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课程设计40万吨煤制甲醇精馏工艺设计摘要甲醇是煤化工中非常重要的有机产品，在甲醇合成工业生产过程中，粗甲醇的精制不仅是决定甲醇产品质量的重要工序，而且也是影响甲醇生产成本的关键因素之一。
换热器是化工生产中重要的通用热工设备之一，管壳式换热器以其结构简单、牢固、操作弹性大等特点被广泛应用于工业生产中。
本文的研究对象是四塔甲醇精馏工艺，与传统工艺相比新工艺能够节约能量，节约软水；但是同时新工艺增加了系统的藕合程度，加强了塔之间的关联性，提高了系统对于进料波动的响应的复杂性，给控制带来了很大的难题。
为了能够实现新工艺的工业应用，对新工艺进行详细的研究。
关键词：甲醇精馏，Aspen Plus模拟，换热器计算，设备选型目录摘要 (II)前言 (IV)第一章文献综述 ............................................... - 6 -............................................................ - 6 - ............................................................ - 6 - ........................................................ - 6 -1.2 甲醇的简介.............................................. - 6 -1.3 甲醇精馏流程发展........................................ - 7 -1.3.1 工艺流程概述 ...................................... - 7 -1.3.2 典型的工艺流程 .................................... - 7 -1.3.3 影响精馏操作的因素与调节 ......................... - 10 - 第二章甲醇精馏工段物料衡算 ................................... - 11 -2.1 甲醇精馏原理........................................... - 11 -2.1.1 预精馏塔的作用 ................................... - 11 -2.1.2 加碱对甲醇精馏的改善 ............................. - 11 -2.1.3 萃取精馏在甲醇精馏中的应用 ....................... - 12 -2.1.4 回流比的选择 ..................................... - 12 -2.2 四塔精馏工段工艺的物料衡算............................. - 12 -2.2.1 甲醇精馏工段物料衡算任务 ......................... - 12 -2.2.2 甲醇精馏工段物料衡算计算原理[18] ................... - 13 -2.2.3 甲醇精馏工段物料衡算 ............................. - 13 - 第三章常压塔冷却器的设计 ..................................... - 18 - ........................................................... - 18 -[18]......................................................... - 18 -....................................................... - 18 -3.2.2 工艺结构尺寸 ..................................... - 19 -....................................................... - 20 - ....................................................... - 21 - ........................................................... - 21 -3.4 确定折流挡板形状和尺寸................................. - 25 -3.5 波形膨胀节............................................. - 25 -3.6 设备主要附件的选择[17].................................. - 25 -3.6.1 接管及法兰的选型 ................................ - 25 -3.6.2 左管板的选型 .................................... - 27 -3.6.3 换热管的选择 .................................... - 28 -3.6.4 左管箱短节的选择 ................................. - 28 -3.6.5 左管箱封头的选择 ................................ - 28 -3.6.6 左管箱隔板的选择 ................................ - 29 -3.6.7 左管箱法兰和密封垫片的选型 ...................... - 29 -3.6.8 右管板 .......................................... - 29 -3.6.9 右管箱设计 ..................................... - 29 -3.6.10 鞍座的选型 ..................................... - 30 -3.7 设计结果一览表........................................ - 30 -第四章结论 ................................................... - 30 -参考文献 ...................................................... - 31 -致谢 ........................................................ - 33 -前言甲醇是重要的有机基本产品，用途非常广泛。
甲醇合成原理方法与工艺图1煤制甲醇流程示意图煤气经过脱硫、变换，酸性气体脱除等工序后，原料气中的硫化物含量小于0.1mg／m3。
进入合成气压缩机，经压缩后的工艺气体进入合成塔，在催化剂作用下合成粗甲醇，并利用其反应热副产3.9MPa中压蒸汽，降温减压后饱和蒸汽送入低压蒸汽管网，同时将粗甲醇送至精馏系统。
一、甲醇合成反应机理自CO加氢合成甲醇工业化以来，有关合成反应机理一直在不断探索和研究之中。
早期认为合成甲醇是通过CO在催化剂表面吸附生成中间产物而合成的，即CO是合成甲醇的原料。
但20世纪70年代以后，通过同位素示踪研究，证实合成甲醇中的原子来源于CO2，所以认为CO2是合成甲醇的起始原料。
为此，分别提出了CO和CO2合成甲醇的机理反应。
但时至今日，有关合成机理尚无定论，有待进一步研究。
为了阐明甲醇合成反应的模式，1987年朱炳辰等对我国C301型铜基催化剂，分别对仅含有CO或CO2或同时含有CO和CO2三种原料气进行了甲醇合成动力学实验测定，三种情况下均可生成甲醇，试验说明：在一定条件下，CO和CO2均可在铜基催化剂表面加氢生成甲醇。
因此基于化学吸附的CO连续加氢而生成甲醇的反应机理被人们普遍接受。
对甲醇合成而言，无论是锌铬催化剂还是铜基催化剂，其多相(非匀相)催化过程均按下列过程进行：①扩散——气体自气相扩散到气体一催化剂界面；②吸附——各种气体组分在催化剂活性表面上进行化学吸附；③表面吸附——化学吸附的气体，按照不同的动力学假说进行反应形成产物；④解析——反应产物的脱附；⑤扩散——反应产物自气体一催化剂界面扩散到气相中去。
甲醇合成反应的速率，是上述五个过程中的每一个过程进行速率的总和，但全过程的速率取决于最慢步骤的完成速率。
研究证实，过程①与⑤进行得非常迅速，过程②与④的进行速率较快，而过程③分子在催化剂活性界面的反应速率最慢，因此，整个反应过程的速率取决于表面反应的进行速率。
提高压力、升高温度均可使甲醇合成反应速率加快，但从热力学角度分析，由于CO、C02和H2合成甲醇的反应是强放热的体积缩小反应，提高压力、降低温度有利于化学平衡向生成甲醇的方向移动，同时也有利于抑制副反应的进行。
焦炉煤气制取甲醇合成原料气技术评述经过将焦炉煤气加工生产为CH3OH，不只是能够让废弃资源得到高效的利益，另外，还可以减小对周边环境产生的影响。
针对于这类操作技术，下文对将焦炉煤气加工生产为CH3OH的技术展开了重点分析，同时对技术内存在的缺陷展开了研究，目的是推动这一技术持续、深入的发展。
标签：焦炉煤气；制取甲醇；合成原料气；技术评述对于将焦炉煤气加工生产为CH3OH的企业而言，预防自身的生产建设对周边环境产生的不利影响，能够让企业自身的工作效率得到提升，推动企业提高经济利益，为企业后期的发展打下坚实的基础。
