煤化工甲醇联产醋酸工艺要点分析

煤化工甲醇联产醋酸工艺要点分析

郭晓萱

 天津   300450

摘要：本文详细阐述了煤化工制备甲醇联产醋酸的工艺流程并对其中的关键工艺进行分析。煤制甲醇联产醋酸即通过气化煤炭、空分、净化、CO分离、甲醇和醋酸的合成等环节，实现从煤炭到高附加值化工产品的转化。本文重点介绍了多喷嘴对置式水煤浆气化技术的优越性，以及在脱硫净化中采用低温甲醇洗工艺的经济性和环保性。对CO的分离工艺进行了深入分析，比较了变压吸附法和深冷分离法的优劣，强调了深冷法的适用性和高纯气体产出的优势。

关键词：煤化工；醋酸；甲醇；生产工艺

我国具有丰富的煤炭资源，因此煤化工产业在能源和化工领域扮演这重要角色。然而，在当前“双碳”目标下，作为我国“双碳”工作的主要方向，煤化工产业的发展因其碳排放高的特点被广泛关注。由于我国富煤、贫油、少气的资源禀赋，短期内煤炭仍将是我国最重要的能源和原料。因此要更加强调现代煤化工产业其绿色高质量发展路线。

甲醇是一种重要的化工原料及产品，在医药农药燃料塑料合成纤维等领域具有广泛的应用。根据原料甲醇可以由天然气、煤、焦炉气、乙炔尾气等多种原料合成而来[1] 。乙酸（醋酸）也是一种重要的有机化工产品，广泛应用于醋酸乙烯、醋酸酯、醋酸酐对苯二甲酸、氯乙酸以及双乙烯酮等产品的生产[2]。作为重要的化工原料，甲醇和醋酸由煤炭气化生产的工艺流程具有经济性和环保性。

本文通过对现有煤制甲醇联产醋酸各工艺环节的详细阐述，揭示了其中的核心技术和关键工艺，旨在为新技术的发展提供参考基础。

1煤化工制备甲醇与醋酸的工艺流程概述

在煤化生产过程中，通过将煤炭与空气中的氧气在气化炉中进行充分的结合从而制备含有较高浓度CO和氢气浓度的粗煤气，将出气化炉的粗煤气分为三部分：（1）一部分与水蒸气进行交换从而将粗煤气中的一部分CO转换为氢气，从而达到后续制备甲醇所需要的碳氢比；（2）另一部分的粗煤气经过配气后，通过对其进行热回收-净化后，去除粗煤气中所含有的多余的二氧化碳与硫化物从而生产出甲醇制备所需要的原料气，而后对原料气进行甲醇合成制备生产出甲醇；（3）剩下的粗煤气直接经过热回收-净化后直接分离出粗煤气中所含有的CO，而后将分离出的CO作为醋酸制备的原料气，将CO于上一环中所生产出的精甲醇在催化剂的作用下完成醋酸的制备。

2煤化工制备甲醇与醋酸制备中的关键工艺分析

2.1煤化工制备甲醇与醋酸制备中的空分工艺

空分工艺主要是将空气中的氧气、氮气以及氩气等从空气中分离出来。在煤化工制备甲醇与醋酸制备中主要需要将空分后的氧气应用于煤炭的煤气化过程中，氮气则被应用于吹扫和抽提以及分子的筛活化等。在空分环节中主要需要注意空分装置的进气量，气、液体的纯度以及所产生的气体的压力等参数。

2.2煤化工制备甲醇与醋酸中煤炭的气化

在煤化工制备甲醇与醋酸制备中的煤炭气化环节，主要使用的技术有Shell粉煤加压气化和水煤浆气化、移动床加压气化以及多喷嘴对置式水煤浆气化等几种技术，其中，多喷嘴对置式气化技术单炉能够处理较大量的煤炭，进行甲醇所需要制备气中所含有的一氧化碳和氢气等含量较高，所含有的无用性气体含量较低，能够有效的满足甲醇生产制备所需要的浓度，使用此种技术对所需煤炭的种类、品质等要求较低，同时生产过程中所产生的有害性气体较少，是一种较为环保的生产技术。多喷嘴对置式水煤浆气化技术是国际上较为先进的气流床气化技术之一，经过多年的研发与演化，此种技术已经逐渐成熟，在国内的煤化工行业中应用较多，同时，通过使用此项技术与城市中的煤气使用、清洁发电等产业相结合，可以更好的满足生产需求，特别适用于甲醇、甲醛等化工产品的制备。

