杜世軍

摘 要：目前國(guó)內(nèi)建立了許多煤制甲醇、煤制烯烴等大型煤化工項(xiàng)目，甲醇合成工藝技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了煤制甲醇行業(yè)的快速發(fā)展。作為目前國(guó)內(nèi)較為重要的化工原料，甲醇在多個(gè)行業(yè)都得到了廣泛運(yùn)用，現(xiàn)階段對(duì)于甲醇合成的工藝較為成熟，絕大多數(shù)企業(yè)的甲醇合成工藝整體上基本一致，差異較小。本文通過(guò)綜述目前煤化工行業(yè)甲醇合成工藝的常見(jiàn)方法、工藝流程和工藝技術(shù)現(xiàn)狀，提出甲醇合成工藝目前存在的問(wèn)題，并研究落實(shí)解決目前甲醇合成工藝問(wèn)題的方式，以期為煤化工企業(yè)提高生產(chǎn)穩(wěn)定性及經(jīng)濟(jì)效益提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：煤化工;甲醇合成;工藝技術(shù);研究進(jìn)展

甲醇作為以煤為龍頭的化工生產(chǎn)鏈的基礎(chǔ)產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)到了很多行業(yè)和領(lǐng)域，如醫(yī)藥行業(yè)、作為燃料、生產(chǎn)農(nóng)藥、制造塑料、生產(chǎn)涂料、制造合成纖維或是合成橡膠[1]。由于甲醇如此廣泛的應(yīng)用前景，造就了甲醇生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展，目前甲醇銷(xiāo)售價(jià)格較高，甲醇生產(chǎn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益普遍較好，這就迫使甲醇合成工藝不斷研究和發(fā)展。只有工藝的優(yōu)化和發(fā)展才能夠最大幅度的減小生產(chǎn)損耗，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，保障企業(yè)的安全穩(wěn)定生產(chǎn)。 甲醇合成工藝的優(yōu)化和發(fā)展同時(shí)也能夠幫助企業(yè)提髙甲醇合成生產(chǎn)能力，降低噸甲醇消耗。本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外煤化工企業(yè)甲醇合成工藝現(xiàn)狀進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，展望未來(lái)甲醇合成工藝研究方向[2]。

1 常見(jiàn)甲醇合成方法

目前常見(jiàn)的甲醇合成方法主要有魯奇渣油聯(lián)醇法、ICI低壓法、中壓法以及高壓法四種。現(xiàn)階段，甲醇合成工藝較為基礎(chǔ)的生產(chǎn)方法是魯奇渣油聯(lián)醇法，通過(guò)該方法可以極大程度的使能源利用效率得到有效提高。并且魯奇渣油聯(lián)醇法的熱能利用率非常高，我國(guó)采用此方法的企業(yè)包括齊魯石化[3]。而ICI低壓法的應(yīng)用較為廣泛，改工藝方法不但運(yùn)行穩(wěn)定性很好，而且生產(chǎn)出甲醇產(chǎn)品的純度較高。ICI低壓法的實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)有精餾、脫硫、合成、壓縮及轉(zhuǎn)化等五個(gè)重要環(huán)節(jié)。在應(yīng)用方面，中壓法與ICI低壓法較為相似。綜合考慮資金損耗以及綜合指標(biāo)等幾個(gè)方面，中壓力略高。亞洲其他國(guó)家應(yīng)用改方法較多，如日本三菱瓦斯化工公司。較大規(guī)模的甲醇合成裝置大多數(shù)采用高壓法。該方法起源于歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家，高壓法對(duì)于資金損耗高和操作標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，所以該方法應(yīng)用并不廣泛。

2 甲醇合成工藝流程

甲醇合成的工藝工程較為繁雜，其工藝流程較長(zhǎng)。無(wú)論選擇哪種工藝流程及原料，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程的工藝流程基本一致。甲醇合成工藝流程主要包含合成氣的生產(chǎn)、合成氣凈化、制備粗甲醇、粗甲醇的提取精制等過(guò)程。選擇的工藝方案雖然不同，但是工藝流程基本相同，但催化劑的選用存在差異，所以合成裝置結(jié)構(gòu)也并不會(huì)完全相同。