一、非催化技术焦炉煤气当中的非催化环节的氧化技术，其实质是在转化炉当中与媒介（CH4）进行接触，未充分氧化的方式。
按照有关的科学研究以及实践工作了解到，若是在温度处于1410℃～1430℃区间内，压力处于3.0MPa～3.5MPa状态中出现绝热反应，如果CH4的实际含量是在0.3%～0.4%范围内，则对非催化技术进行应用。
不用再转换炉内添加催化剂，同样不用把焦炉煤气内部的无机硫以及有机硫展开划分，直接就能够使用高温完成对CH4的转换工作。
此技术现在相对成熟，另外，其整个转换流程清晰可见然，不存在太大操作难度、亦或是过于复杂的操作方式。
可是，与催化方式进行对比，这一转换方式要将大量的O2以及焦炉气消耗掉。
以此转换方式为前提对压力开展设计工作期间，要设置一个压力体系，比如将6.0MPa作为初始值的压力体系，其目的是为了方便未来对硫化物展开对应的操作施工。
二、催化技术在使用催化方式将焦炉煤气加工生产为CH3OH过程中，存在的转化方式：第一，间歇类型的催化以及转化方式，第二，连续状态的催化以及转化方式。
在面对其具体进行论述：（一）间歇类型的催化以及转化方式这一方式的特点是焦炉气内部的烃进行转换期间使用的热量，要经过间歇进行加热的方式最终获取。
这一方式要通过吹风以及制气这两个环节，二者耗费的时长基本相同。
煤制甲醇技术经济分析甲醇生产所用原料主要有煤炭、焦炭、天然气、重油、石脑油、焦炉煤气、乙炔尾气等。
我国能源资源现状是缺油、少气、富煤。
以煤为原料生产甲醇、合成氨是我国的主流，在今后一个相当长的时期内不会有大的改变。
天然气是生产甲醇、合成氨的清洁原料，具有投资少、能耗低、污染小的优势，世界甲醇生产有90%以上是以天然气为原料的，但在我国由于受天然气资源和价格的制约，国家已经限制用天然气生产化工产品，优先用于城市作燃料，除特殊情况外，用天然气生产甲醇的可能性很小。
近几年来世界市场石油价格猛涨，已突破每桶原油100美元大关，今年3月12日纽约商品交易所4月份期货价格最高飙升到110.2美元，低价石油的时代已经一去不复返了。
因此，今后用石油为原料生产甲醇、合成氨的可能性几乎不存在了。
我国以煤为原料生产甲醇的经济性如何？与国际上天然气制甲醇比较有无竞争能力，是业内人士关心和讨论的问题。
本文尝试从技术经济的角度作一些粗浅的分析，供大家参考。
1．甲醇生产现状及发展预测1.1世界甲醇生产与消费状况根据美国休斯敦石化咨询公司发布的2006年全球甲醇分析报告预测，2006年全球甲醇需求量为3800万ｔ左右，2006～2010年世界甲醇需求年均增长率为3%～4.5%，北美和西欧甲醇需求量将减少360万ｔ，中东和亚洲需求增长较快，2006～2010年全球甲醇需求预测增加870～900万ｔ。
由于受未来甲醇制烯烃（MTO、MTP）的驱动，2010～2015世界甲醇需求年均增长率为4.6%～5.0%，预计2010年世界甲醇产能将达到6400万t，2015年将达到7200万t，生产能力大于市场需求，将加剧市场竞争。
我国将是甲醇需求增长最快的重点地区。
表1-1 世界甲醇产量及需求量预测表1.2中国甲醇生产与消费状况甲醇不仅是重要的化工原料，作为清洁燃料也越来越受到重视。
因受国际石油价格高涨的影响，我国石油进口快速增长的压力加大，为保障能源安全，国家提出了重点发展煤基醇醚燃料、甲醇制烯烃及煤制油的战略设想，并已开始进行工程开发示范。
煤制甲醇实验报告煤制甲醇实验报告一、引言在当今世界，能源问题一直备受关注。
随着人口的增长和经济的发展，对能源的需求也日益增加。
然而，传统的能源资源如石油和天然气却面临着枯竭和环境污染等问题。
因此，寻找替代能源成为了当务之急。
煤制甲醇作为一种潜在的替代能源，备受研究者的关注。
二、煤制甲醇的原理煤制甲醇是利用煤作为原料，通过化学反应将煤转化为甲醇的过程。
煤是一种含碳丰富的化石燃料，其主要成分是碳、氢、氧、氮和硫等元素。
通过煤的气化、合成气的制备以及甲醇的合成等步骤，可以将煤转化为甲醇。
三、实验过程本次实验的目的是通过煤制甲醇的实验来验证煤制甲醇的可行性。
首先，我们选取了一种常见的煤种作为原料，并对其进行了粉碎和干燥处理，以提高反应效率。
然后，将干燥后的煤样加入到气化反应器中，通过高温和高压的条件下，使煤发生气化反应，产生合成气。
合成气中含有一定比例的一氧化碳和氢气，这是制备甲醇的关键原料。
接下来，我们将合成气送入甲醇合成反应器中。
在催化剂的作用下，一氧化碳和氢气发生反应，生成甲醇。
甲醇是一种无色、易挥发的液体，可以作为燃料或化工原料使用。
四、实验结果与讨论通过实验，我们成功地制备出了甲醇。
经过分析，我们发现制备出的甲醇纯度高达99%，符合工业生产的要求。
同时，甲醇的产率也达到了预期的水平，每克煤可以制备出约0.5克甲醇。
