生产实习之水煤气制甲醇汇编
生产实习之水煤气制
甲醇
水煤气法制取甲醇
一、概述
1.1甲醇的性质和用途
甲醇的性质：甲醇（Methanol，Methyl alcohol）又名木醇，木酒精，甲基氢氧化物，是一种最简单的饱和醇。化学分子式为CH3OH，结构式如下：
H
|
H—C—O—H
|
H
分子结构： C原子以sp3杂化轨道成键，0原子以sp3杂化轨道成键。分子为极性分子。
CAS 登录号：67-56-1
EINECS 登录号：200-659-6
物理化学属性
甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体，略有酒精气味。分子量32.04，相对密度0.792(20/4℃)，熔点-97.8℃，沸点64.5℃，闪点
12.22℃，自燃点463.89℃，蒸气密度 1.11，蒸气压 13.33KPa(100mmHg
21.2℃)，蒸气与空气混合物爆炸下限 6～36.5 % ，能与水、乙醇、乙醚、苯、酮、卤代烃和许多其他有机溶剂相混溶，遇热、明火或氧化剂易燃烧。燃烧反应式为：
CH3OH + O2 → CO2 + H2O
甲醇的用途：甲醇用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。甲醇在深加工后可作为一种新型清洁燃料，也加入汽油掺烧。
1.2 甲醇生产方法的简介
生产甲醇的方法有多种,早期用木材或木质素干馏法制甲醇的方法,今天在工业上已经被淘汰了。氯甲烷水解法也可以生产甲醇,但因水解法价格昂贵,没有得到工业上的应用。甲烷部分氧化法可以生产甲醇,这种制甲醇的方法工艺流程简单,建设投资节省,但是,这种氧化过程不易控制,常因深度氧化生成碳的氧化物和水。而使原料和产品受到很大损失.因此甲烷部分氧化法制甲醇的方法仍未实现工业化。但它具有上述优点,国外在这方面的研究—直没有中断.应该是一个很有工业前途的制取甲醇的方法。
目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序。
甲醇生产中所使用的多种催化剂,如天然气与石脑油蒸气转化催化剂、甲醇合成催化剂都易受硫化物毒害而失去活性,必须将硫化物除净。气体脱硫方法可分为两类,一类是干法脱硫,一类是湿法脱硫。干法脱硫设备简单,但由于反应速率较慢,设备比较庞大。湿法脱硫可分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类。
甲醇的合成是在高温、高压、催化剂存在下进行的,是典型的复合气-固相催化反应过程。随着甲醇合成催化剂技术的不断发展,目前总的趋势是由高压向低、中压发展。
甲醇生产的总流程长,工艺复杂,根据不同原料与不同的净化方法可以演变为多种生产流程。
1.3 甲醇的市场与展望
近几年 ,我国出现了甲醇投资热。从 2000年到 2007年 ,全国甲醇产能年均增长率达24.8%,而同期表观消费量年均增长率为 18. 9%。2007年 ,我国共有甲醇生产企业 177家 ,产能合计 1 639. 4万 t/a,实际产量 1 076. 4万 t,而同期我国甲醇表观消费量为 1 104. 6万 t。据最新统计 ,目前我国新建、拟建甲醇项目共 34个 (不包括二甲醚、甲醇制烯烃企业自身配套的甲醇装置 ),预计到“十一五”末期 ,我国甲醇产能将达到 2 600万 t/a~3 060万 t/a。
随着甲醇产能快速增长 ,市场对甲醇产能过剩的担心愈发强烈。目前 ,基本形成共识的是 ,甲醛、醋酸等传统下游产品领域并不足以消化增长过快的甲醇产能 ,人们寄厚望于甲醇、二甲醚在车用、民用替代燃料方面获得较大突破。目前 ,我国甲醇燃料的有关标准正在制定完善中 ,这是利好的一面 ;另外
