赵腾 煤化工的发展和煤制甲醇工艺_煤制甲醇的工艺流程
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山西轻工职业技术学院毕业论文
山西轻工职业技术学院
毕业论文
关于煤化工的发展和煤制甲醇工艺
教学系 轻工化工系 专业班级 煤化工生产技术0831 学生姓名 赵腾 指导教师姓名 刘美琴
山西轻工职业技术学院
二零一一年四月三十号
山西轻工职业技术学院毕业论文
关于煤化工的发展和煤制甲醇工艺
摘 要
煤化工的发展概况和产业背景以及煤制甲醇的工艺,甲醇的用途等等.关键词: 煤化工,煤制甲醇,气化技术,甲醇合成技术
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目 录
1.关于煤化工的发展和煤制甲醇工艺------------------------------3 2.煤化工发展应首选煤制甲醇-----3 3.煤制甲醇工艺和发展现状-------6 4.甲醇下游产品开发-------------13 5.总结----------------------16
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1煤化工的发展概况和产业背景
煤是最早使用的化工和固体燃料原料，随着石油化工的兴起，逐渐被石油和天然气替代。20世纪世界出现三次石油危机，警醒了世界对煤原料路线的重视,德国和美国等西方国家重新开始煤化工技术的研发。自20世纪80年代以来，世界石油价格波动很大，从保障能源安全出发，世界各国加紧了大型工业化煤化工技术的开发。进入21世纪，油价不断攀升，煤化工进入新一轮的发展时期。
我国自20世纪90年代以来对石油能源的需求已进入快速增长期。1991年以后，年均递增6%；近两年来，进一步增长达8.2%。我国目前已成为全球第二大石油消费国和进口国。2006年进口原油1.45亿吨，同比增长14.2%，对外依存度达43%；预测2020年，原油对外的依存度将超过60%，国家的能源形势将更加严峻。
我国的资源状况是石油、天然气资源短缺，煤炭资源相对丰富。据测算，我国煤炭资源的地质理论资源量高达5万亿吨，探明保有储量约为1万亿吨，在可承受的环境容量范围内，我国煤炭资源的年开采规模可在当前产量基础上继续扩大，达到22亿吨～23亿吨。
进入21世纪以后，国际石油价格持续上涨和长期高位运行，我国石油对外依存度不断提高，在这种双重压力下催生了国内煤制甲醇、煤制烯烃和煤制油品等以石油替代为目标的现代煤化工产业。2004年8月，国内第一套煤液化项目开工建设，大型煤制烯烃项目开始规划，煤制甲醇、二甲醚、甲醇羰基合成制醋酸等煤化工项目成为投资热点，煤化工产业进入了一个新的发展时期。现代煤化工产业主要产品包括煤制甲醇、二甲醚、甲醇制烯烃、煤制油品、甲醇制醋酸及下游产品等。
2煤化工发展应首选煤制甲醇
“无论投资的安全性、碳转化率、环境友好性、原子经济性还是技术的成熟可靠性，煤基醇醚燃料都是首选的石油替代品，值得大力推广。”在近期举行的2010全国甲醇合成技术交流研讨会上，专家们表达了上述观点。
华东理工大学教授房鼎业认为，从原子经济性角度看，无论煤制甲醇还是煤制烯烃，山西轻工职业技术学院毕业论文
首先都必须将煤转化成合成气(CO+H2)，再由CO与H2合成甲醇或烃类。但CO+H2合成甲醇可一步完成，而费托合成烃类，第一步是向合成气中引入氧原子，生产甲醇，再去掉甲醇中的氧原子，分离大量副产水分后才能获得烯烃。显而易见，煤制烯烃的原子经济性不如煤制甲醇。
从项目投资的经济性看，煤制甲醇优于煤制油。国内外的统计数据显示，吨煤制油的固定资产投入一般高达1.2万元，而吨甲醇的固定资产投入只需0.4万元。由于固定资产投资太大，煤制油项目的财务及管理费用居高不下，盈利能力差。按当前的石油和煤炭价格计算，年产百万吨以下的煤制油是很难盈利的，但采用现代气化技术建设的30万～60万吨/年煤制甲醇项目，是绝对可以盈利的。