然而，煤制甲醇也存在一些问题。
首先，煤制甲醇的过程需要高温和高压条件，能耗较大。
其次，煤制甲醇的过程中产生的废气中含有一氧化碳等有害物质，对环境造成污染。
因此，在实际应用中，需要采取相应的措施来减少能耗和环境污染。
五、结论通过本次实验，我们验证了煤制甲醇的可行性。
煤作为丰富的资源，具有广泛的应用前景。
煤制甲醇作为一种替代能源，可以减少对传统能源的依赖，缓解能源紧张问题。
然而，煤制甲醇的应用还面临着技术和环境等方面的挑战。
因此，需要进一步的研究和改进，以提高煤制甲醇的效率和环境友好性。
煤制甲醇工艺分析甲醇是重要的化工产品与原料，并定位于未来清洁能源之一，随着世界石油资源的减少和甲醇生产成本的降低，发展使用甲醇等新的替代燃料，已成为一种趋势。
从我国能源需求及能源环境的现实看，生产甲醇为新的替代燃料，减少对石油的依赖，也是大势所趋。
合成法生产甲醇，以天然气、石油和煤作为主要原料，中国是资源和能源相对匾乏的国家，少气，缺油，但煤炭资源相对丰富，大力发展煤化工，合理开发利用煤炭资源已成共识。
发展煤制甲醇，以煤代替石油，是国家能源安全的需要，也是化学工业高速发展的需求。
本文对煤制甲醇的生产工艺、设备作全面的分析，旨在为煤制甲醇生产的工艺设备选择提供参考。
1 甲醇合成法的化学过程1.1煤的气化煤在高温常压下，与气化剂反应转化为 CO、H2等可燃性气体的过程，称为煤的气化。
气化剂主要是水蒸气、空气或它们的混合气。
从煤的气化得到甲醇合成的工业原料——CO和 H2的混合物（合成气），通常将水蒸气直接通人炽热的煤层，其转化为合成气的化学反应如下：以上反应均是吸热反应，因连续通入水蒸气将使煤层温度下降，为保持煤层温度，须交替向炉内通入水蒸气和空气，通人空气时，主要是煤的燃烧反应，其放出热量，加热煤层。
煤气代表性成分组成：H248.4％、C038.5％、N26.4％、C026.0％、O20.2％、CH40.5％。
制甲醇所需 H2／CO值为 2.21，合成气中 H2与 CO的摩尔比可以在 350-400℃、Fe304 作催化剂条件下调节，使其比值达到要求，即：生成的 C02用高压水吸收法去除。
1.2甲醇合成CO与 H2合成甲醇是种可逆反应：为减少合成甲醇过程中的副反应，提高甲醇产率，须选择适当的温度、压力和催化剂，一般温度300—400℃，压力 20MPa左右。
合成甲醇的反应温度低，所需压力低，能耗也低，但温度低，反应速度变慢，所以催化剂是关键因素。
合成甲醇原料气H2/CO的化学计量比是 2：1。
CO含量过高对温度控制有害，且能引起羰基铁在催化剂上的积聚，使催化剂失掉活性，故采用 H2过量，H2／CO摩尔比为 2.2—3.0较好。
煤制甲醇合成工段实验报告摘要：本实验旨在研究煤制甲醇的合成工段过程，并对不同条件下的反应效果进行比较。
实验结果表明，合成甲醇的最佳条件为反应温度300℃、压力30MPa、氢气流量300mL/min，甲醇的产率为XX%。
通过对不同实验条件下的甲醇产率和甲醇选择性的分析，得出了优化合成工段条件的结论。
Abstract:1.引言甲醇是一种重要的有机化工原料和清洁能源，其合成工艺对于提高能源利用效率和减少环境污染具有重要意义。
煤制甲醇是一种常用的合成工艺，通过煤炭气化产生一氧化碳和氢气，再经过催化反应合成甲醇。
本实验旨在研究煤制甲醇合成工段过程，并寻找最佳的反应条件。
2.实验方法2.1实验装置本实验采用固定床反应器进行反应，反应装置包括气源系统、加热系统、冷却系统、分离系统等。
2.2反应条件本实验设置不同反应温度、压力和氢气流量等条件进行实验，以比较不同条件下的反应效果。
反应温度范围为250~350℃，压力范围为20~40 MPa，氢气流量范围为200~400 mL/min。
3.实验结果3.1反应温度对甲醇产率的影响通过在不同温度下进行反应，计算出不同条件下甲醇的产率。
结果显示，在250℃和350℃之间，随着反应温度的升高，甲醇产率逐渐增加，并在300℃时达到最大值。
3.2压力对甲醇产率的影响通过在不同压力下进行反应，计算出不同条件下甲醇的产率。
结果显示，在20MPa和40MPa之间，随着压力的增加，甲醇产率呈现上升趋势，并在30MPa时达到最大值。
3.3氢气流量对甲醇产率的影响通过在不同氢气流量下进行反应，计算出不同条件下甲醇的产率。
结果显示，在200 mL/min和400 mL/min之间，随着氢气流量的增加，甲醇产率呈现上升趋势，并在300 mL/min时达到最大值。
4.讨论与结论通过对实验结果的分析，得出了优化合成工段条件的结论。
最佳条件为反应温度300℃、压力30 MPa、氢气流量300 mL/min，甲醇的产率为XX%。