3 醇合成工藝技術(shù)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外目前主要甲醇合成工藝如下：

ICI（DAVY）冷激型甲醇合成工藝

Lurgi 管式兩段等溫甲醇合成工藝

Casale IMC 板間換熱等溫甲醇合成工藝

TopsΦe 絕熱管殼式甲醇合成工藝

TEC 沸水管 MRF 多段徑向流動(dòng)甲醇合成工藝

MHI/MGC 管殼-冷管復(fù)合型甲醇合成工藝

Linde 等溫盤(pán)管甲醇合成工藝

氣冷-水冷串聯(lián)式低壓甲醇合成工藝

低壓均溫繞管水冷式甲醇合成工藝

4 甲醇合成技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

4.1 采用徑向或軸徑向反應(yīng)器等溫

徑向或者軸徑向流動(dòng)，床層中的氣體分布會(huì)較為均勻并且阻力變低，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。應(yīng)盡量選擇具有抗羰基化生成能力和抗氫脆能力的材料，盡可能不選擇特殊貴重材料，便于檢修和制造。

4.2 催化劑高活性、低溫耐硫，床層溫度易于控制

研究如何使催化劑床層溫度易于控制并且能滿足各種操作條件的變化。如何將床層內(nèi)溫度均溫或溫差小，生產(chǎn)強(qiáng)度大，使用壽命長(zhǎng)，時(shí)空收率高，低循環(huán)比和高單程轉(zhuǎn)化率，副反應(yīng)產(chǎn)物和雜質(zhì)少。

4.3 低壓甲醇合成、超大型化

超大型甲醇合成裝置可以反應(yīng)熱副產(chǎn)蒸汽，選擇高位能回收方式，使得合成甲醇綜合能耗得到有效降低。

4.4 研發(fā)液相法甲醇合成新工藝趨勢(shì)

研究開(kāi)發(fā)氣-液-固滴流床、漿態(tài)床以及流化床的甲醇合成工藝。因?yàn)橐合嗪铣芍惺褂玫亩栊砸后w具有熱容高以及導(dǎo)熱系數(shù)較大的特點(diǎn)，能夠進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)等溫反應(yīng)。

5 結(jié)論

甲醇作為目前較為廣泛使用的化學(xué)原料，其生產(chǎn)工藝至關(guān)重要，包括煤制甲醇、煤制烯烴在內(nèi)的煤化工行業(yè)甲醇合成工藝較為成熟。目前常見(jiàn)的甲醇合成方法主要有魯奇渣油聯(lián)醇法、ICI低壓法、中壓法以及高壓法四種，而合成工藝主要有 ICI（DAVY）冷激型、Lurgi 管式兩段等溫、Linde 等溫盤(pán)管、氣冷-水冷串聯(lián)式低壓、低壓均溫繞管水冷式等幾種常見(jiàn)甲醇合成工藝?，F(xiàn)如今，甲醇合成已經(jīng)成為煤化工的關(guān)鍵技術(shù)之一。所以，如何對(duì)甲醇合成技術(shù)進(jìn)行升級(jí)改造，擺脫傳統(tǒng)甲醇合成工藝存在的問(wèn)題，創(chuàng)新發(fā)展現(xiàn)代甲醇合成工藝是今后煤制甲醇行業(yè)主要研究趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]路繩治.對(duì)甲醇合成工藝現(xiàn)狀的有關(guān)思考[J].當(dāng)代化工研究，2018，08：163-164.

[2]駱定法，李耕.國(guó)內(nèi)外甲醇市場(chǎng)狀況及合成工藝進(jìn)展[J].潔凈煤技術(shù)2006，（02）：103-105.

[3]夏春濤.甲醇合成工藝過(guò)程與操作控制優(yōu)化的分析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019，285（07）：59.