从技术的成熟可靠性看，煤制醇醚燃料的技术国内外已经成熟，国产甲醇、二甲醚合成分离与提纯成套技术，均已广泛应用，并向大型化方向发展。3～5年内，采用国产技术建设的100万～300万吨醇醚装置将会涌现，规模效益将更加突出。但煤制油技术，国内尚无能达到煤制油最低经济规模的100万吨/年煤间接液化项目投产，工程的放大有待时日，并伴有一定的风险。煤直接制油方面同样不容乐观：国外目前还没有大型工业化示范装置运行，国内神华鄂尔多斯百万吨煤直接制油项目虽然已经投产，但还需要从装置安全稳定运行、投入产出比、能源资源利用率、环境保护等多方面进行进一步验证。
“煤制天然气的技术可行性与经济合理性同样需要冷静思考。”房鼎业提醒。他说，煤制天然气过程不仅要消耗大量煤，还要排放大量二氧化碳，无论从经济上还是生态上都是不划算的。另外，就装置的安全性而言，煤制天然气过程是强烈的放热反应，操作条件十分苛刻，项目选址必须远离人口居住区。
即便被大家最看好的煤制乙二醇，在房鼎业看来，仍有诸多问题需要攻克和解决。一是与乙烯路线相比，煤制乙二醇的质量明显逊色，如果煤炭价格大幅上涨，将没有竞争优势；二是加氢催化剂寿命短的问题还需花大力气解决，否则煤制乙二醇的成本将很难降下来；三是合成草酸酯反应催化剂中贵金属组分含量与反应过程中热点控制仍是难题；四是包括一氧化碳脱氢反应器、催化耦联羰基化反应器、亚硝酸酯再生反应器、加氢反应器的工程放大目前还是一大难题；五是各反应步骤的副反应多，乙二醇总收率偏
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低的问题短期内难以解决。这些都制约着煤制乙二醇的发展，也使其装置的安全稳定性、项目的经济可行性存在较大风险。
“目前新能源汽车产业，如氢能和太阳能，看起来很环保，但如果算上制造这些产品时消耗的能源和排放的二氧化碳，它们的整个生命周期并不比醇醚燃料环保。”醇醚燃料及醇醚汽车专委会副秘书长降连葆说。“如果通过政策引导，使更多企业采用焦炉煤气、电石炉尾气和难以利用的褐煤生产醇醚燃料，不仅可以获得清洁廉价的石油替代品，而且实现了废物的资源化利用，既节约了资源，又保护了环境。整个过程比氢能源和太阳能还要节能环保。”
华陆工程科技有限公司副总工程师王洪金透露：清华大学已经攻克了甲醇制芳烃的难题，正与华陆公司联手建设3万吨/年甲醇制芳烃的工业化试验装置。用不了多久，以甲醇为原料，生产包括MDI在内的高附加值产品就会成为现实。届时，甲醇不仅可以替代成品油成为清洁燃料，还可以替代石油生产烯烃和芳烃、乙二醇等更多化工产品，科学家们设想的甲醇经济时代将真正来临
我国是煤炭资源丰富的国家，然而在煤炭生产、使用和运输过程中也给环境带来了诸多危害。为减少煤炭对环境造成的负面影响，采用合理的生产工艺是非常必要的。煤电联产是一条途径，洁净煤技术和煤化工技术也为人们日益关注。本世纪世界煤化工发展的主流方向是发展煤炭洁净利用技术，它包括气化技术、合成燃料技术(包括醇燃料和烃燃料)及多联产工艺技术等。其中采用煤制甲醇技术较为成熟，有较好的发展前景，而且随着甲醇下游工艺的研究不断深入，如由甲醇制备低碳烯烃工艺等，市场对甲醇的需求必将越来越多，该工艺的生产能力也会逐渐提高。
甲醇在常温常压下是易挥发和易燃的无色液体，具有酒精气味，比水轻。甲醇蒸汽与空气能形成爆炸性混合物，它是一种用途广泛的基本有机化工原料，在世界发达国家，其产量仅次于乙烯、丙烯和苯。目前我国的生产能力为35 kt/a，世界范围的产量己经超过3 200 kt/a。甲醇主要用于制造甲醛、氯甲烷、甲胺、醋配、丙烯酸甲酷、对苯二甲酸二甲酷、甲基叔丁基醚等一系列有机化工产品，产品品种达到百余种，是大有发展的一碳化学产品。甲醇还是一种性能良好的液体燃料，可用作环保燃料。另外它在化学、医药、轻工、纺织等行业有着广泛的用途，己成为世界大宗化工产品之一。随着我国环
