126 Chemical Engineering & Equipment

化学工程与装备

2009年第12期

2009年12月

煤制甲醇工艺论析

董宇涵

（中国神华煤制油化工有限公司北京工程分公司，北京 100011）

摘 要：发展煤制甲醇，以煤代替石油，是国家能源安全的需要，也是化学工业高速发展的需求。对煤制甲醇的生产工艺、设备作全面的分析，为煤制甲醇生产的工艺设备选择提供参考。煤制甲醇工艺的选择应依据适用性、经济性、先进性和安全环保性等原则。 关键词：煤制甲醇；工艺论析；工艺选择

甲醇是重要的化工产品与原料，并定位于未来清洁能源之一，随着世界石油资源的减少和甲醇生产成本的降低，发展使用甲醇等新的替代燃料，已成为一种趋势。从我国能源需求及能源环境的现实看，生产甲醇为新的替代燃料，减少对石油的依赖，也是大势所趋。合成法生产甲醇，以天然气、石油和煤作为主要原料，中国是资源和能源相对匾乏的国家，少气，缺油，但煤炭资源相对丰富，大力发展煤化工，合理开发利用煤炭资源已成共识。发展煤制甲醇，以煤代替石油，是国家能源安全的需要，也是化学工业高速发展的需求。本文对煤制甲醇的生产工艺、设备作全面的分析，旨在为煤制甲醇生产的工艺设备选择提供参考。 1 甲醇合成法的化学过程 1.1 煤的气化

煤在高温常压下，与气化剂反应转化为CO、H2等可燃性气体的过程，称为煤的气化。气化剂主要是水蒸气、空气或它们的混合气。从煤的气化得到甲醇合成的工业原料——CO和H2的混合物（合成气），通常将水蒸气直接通人炽热的煤层，其转化为合成气的化学反应如下：

通入水蒸气和空气，通人空气时，主要是煤的燃烧反应，其放出热量，加热煤层。煤气代表性成分组成：H248.4％、C038.5％、N26.4％、C026.0％、O20.2％、CH40.5％。制甲醇所需H2／CO值为2.21，合成气中H2与CO的摩尔比可以在350-400℃、Fe304作催化剂条件下调节，使其比值达到要求，即：

生成的C02用高压水吸收法去除。 1.2 甲醇合成

CO与H2合成甲醇是种可逆反应：

为减少合成甲醇过程中的副反应，提高甲醇产率，须选择适当的温度、压力和催化剂，一般温度300—400℃，压力20MPa左右。合成甲醇的反应温度低，所需压力低，能耗也低，但温度低，反应速度变慢，所以催化剂是关键因素。合成甲醇原料气H2/CO的化学计量比是2：1。CO含量过高对温度控制有害，且能引起羰基铁在催化剂上的积聚，使催化剂失掉活性，故采用H2过量，H2／CO摩尔比为2.2—3.0较好。

2 工业化生产工艺及设备

甲醇合成工艺的简单流程为：煤炭→加压气化→合成气净化→合成反应→甲醇→甲醇精制。相应的煤制甲醇生产工艺主要包括造气、净化、合成和精制四个工艺流程。 2.1 造气工艺及设备

以上反应均是吸热反应，因连续通入水蒸气将使煤层温度下降，为保持煤层温度，须交替向炉内