煤制甲醇及其下游產(chǎn)品

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1、煤制甲醇及其下游產(chǎn)品摘要：發(fā)展煤制甲醇，以煤代替石油，是國(guó)家能源安全的需要，也是化學(xué)工業(yè)高速發(fā)展的需求。對(duì)煤制甲醇的生產(chǎn)工藝、設(shè)備作全面的分析，為煤制甲醇生產(chǎn)的工藝設(shè)備選擇提供參考。煤制甲醇工藝的選擇應(yīng)依據(jù)適用性、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性和安全環(huán)保性等原則。隨著大量新建甲醇項(xiàng)目的順利投產(chǎn),甲醇市場(chǎng)開始跌宕起伏。甲醇下游產(chǎn)品的開發(fā)得到了越來越多企業(yè)的重視。關(guān)鍵詞：煤制甲醇；工藝論析；工藝選擇：甲醛;醋酸;二甲醚;甲醇燃料甲醇是重要的化工產(chǎn)品與原料，并定位于未來清潔能源之一，隨著世界石油資源的減少和甲醇生產(chǎn)成本的降低，發(fā)展使用甲醇等新的替代燃料，已成為一種趨勢(shì)。從我國(guó)能源需求及能源環(huán)境的現(xiàn)實(shí)看，

2、生產(chǎn)甲醇為新的替代燃料，減少對(duì)石油的依賴，也是大勢(shì)所趨。合成法生產(chǎn)甲醇，以天然氣、石油和煤作為主要原料，中國(guó)是資源和能源相對(duì)匾乏的國(guó)家，少氣，缺油，但煤炭資源相對(duì)豐富，大力發(fā)展煤化工，合理開發(fā)利用煤炭資源已成共識(shí)。發(fā)展煤制甲醇，以煤代替石油，是國(guó)家能源安全的需要，也是化學(xué)工業(yè)高速發(fā)展的需求。煤制甲醇1.1煤的氣化煤在高溫常壓下，與氣化劑反應(yīng)轉(zhuǎn)化為CO、H2等可燃性氣體的過程，稱為煤的氣化。氣化劑主要是水蒸氣、空氣或它們的混合氣。從煤的氣化得到甲醇合成的工業(yè)原料——CO和H2的混合物（合成氣），通常將水蒸氣直接通人熾熱的煤層，其轉(zhuǎn)化為合成氣的化學(xué)反應(yīng)如下：以上反應(yīng)均是吸熱反應(yīng)，因連續(xù)

3、通入水蒸氣將使煤層溫度下降，為保持煤層溫度，須交替向爐內(nèi)通入水蒸氣和空氣，通人空氣時(shí)，主要是煤的燃燒反應(yīng)，其放出熱量，加熱煤層。煤氣代表性成分組成：H248.4％、C038.5％、N26.4％、C026.0％、O20.2％、CH40.5％。制甲醇所需H2／CO值為2.21，合成氣中H2與CO的摩爾比可以在350-400℃、Fe304作催化劑條件下調(diào)節(jié)，使其比值達(dá)到要求，即：生成的C02用高壓水吸收法去除。1.2甲醇合成CO與H2合成甲醇是種可逆反應(yīng)：為減少合成甲醇過程中的副反應(yīng)，提高甲醇產(chǎn)率，須選擇適當(dāng)?shù)臏囟?、壓力和催化劑，一般溫?00—400℃，壓力20MPa左右。合成甲醇的反