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保意识的加强，对甲基叔丁基醚的需求也会增加，而且毅基合成醋酸、甲醇燃料电池、直接用作机动车辆的燃料、合成烯烃等先进技术的推广也会推动甲醇的消费，其应用前景必将更加广泛。在过去的5年中，世界甲醇消耗的平均年增长率为3.7%，中国甲醇消耗的平均年增长率为19.3%，可见由煤制甲醇及其下游产品的前景十分可观。可以预见在今后相当长的一段时间内甲醇的产量和消费量会持续增长。
甲醇可以由多种原料通过多种途径制取，天然气、各种煤、轻质油、重质油和液化石油气等都是生产甲醇的重要原料。据统计，国内甲醇生产原料来源石油占55.2%，煤占30.0%，天然气占14.8%,我国是个缺油、少气、煤炭资源丰富的国家，目前由于石油安全问题，我国己经采取措施节约石油消耗，因而煤制甲醇工艺仍是国内中、长期新建甲醇项目的首选。国内甲醇项目主要由原来合成氨企业通过一些技术改造和技术引进而建成的，这些企业在一定程度上受原料煤的价格控制。如果煤炭企业在煤炭生产基地建设甲醇装置，在完成煤炭开采的同时进行深加工，无疑是进一步做大做强煤炭企业的途径。
3煤制甲醇工艺和发展现状
3．1气化
a）煤浆制备
由煤运系统送来的原料煤干基（
为了降低煤浆粘度，使煤浆具有良好的流动性，需加入添加剂，初步选择木质磺酸
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类添加剂。
煤浆气化需调整浆的PH值在6～8，可用稀氨水或碱液，稀氨水易挥发出氨，氨气对人体有害，污染空气，故本项目拟采用碱液调整煤浆的PH值，碱液初步采用42％的浓度。
为了节约水源，净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。b）气化
在本工段，煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。
煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉，在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应：
CmHnSr+m/2O2—→mCO+（n/2-r）H2+rH2S
CO+H2O—→H2+CO2
反应在6.5MPa（G）、1350～1400℃下进行。
气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。
气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，排入锁斗，定时排入渣池，由扒渣机捞出后装车外运。
气化炉及碳洗塔等排出的洗涤水（称为黑水）送往灰水处理。c）灰水处理
本工段将气化来的黑水进行渣水分离，处理后的水循环使用。
从气化炉和碳洗塔排出的高温黑水分别进入各自的高压闪蒸器，经高压闪蒸浓缩后的黑水混合，经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽，水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽，经由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水，渣饼由汽车拉出厂外。
闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后，通过气液分离器分离掉冷凝液，然后进入变换工段汽提塔。
闪蒸出的低压气体直接送至洗涤塔给料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水
