖进口，国内技术支撑率低，有一定风险。国产化有一定的难度。
GSP气化技术开发始于1979年，该技术核心主要为粉煤的流化态稳定输送和气化炉的连续运行。GSP气化炉的设计分为两段，上段为气化燃烧室，以冷却盘管制成水冷壁；下段为气化激冷室，采用高压激冷水冷却高温气化气体。
GEGP水煤浆加压气化是美国德士古公司在上世纪70年代开发的工艺。它是将一定粒度的煤粒及少量添加剂与水在磨机中磨成可以用泵输送的非牛顿流体，与氧气在加压及高温状态下发生部分氧化反应制得高温合成气，高温合成气可以经辐射锅炉与对流锅炉间接换热回收热量（废锅流程），或直接用激冷水冷却（激冷流程），气化气经过冷却除尘后，制得洁净水煤气送往下游装置。
在我国采用德士古气化技术的生产厂家较多，该技术工艺先进可靠，引入我国生产企业后，经多年不断技术改进，设备国产化率大幅提高，投资成本大幅下降，产品能耗低，建设周期较短，是目前我国煤气化的主导技术。
结语
随着社会经济的不断发展，为了适应“环保、清洁、节能”的经济发展理念，煤制甲醇工艺的发展是社会能源发展的必然选择。煤制甲醇工艺在提高煤炭资源综合利用率的同时，在一定程度上缓解了我国石油资源供不应求的矛盾，使得我国的能源供应结构得到了改善。通过煤制甲醇工艺的智能化发展和节能型设计，从而实现煤制甲醇工艺的优化和改善，最终实现对经济发展提供有力支撑的同时，实现对环境的有效保护。
参考文献：
[1]吴宏伟.煤制甲醇生产工艺技术研究[J].化学工程与装备，2017，（9）：50-52.
[2]张昶.煤制甲醇生产工艺的优化与设计[J].山西化工，2017，（6）：85-86.
论文作者:康阳,白友晶
论文发表刊物:《基层建设》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/12
标签：甲醇论文; 工艺论文; 氧化碳论文; 产能论文; 精馏论文; 氢气论文; 技术论文; 《基层建设》2018年第35期论文;