天津渤化永利化工股份有限公司 煤化工事业部甲醇运行部 天津 300451
摘要：甲醇是重要的碳一化工产品，是重要的有机化工基础原料，其消费量仅次于乙烯、丙烯和苯。甲醇在化工、医药、轻工、纺织等行业具有广泛用途，主要衍生物有很多。
关键词：甲醇；合成工艺；现状；发展
1前言
当前甲醇市场供需仍处于平衡态势，虽然成本有所增长，由于下游需求的旺盛，使各甲醇企业仍有利润空间，但无序发展将会出现很大的投资风险和市场风险。
2甲醇的合成方法
2.1鲁奇渣油联醇法。甲醇生产方法中的鲁奇渣油联醇法是一种较为成熟的生产技术，它的最大特点就是能够将能源进行最大程度的利用，且热利用率较高。在我国，齐鲁石化公司的甲醇生产采用的正是鲁奇渣油联醇法。
2.2中压法。中压法在工艺过程上与低压法几乎是相同的，区别就在于其在综合指标和投资费用上都要略高于低压法，目前来看，日本三菱瓦斯化学公司、丹麦托普索公司目前都已经在中压法方面取得了较大的进步。
2.3 ICI低压法。ICI低压法是当前世界甲醇生产工业所大量被采用的生产方法，这种甲醇生产方法不仅操作可靠，且生产出的产品纯度很高。其生产过程主要为精馏、合成、脱硫、压缩、转化，可以充分利用反应热。
2.4德国巴斯夫公司的高压法。德国巴斯夫公司的高压法曾经是最早实现甲醇大规模生产的方法，但是这种生产方法消耗大、操作条件要求较高、成本高，现阶段渐渐被低压法、中压法所替代。
3热点领域与新技术
3.1固定床甲醇合成工艺
（1）采用轴向反应器的甲醇合成工艺
ICI和Lurgi工艺均采用轴向反应器。在径向反应器中，预热后的合成气从部或者底部进入反应器顶并沿径向流动与催化剂床层接触反应。为降低能耗，提高甲醇产量，ICI和Lurgi均对各自的工艺进行了改进。1984年ICI公司提出冷管式合成塔和副产蒸汽合成塔，解决了原有反应器床层内温差大的问题，改善了传热，降低了操作压差。目前，轴向甲醇合成反应器仍然是世界各国甲醇生产的主要装置。我国自20世纪70年代以来所建的甲醇生产装置大都采用ICI和Lurgi工艺。为适应当前各国能源结构的不断改变，轴向甲醇合成反应器的发展方向仍然是改善床层温度分布、降低床层压降、提高单程甲醇产率、改善设备结构、减少设备和操作费用等。
（2）采用径向反应器的甲醇合成工艺
轴向反应器受反应管径的限制，难以实现大型化生产，且与径向反应器中相比具有循环比过大造成单程甲醇产率低，催化床层压降及温差较大，能耗高等缺点。虽然径向反应器克服了轴向反应器的床层压降高、温差大，热回收率低，催化剂用量大及难以大型化等不足。但同时存在结构复杂，催化剂装卸困难；锅炉水需要用泵强制打循环等缺点。径向甲醇生产工艺具有大型化的潜力越来越受到人们的重视，进一步优化现有的径向甲醇合成工艺，降低操作过程中的循环能耗，改善其复杂的结构使其有利于催化剂的装卸，是目前径向甲醇生产工艺的发展方向和目标。
（3）自热反应器
自热反应器是为解决传统固定床取热效率低而开发的新工艺，在近几十年引起人们的广泛关注。根据取热方式不同将自热反应器分为两段固定床反应器和强制非稳态反应器。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆自热固定床工艺是由伊朗Shiraz大学Rahimpour在2007年开发出的新工艺。自热两段固定床工艺由两个串联的固定床组成。强制非稳态反应器源于20世纪60年代。1983年Matros第一次描述了强制非稳态反应器在瞬时状态下的反应情况。
3.2滴流床甲醇合成工艺
固定床、浆态床的优点都可以在滴流床甲醇反应器上体现出来，滴流床甲醇合成工艺中的液体与气体均匀分布在催化剂颗粒中，液体与气体可以自上而下地运动，形成固体层，这样可以提高产出效率。现阶段，持液量的控制、加氢以及降压等环节是我国研究滴流床甲醇反应器的主要方向，由于其温差小，转化及合成率高，因此成为甲醇合成工艺中较为理想的一种。