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泵分别送至洗涤塔给料槽、气化锁斗、磨煤水槽，少量灰水作为废水排往废水处理。
洗涤塔给料槽的水经给料泵加压后与高压闪蒸器排出的高温气体换热后送碳洗塔循环使用。
3．2变换
在本工段将气体中的CO部分变换成H2。
本工段的化学反应为变换反应，以下列方程式表示：
CO+H2O—→H2+CO2
由气化碳洗塔来的粗水煤气经气液分离器分离掉气体夹带的水分后，进入气体过滤器除去杂质，然后分成两股，一部分（约为54%）进入原料气预热器与变换气换热至305℃左右进入变换炉，与自身携带的水蒸汽在耐硫变换催化剂作用下进行变换反应，出变换炉的高温气体经蒸汽过热器与甲醇合成及变换副产的中压蒸汽换热、过热中压蒸汽，自身温度降低后在原料气预热器与进变换的粗水煤气换热，温度约335℃进入中压蒸汽发生器，副产4.0MPa蒸汽，温度降至270℃之后，进入低压蒸汽发生器温度降至180℃，然后进入脱盐水加热器、水冷却器最终冷却到40℃进入低温甲醇洗1#吸收系统。
另一部分未变换的粗水煤气，进入低压蒸汽发生器使温度降至180℃，副产0.7MPa的低压蒸汽，然后进入脱盐水加热器回收热量，最后在水冷却器用水冷却至40℃，送入低温甲醇洗2#吸收系统。
气液分离器分离出来的高温工艺冷凝液送气化工段碳洗塔。
气液分离器分离出来的低温冷凝液经汽提塔用高压闪蒸气和中压蒸汽汽提出溶解在水中的CO2、H2S、NH3后送洗涤塔给料罐回收利用；汽提产生的酸性气体送往火炬。
3．3低温甲醇洗
本工段采用低温甲醇洗工艺脱除变换气中CO2、全部硫化物、其它杂质和H2O。a）吸收系统
本装置拟采用两套吸收系统，分别处理变换气和未变换气，经过甲醇吸收净化后的变换气和未变换气混合，作为甲醇合成的新鲜气。
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由变换来的变换气进入原料气一级冷却器、氨冷器、进入分离器，出分离器的变换气与循环高压闪蒸气混合后，喷入少量甲醇，以防止变换气中水蒸气冷却后结冰，然后进入原料气二级冷却器冷却至－20℃，进入变换气甲醇吸收塔，依次脱除H2S+COS、CO2后在－49℃出吸收塔，然后经二级原料气冷却器，一级原料气冷却器复热后去甲醇合成单元。净化气中CO2含量约3.4%，H2S+COS
来自甲醇再生塔经冷却的甲醇－49℃从甲醇吸收塔顶进入，吸收塔上段为CO2吸收段，甲醇液自上而下与气体逆流接触，脱除气体中CO2，CO2的指标由甲醇循环量来控制。中间二次引出甲醇液用氨冷器冷却以降低由于溶解热造成的温升。在吸收塔下段，引出的甲醇液大部分进入高压闪蒸器；另一部分溶液经氨冷器冷却后回流进入H2S吸收段以吸收变换气中的H2S和COS，自塔底出来的含硫富液进入H2S浓缩塔。为减少H2和CO损失，从高压闪蒸槽闪蒸出的气体加压后送至变换气二级冷却器前与变换气混合，以回收H2和CO。
未变换气的吸收流程同变换气的吸收流程。b）溶液再生系统
未变换气和变换气溶液再生系统共用一套装置。
从高压闪蒸器上部和底部分别产生的无硫甲醇富液和含硫甲醇富液进入H2S浓缩塔，进行闪蒸汽提。甲醇富液采用低压氮气汽提。高压闪蒸器上部的无硫甲醇富液不含H2S从塔上部进入，在塔顶部降压膨胀。高压闪蒸器下部的含硫甲醇富液从塔中部进入，塔底加入的氮气将CO2汽提出塔顶，然后经气提氮气冷却器回收冷量后，作为尾气高点放空。
富H2S甲醇液自H2S浓缩塔底出来后进热再生塔给料泵加压，甲醇贫液冷却器换热升温进甲醇再生塔顶部。甲醇中残存的CO2以及溶解的H2S由再沸器提供的热量进行热再生，混和气出塔顶经多级冷却分离，甲醇一级冷凝液回流，二级冷凝液经换热进入H2S浓缩塔底部。分离出的酸性气体去硫回收装置。