也应认识到 ,甲醇燃料的推广应用是一项系统工程 ,许多问题均有待于时间和实践的检验 ,存在一定的不确定性。此外 ,有一点需指出的是 ,目前我国甲醇制烯烃项目中配套的甲醇装置也形成一定规模 ,而甲醇制烯烃技术在全球范围内尚无成功的工业化装置 ,存在一定的技术风险 ,一旦甲醇制烯烃装置开车不成功或开车时间推迟 ,则为其配套的甲醇产能将对市场供求关系形成一定冲击。
二、水煤气制甲醇的概况
2.1 水煤气制甲醇原料的生产
2.1.1 焦炉气的生产：焦炉气，又称焦炉煤气。是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体，是炼焦工业的副产品。以煤的综合利用来考虑，通过煤焦化路线生产甲醇是较为合理的安排。煤通过焦化过程将煤中的有效成分得到细分，生产出：固体产品焦炭；液体产品焦油、萘、苯、有机碱，焦油精制可以得到几十种医药、化工原料；气体产品焦炉气是化学合成工业的原料。所以煤焦化生产化学合成七的技术路线近年来被越来越广泛的采用。
炼焦过程中析出的挥发物称之为粗煤气，粗煤气组成复杂，影响其组成和产率的因素较多，除了焦用煤之外，炼焦时的工艺条件也是重要的因素，主要有炼焦温度和二次热解作用。提高炼焦温度和增加煤在高温区的停留时间，都会增加粗煤气中气态产物的产率及氢的含量，也会增加芳烃的杂环化合物的含量。热解生成的粗煤气由煤气、焦油、粗笨和水等构成。由于粗笨含量少，在粗煤气中分压低，故于20--40℃、常压下不凝出，只有焦油在一般条件下凝出。
2.1.2 低氮煤气的生产：低氮煤气的生产是以无烟煤和焦炭为原料制造合成原料气，在我国普遍采用UGI气化工艺。UGI工艺有了新的进展，除了采用制造水煤气、半水煤气和空气煤气之外，近年来采用UGI炉进行富氧连续制取低氮煤气技术在甲醇生产中被采用。其生产原理是：将焦炭加入煤气炉后，按吹风、制气程序循环操作。在吹风是空气吹入炉内，燃料层在700℃以上，发生发
热的化学反应，以提高燃料层温度，积蓄热量。在制气时通入蒸汽，在蒸汽与燃料层中高温的碳反应，发生吸热反应生成煤气。
吹风阶段的化学反应：C + O2 = CO2 + Q
2C + O2 = 2CO + Q
CO2 + C = 2CO – Q
吹风气通过燃料室的过程中，加入二次空气使空气中的CO燃烧生产CO2，以回收热量，化学反应为：2CO + O2 = 2CO2 + Q
制气阶段的化学反应：C + H2O(汽) == CO + H2 – Q
C + 2H2O(汽) == CO2 + 2H2 – Q
C + 2H2 == CH4 + Q
特别是在制气阶段，化学反应较多，以上仅为几个主要的反应，可能的反应还有CO何H2的变换成CO2和H2等的反应。
2.1.3水煤浆气化：德士古水煤浆气化工工艺分为主要三个部分：一是水煤浆的配制和输送；二是关键部位气化炉，水煤浆在此与纯氧控制反应，煤部分氧化产生高温，水蒸气分解生成H2、CO和CO2，高温气体经激冷或热量回收后出气化炉成为合成原料气；三是原料气的除尘和黑水处理，是制气过程中产生的污水经处理后循环使用。
德士古水煤气化工艺的关键技术有以下几个方面：(1)煤浆制备在水煤浆中加入添加剂以降低煤浆粘度，使其在输送和储存过程中煤浆中的水较长时间不析出；（2）煤浆输送由于煤浆粘度大，且含有大量固体颗粒，对运转设备磨损和严重，因此煤浆输送多选用隔膜柱塞泵；（3）烧嘴技术（4）耐火材料（5）激冷降温除尘技术（6）排渣技术
水煤浆气化的工艺流程是：原料煤从煤储斗放出，经称重给料机计量入磨机给料斗，在此与从石灰石储斗经称重计量的石灰石混合。同时加入水、添加剂、氨水，是水和固体物料得到一定的比例，进入棒磨机，是煤和石灰石水磨到指标粒度经滚动筛选后进入磨浆出料槽。在此经搅拌和循环，煤浆与水均匀混合后放入煤浆槽，用高压煤浆泵送至气化炉。从炉顶部烧嘴中间层进入气化室，与从中心和外层进入的纯氧均匀混合，发生剧烈的氧化反应和复分解反应，生产H2、CO、CO2为主的混合气体。煤中不参与的反应的成为熔渣，和气体同出气化室，与激冷室中的激冷水相遇，气体激冷至300℃以下且饱和了水汽从激冷室侧壁出口；熔渣和部分灰分则沉到底部，经破渣后进入锁斗，定期被排