煤化工中甲醇合成技術(shù)的應(yīng)用

煤化工中甲醇合成技術(shù)的應(yīng)用

1一般甲醇合成技術(shù)及技術(shù)特點(diǎn)1.1甲醇生產(chǎn)裝置甲醇在中國的發(fā)展始于1957年。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，中國陜西省桂林天然氣有限公司和上海焦化工有限公司的甲醇生產(chǎn)能力達(dá)到200萬噸a。此外，蘇里格天然氣化工有限公司還生產(chǎn)了180萬噸甲醇。隨著甲醇生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展,我國甲醇生產(chǎn)技術(shù)越來越高,生產(chǎn)工藝逐步成熟,生產(chǎn)規(guī)模漸漸擴(kuò)大,特別是現(xiàn)如今的甲醇柴油、汽油等的出現(xiàn)成為一種經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的代用燃料。在1998~2005年之間,盡管我國的甲醇總產(chǎn)量會平均增長19.8%,但是我國甲醇生產(chǎn)裝置生產(chǎn)效率不高。從2003年開始,整個甲醇市場逐步走高,因此導(dǎo)致了對甲醇需求的增加,甲醇的價格也逐步提高。但是我國的甲醇生產(chǎn)技術(shù)存在許多問題,除了甲醇生產(chǎn)成本高之外,還有甲醇生產(chǎn)裝置的規(guī)模較小、缺乏市場競爭力等,由此造成了甲醇的開工不足?，F(xiàn)如今,甲醇生產(chǎn)已經(jīng)成為我國重點(diǎn)發(fā)展工業(yè),著重對大型甲醇項(xiàng)目進(jìn)行建設(shè),據(jù)統(tǒng)計(jì)我國甲醇在建項(xiàng)目的生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到10000kt/a以上。1.2引進(jìn)裝置的選取目前國內(nèi)外大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)甲醇的方法主要有高壓法(德國巴斯夫公司)、節(jié)能型低壓法(丹麥托普索公司)、MGC低壓法(日本三菱瓦斯化學(xué)公司)、中壓法、低壓法(德國魯奇公司及美國卜內(nèi)門公司)。我國目前來說,引進(jìn)裝置大多采用低壓法,小規(guī)模甲醇生產(chǎn)裝置則主要采用高壓法。低壓法與高壓法相比,具有設(shè)備費(fèi)用低、產(chǎn)品純度高、操作費(fèi)用低、能量消耗少的優(yōu)點(diǎn)。所以,在國內(nèi)采用低壓法生產(chǎn)甲醇的企業(yè)較多,且還改進(jìn)了催化劑的性能,取得了較好的發(fā)展。1.2.1最大能源生產(chǎn)技術(shù)甲醇生產(chǎn)方法中的魯奇渣油聯(lián)醇法是一種較為成熟的生產(chǎn)技術(shù),它的最大特點(diǎn)就是能夠?qū)⒛茉催M(jìn)行最大程度的利用,且熱利用率較高。在我國,齊魯石化公司的甲醇生產(chǎn)采用的正是魯奇渣油聯(lián)醇法。1.2.2日本和諧解決中壓法的效果中壓法在工藝過程上與低壓法幾乎是相同的,區(qū)別就在于其在綜合指標(biāo)和投資費(fèi)用上都要略高于低壓法,目前來看,日本三菱瓦斯化學(xué)公司、丹麥托普索公司目前都已經(jīng)在中壓法方面取得了較大的進(jìn)步。1.2.3加害甲醇的生產(chǎn)方法ICI低壓法是當(dāng)前世界甲醇生產(chǎn)工業(yè)所大量被采用的生產(chǎn)方法,這種甲醇生產(chǎn)方法不僅操作可靠,且生產(chǎn)出的產(chǎn)品純度很高。其生產(chǎn)過程主要為精餾、合成、脫硫、壓縮、轉(zhuǎn)化,可以充分利用反應(yīng)熱。1.2.4甲醇大規(guī)模生產(chǎn)的方法德國巴斯夫公司的高壓法曾經(jīng)是最早實(shí)現(xiàn)甲醇大規(guī)模生產(chǎn)的方法,但是這種生產(chǎn)方法消耗大、操作條件要求較高、成本高,現(xiàn)階段漸漸被低壓法、中壓法所替代。1.3固定床甲醇合成工藝1.3.1軸向反應(yīng)器的升級改造甲醇合成工藝中的軸向反應(yīng)器至今仍是在世界范圍內(nèi)被應(yīng)用最多的甲醇合成技術(shù),這項(xiàng)合成技術(shù)對煤質(zhì)的適應(yīng)性較好,穩(wěn)定性能較強(qiáng)。近些年,全球各國為了降低能耗,提高甲醇生產(chǎn)效益,紛紛對軸向反應(yīng)器進(jìn)行了升級改造,以順應(yīng)當(dāng)前時代的發(fā)展。而我國亦是在軸向反應(yīng)器方面研究較多,當(dāng)前我國最常見的改造軸向反應(yīng)器的方法是增設(shè)冷管式與復(fù)產(chǎn)蒸汽合成塔,這樣可以降低消耗,提高煤轉(zhuǎn)化率,進(jìn)而提高甲醇的產(chǎn)量。1.3.2我國甲醇合成技術(shù)的發(fā)展趨勢甲醇合成工藝中的徑向反應(yīng)器具有消耗低、轉(zhuǎn)化率高以及產(chǎn)量大的特點(diǎn)。現(xiàn)如今,這項(xiàng)甲醇合成技術(shù)已經(jīng)成為我國甲醇合成技術(shù)的研究熱點(diǎn)之一。