从原料气分离器和甲醇再生塔底出来的甲醇水溶液经泵加压后甲醇水分离器，通过蒸馏分离甲醇和水。甲醇水分离器由再沸器提供。塔顶出来的气体送到甲醇再生塔中部。塔底出来的甲醇含量小于100PPm的废水送水煤浆制备工序或去全厂污水处理系统。
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c）氨压缩制冷
从净化各制冷点蒸发后的-33℃气氨气体进入氨液分离器，将气体中的液粒分离出来后进入离心式制冷压缩机一段进口压缩至冷凝温度对应的冷凝压力，然后进入氨冷凝器。气氨通过对冷却水放热冷凝成液体后，靠重力排入液氨贮槽。液氨通过分配器送往各制冷设备。
3．4甲醇合成及精馏
a）甲醇合成经甲醇洗脱硫脱碳净化后的产生合成气压力约为5.6MPa，与甲醇合成循环气混合，经甲醇合成循环气压缩机增压至6.5MPa，然后进入冷管式反应器（气冷反应器）冷管预热到235℃，进入管壳式反应器（水冷反应器）进行甲醇合成，CO、CO2和H2在Cu-Zn催化剂作用下，合成粗甲醇，出管壳式反应器的反应气温度约为240℃，然后进入气冷反应器壳侧继续进行甲醇合成反应，同时预热冷管内的工艺气体，气冷反应器壳侧气体出口温度为250℃，再经低压蒸汽发生器，锅炉给水加热器、空气冷却器、水冷器冷却后到40℃，进入甲醇分离器，从分离器上部出来的未反应气体进入循环气压缩机压缩，返回到甲醇合成回路。
一部分循环气作为弛放气排出系统以调节合成循环圈内的惰性气体含量，合成弛放气送至膜回收装置，回收氢气，产生的富氢气经压缩机压缩后作为甲醇合成原料气；膜回收尾气送至甲醇蒸汽加热炉过热甲醇合成反应器副产的中压饱和蒸汽（2.5MPa），将中压蒸汽过热到400℃。
粗甲醇从甲醇分离器底部排出，经甲醇膨胀槽减压释放出溶解气后送往甲醇精馏工段。
系统弛放气及甲醇膨胀槽产生的膨胀气混合送往工厂锅炉燃料系统。甲醇合成水冷反应器副产中压蒸汽经变换过热后送工厂中压蒸汽管网。b）甲醇精馏
从甲醇合成膨胀槽来的粗甲醇进入精馏系统。精馏系统由预精馏塔、加压塔、常压塔组成。预精馏塔塔底出来的富甲醇液经加压至0.8MPa、80℃，进入加压塔下部，加压
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塔塔顶气体经冷凝后，一部分作为回流，一部分作为产品甲醇送入贮存系统。由加压塔底出来的甲醇溶液自流入常压塔下塔进一步蒸馏，常压塔顶出来的回流液一部分回流，一部分作为精甲醇经泵送入贮存系统。常压塔底的含甲醇的废水送入磨煤工段作为磨煤用水。在常压塔下部设有侧线采出，采出甲醇、乙醇和水的混合物，由汽提塔进料泵送入汽提塔，汽提塔塔顶液体产品部分回流，其余部分作为产品送至精甲醇中间槽或送至粗甲醇贮槽。汽提塔下部设有侧线采出，采出部分异丁基油和少量乙醇,混合进入异丁基油贮槽。汽提塔塔底排出的废水，含少量甲醇，进入沉淀池，分离出杂醇和水，废水由废水泵送至废水处理装置。
c）中间罐区
甲醇精馏工序临时停车时，甲醇合成工序生产的粗甲醇，进入粗甲醇贮罐中贮存。甲醇精馏工序恢复生产时，粗甲醇经粗甲醇泵升压后送往甲醇精馏工序。
甲醇精馏工序生产的精甲醇，进入甲醇计量罐中。经检验合格的精甲醇用精甲醇泵升压送往成品罐区甲醇贮罐中贮存待售。
3.5空分装置
本装置工艺为分子筛净化空气、空气增压、氧气和氮气内压缩流程，带中压空气增压透平膨胀机，采用规整填料分馏塔，全精馏制氩工艺。
原料空气自吸入口吸入，经自洁式空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质。过滤后的空气进入离心式空压机经压缩机压缩到约0.57MPa(A)，然后进入空气冷却塔冷却。冷却水为经水冷塔冷却后的水。空气自下而上穿过空气冷却塔，在冷却的同时，又得到清洗。
经空冷塔冷却后的空气进入切换使用的分子筛纯化器空气中的二氧化碳、碳氢化合物和水分被吸附。分子筛纯化器为两只切换使用，其中一只工作时，另一只再生。纯化器的切换周期约为4小时，定时自动切换。
