煤制甲醇生产工艺的优化与设计张昶【摘要】随着我国逐步跨入“十三五”规划下的能源改革,很多传统的化石能源工业面临转型压力,在此期间,洁净煤技术将是我国治霾的关键环节.在众多的洁净煤利用技术当中,煤制甲醇技术是重要的转化途径,但是,由于受到工艺、原料、选址等因素的影响,我国的煤制甲醇工业相比较为理想的能源结构来说,还需要在催化剂的研发、全产业链条平台优化以及CO2封存技术产业化提高方面继续进行研究和探索.【期刊名称】《山西化工》【年(卷),期】2017(037)006【总页数】3页(P85-86,89)【关键词】煤制甲醇;煤化工;催化剂;发展趋势;工艺优化【作者】张昶【作者单位】山西焦煤集团五麟煤焦开发有限责任公司,山西汾阳032200【正文语种】中文【中图分类】TQ522.6摘要：随着我国逐步跨入“十三五”规划下的能源改革，很多传统的化石能源工业面临转型压力，在此期间，洁净煤技术将是我国治霾的关键环节。在众多的洁净煤利用技术当中，煤制甲醇技术是重要的转化途径，但是，由于受到工艺、原料、选址等因素的影响，我国的煤制甲醇工业相比较为理想的能源结构来说，还需要在催化剂的研发、全产业链条平台优化以及CO2封存技术产业化提高方面继续进行研究和探索。关键词：煤制甲醇；煤化工；催化剂；发展趋势；工艺优化引言煤是最常用的化石能源之一，尤其是在提供能源供应(供暖、电力)和家庭烹饪等方面，此外，还为钢铁生产、煤化工产品等提供动力和原料。然而，自石油引进以来，煤炭逐渐退出燃料运输和化学品的使用队列。目前在国外，煤炭主要用于发电厂的电力生产。从美国煤炭管理协会(EIA)得到的数据来看，仍有约30%的能源电力生产来自于煤炭。在中国，情况是不一样的。中国煤炭资源储备丰富，石油和天然气资源匮乏，很多化工产品的原料主要来自煤炭，中国目前已经成为世界顶级煤炭生产者和消费者。根据环评数据显示，2014年，中国煤炭产量为38.4亿t/a[1-3]。超过75%的电力由燃煤提供，煤炭提供的能源占主导地位。煤炭除了作为发电厂的燃料之外，还广泛用于家庭和工业的加热等。近十年来，清洁煤技术蓬勃发展标志着一些大型煤炭转化在中国逐步扩展，煤炭制备甲醇技术便是其中的一种。1我国采用煤制甲醇技术的必要性分析煤炭含有丰富的碳元素，产生相同的能量时会比天然气和石油排放更多的二氧化碳。二氧化碳的捕集对于燃煤的火力发电厂来说，价格十分昂贵。所以，在此情况下煤气化技术应运而生。通过气化转化煤的好处在于，在气化过程中捕获二氧化碳，大大降低了燃煤之后捕集的成本。在煤气化当中，甲醇的生产制备是重要的环节。甲醇是最小的醇类物质，与其他醇类相比，甲醇没有C-C键，在大气环境条件下是稳定的液体。甲醇很容易由天然气、煤或任何含碳物质在铜基催化剂上得到的合成气材料。甲醇也可以很容易地分解成合成气或重整成氢气，所以，除了作为广泛使用的化工产品，甲醇也是优秀的能源载体。与费托合成相比，煤炭转化通过甲醇平台在适应燃料和化学品方面更加灵活，可以适用于不同地区的需求。从燃煤电厂尾部捕获的二氧化碳，也可作为合成甲醇的碳源与电解水产生的氢气联合制备甲醇。我国很多大型的能源集团在甲醇制备领域进行了工程示范。例如，神华集团率先实现了煤制甲醇(60万t/a)的商业化，首个直接煤制甲醇MTO厂(100万t/a)在内蒙古包头建设完成，我国最大的间接煤制甲醇厂(400万t/a)在宁夏建设成功。其他煤炭转换技术也在我国实现商业化，如，煤炭合成天然气(SNG)、煤制汽油、煤制二甲醚(DME)等煤转乙二醇。正在示范和建设的技术还有煤转化为芳烃和聚甲醛二甲醚(DMMn)。2煤制甲醇项目工艺设计及研究进展工业化合成甲醇工艺为氢(H2)和一氧化碳(CO)，以及少量的二氧化碳(CO2)合成甲醇。反应采用锌铬(Zn-Cr)作催化剂在苛刻的条件(30MPa～35MPa，300℃～400℃)下进行反应，整个反应如式(1)～式(3)所示。methanolsynthesis:2H2+COCH3OH(1)water-gasshift:CO+H2OCO2+H2(2)methanolsynthesis:3H2+CO2CH3OH+H2O(3)甲醇的合成是可逆的，为了能够减少甲醇在合成时的副反应，也为了提高甲醇的产出率，在整个反应中要掌握好温度。甲醇的合成反应通常都是在低温和低压下进行的，所有反应的耗能很低，速度也很慢，因此，催化剂是掌控耗能和速度的关键要素。用来合成甲醇原料气体氢气和一氧化碳气体