煤制甲醇合成工艺设备的选型分析

孙宝江 王文和

(重庆科技学院安全工程学院，重庆 401331)

随着我国经济的高速发展，对能源的需求量越来越大，国内外很多研究都在寻求石油的替代能源，甲醇是目前较理想的替代品［1－3］。煤制甲醇是目前国内较为经济的获得甲醇的途径，煤气化和甲醇合成过程中工艺与设备的选用直接影响到甲醇产品的质量。本文对比了3种气化工艺，阐述了煤制甲醇装置中煤气化和甲醇合成的工艺路线选择，介绍了几种甲醇合成塔的选用，对以后煤制甲醇的设计和投产具有指导意义。

1 煤制甲醇的流程

煤制甲醇是以煤为原料，气化获得合成甲醇的合成气，在催化条件下合成甲醇的。工艺流程如图1所示。

图1 煤制甲醇的工艺流程图

1.1 煤的气化

煤的气化是指煤在特定的温度和压力下，煤与气化剂作用产生多种气体。工业生产中是将加热的水蒸气与加热的煤层反应获取合成甲醇的原料气。反应如下:

以上3个反应均是吸热反应，升高温度利于反应向正方向进行，通过向气化炉内通空气，可以保持反应的温度和速度。制甲醇所需H2CO值为2.21，合成气中两者的摩尔比可以通过气体变换单元进行调节，过剩的CO2用水吸收法去除。煤合成气组成见表1。

表1 煤合成气的组成表(体积百分比) %

1.2 甲醇合成

CO与H2合成甲醇的反应是可逆的:

甲醇合成的过程中伴随有很多副反应，为了得到更多的甲醇产品，需要将温度控制在300～400℃之间为宜。使用催化剂可以降低反应的活化能，提高反应速率，CO含量过高容易产生积碳现象，所以采用H2过量，H2CO 摩尔比在2.2 ～3.0 之间较好［7］。……