净化后的空气抽出一小部分，作为仪表空气和工厂空气。
其余空气分成两股，一股直接进入低压板式换热器，从换热器底部抽出后进入下塔。另外一股进入空气增压机。
经过空气增压机的中压空气分成两部分，一部分进入高压板式换热器，冷却后进入
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低温膨胀机，膨胀后空气进入下塔精馏。另一部分中压空气经过空气增压机二段压缩为高压空气，进入高压板式换热器，冷却后经节流阀节流后进入下塔。
空气经下塔初步精馏后，获得富氧液空、低纯液氮、低压氮气，其中富氧液空和低纯液氮经过冷器过冷后节流进入上塔。经上塔进一步精馏后，在上塔底部获得液氧，并经液氧泵压缩后进入高压板式换热器，复热后出冷箱，进入氧气管网。
在下塔顶部抽取的低压氮气，进入高压板式换热器，复热后送至全厂低压氮气管网。从上塔上部引出污氮气经过冷器、低压板式换热器和高压板式换热器复热出冷箱后分成两部分：一部分进入分子筛系统的蒸汽加热器，作为分子筛再生气体，其余污氮气去水冷塔。
从上塔中部抽取一定量的氩馏份送入粗氩塔，粗氩塔在结构上分为两段，第二段氩塔底部的回流液经液体泵送入第一段顶部作为回流液，经粗氩塔精馏得到99.6?Ar，2ppmO2的粗氩，送入精氩塔中部，经精氩塔精馏在精氩塔底部得到纯度为99.999%Ar的氩作为产品抽出送入进贮槽。
甲醇的工业化生产最初是1923年BASF公司采用Zn-Cr催化剂合成的，合成压力为30 MPa，规模为300 t/a。到上世纪60,70年代，Lurgi开发出活性更高的催化剂低压生产甲醇,ICI公司研制出Cu-Zn-Cr催化剂低压合成甲醇工艺，合成压力仅为10 MPa,使生产过程中的能耗大大降低。目前世界上中、低压法合成甲醇的典型工艺是Lurgi和ICI公司的技术，这些技术己经占据了主导地位。其它还有托普索、凯洛洛、三菱瓦斯等公司的低压法工艺。
煤制甲醇工艺主要包括造气、压缩、合成和粗甲醇精制等4个工序。造气采用鲁奇高压气化炉，使用纯氧气化剂，煤气经冷却脱出焦油、脱硫和二氧化碳制得组成为H:和CO的合成气。煤气化制合成气的好处是可以脱除气态硫等污染物，是煤洁净利用的关键所在。
压缩合成气经过换热、冷却、压缩至10MPa进入反应器。合成甲醇的反应器为冷激式绝热反应器和列管式等温反应器。在反应器中获得的粗甲醇需要采用精馏塔精制。
我国甲醇生产起于二十世纪50年代，当时吉化、兰化、太化等企业先后从前苏联引进高压合成甲醇工艺，建成了数套以煤为原料的甲醇生产装置，规模均在300 t/a左
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右。60,70年代在合成氨的基础上进一步中压联醇工艺。70年代四川维尼纶厂和齐鲁石化公司分别引进了ICI和Lurgi公司低压合成甲醇技术，建成了以乙炔尾气和渣油为原料的甲醇生产装置。之后我国自行开发了适合于低压合成甲醇的催化剂，年产10万t以下的生产装置已经国产化。但与国外技术相比，无论工艺技术还是设备加工制造还有一定差距。目前我国甲醇生产以中小型联醇装置为主，年产万吨以下的生产企业的总生产能力约占全国总生产能力的一半。国内自行设计和引进的中型甲醇装置均未形成经济规模。
目前中国甲醇生产装置近200套，规模在20万t/a的仅2套，10万t/a级以上规模的有9套，5一10万Va(不含10万t/a)有15套，其余均为5万t/a以下。受制气工艺限制，单系列年产50万t煤制甲醇在国内属大型装置。而世界甲醇生产以大型化为主，目前全世界甲醇生产能力已达3 862万t/a，其中50家企业能力大于30万t/a的装置合计生产能力达到3051.2万t/a,50 万t煤制甲醇在世界上属中等规模。
