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摘要：煤制甲醇工艺的应用与发展对于促进我国化工行业的发展以及实现能源可持续发展战略都具有重要意义。结合设备选型的现状以及工艺技术特征来看，选择气流床气化技术以及干粉煤气化技术可以取得良好的技术应用效果。在技术实施过程中，还需要根据实际的生产经验与工况条件，选择适合大型生产甲醇装置，做好甲醇生产设备的工艺设计与优化，以此为实现技术升级，获得良好经济效益、社会效益奠定坚实的基础。
关键词：煤制甲醇工艺；技术现状；发展转变
我国化工行业正在快速发展，甲醇作为一种常用有机原材料，其对于行业发展的重要性也逐渐体现出来。在众多甲醇生产模式当中，煤制甲醇生产具有成本低、材料来源广泛的特征，而生产过程中使用的设备技术成熟度相对比较高，适当的工艺优化却依然可以获得显著的经济效益提升，近些年来得到了业内技术人员的普遍关注，也取得了阶段性的发展成果。为了进一步探讨煤质甲醇工艺生产技术工艺流程，需要先认识煤制甲醇产品的情况。
1大型煤制甲醇合成工艺选择
甲醇作为一种重要的有机化工原材料，其同样也是生产实践中常用到的有机溶剂之一。目前，甲醇可以直接参与生产的产品种类达到数百种之多，广泛的分布于染料、涂料、合成橡胶以及香料等产业当中，同时与医药、农药等领域也具有密切的关联。我国是一个煤炭大国，煤炭储量丰富但是综合利用效率不高的问题十分普遍，在一定程度上限制了我国化工行业的发展。煤制甲醇生产工艺技术水平不但影响到甲醇的产量、纯度，同时与煤炭资源的综合利用效率以及企业的经济效益具有密切的关系，所以是我国现代化工发展过程中不可忽略的重要组成部分。
1.1气化工艺
原料煤与水混合后，与高压氧一起送入气化炉中集体反应，随后生产一氧化碳、二氧化碳以及水，还包括甲烷等气体。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：
CmHnSr＋m/2O2→mCO+（n/2-r）H2＋rH2S，
CO＋H2O→H2+CO2
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。
1.2变换工艺
在气化的工段过程中容易出现氢气含量不足的情况，所以变换工段的主要任务是将一氧化碳转化为氢气，这个过程通过与水反应就可以实现。在完成转化后，进入到低温甲醇洗的工段，主要通过低温甲醇洗工艺来脱除掉变换气中的二氧化碳，同时部分杂质、水都可以被脱除。除此之外，还包括有吸收系统、溶液再生系统以及压缩制冷系统等。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：
CO＋H2O→H2＋CO2
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。
1.3甲醇的合成过程
甲醇的合成处理是可以逆转的，为了能够减少甲醇的合成处理产生多余的反应，保证甲醇的生产效率。在整个合成的过程中需要掌握合适的温度，需要保证350℃左右的温度，同时压力要在20MPa左右才最合适，同时选择合适剂量的催化剂。甲醇的合成反应一般是在低温或者低压的情况下进行，因此产生的能源消耗比较低，其反应的速度也比较慢。所以，催化剂的使用非常的关键，通过合成甲醇的原料气体氢气与一氧化碳进行2比1的使用。如果一氧化碳的含量太高就会对温度产生不利的影响。严重的甚至会导致催化剂的时效。这就需要补充适量的氢气，防止问题的发生。
2煤制甲醇检验方法与合成塔设计
2.1煤制甲醇中的杂醇油水分分析
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。
2.2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：
CO+2H2→CH2OH，△=-90.8kJ/mol；
CO2+3H2→CH3OH+H2O，△=-49.8kJ/mol；
CO2+H2→CO+H2O，△=+41.5kJ/mol。
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。
2.3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。
3煤制甲醇工艺发展现状与展望
随着时代的不断发展，目前天然气制甲醇工艺技术不断成熟，其应用的领域也得到了扩充，无论是成本还是工艺设备以及投资都比较低。但是，结合目前我国的整体资源结构情况与特征来看，煤制甲醇工艺技术依然是技术发展的重要方向，通过市场化竞争，将大部分生产规模小、技术不成熟的企业淘汰掉，同时实现规模化、集约化发展，这样就可以有效提升工艺技术的应用水平，从而确保商业价值与行业发展的稳定性。
4结束语
近些年来随着化工行业的快速发展，甲醇工艺流程的产品需求量也在不断提升。相对的，传统的烯烃制备工艺对于石油的依赖程度较高，但是石油作为一种不可再生能源，其能够用于生产烯烃的部分很少，所以通过煤质甲醇工艺来获得甲醇，随后甲醇制备烯烃成为一种新的选择。这种方法特别适用于“缺油少气但是多煤”的我国。根据工艺流程的分析来看，压缩机的性能与稳定性可以说是最为关键的环节，所以本文也着重对主要离心式压缩机的性能、结构等方面的因素进行了探讨，也希望可以为煤化工行业的健康平稳发展创造良好的条件。
参考文献
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