煤化工制甲醇工艺分析

煤化工制甲醇工艺分析

荣平

青海盐湖镁业有限公司  青海 格尔木 816000

摘要：煤化工行业开展生产工作的过程中，需要应用多种原料，其中最为重要的一项为甲醇，其不仅可以被应用于煤化工行业，同时也可以被应用于其他行业之中。针对此，相关技术人员进行了深入地研究和分析，对其生产制造工艺进行研究，全面掌握整体技术，实现提升工艺水平以及生产制造质量和效率的目的。本文基于此，对煤化工制甲醇工艺进行探究分析。

关键词：煤化工制造；甲醇工艺；探究分析

引言：甲醇作为化工产业生产制造的重要原料，占据着重要的地位，且其还可以被应用于医学、燃烧材料、合成金属以及日常生活等多个方面，由此可见其重要性。针对甲醇的生产制造进行深入的研究，明确整体工段内容，并对其进行深入的研究和分析，掌握相应的工艺内容，科学有效的实施生产工作，达到预期生产效果的同时，提升生产质量和效率。

一、煤化工制甲醇化学过程

（一）煤的气化

在实际进行生产制造的过程中，需要添加气化剂，而在高温常压的作用下，煤会与气化剂产生反应，并生成一氧化碳以及氢气等具有燃烧特性的气体，这个过程就是煤的气化。通常情况下来讲，气化剂为水蒸气或者是空气，也可以是空气与水蒸气的混合气体。在与煤产生反应后，转化为一氧化碳和氢气的混合气体，其是生产甲醇的重要的工业原料。对于水蒸气的添加来说，其在实际反应的过程中，一般是直接经过温度较高的煤层，进而与煤发生反应，主要化学公式如下所示：

1. C+H2O=CO+H2   ∆H0=118.8KJ/mol

2. C+2H2O=CO2+2H2   ∆H0=75.2KJ/mol

3. CO2+C=2CO   ∆H0=162.4KJ/mol

上述化学反应为吸热反应，因此在添加水蒸气之后，煤层整体温度呈现下降的趋势，因此为了保证煤层温度处于标准范围内，需要将空气与水蒸气交替添加，而这主要是因为加入空气之后，产生的化学反应为放热反应，其主要是煤的燃烧过程，因此会产生一定的热量，逐渐提升煤层温度。

（二）甲醇合成

在甲醇合成的过程中，主要原料为煤的气化产生的氢气和一氧化碳，二者之间会产生化学反应，化学式如下所示，其整体过程为可逆范围：

CO+2H2=CH3OH   ∆H0=-9084KJ/mol

在甲醇合成的过程中，一般会产生相应的副反应，其会对甲醇的生产量造成一定的影响，针对此情况，需要对影响因素进行相应的调整，需要将温度控制在300-400℃的范围内，压力控制在20MPa左右。甲醇合成的过程中，温度会不断降低，能耗相对来说也比较低，但是其会对反应速率造成一定的不良影响，因此还需要严格选择催化剂[1]。

二、煤化工制甲醇工艺流程

（一）煤气化

在生产制造甲醇的全过程中，煤气化是第一道工序流程，从本质上来看，此过程中就是一种化学反应。在此工序流程内，主要是将气化剂与煤炭资源进行混合，并为二者提供高温环境，在高温的作用下，二者会发生相应的化学反应，主要化学式上文已经介绍，发生反应之后会产生一氧化碳以及氢气等可燃性气体。在添加气化剂之后，经过干燥以及热裂解等热力反应之后，会产生一氧化碳、二氧化碳、氢气以及甲烷等气体，为下一流程做好准备工作。为了保证为下一流程的生产运行提供强有力的支持，保证运行的顺畅性，需要对煤气化的温度、热压以及气化炉质量进行控制，同时也需要选择优质煤炭，进而保证煤气化的速率，保证反应质量和效率。煤气化的整体过程较为复杂，因此相关工作人员一定要进行有效控制，同时煤气化的过程中也会产生甲烷，化学式如下所示：

C+3H2=CH4+H2O

（二）变换阶段

在制造合成甲醇的过程中，需要对碳元素以及氢元素进行相应的调整，保证二者比例的科学性以及合理性，进而能保证顺利进行甲醇合成，实现碳元素和氢元素比例的调整，主要是通过一氧化碳的变换反应。在实际进行合成生产的过程中，需要使用催化器，其也会对碳元素与氢元素造成一定的影响，实现分离的目的。在分离的过程中，需要注意要提供充足的水蒸气，进而保证碳氢分离反应的需求，此阶段是全过程中消耗水蒸气最大的阶段，因此会提升生产成本，针对此情况如何降低成本，提升水蒸气的有效利用率，成为工作人员研究重点内容，通常情况下来讲，通过应用气体生产技术以及提升生产效率实现提升水蒸气有效利用率的目的。煤气化之后会产生一定量的煤气物质，其中含有大量的一氧化碳以及氢气，而为了保证甲醇合成的效率，一般会添加催化剂，在催化剂的影响下，会产生氢气以及二氧化碳，化学式为：CO+H2O=CO2+H2，但是在此过程中，也会产生副反应，使煤气物质中的一氧化硫转换为氰化硫，有效降低了碳排放，实现了绿色发展的战略措施。上述方程式为变换的主反应，还会产生副反应，部分化学式如下所示，其也是产生甲醇副产品的过程。

1. 2CO+2H2=CO2+CH

2. CO+3H2=CH4+H2O

3. CO2+4H2=CH4+2H2O

在实际进行化学生产的过程中，需要保证整体的平衡性，在变换阶段，主要是散发热量的过程，导致整体温度降低，影响整体生产运行的有效性，降低生产效率，因此需要对温度进行有效控制，同时也要对催化剂的用量进行调整，保证为整体提供充足的支持

[2]。

（三）甲醇合成阶段

在整体过程中，甲醇的合成是放热的过程，属于放热反应，因此需要合理选择反应器阶段，进而保证产生的热量可以全面转移，进而保证反应温度在预期温度内，逐渐接近理想温度。甲醇合成的过程中，需要得到催化剂的支持，其会直接影响甲醇合成的效率，二者成正比关系，因此一定要保证催化剂的充足性，其也可以保证合成质量。

结语：综上所述，甲醇作为重要的化工原料逐渐被重视，其可以被应用于不同的行业和领域之中，包括煤化工行业。但是煤化工行业在实际生产建设的过程中，会合成一定量的甲醇，这也是合成甲醇的重要渠道，为工业生产提供充足的甲醇。在实际进行甲醇生产的过程中，需要先进行煤气化，随后经过变换阶段，最后进行甲醇的合成。

参考文献：

[1]王鑫.碳中和背景下煤化工行业发展现状、困境与路径探析——以山西省煤制甲醇产业为例[J].经济师,2021(8):135-138183

[2][郜源,张静.煤化工项目中出甲醇合成塔合成气管道选材优化分析[J].天津化工,2022,36(5):42-45