以煤制甲醇的大型现代化生产技术成熟，但需投入较大的资金。国外学者和企业家们一般认为汽油与煤的比价超过10:1时，煤制甲醇在经济上就具备了条件，而且煤制甲醇的生产规模越大，产品的生产成本越低。国内甲醇建设规模发展趋势是大型化，选择50万t/a规模投资约需18亿元，理想建设周期需3年，建设工期长。但从对甲醇的潜在需求量看，大规模的具有核心竞争力的甲醇企业仍有较大发展空间，而产量低的小型装置的命运不容乐观，当前所要解决的问题是应该充分利用原有以煤.为原料的中小合成氨企业的资源、技术力量和设备联产甲醇，在可能的情况下引进更加先进的技术提高单套装置的生产能力。煤一甲醇联产非常适于在煤炭储量丰富的地区建厂，如内蒙、青海、山西、辽宁等地，省去煤炭运输环节。如重庆与日本合资80万t甲醇、山东充州矿务局50万t甲醇、永城煤电50万t甲醇等项目已经在设计或建设中。一些化肥企业已经涉足煤炭开采，包揽了从原料煤的生产到甲醇的生产。煤炭企业自身应该在原有开采煤炭的技术力量的基础上，进一步拓宽深加工渠道，以此获得更大的收益。
4甲醇下游产品开发
(1)、甲醇氧化制甲醛
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甲醇在高温、浮石银、催化剂或其它固体催化剂存在下直接氧化制甲醛。目前，国内外40%以上的甲醇用于制甲醛，进而合成树脂、塑料及其他化工原料。聚甲醛是性能优良的工程塑料，其用途十分广泛。甲醛还用来制取丁二醇、乌洛托品等近一百种下游产品。
(2)、甲醇氨化制甲胺
将甲醇与氨按一定比例混合，在370~420℃、5.0~20.0MPa压力下，以活性氧化铝为催化剂进行合成，制得一甲胺、二甲胺、三甲胺的混合物，再经精馏可得一、二或三甲胺产品。一、二、三甲胺用于农药、医药、染料方面或用作有机原料中间体。(3)、甲醇羰基化制醋酸
由甲醇和一氧化碳在低压下羰基合成制醋酸，其总量占世界醋酸生产能力的50%以上。
(4)、甲醇酯化可生产各种酯类化合物。
(5)、甲醇与氯气、[wiki]氢[/wiki]气混合催化反应生成一、二、三氯甲烷，直至四氯化碳。一氯甲烷可用作有机硅化合物和含氟树脂的原料，又是重要的甲基化剂，用于生产甲基纤纤维素、季胺化学品等。二氯甲烷用于去漆剂、气雾剂、医药原料及硅片生产。三氯甲烷可生产HCFC-22作制冷剂，或进一步加工生产四氟乙烯等产品，可用作有机溶剂、萃取剂，还可用作染料和药物的中间体等。四氯甲烷可用行生产F-
11、F-12等。
(6)、甲醇在金属硅铝催化剂或ZSM-5型分子筛存在下，脱水可制得二甲醚。(7)、甲醇脱氢制甲酸甲酯。
甲酸甲酯是有机合成原料，可用于制甲酰胺、二甲基甲酰胺等。甲酰胺是医药、香料、染料的原料，还可用作纸张处理剂，纤维工业的柔软剂，有机合成的极性溶剂等。二甲基甲酰胺是重要的有机化工原料和优良的溶剂，可用作气体吸收剂、农药、聚氯酯合成革以及聚丙烯腈抽丝和丁二烯抽提等领域。(8)、甲酸制甲基叔丁基醚（MTBE）。
MTBE具有较好的调和特性，从环保和发动机操作两方面考虑，均被认为是汽油最好的改良剂，MTBE被列入世界上50种基本化工产品之一，每吨MTBE约需消耗0.4吨甲醇，山西轻工职业技术学院毕业论文
因此可望成为今后甲醇消费的大市场。(9)、甲醇用作燃料。
甲醇掺烧汽油，在北美和西欧已合法化，在我国，四川省已出台M15的地方标准，山西省全甲醇汽车已研制成功，并在山西省全面试点。全甲醇汽车开始批量，计划在山西和安徽省推广使用。
近几年甲醇的下游产品在房地产、建材、室内装修等行业快速发展和增长，其增长率接近20%。然而由于甲醇是化工原料，不是最终产品，仅靠下游衍生产品增长不会出现甲醇爆发性增长，积极开发甲醇燃料和甲醇制烯烃是更好的出路。
甲醇燃料是中国能源结构向多元化发展的重要方向之一。甲醇作为汽车发动机燃料主要有3种方式:纯甲醇燃烧(即称为m loo发动机)、甲醇与汽油混合或甲醇与柴油混合分别用于汽油机和柴油机。