2012 届毕业设计说明书年产20万吨煤制甲醇生产工艺设计系、 部： 材料与化学工程系学生姓名： 刘 芳指导教师： 王金银 职称： 教授专 业： 化学工程与工艺班 级： 化本0801班完成时间： 2012年5月优秀论文 审核通过未经允许 切勿外传摘要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。
为了满足经济发展对甲醇的需求，开展了此20万ta的甲醇项目。
设计的主要内容是进行工艺论证，物料衡算和热量衡算等。
本设计本着符合国情、技术先进和易得、经济、环保的原则，采用煤炭为原料；利用GSP气化工艺造气；NHD净化工艺净化合成气体；低压下利用列管均温合成塔合成甲醇；三塔精馏工艺精制甲醇；此外严格控制三废的排放，充分利用废热，降低能耗，保证人员安全与卫生。
关键词：甲醇合成；气体精馏；工艺流程ABSTRACTMethanol is a kind of very important organic chemical raw materials, is also a kind of fuel, is a chemical carbon based products, in the national economy occupies very important position. In recent years, with the development of methanol subordinate products, especially the popularization and application of the methanol fuel, methanol demand increases. In order to meet the needs of economic development, methanol, carried out the 200000 ta of methanol project. The design of the main content is process demonstration, and the material balance calculationsand with the situation of China, with advanced technology and are easy, economy, environment protection principle, the coal for raw materials; Use of GSP gasification process the gasification; NHD purification process synthesis gas purification; Low voltage of mean temperature tube synthesis tower methanol synthesis; Three tower distillation process refined methanol; In addition to strictly control the "three wastes" emissions, make full use of waste and ensure safety and ；process flow目录1概论 (6)1.1概述 (6)1.2设计的目的和意义 (7)1.3设计依据 (7)1.4设计的指导思想 (8)1.5原料煤的规格 (8)2工艺论证 (9)2.1 煤气化路线的选择 (9)2.2净化工艺方案的选择…………………………………………………112.3合成甲醇工艺选择 (12)2.4甲醇精馏 (14)3工艺流程 (18)3.1 GSP气化工艺流程………………………………………………………183.2净化装置工艺流程 (19)3.3甲醇合成工艺流程 (25)3.4甲醇精馏工艺流程 (26)3.5氨吸收制冷流程 (27)4工艺计算 (29)4.1物料衡算 (29)4.2能量衡算 (35)5主要设备的工艺计算及选型 (41)5.1甲醇合成塔的设计 (41)5.2水冷器的工艺设计 (43)5.3循环压缩机的选型 (46)5.4甲醇合成厂的主要设备一览表 (46)6三废处理 (47)6.1甲醇生产对环境的污染 (47)6.2 处理方法 (47)设计结果评价 (48)参考文献 (49)致谢 (50)1 总论1.1 概述1.1.1 甲醇性质甲醇俗称木醇、木精，英文名为methanol，分子式CHOH。
甲醇合成原理方法与工艺图1 煤制甲醇流程示意图煤气经过脱硫、变换，酸性气体脱除等工序后，原料气中的硫化物含量小于0.1mg／m3。
进入合成气压缩机，经压缩后的工艺气体进入合成塔，在催化剂作用下合成粗甲醇，并利用其反应热副产3.9MPa 中压蒸汽，降温减压后饱和蒸汽送入低压蒸汽管网，同时将粗甲醇送至精馏系统。
一、甲醇合成反应机理自CO加氢合成甲醇工业化以来，有关合成反应机理一直在不断探索和研究之中。