3.3超临界相介质工艺
现阶段一种新的甲醇合成技术出现，这种新技术主要是通过克服不同性质之间的传递阻力来降低消耗，提高甲醇转化率、反应效率以及充分性，由于是在超临界状态下进行甲醇合成的，这种技术被称为超临界相介质甲醇合成工艺。这种甲醇合成技术最大的特别之处在于可以利用有机溶剂，降低温度，提高催化效率，降低能源的消耗。超临界相介质中的甲醇合成研究在我国开展的时间较早，经过发展积累了一定的经验技术，这种技术早期被应用在浆态床的技术改进上。现阶段，超临界相介质甲醇合成工艺的研究主要在气液性质、超临界流体、超临界二氧化碳介质等方面。
3.4膜反应工艺
关于膜反应的甲醇合成工艺在国外已经有了较多的研究，采用膜反应工艺可以提高反应速度，提高转化率且可控性较好。而我国的膜反应甲醇合成工艺方面的研究主要是在膜反应器设计以及膜材料的制备上，这种技术在我国大规模使用还需要一段时间。膜反应的甲醇合成工艺相比较超临界质工艺，具有更强的操作性，是在膜反应基础上发展起来的，主要包括两种技术原理：一种是通过置密膜，控制氢气通过量，提高催化剂作用效率，最终使反应器达到最佳反应状态，降低损耗，提高产出率；另一种是通过将产物及时转出，以降低产物对反应器的影响，维持反应器内部化学平衡达到最佳状态，提高产出率。
3.5其他工艺
甲醇的其他生产技术主要包括整体煤气化联合循环系统、多联产系统、放热反应与能源密集型的吸热反应耦合系统、制气系统与传统甲醇循环耦合系统等。从这些技术可以看出工艺耦合、技术集成、绿色节能、巨型化是未来甲醇合成工艺发展的一个新趋势。
4我国甲醇合成技术开发及进展
我国甲醇生产从原料路线分,以煤为原料的占77%,天然气占10.3%,乙炔占3.4%,重油占9.3%;按生产工艺分,低压法占14%,高压法占19%,联醇法(中压法)占67%。我国从20世纪50年代起,开始研究以煤为原料的高压法合成甲醇工艺,而后又自行成功地开发了中压法联醇技术。1979年,四川维尼纶厂引进ICI低压法,以乙炔尾气为原料,建成100kt/a装置;1987年,齐鲁石化公司引进德国Lurgi公司低压法,以渣油为原料建成100kt/a装置。但目前这两套引进装置无论规模和技术均已落后于目前世界先进水平。1996年上海太平洋化工公司引进Lurgi公司低压技术建成200kt/a甲醇生产装置,为目前国内最大装置,经过消化吸收,其技术装备、催化剂均已实现国产化。新建的鲁南100kt/a甲醇装置,采用德士古水煤浆加压气化炉造气,合成反应器及催化剂等关键技术均采用国内最新研究成果,是一套以煤为原料、全系统国产化、装备先进、有中国特色的大型甲醇示范装置。
在甲醇新工艺研究开发方面,我国将合成甲醇节能流程及高效催化剂作为技术发展重点,国内科研院所或是跟踪和改进国外技术,或是进行独立开发,在甲醇合成方面进行了一系列基础研究和应用研究工作。中科院成都有机所于1998年开发出新工艺,首次在无搅拌釜式反应器中,在低温低压条件下合成甲醇和甲酸甲酯,合成气的单程转化率大于90%,反应选择性强,并可制得无水甲醇。中科院山西煤化所进行了浆态床一体化低温合成甲醇研究,在80～180℃下甲醇与合成气中的CO羰基化生成甲酸甲酯,氢解生成甲醇,合成气单程转化率为90%,甲醇选择性高达94%～99%。
5结束语
目前，甲醇企业生产、经营还非常困难，我们要继续改进甲醇的生产工艺，以促进甲醇工业的迅猛发展，同时缩小中国和世界的差距，提高我国甲醇生产厂家的竞争能力。
参考文献
[1]薛祖源.甲醇生产发展机遇和潜在市场风险探讨[J].现代化工，2017
论文作者:高鹏
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/2/26
标签：甲醇论文; 反应器论文; 工艺论文; 低压论文; 催化剂论文; 技术论文; 装置论文; 《基层建设》2017年第33期论文;