煤化工—甲醇工业.doc

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1、煤化工——甲醇工业摘要评述了国内外合成甲醇的工艺过程和合成反应器的发展状态与趋势，从工艺方法、催化剂、合成反应器和工艺组合流程优化等方面讨论了我国甲醇合成装置大型化国产化的途径，并对HTW流化床气化工艺、Texaco水煤浆气化工艺、SCGP气化工艺、GSP干煤粉气化工艺、Lurgi块煤加压气化工艺，五种煤气化技术进行了比较。关键词煤炭气化；煤制甲醇；工艺过程煤化工就是经化学方法将煤炭转换为气体、液体和固体产品或半产品，而后进一步加工成化工、能源产品的工业。　　包括焦化、电石化学、煤气化等。随着世界石油资源不断减少，煤化工有着广阔的前景。　　以煤为原料，经化

2、学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。　　主要包括煤的气化、液化、干馏，以及焦油加工和电石乙炔化工等。　　在煤化工可利用的生产技术中，炼焦是应用最早的工艺，并且至今仍然是化学工业的重要组成部分。　　煤的气化在煤化工中占有重要地位，用于生产各种气体燃料，是洁净的能源，有利于提高人民生活水平和环境保护；煤气化生产的合成气是合成液体燃料等多种产品的原料。　　煤直接液化，即煤高压加氢液化，可以生产人造石油和化学产品。在石油短缺时，煤的液化产品将替代目前的天然石油。煤化工开始于18世纪后半叶，19世纪形成了完整的煤化工体系。进入20世纪，许多以农林产

3、品为原料的有机化学品多改为以煤为原料生产，煤化工成为化学工业的重要组成部分。第二次世界大战以后，石油化工发展迅速，很多化学品的生产又从以煤为原料转移到以石油、天然气为原料，从而削弱了煤化工在化学工业中的地位。煤中有机质的化学结构，是以芳香族为主的稠环为单元核心，由桥键互相连接，并带有各种官能团的大分子结构，通过热加工和催化加工，可以使煤转化为各种燃料和化工产品。焦化是应用最早且至今仍然是最重要的方法，其主要目的是制取冶金用焦炭，同时副产煤气和苯、甲苯、二甲苯、萘等芳烃。煤气化在煤化工中也占有重要的地位，用于生产城市煤气及各种燃料气，也用于生产合成气；煤低温

4、干馏、煤直接液化及煤间接液化等过程主要生产液体燃料。新型煤化工以生产洁净能源和可替代石油化工的产品为主，如柴油、汽油、航空煤油、液化石油气、乙烯原料、聚丙烯原料、替代燃料（甲醇、二甲醚）等，它与能源、化工技术结合，可形成煤炭——能源化工一体化的新兴产业。煤炭能源化工产业将在中国能源的可持续利用中扮演重要的角色，是今后20年的重要发展方向，这对于中国减轻燃煤造成的环境污染、降低中国对进口石油的依赖均有着重大意义。可以说，煤化工行业在中国面临着新的市场需求和发展机遇。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

5、低，发展使用甲醇等新的替代燃料，已成为～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，以媒代替石油，是国家能源安全的需要，也是化学工业高速发展的需求。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

6、——CO和H2的混合物(合成气)，通常将水蒸气直接通入炽热的煤层，其转化为合成气的化学反应如下：C+H2O⇄CO+H2△H0=118.8KJ/molC+2H2O⇄CO2+2H2△H0=75.2KJ/molCO2+C⇄2CO△H0=162.4KJ/mol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，须交替向炉内通入水蒸气和空气，通入空气时，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%、CO38.5%、N26.4%、CO26.0%、O20.2%、CH40.5%。制甲醇所需H2/CO值为2.21，合成气中

7、H2与CO的摩尔比可以在350-400℃、Fe3O4作催化剂条件下调节，使其比值达到要求，生成的CO2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：CO+2H2⇄CH3OH（气）△H0=-908KJ/mol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。

8、故采用H2过量，H2／CO摩尔比为2.2~3.0较好。2．工业化生