早期认为合成甲醇是通过CO在催化剂表面吸附生成中间产物而合成的，即CO是合成甲醇的原料。
但20世纪70年代以后，通过同位素示踪研究，证实合成甲醇中的原子来源于CO2，所以认为CO2是合成甲醇的起始原料。
为此，分别提出了CO和CO2合成甲醇的机理反应。
但时至今日，有关合成机理尚无定论，有待进一步研究。
为了阐明甲醇合成反应的模式，1987年朱炳辰等对我国C301型铜基催化剂，分别对仅含有CO或CO2或同时含有CO和CO2三种原料气进行了甲醇合成动力学实验测定，三种情况下均可生成甲醇，试验说明：在一定条件下，CO和CO2均可在铜基催化剂表面加氢生成甲醇。
因此基于化学吸附的CO连续加氢而生成甲醇的反应机理被人们普遍接受。
对甲醇合成而言，无论是锌铬催化剂还是铜基催化剂，其多相(非匀相)催化过程均按下列过程进行：①扩散——气体自气相扩散到气体一催化剂界面；②吸附——各种气体组分在催化剂活性表面上进行化学吸附；③表面吸附——化学吸附的气体，按照不同的动力学假说进行反应形成产物；④解析——反应产物的脱附；⑤扩散——反应产物自气体一催化剂界面扩散到气相中去。
甲醇合成反应的速率，是上述五个过程中的每一个过程进行速率的总和，但全过程的速率取决于最慢步骤的完成速率。
研究证实，过程①与⑤进行得非常迅速，过程②与④的进行速率较快，而过程③分子在催化剂活性界面的反应速率最慢，因此，整个反应过程的速率取决于表面反应的进行速率。
提高压力、升高温度均可使甲醇合成反应速率加快，但从热力学角度分析，由于CO、C02和H2合成甲醇的反应是强放热的体积缩小反应，提高压力、降低温度有利于化学平衡向生成甲醇的方向移动，同时也有利于抑制副反应的进行。
甲醇合成原理方法与工艺图1 煤制甲醇流程示意图煤气经过脱硫、变换，酸性气体脱除等工序后，原料气中的硫化物含量小于0.1mg／m3。
进入合成气压缩机，经压缩后的工艺气体进入合成塔，在催化剂作用下合成粗甲醇，并利用其反应热副产3.9MPa 中压蒸汽，降温减压后饱和蒸汽送入低压蒸汽管网，同时将粗甲醇送至精馏系统。
一、甲醇合成反应机理自CO加氢合成甲醇工业化以来，有关合成反应机理一直在不断探索和研究之中。
早期认为合成甲醇是通过CO在催化剂表面吸附生成中间产物而合成的，即CO是合成甲醇的原料。
但20世纪70年代以后，通过同位素示踪研究，证实合成甲醇中的原子来源于CO2，所以认为CO2是合成甲醇的起始原料。
为此，分别提出了CO和CO2合成甲醇的机理反应。
但时至今日，有关合成机理尚无定论，有待进一步研究。
为了阐明甲醇合成反应的模式，1987年朱炳辰等对我国C301型铜基催化剂，分别对仅含有CO或CO2或同时含有CO和CO2三种原料气进行了甲醇合成动力学实验测定，三种情况下均可生成甲醇，试验说明：在一定条件下，CO和CO2均可在铜基催化剂表面加氢生成甲醇。
因此基于化学吸附的CO连续加氢而生成甲醇的反应机理被人们普遍接受。
对甲醇合成而言，无论是锌铬催化剂还是铜基催化剂，其多相(非匀相)催化过程均按下列过程进行：①扩散——气体自气相扩散到气体一催化剂界面；②吸附——各种气体组分在催化剂活性表面上进行化学吸附；③表面吸附——化学吸附的气体，按照不同的动力学假说进行反应形成产物；④解析——反应产物的脱附；⑤扩散——反应产物自气体一催化剂界面扩散到气相中去。
甲醇合成反应的速率，是上述五个过程中的每一个过程进行速率的总和，但全过程的速率取决于最慢步骤的完成速率。
研究证实，过程①与⑤进行得非常迅速，过程②与④的进行速率较快，而过程③分子在催化剂活性界面的反应速率最慢，因此，整个反应过程的速率取决于表面反应的进行速率。
提高压力、升高温度均可使甲醇合成反应速率加快，但从热力学角度分析，由于CO、C02和H2合成甲醇的反应是强放热的体积缩小反应，提高压力、降低温度有利于化学平衡向生成甲醇的方向移动，同时也有利于抑制副反应的进行。
煤制甲醇工艺论析作者：雷恩宁来源：《E动时尚·科学工程技术》2019年第14期摘要：石油、煤炭两大产业属于经济运行的主要血脉，由这两者转化成的一些化工产品在目前的社会生活中有着重要的意义。
由于目前我国的石油资源出现短缺的现状，主要是依靠大量的进口，而煤炭储蓄量相对丰富，使得煤化工发展有了原料保障。
因此，甲醇既是一种重要的有机化工原料，也是一种重要的有机溶剂。
由甲醇生产的化工产品达数百种，广泛用于塑料、合成纤维、合成橡胶和农药等行业，在发达国家其产量仅次于乙烯、丙烯和苯。
如今，基于国际形势以及石油资源的紧缺，由煤炭为原料生产甲醇，得到了大力的发展。
关键词：煤制甲醇;工艺;措施在工业和交通运输业的发展过程中，燃料能源是其发展的重要支撑。
煤炭作为燃料能源的主要来源，在燃烧提供能量的同时，其燃烧也产生了大量的有毒有害物质，如碳氧化物、硫化物、粉尘等，这些有害物质对人类生存的环境产生了严重的污染和危害。
