摘要：在现代工业中，甲醇不仅作为基础化工原料在工业生产中广泛使用，而且还作为清洁燃料备受青睐。由于中国原油的持续消耗和甲醇生产成本的逐步降低，甲醇的适用范围更广，需求量更大。为了达到煤制甲醇的工业经济发展需求，我们研究了煤气化和甲醇合成的工艺选择。
关键词：煤制甲醇，气化，合成过程
引言：随着时间的推移，我国生产甲醇的过程逐步改善，在实际生产中提高甲醇的生产量。甲醇作为我国的化学原料主要的来源之一，由于其可以达到高度环保，因此需要对其进行重点研究，以推动我国化学工程事业的良好稳定发展，本文重点对大型煤制甲醇的气化和合成工艺进行了细化说明。
1、大型煤制甲醇工艺是国家的需求
工业革命以来，随着煤炭行业的快速发展，社会生产力和生产技术不断提升，促进了人们对当前能源和资源的不断使用。甲醇作为一种重要的新型能源，生产技术随着社会的需求不断改良和完善，生产的原料路线也发生了重大变化。因此，在提高煤纯度的技术背景下，甲醇的生产和使用一直是社会发展最重要的指标。
2、开发大型煤制甲醇的必要先决条件
目前随着社会进程的不断发展，人们对能源的需求也增加了，开发新型环保型能源已是必然趋势。在选择新能源过程中，必须考虑以下几点：1、新能源必须符合能耗低，废物排放量低；2、新能源的生产工艺必须具备运行周期长、运行稳定性和安全性能好；3、生产设备必须具有高度的自动化水准，可以提高能源产生的质量和产量，降低成本，减少危害。
3、大型煤制甲醇的典型工艺
我国虽然说煤炭资源比较丰富，但因为我国人口众多，煤炭资源的生产消耗过快，这其中也造成了大量的浪费，由于煤炭在开发使用过程中产生有毒有害气体，污染环境危害人类健康。
煤在高温高压下与气化剂反应，产生的气体是可燃气体，该工艺是当前新能源的主要应用措施。虽然当前工业技术流程和方法的不断完善，但是环境污染问题却越来越严重，人们居住的大环境开始受到侵害，越来越多煤炭生产企业开始使用不同的办法来改变现在的环境污染。气化剂主要是由水产生的气体，包括大自然中其他的气体产物和合成物，在煤气化过程中用甲醇合成工业原料的方法来改善环保效率，由煤合成气化生产用于合成甲醇的工业原料（CO和H2）的混合物，通过每个热层传导水蒸气转化，然后把煤和空气通过高温转化分析和处理CO转化H2，甲醇合成所需的氢与碳的比例通过净化装置后去除多余的CO2和硫化物，也就是说，甲醇合成气因为甲醇碳较少，有必要从合成弛放气体中回收氢气以减少煤的消耗。
3.1、煤气化
煤气化是当今社会发展的必然趋势，这一趋势是符合企业对环境保护和生态平衡的发展需求。经过气化之后的煤炭资源直接会影响环境安全的物质进行转化成气体，煤在气化过程中，通过水汽，空气等其他的气化剂的帮助下，可以减少对环境的污染。目前煤气化开始采用二氧化碳和氢气进行分解，水产生的蒸气一般直接通过热煤层，一种将煤炭转化为气体的化学燃烧反应过程，对各种复杂环境的污染效果很低。化学反应生成合成气，以上的反应都是气化过程中的吸热反应，蒸汽的使用减少和确保煤层的温度，煤层的温度也可能使气化炉发生变化，这主要和空气流动的情况有关。通过燃烧煤释放的能量，煤层的加热可以促进和保护煤层的气化，在气化过程中确保环境不会受到影响。
3.2、甲醇的合成
从CO和H2合成甲醇是一种可逆的反应，可以有效改善甲醇合成中的出现的多余反应，提升了甲醇的生产效率，选择合适的温度，合适的压力和催化剂温度要符合国家的标准，压力也必须是在标准范围内。合成甲醇的反应温度较低，所需要的是低压力与低能耗。然而，反应温度低造成转化率低，因此催化剂是非常重要的因素。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆合成甲醇的原材料的氢气和一氧化碳的化学计量比为2：1，一氧化碳含量太高的话，会对温度的把控产生不利的影响，还有可能使羰基铁在催化剂上的增加，从而使催化剂活性变得更少。因此，过量使用H2，并且H2/CO摩尔比优选为2.2至3.0。