由于甲醇价格仅是汽油的一半，全甲醇新式发动机的推广可大大降低汽车燃料成本。另外甲醇燃料不__仅可以替代汽油，而且其汽车尾气排放量比汽油和柴油更低，对环境也更有利。随着汽车工业发展中国汽车保有量不断增加，该市场远远超过甲醇化学品市场。
我国甲醇作为车用燃料的研究始于上世纪80年代初，虽然起步较晚，但发展迅速，很多科研院校、所和省市地区做了大量工作。尤其在甲醇汽油掺烧方面，如M15,M 20,M 50,M 85及纯甲醇ml oo等甲醇燃料进行了大量的试验，取得较满意的结果。中国科学院工程热物理所和环境化学研究所[51对m loo甲醇燃料在点燃式发动机进行应用研究证明其动力性不比汽油差。除了m loo燃料消耗量由于热值低而比汽油耗量多60%外，其他方面的性能和各部件的可靠性都与汽油机基本相似。在汽车尾气排放方面回，甲醇燃料的常规排放，均优于汽油;在非常规排放方面，虑使用毒性、醇油互溶性、溶胀性和运营使用的经济性。甲醇是单一化合物，不致癌，而汽油是多种烃类的混合物，含有一些强致癌物，因此只要使用得当，甲醇作为燃料是安全的。甲醇与水可按任何比例互溶，但汽油与甲醇在室温范围内不能按任何比例互溶，因此原料甲醇中含水量要尽可能少。另外可通过加入助溶剂增加醇油互溶。要解决运营使用的经济性问题就需要在降低甲醇的生产成本方面努力。未燃甲醇含量较大，但在大气中的反应性很弱，造成的大气
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污染较小。甲醇和甲醛排放物通过催化净化器处理后可降低到汽油燃料水平。以甲醇为燃料需对密封件和燃油系统零件采取适当的措施以增强材料的适应性，如采用高强度、三耐(耐腐蚀、耐高温、耐磨)的纳米复合材料。对低温起动困难问题可采取辅助的起动措施解决。
5总结
在我国发展甲醇及其后续产品任重而道远，无论是以煤炭为原料的合成工艺技术及装备方面，还是在取代汽油燃料、制备低碳烯烃方面都需要科技工作者的不懈努力。对于煤炭企业而言，已经拥有了足够的实力开采煤矿，今后应该在煤炭的深加工方面做更多的努力，可以在自主研发的基础之上，有效借助外力共同推动煤化工的加速发展。从技术的角度讲，洁净煤气化技术正蓬勃发展，随着甲醇制烯烃和作为车用燃料技术的不断成熟，对甲醇的需求也会增加。要使甲醇的生产成本降低，可从以下几方面着手:一是在煤矿产地建甲醇装置;二是随着我国自主知识产权的新技术的应用，无需引进国外先进技术与装备;三是装置的大型化。当然政府应给甲醇生产企业和使用者以优惠政策使其具有市场竞争力，才能使甲醇生产获得更为迅速地发展。然而国内甲醇项目过热情况己引起国家有关部门的重视。目前国内大大小小在建甲醇项目年产能力超过500万t,加上已经形成的产能，3一5年内将会形成1000万t的生产能力，但是具有核心竞争力的大型甲醇企业仍会有较大发展空间。
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在本文完成之际，无论我的设计是否能够真的投入使用，这里面每一行语句的调试，每一段文本的输入之中都有我辛勤的汗水。半年的设计时间虽然短暂，我却从中学到了很多的东西。我由衷地感谢关怀、教诲、帮助、支持和鼓励我完成学业的老师、朋友和亲人。
特别感谢我的导师刘美琴，半年来她在学习、科研上一直对我悉心指导，严格要求、热情鼓励，为我创造了很多锻炼提高的机会。刘老师洞察全局、高屋建瓴，为我的论文的顺利完成指出了很好的方向，刘老师渊博的知识、宽广无私的胸怀、夜以继日的工作态度、对事业的执著追求、诲人不倦的教师风范和对问题的敏锐观察力，都将使我毕生受益。
在此我谨向我的导师以及在毕业设计过程中给予我很大帮助的老师、同学们致以最诚挚的谢意！
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