2.3煤化工制备甲醇与醋酸中的净化工艺

在使用水煤浆气化工艺进行煤气化生产的过程中，初步生产的粗煤气中除了含有CO、氢气等有效气体外还含有二氧化碳、氮气、氯等有害成分，因此，需要对粗煤气进行相应的脱硫净化处理，在进行脱硫处理的过程中使用较多的是低温甲醇洗工艺与NHD工艺，以上这两种脱硫净化处理工艺原理都是通过使用物质对粗煤气中的杂质等进行吸收从而达到净化的目的，这两种技术原理基本相同，且技术水平都已经较为完善，但是在使用的设备方面都有其独特的特点。国内科研院所经过多年的研究实现了具有自主知识产权的低温甲醇洗工艺，其在资金使用以及负载方面都相较于林德工艺有了较大的降低，因此，使得煤化工中对于粗煤气的净化更为干净也更为经济。

2.4煤化工制备甲醇与醋酸中的CO分离工艺

在煤化工生产过程中，需要将粗煤气中的一部分分离出CO来将其作为合成醋酸的原料气，现今所使用的CO分离工艺中主要有变压吸附法和深冷分离法两种分离工艺，其中变压吸附法可以在常温环境下进行CO的分离，生产较为方便，但不足之处是：（1）生产的过程中需要质量较高的原料气，需要确保原料气中的CO浓度较高；（2）进行CO分离的设备较为复杂，从而极大的限制了变压吸附法在CO分离中的使用。深冷法是一种在煤化气中应用较多的的技术，经过多年的发展，其流程简单、可靠，可以在CO分离中生产出2种以上的高纯气体，能够满足高压力下的CO的分离，但是在使用的过程中需要对原料气进行提纯，去除原料气中的水与二氧化碳等，避免其在低温下凝结而堵塞管道。在煤化气生产的过程中如果采用低温甲醇洗工艺来对粗煤气进行净化则使用深冷法与之配套可以达到较好的效果。

2.5煤化工制备甲醇与醋酸中的甲醇工艺

在煤化工制备甲醇与醋酸的工艺中甲醇合成的核心是甲醇合成反应器，在现今的甲醇制备过程中，国内外多采用的是低压法的制备技术，相较于中、高压甲醇生产技术，低压法耗费的能源与成本都较低，且产品质量较好。在甲醇制备的核心装备上可以选择国内产的低压绝热-管壳外冷复合型列管式合成塔来进行甲醇的制备。

2.6煤化工制备甲醇与醋酸中的醋酸合成工艺

醋酸是一种重要的化学试剂和工业化学品，在等领域具有广泛应用。现今在煤化工制备甲醇与醋酸合成生产中使用的主要是我国自主研发的低压合成技术，相较于国外的醋酸制备技术，我国自主研发的生产技术在单套装备的利用、能源降低等方面都有着较大的提升。结语煤气化制甲醇联产醋酸是我国促进煤炭合理清洁利用的重要途径之一，通过对煤炭进行气化加工，除了能够得到各种有用的化工产品，同时能够实现对于煤炭的环保应用。本文在介绍煤化工制甲醇联产醋酸工艺的基础上，对工艺的要点及选择进行了分析阐述。

3结束语

煤气化制甲醇联产醋酸作为一种煤炭清洁利用的重要方式，通过多环节的工艺流程实现了高效能源转化。文中提到的低温甲醇洗工艺、深冷分离法等技术的应用，为提高工艺经济性、降低能耗提供了有效途径。未来，随着技术的不断创新，煤化工制备甲醇与醋酸的工艺将更趋完善，为我国煤炭资源的可持续利用提供更为可行的方案。

参考文献

[1]王建国，李永旺，韩怡卓，等.煤经气化制液体燃料及其高温煤气净化研究进展[J].催化学报，2009（30）.[2]唐宏青，相宏伟.煤化工工艺技术评述与展望：合成甲醇装置大型化与国产化[J].燃料化学学报，2001（29）.[3]刘庆.NHD和低温甲醇洗酸性气脱除工艺的比较和选择[J].煤化工，2008（36）.

[1]张丽平. 甲醇生产技术新进展 [J]. 天然气化工：C1化学与化工, 2013, (1): 6.

[2]王俐. 醋酸生产技术进展 [J]. 石油化工, 2005, 34(8): 5.