4、應(yīng)溫度低，所需壓力低，能耗也低，但溫度低，反應(yīng)速度變慢，所以催化劑是關(guān)鍵因素。合成甲醇原料氣H2/CO的化學(xué)計(jì)量比是2：1。CO含量過高對(duì)溫度控制有害，且能引起羰基鐵在催化劑上的積聚，使催化劑失掉活性，故采用H2過量，H2／CO摩爾比為2.2—3.0較好。2工業(yè)化生產(chǎn)工藝甲醇合成工藝的簡(jiǎn)單流程為：煤炭→加壓氣化→合成氣凈化→合成反應(yīng)→甲醇→甲醇精制。相應(yīng)的煤制甲醇生產(chǎn)工藝主要包括造氣、凈化、合成和精制四個(gè)工藝流程。甲醇下游產(chǎn)品甲醇是C1化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)品，其自身價(jià)值較低，且附加值不高，因而發(fā)展很大程度上取決于甲醇工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的開拓與深加工產(chǎn)品的開發(fā)。目前，以甲醇合成及其下游產(chǎn)品加工

5、所構(gòu)成的甲醇工業(yè)已經(jīng)成為基本有機(jī)化工的一個(gè)重要分支，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)起著日益重要的作用。面對(duì)甲醇市場(chǎng)日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)，甲醇生產(chǎn)企業(yè)一方面應(yīng)盡快調(diào)整甲醇生產(chǎn)規(guī)模、開發(fā)新型的生產(chǎn)技術(shù)以降低生產(chǎn)成本;另一方面企業(yè)應(yīng)大力發(fā)展與開發(fā)甲醇下游化工產(chǎn)品，擴(kuò)大甲醇用途，增加甲醇消費(fèi)量。1.甲醇制烯烴乙烯是制造塑料、合成乙醇、乙醛、合成纖維等的重要原料，其發(fā)展水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的象征。丙烯是僅次于乙烯的一種重要的石油化工基本原料，主要用來生產(chǎn)聚丙烯、苯酚、丙酮、丙烯腈、異丙醇等。甲醇制烯烴(MTO)是指以甲醇為原料制取低碳烯烴的工藝。由于目前石油資源的緊缺，與從石油烴類蒸氣裂解制得低碳烯烴的傳

6、統(tǒng)工藝相比，這種工藝路線更經(jīng)濟(jì)，有更廣闊的發(fā)展空間。甲醇制烯烴技術(shù)主要為兩步，首先是由煤或天然氣轉(zhuǎn)化生成粗甲醇，該過程已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，然后兩分子或三分子甲醇脫水分別生成乙烯和丙烯。不同的工藝生成的乙烯與丙烯的比例不同。2．甲醇制二甲醚二甲醚是一種重要的甲醇下游產(chǎn)品，主要用作制冷劑、麻醉劑、燃料等，同時(shí)在制藥、染料等工業(yè)中也有廣泛用途。具有方便、清潔、十六烷值高、動(dòng)力性能好、污染少、稍加壓即為液體、易貯存等燃料性能，可以作為民用燃料，也是柴油機(jī)的理想燃料。以甲醇為原料生產(chǎn)二甲醚目前主要有兩條途徑:甲醇液相法和甲醇?xì)庀喾ā＜状家合喾ㄓ闪蛩岱òl(fā)展而來,是甲醇在濃硫酸存在下,加熱脫水生成二甲

7、醚,同時(shí)有CO、CO2及少量烷烴等副產(chǎn)物。該法是一種操作簡(jiǎn)單的生產(chǎn)方法,其反應(yīng)如下:2CH3OH→CH3OCH3+H2O甲醇液相法具有反應(yīng)溫度低(<100℃),轉(zhuǎn)化率高(>80%),選擇性高(>99%)等優(yōu)點(diǎn),但是采用濃硫酸作催化劑存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、污染嚴(yán)重、操作條件惡劣等缺點(diǎn),因此此法已經(jīng)逐漸被淘汰。甲醇?xì)庀喾ㄊ菍⒓状颊羝ㄟ^固體酸催化劑床層,發(fā)生非均相反應(yīng)脫水而得到二甲醚。甲醇脫水反應(yīng)與甲醇液相法相似,反應(yīng)過程中主要存在下列副反應(yīng):CH3OH→CO+2H2CH3O