年产15万吨煤制合成甲醇的工艺设计+GSP气化工艺流程图(4)

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大力推广甲醇汽油，一方面可以缓解每年严重产能过剩的3000多万吨甲醇，可以提高甲醇生产企业的停工减产现状；另一方面，由于近年甲醇的生产成本开始降低，使得甲醇汽油替代汽油开始变得更加适合市场需求，价格也更加经济实惠。我国目前的石油替代路径主要有四个，即天然气燃料替代石油燃料、煤制燃料产品替代石油产品、电动力替代汽油动力、生物燃料替代石油燃料。其中煤制燃料替代石油主要包括煤制天然气和醇醚等产品。醇醚燃料因经济实用、生产技术成熟，投资成本低而推广起来更加具有现实性。

4 甲醇合成工艺设计

4.1 合成方法的确定

4.1.1 高压法

高压法是采用活性低的锌铬催化剂，在19.5~30.0MPa，300~400℃这种条件下发生反应合成甲醇，后来随着脱硫技术的进步，高压法也采用铜系催化剂等方法改善合成工艺，该方法是最早使用的一中合成甲醇的方法。用高压法来合成甲醇，此方法缺点很明显，由于投资大，产品质量低、设备复杂，能耗太大，反应温度过高等原因，该方法现已经被弃用，发展也已停滞。

4.1.2 低压法

低压法，使用的催化剂为活性较高的铜基催化剂（Cu-Zn-Cr），在5.0~10.0MPa，220~280℃条件下发生反应合成甲醇. 是上世纪60年代发展起来的合成方法，这种合成方法的工艺设备简单，投资小，能耗低，能有效的减少副反应的发生，同时还可以提高产品的质量和稳定性。和高压法相比，有明显的优势。

4.1.3 中压法

随着甲醇工业的迅速发展，生产工艺管路和设备也变得越来越大，原先的低压法也不再适合生产需要，因而又出现了中压法。中压法产生于20世纪70年代，采用的是新型的铜基催化剂（Cu-Zn-Al），这种催化剂的活性高，因而降低了合成压力，压缩系统被简化，能耗降低，成本降低，这种方法的优点和低压法基本相似。

目前，世界各国新建的大型甲醇企业，其生产装置基本都采用中低压法，典型的是低压Lurgi和ICI法。比较以上三种合成方法，我们选择生产甲醇的工艺是低压法，低压法的投资成本低，能耗低，产品质量好[1]。

4.2 气化工艺技术的确定

气化工艺选用的是壳牌干粉煤纯氧加压气化工艺技术[2]，气化炉的结构见图1

气化炉的结构简图

图1 气化炉的结构简图

壳牌煤气化装置的核心设备是气化炉和废热锅炉。

气化炉结构：包括膜式水冷器、环形空间和压力外壳，下部是破渣。内筒和外筒之间有空隙层，内筒上部是燃烧室，下部是熔渣激冷室。煤粉和氧气在燃烧室反应。内筒采用水冷壁结构，内壁有水冷却管，副产蒸汽，可达1700℃，适用各种煤炭。文献综述

费热锅炉作用：回收高温煤气的显热。

整个装置的特点：生产能力大，碳转化率高，氧耗低，运转周期长。

4.3 甲醇合成催化剂的选用

4.3.1 甲醇合成催化剂的发展

(1) 锌铬催化剂

德国的BASF公司在1923年研发出了锌铬催化剂（ZnO/Cr2O3），这种催化剂的特点是具有耐毒耐热性，机械强度高，缺点是动力消耗太大，活性较低，合成的过程很慢，生产出来的产品中含有很多的杂志，设备太过于复杂。因此为了提高工业转化率，必须在高温（330~420℃）、高压（25~35MPa）条件下进行，从而使其投资成本高，操作复杂，产品不合格率高，现已被淘汰。