煤制乙醇生产工艺

科技与社会194▲2016年4月号上

煤制甲醇生产工艺

方　懿

甲醇是一种极重要的有机化工原料，也是一种燃料，

是碳化学的基础产品，在国民经济中占有十分重要的地位。

近年来，随着甲醇下属产品的开发，特别是甲醇燃料的推

广应用，甲醇的需求大幅度上升。一、甲醇制造工艺的发展现状

1923年德意志BASF公司利用高压法制造出了甲

醇并使其工业化生产，这一方法在甲醛制造工艺的历

史上延续了40余年。二十世纪六十年代英国ICI公司

开创了低压法和中压法工艺制造甲醇的先河，低压法

制造甲醇的能耗相比高压法大大降低，生产装置变得

简约，单系列反应器生产能力大大提高。以1971年德

国Lurgi公司使用天然气渣油为原料的低压法工艺制

造甲醇，国际新建制造甲醇装置开始采用低压法工艺。

20世纪后期液相法（LPMEOH）工艺的出现，改变了

甲醇制造依赖于以天然气为资源的制造模式，液相法采

用浆态反应器适用于现代气流床煤气化炉生产的低H2/

（CO+CO2）比的原料气，在成本上和天然气取得竞争优

势。也为煤制甲醇工艺在我国的大力发展创造了条件，在

很长一段时间内，我国甲醇制造工艺的重要原料依旧来自

于煤炭。二、发展煤制甲醇工艺的必要性

（一）进口源存在不稳定性甲醇生产的主要原料是CO和H2，制造过程中废气

和废物几乎为零。目前，储备天然气含量极大的俄罗斯、

中东地区国家主要采用天然气为原料生产甲醇。

（二）我国具备资源优势我国的一次能源结构是“富煤贫油少气”，虽然新疆

地区含有大量天然气，但是不利于采集，虽然俄罗斯是我

国邻国但是在天然气价格谈判上屡屡不善而终。加之国际

由原价格几经波折高居不下，煤炭资源的利用成为我国制

造甲醇优先发展的项目。

（三）甲醇的应用甲醇是重要的有机化工原料，同样也是一种优质的燃

料，是碳一化学产品的基础所在，在国民经济的发展过程

中扮演着十分重要的角色。改革开放以来，我国对于甲醇

的下属产品需求量持续增加。单是甲醛的年需求量已经高

达150万吨，大力发展使用甲醇为基础原料的甲醛产品时

２０　４　月＿　１年１月黼　中国化工贸易　Ｃｈｉｎａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｒａｄｅ　豢工＝艺设备　

浅析年产２Ｏ万吨煤制甲醇生产工艺初步设计　

李风莲　

（冀中能源峰峰集团峰煤焦化公司，河北邯郸０５６２００）　

以投资成本，生产成本，产品收率为依据，选择中压法为生产甲　

醇的工艺，用ＣＯ和Ｈ　在加热压力下，在催化剂作用下合成甲醇，其　

主要反应式为：　

ＣＯ＋Ｈ２　ＣＨ３ＯＨ　

经过净化的原料气，经预热加压，于５　Ｍｐａ、２２０℃下，从上到　

下进入Ｌｕｒｇｉ反应器，在铜基催化剂的作用下发生反应，出口温度为　

２５０　ｏＣ左右，甲醇７％左右，因此，原料气必须循环。　

甲醇的合成是可逆放热反应，为使反应达到较高的转化率，应迅　

速移走反应热，本设计采用Ｌｕｒｇｉ管壳式反应器，管程走反应气，壳　

程走４ＭＰａ的沸腾水。　

一、甲醇合成塔的选择　

甲醇合成反应器实际是甲醇合成系统中最重要的设备。从操作结　

构，材料及维修等方面考虑。借鉴大型甲醇合成企业的经验，　（大型　

装置不宜选用激冷式和冷管式），设计选用固定管板列管合成塔。　

二、甲醇合成工艺流程　

来自脱碳装置的新鲜气（４Ｏ℃，３．４ＭＰａ）与循环气一起经甲醇合　

成气压缩机（Ｃ７００１）压缩至５．１４ＭＰａ后，经过入塔气预热器　

（Ｅ７００１）加热到２２５℃，进入甲醇合成塔（Ｒ７００１）内，甲醇合成气　

在催化剂作用下发生如下反应：　

ＣＯ＋２Ｈ２＝ＣＨ３ＯＨ＋Ｑ　

ＣＯ２＋３Ｈ２＝ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ＋Ｑ　甲醇合成塔（Ｒ７００１）为列管式等温反应器，管内装有ＸＮＣ一９８　

型甲醇合成催化剂，管外为沸腾锅炉水。　

反应放出大量的热，通过列管管壁传给锅炉水，产生大量中压蒸　

汽（３．９ＭＰａ饱和蒸汽），减压后送至蒸汽管网。副产蒸汽确保了甲醇　

合成塔内反应趋于恒定，且反应温度也可通过副产蒸汽的压力来调节。　

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玉米秸秆生产燃料乙醇的发酵工艺

作者：叶飞等

来源：《吉林蔬菜》2014年第12期

摘 要：以玉米秸秆为原材料生产燃料乙醇具有很广阔的发展前景，本文详细论述了发酵过程中玉米秸秆的预处理方法，另针对发酵方法进行了详细的说明，以便为研究玉米秸秆生产燃料乙醇的新工艺提供理论基础。