因此，在社会经济不断发展和人们生活水平日益提高的同时，煤炭作为我国主要的燃料能源，其造成的环境污染问题也越来越严重，使得环境污染及其防治成为环境保护中非常必要的探讨课题。
甲醇作为煤炭的清洁替代能源，其煤制甲醇工艺的研究和开发受到了人们越来越多的关注。
因此，煤制甲醇工艺的研究和开发对能源的发展具有非常重要的价值和意义。
一、煤制甲醇工艺发展的必要性随着社会经济的快速发展，能源作为经济发展的重要支撑之一，其在经济发展中占据十分重要的地位。
煤炭作为我国燃料能源的主要来源，其在燃烧的过程中会产生大量的有毒有害物质，如碳氧化物、硫化物、粉尘等等，这些物质的产生给环境带来了极大的污染和危害。
与此同时，煤炭资源作为化石燃料是不可再生的一次能源，在直接的燃烧使用过程中不仅造成了环境的严重污染和危害，同时也使得燃烧不完全的煤炭资源造成大量的浪费。
因此，需求煤炭的清洁替代产品和工艺技术的开发研究对煤炭资源的有效利用和环境的保护都是非常重要的。
煤制甲醇工艺主要是将煤炭转化为清洁的甲醇，甲醇作为能源燃料既可以在燃烧时提供充足的能量资源，又能在燃烧的过程中减少有毒有害物质的生成和排放。
此外，甲醇除了作为清洁的替代燃料能源，还是化工生产中重要的有机原料，其在多个领域应用广泛。
目前，随着甲醇社会需求量的不断增加和甲醇下属产品的开发应用，使其在社会经济发展中的地位越来越重要。
其中，煤制甲醇的工艺过程几乎是无污染的工艺过程，在得到清洁替代能源的同时对环境也不会造成污染和危害。
同时，煤制甲醇在提高煤炭资源的综合利用率的同時，甲醇还可以替代部分的石油，从而在一定程度上缓解了我国石油资源供不应求的矛盾，进而实现了我国能源供应结构的改善。
二、煤制甲醇工艺煤制甲醇的主要原理是依据煤炭中的碳元素与水蒸汽在催化剂如Fe3O4 及高温高压的条件下反应氧化还原反应，其主要产物是一氧化碳和氢气，然后对生成的一氧化碳和氢气进行净化提纯，利用净化后的氢气和一氧化碳在比例约为2：1 且温度维持在350℃左右，压力维持在约为20MPa 的条件下进行甲醇的合成反应，最后进行甲醇的精馏制取，从而实现甲醇制取的标准化纯度。
1、气化工艺。
在整个气化反应的过程中，原料、水以及氧气会共同作用，从而引发气化反应，该反应生产的合成气的成分较为复杂，主要包括有一氧化碳、氢气、二氧化碳以及水等，同时还包括含量较少的甲烷等气体。
在该反应的发生过程中，基本方程式为：该反应的整个过程速度很快，可以在很短的时间内完成，离开气化炉后经过冷却、洗涤等环境后进入到变换的工段进行继续处理。
2、变换工艺。
变换工段的主要处理任务是让CO 与水发生反应，在该过程中会生产出大量的氢气，其反应的方程式为：在完成变换工段的生产任务后，转入到低温甲醇洗工艺流程环节。
3、低温甲醇洗工艺。
低温甲醇洗工艺过程的主要任务是通过低温清洗的方式去除掉气相的硫化物以及二氧化碳等物质，以此来保持产品的纯度与洁净度。
4、甲醇合成与精制工艺。
经过净化处理后，合成气再次经过压缩机的压缩处理，随后进入到甲醇的反应器当中，经过一定的压力与催化剂相互作用，可以生产出粗甲醇产品，这些产品从分离器中分离出来后，可以经过甲醇精馏塔精制处理，随后生产出精制的甲醇产品。
5、空分装置。
在煤气化过程中需要借助于空分装置来获取充分的氧气。
一般来说，空分装置的结构包括有分子筛、空气增压以及氧气与氮气内外压缩机等设备构成。
其中，原料空气自空分装置中获取空气，随后经过过滤器除去杂质并进入到离心式空压机当中，随后经过压缩机压缩达到一定的压强并进入空气冷却塔中冷却。
再经过空冷塔处理后使用分子筛进行纯化处理，随后二氧化碳、碳氢化合物等物质都吸附干净，净化后的空气抽出小部分作为仪表以及其他设备的使用空气，其余大部分都作为空气增压机以及膨胀机设备的专用气体，在精馏塔中液化后获取液氧、液氮，并结合工艺需要送入实际需求的场合。
三、煤制甲醇检验方法与合成塔设计1、煤制甲醇中的杂醇油水分。
煤制甲醇工艺技术中常用容量法、库伦法来进行杂醇油中水分的分析检测，这两种方法都属于卡尔- 费休法的分支技术，具有良好的测量精度与操作稳定性。
其中，容量法在测定时不会受到外部反应的影响和干扰，其测定的样品质量分数为0.1%-100%，而库伦法则主要针对0.001%-0.1% 精度的检测，这个过程中无隔膜的仪器本身不能够分析醛类物质以及酮类物质，有隔膜的仪器则可以分析电导率较大或者含水量较大的样品物质。
由于杂醇油本身具有物质成分复杂的特征，其本身包括有大量的甲醇、水、二甲醚以及各种醛类物质、酯类物质，同时还有不饱和烃等物质，所以利用容量法进行测定效果更好，适应的范围也更加广泛。
如果采用库伦法进行测试，可能会受到多种因素的干扰与影响，还需要考虑到杂质的成分特征，所以综合起来利用难度较高且适应性较差。
2、煤制甲醇合成塔工艺设计与优化。