4、选择煤气化技术的路线
煤气化技术进一步细分为气化炉，主要是固式床，流动化床和气流体床，大型的煤炭设备采用气流体床，流化床具备以下特殊性能：流化床技术的采用具备了很多好处，但是气化过程的温度控制不能太高，气流床主要是对流化床应用的不足进行生产制造的，因此，气流床必须在实际使用中对环境温度进行合理控制，气流床处于气化状态必须确保粉煤的粒度低于0.2mm并控制温度在1400°C和1600°C之间，这对环境有很大的影响，除了制作上没有产生苯酚或焦油等有害物质还可以气化床减少工作时间并降低能耗。
4.1、干粉气化技术
该技术的特征是在于具有高的碳转化率，在气化反应中，所产生的气体具有高的CO含量和低的H2含量，气体具有非常高的热能。此外，该气化器采用水冷壁代替耐火砖，延长了使用时间。
4.2、水煤气流床
水煤气流床适用于大规模煤气化技术。气化水煤浆的技术方法的特征是煤浆中包含35%-40%的水分，从而使氧的消耗比干煤气化更高；炉里面的内衬是用耐高温的砖做，磨损比较快，需要定期按时更换；煤炭的转化率比较少，产生大量的CO2，一氧化碳和氢气的组成低；水煤气流床对煤的一些要求，例如灰熔点要大于1300度，水含量要小于8%等等,虽然具备气流床煤气化的特点，但仍然存在缺陷。
4.3、固定式床气化
大型煤甲醇的气化过程采用固定床气化，该应用主要涉及使用从硬煤中生产甲醇，在这个流程中降低了煤的转化效率，以及能耗和燃气的消耗，气体的轻度不是太高，因此在处理废水的过程中含有焦油和苯酚，所以需要更复杂的处理方式来处理，使用这些方法可以降低设备的成本，但是在大型煤系统中进行综合因子分析使用这种方法相对较低。
5、大型甲醇合成设备的装置程序
甲醇合成是一个相对较短的过程，合成压力通常为七帕7MPA-10MPA，反应所需的温度为210度至280度。由于甲醇在固定床中转化率很小，因此必须考虑没有反应的气体的二次循环问题。针对大类型的甲醇设备合成程序可以运用多床热交合成塔的办法。多床热交换合成塔是指合成塔由大型氨合成塔组成。现阶段，企业的项目大都是都是氨合成塔，采用多床内部换热器，合成塔内部传热，有四个或五个床用于甲醇合成塔。生产过程中的每部床都是隔热的，而且在每部床出口的地方挪走热能。塔式结构简易且方便，价格比较便宜，不需要特殊的合金钢材质，转换率又高与其他材质，很适合运用在特别大型的设备装置，但反应热不能完全是直接副产中压蒸汽，典型的塔式水平内部有四张热式交换合成塔。
结束语
总之，随着人们对大型煤制甲醇的关心程度一直在提升，怎样确保大型煤制甲醇的质量，已成为企业关心的重点。本文重点分析研究了大型煤制甲醇的气化和合成过程，这对提高大型煤制甲醇的生产水平有很大帮助，同时，它还可以促进我国工业的发展，从这点可以看的出，研究分析大型煤制甲醇气化和合成工艺可为未来大型煤制甲醇进一步的开发打下基础。
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论文作者:拓思阳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
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