首先大型徑向反應(yīng)器的建設(shè)有助于提高產(chǎn)業(yè)效益,使其向規(guī)?；l(fā)展。其次,我國的徑向反應(yīng)器不能只依賴進(jìn)口,此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展有助于我國甲醇合成技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步。目前,我國關(guān)于徑向反應(yīng)器的主要研究方向?yàn)樘嵘龔较蚍磻?yīng)器化學(xué)反應(yīng)與催化劑的效能。1.4固體床的穩(wěn)定性與產(chǎn)量漿態(tài)床甲醇合成技術(shù)具有可操作性強(qiáng)、對合成氣適應(yīng)性好的優(yōu)點(diǎn),同時還解決了固態(tài)床在高濃度催化劑與高氣速操作條件下存在的性能不穩(wěn)以及出產(chǎn)量不足的缺陷。這種甲醇合成技術(shù)發(fā)源于美國,現(xiàn)階段這種技術(shù)在我國的研究較少,處在初步應(yīng)用階段。2熱點(diǎn)領(lǐng)域和新技術(shù)2.1催化劑顆粒與氣體的滌綸配置固定床、漿態(tài)床的優(yōu)點(diǎn)都可以在滴流床甲醇反應(yīng)器上體現(xiàn)出來,滴流床甲醇合成工藝中的液體與氣體均勻分布在催化劑顆粒中,液體與氣體可以自上而下地運(yùn)動,形成固體層,這樣可以提高產(chǎn)出效率?，F(xiàn)階段,持液量的控制、加氫以及降壓等環(huán)節(jié)是我國研究滴流床甲醇反應(yīng)器的主要方向,由于其溫差小,轉(zhuǎn)化及合成率高,因此成為甲醇合成工藝中較為理想的一種。2.2超臨界相介質(zhì)甲醇合成工藝現(xiàn)階段一種新的甲醇合成技術(shù)出現(xiàn),這種新技術(shù)主要是通過克服不同性質(zhì)之間的傳遞阻力來降低消耗,提高甲醇轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)效率以及充分性,由于是在超臨界狀態(tài)下進(jìn)行甲醇合成的,這種技術(shù)被稱為超臨界相介質(zhì)甲醇合成工藝。這種甲醇合成技術(shù)最大的特別之處在于可以利用有機(jī)溶劑,降低溫度,提高催化效率,降低能源的消耗。超臨界相介質(zhì)中的甲醇合成研究在我國開展的時間較早,經(jīng)過發(fā)展積累了一定的經(jīng)驗(yàn)技術(shù),這種技術(shù)早期被應(yīng)用在漿態(tài)床的技術(shù)改進(jìn)上?，F(xiàn)階段,超臨界相介質(zhì)甲醇合成工藝的研究主要在氣液性質(zhì)、超臨界流體、超臨界二氧化碳介質(zhì)等方面。2.3國內(nèi)膜法技術(shù)在我國的應(yīng)用關(guān)于膜反應(yīng)的甲醇合成工藝在國外已經(jīng)有了較多的研究,采用膜反應(yīng)工藝可以提高反應(yīng)速度,提高轉(zhuǎn)化率且可控性較好。而我國的膜反應(yīng)甲醇合成工藝方面的研究主要是在膜反應(yīng)器設(shè)計(jì)以及膜材料的制備上,這種技術(shù)在我國大規(guī)模使用還需要一段時間。膜反應(yīng)的甲醇合成工藝相比較超臨界質(zhì)工藝,具有更強(qiáng)的操作性,是在膜反應(yīng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,主要包括兩種技術(shù)原理:一種是通過置密膜,控制氫氣通過量,提高催化劑作用效率,最終使反應(yīng)器達(dá)到最佳反應(yīng)狀態(tài),降低損耗,提高產(chǎn)出率;另一種是通過將產(chǎn)物及時轉(zhuǎn)出,以降低產(chǎn)物對反應(yīng)器的影響,維持反應(yīng)器內(nèi)部化學(xué)平衡達(dá)到最佳狀態(tài),提高產(chǎn)出率。2.4耦合系統(tǒng)組成甲醇的其他生產(chǎn)技術(shù)主要包括整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)、多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)、放熱反應(yīng)與能源密集型的吸熱反應(yīng)耦合系統(tǒng)、制氣系統(tǒng)與傳統(tǒng)甲醇循環(huán)耦合系統(tǒng)等。從這些技術(shù)可以看出工藝耦合、技術(shù)集成、綠色節(jié)能、巨型化是未來甲醇合成工藝發(fā)展的一個新趨勢。3甲醇合成技術(shù)的智能化、節(jié)約化補(bǔ)充設(shè)計(jì)以及其他控制材料的應(yīng)用現(xiàn)如今,甲醇合成已經(jīng)成為煤化工的關(guān)鍵技術(shù)之一。但是在我國,甲醇合成設(shè)備較為落后,沒有及時進(jìn)行設(shè)備的更新。目前,我國為了提高甲醇合成效率,減少污染,降低消耗,已經(jīng)著手推進(jìn)煤化工企業(yè)現(xiàn)行的甲醇合成技術(shù)。智能化控制以及節(jié)約化補(bǔ)充設(shè)計(jì)是甲