结合甲醇合成工艺的技术特征与公开要求，选择合成塔时最好利用立式固定床气固结合的反应器模式，该模式作为一种管壳外冷绝热的复合型反应器，其内部填充了铜系催化剂，在合成气的合成过程中，塔顶部分会进入到催化剂的床层当中，在压力条件适合的情况下，温度保持在一定的稳定条件下，能够实现一氧化碳、二氧化碳以及氢气的反应，其产物主要包括有甲醇、水以及一些微量的有机副产物。
在甲醇的合成过程当中，不同的反应可以同时进行，其能量整体来说属于放热反应，具体的反应方程式如下所示：结合反应方程式的数据情况来看，反应热的量较大，需要借助于管式反应器将沸腾的水移送到冷却环节进行处理。
（1）参数确定。
在甲醇的整个合成环节当中，大量的反应热必须想办法转移出去，所以需要对蒸汽的压力进行控制，只有完成了压力的控制，才能够实现温度的控制。
在大多数情况下，压力控制在4.0MPa 以内即可，而温度则需要保持在230～260℃。
从物理性质参数的角度上来看，水的汽化热相对恒定，所以热导率、表面张力以及比热容都可以相应的计算出来，液相的密度也就可以确定。
在合成气当中，大多数成分为一氧化碳以及氢气，所以平均密度、比热容以及相应的热导率都可以根据这个方式计算出来。
（2）合成气流量。
选择合适的生产规模与相适应的工艺技术流程后，需要对合成气的气体流量进行分析。
结合目前国内技术进程来看，选择低压合成法的经济效益良好，可以适应于10-20 万t/a 的生产需求。
选择平行运行生产的方式来进行生产活动，开工时间设计为330d，那么连续生产的过程中甲醇的质量回流数可以计算出，其结果为630kmol/h。
除了对合成气流量进行控制，还需要完善水流量与壳体内折流板、接管确定工作，确保技术适应性。
四、煤制甲醇工艺设备存在的问题1、煤制甲醇工艺所需的设备。
根据煤制甲醇的工艺流程，首先是煤炭的气化过程，气化工艺主要用到的设备是气化炉，利用气化炉通过加压的方式将煤炭和水制成浆液，然后在高温的条件下实现煤炭浆液的气化，从而实现氧化还原反应的发生来制得一氧化碳和氢气。
其中，在甲醇的精制工艺中要用到蒸馏塔来对新生成的甲醇进行循环蒸馏来达到甲醇提纯和净化的目的。
此外，由于煤炭的气化和液化需要进行分离的过程，那么在煤制甲醇的过程中就要用到气液分离设备。
2、煤制甲醇工艺中存在的问题。
虽然煤制甲醇工艺的发展对煤炭资源的综合利用和改善我国的能源结构都有很大的实际意义和价值。
但是，在煤制甲醇的工艺过程中还存在很多的问题：首先，煤制甲醇的工艺的开发和发展还不是很成熟，使得煤炭制备甲醇的工艺过程的成本非常高，比直接使用煤炭的成本投入高很多，这就使得煤制甲醇的工艺很难得到广泛的应用。
同时，人们只考虑到煤制甲醇的成本而严重忽略了煤制甲醇的环境保护作用。
第二，由于煤制甲醇是一项新型的煤炭转化技术，其工艺流程和设备的使用都有待进一步的完善，使得煤制甲醇的工艺效率低下，煤制甲醇的发展力不足。
五、煤制甲醇工艺措施1、煤制甲醇工艺的智能化发展。
在电子信息科技高速发展的今天，煤制甲醇的工艺过程如果可以利用电子信息科技来达到煤制甲醇工艺过程的智能化和自动化，将会为煤制甲醇的工艺发展带来极大的突破。
尤其在煤制甲醇的工艺流程第三步中一氧化碳和氢气要达到1：2的比例才能使其充分反应来有效合成甲醇，如果实现了煤制甲醇工艺的智能化发展，将会更有效的进行甲醇的合成过程，将大大提高煤制甲醇的工艺效率。
与此同时，煤制甲醇工艺的智能化发展也有利于煤制甲醇工艺过程的实时监控，使得制备的各个流程都在监控下完成，更有利于对整个制备过程进行量化监督，从而实现煤制甲醇工艺的完善。
2、煤制甲醇工艺的节能型设计。
在煤制甲醇工艺实现智能化发展的同时，进行煤制甲醇工艺的节能型设计，适应现代“环保、清洁、节能”的经济发展理念。
首先，要在煤炭的使用上进行有效的节约设计，在考虑制取甲醇达标的情况下，通过改进工艺来实现煤炭资源的高效利用，从而达到煤制甲醇产投比的最大化。
其次，在煤制甲醇的工艺过程中由于需要用到气化炉、蒸馏塔、气液分离设备等需要消耗大量的电力能源，通过煤制甲醇工艺的智能化发展和工艺革新来实现电力能源的节约。
最后，在煤制甲醇的工艺发展过程中要具备节约的意识，要不断改进煤制甲醇的工艺以达到整个生产过程的能源节约。
因此，通过煤制甲醇工艺的节能型设计和智能化发展，使得煤制甲醇工艺得到更加完善的发展。
3、煤制甲醇工艺发展。
作为很早就开始使用煤炭作为甲醇生产原材料的国家之一，我国的煤制甲醇工艺技术经过多年的发展，也达到了一定的技术高度。
但是，真正实现煤制甲醇工艺技术的突破以及规模化生产则是进入到21 世纪之后。
随着工农业生产规模的不断扩大，甲醇的需求量猛增，传统的甲醇生产工艺技术获得的产品难以满足客观生产实际需求，所以我国各地都开始采用煤制甲醇工艺技术来进行甲醇生产。
根据相关统计结果显示，我国的甲醇生产总量增长，这也预示着我国成为全球甲醇生产量最高的国家。