关键词：发酵工艺 秸秆处理 燃料乙醇 玉米

以秸秆为原料生产燃料乙醇，是开发新型生物质能源的发展方向，也是解决农业废弃物对环境污染问题的突破口。吉林省是玉米种植大省，有着大量的秸秆原材料，如果玉米秸秆的生物质能得到利用，对于吉林省玉米产业的发展具有重要的经济价值和社会意义。另外以玉米秸秆为原料发酵生产燃料乙醇，这也是与吉林省燃料乙醇产业的很好对接，避免了单纯用粮食发酵乙醇面临的粮食紧缺问题，同时解决原始燃烧玉米秸秆对环境的污染。

1 发酵工艺原理

由于玉米秸秆的相当部分由半纤维素构成，其水解产物是以木糖为主的五碳糖，还有相当量的阿拉伯糖生成（可占五碳糖的10%～20%），故五碳糖的发酵效率是决定过程经济性的重要因素。木糖的存在对纤维素酶水解起抑制作用，将木糖及时转化为酒精对玉米秸秆的高效率酒精发酵是非常重要的。目前人们研究最多且最有工业应用前景的木糖发酵生产乙醇，所涉及到的微生物有3种酵母菌种，即管囊酵母、树干毕赤酵母和体哈塔假丝酵母。

2 玉米秸秆预处理

玉米秸秆化学结构复杂，纤维素、半纤维素不但被木质素包裹，而且半纤维素部分共价和木质素结合，纤维素具有高度有序晶体结构，因此必须经过预处理，使纤维素、半纤维素、木质素分离开，切断它们的氢键，破坏晶体结构，降低聚合度。

2.1 酸处理法

酸处理法处理纤维质原料历史很悠久，可追溯到1980年，而在德国可能更早。首先将捆状或碎片状的原料粉碎成微小颗粒后送到预处理反应器中，高压蒸汽和硫酸对原料进行处理，蒸汽温度在200～250℃，硫酸浓度为0.5%～1%。原料在这种环境下维持时间少于1分钟，然后快速释放压力。在主要成分中，半纤维素是第一个参与反应的，木聚糖部分解聚和溶解，然后水解成木糖，外源硫酸的存在对于木糖单体的形成尤为重要，若缺乏外源酸，就会形成木糖低聚物。更进一步，酸的增加可提高工艺的一致性，因为天然酸水平变化范围相当大，若预处龙源期刊网

煤制甲醇生产工艺仿真演示模型流程介绍

一、 固体原料的气化

固体气化原料被碾磨为不大于0.5㎜的粒度后，经过干燥，通过浓相气流输入系统送至烧嘴。气化原料与气化剂（氧气和蒸汽）经烧嘴同时喷入气化炉内的反应室，然后在高温、高压下发生快速气化反应，产生以CO和H2为主要成分的热粗煤气。气化原料中的矿物部分形成熔渣。热粗煤气和熔渣一起通过反应室底部的排渣口进入下部的激冷室。 冷却后的粗煤气进入分离器1，从分离器1出来的气体分成两部分，一部分经过锅炉房进行热利用后再分为两部分：一部分进入变换炉，气体出来后再次进入锅炉房后和另外一部分气体混合后进入换热器，气体出来后和从分离器1排出的另一部分气体进入分离器2和分离器3，从分离器2和分离器3出来后去净化工段；而从分离器1下分离出的液体进入分离器4，从分离器4出来的气体经过冷却器后，主要为H2S去硫回收系统；从分离器4下分离的液体去污水处理系统，处理后的水和从冷却器、换热器、分离器3出来的冷液一起返回气化炉冷激室。气化炉冷激室里的渣粒固化成玻璃状，通过锁斗系统排出。

二、 原料气的变换

以煤为原料制得的粗甲醇原料气必须经过一氧化碳变换工序。变换工序主要有两个方面的作用：通过变换调整氢碳比和使有机硫转化为无机硫。

由气化工段送来的水煤气经煤气水分离器和中温换热器升高温度后进入预变换炉后分成两部分：一部分进入变换炉，变换炉内装两段耐硫变换触媒，二段间配有煤气激冷管线，出变换炉后的变换气进入中温换热器，然后进入变换气第一废热锅炉生产饱和蒸汽，变换气温度下降后进入变换气第二废热锅炉，产生低压蒸汽，出口变换气温度再次下降后进入水分离器1，分离出的冷凝液去冷凝液闪蒸槽，变换气进入锅炉给水加热器1，再进入水分离器2，分离出的冷凝液去冷凝液汽提塔，分离后的变换气进入脱盐水加热器1，加热来自脱盐水站的脱盐水，温度下降后进入水分离器3，分离出的冷凝液去冷凝液汽提塔，分离后的变换气去脱硫系统。