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摘要：甲醇作为现代化工生产中重要的化工原料，被广泛地应用于工业、医疗以及农业等多个领域。其中，化工领域中的甲醇消耗量仅次于乙烯、丙烯以及苯，可见其在整个工农业生产中所占据的地位。甲醇不但具有良好的清洁属性，同时其生产所需要的煤炭也是我国储备较为丰富的资源之一，所以开发煤制甲醇工艺更适应于我国的国情现状。本文主要针对煤制甲醇生产工艺优化与节能减排相关问题进行分析，以供参考。
关键词：煤制甲醇；工艺；节能减排
一、甲醇制造工艺当前的发展概述
1923年，德国的苯胺苏打制造厂，在实现了氨合成工业化十年之后，首次用一氧化碳和氢在锌铬催化剂上，利用高温、高压法将甲醇进行了生产，并且促进了工业化大发展，开创了低压法和中亚法是在40年后60年代的英国将甲醇的能耗大大降低，实现了单系列反应器的技术运用，使得甲醇的生产工艺变得简单而且高效。而我国进行了甲醇装置的引进之后，在天然气渣油等原料为基础的低压法工艺上进行了不断的研发，改变了过去依赖于天然气为资源的燃料制造模式。20世纪后期，液压法的出现更加快了现代气流床煤气化炉的生产工艺的创新，在成本上大大降低了甲醇工艺的生产成本，与天然气取得了相同的竞争优势。在进行甲醇生产过程中，过去常常依赖天然气，使得我国在俄罗斯中东地区的甲醇购买量非常大，制造过程中出现的废水和废气也造成了很大的环境污染。采用天然气为原料的甲醇生产工艺，对于我国来说，已经不利于经济的发展。同时我国是一个能源大国，在能源结构上还有大量的天然气，但是不利于采集。在天然气的价格上，通过与国际上的沟通和交流，一直是居高不下。对于煤矿资源如何加以高效利用，成为制约我国经济发展的问题。如何利用好煤炭资源，制造出优等的甲醇成为我国要研究的项目。
二、煤制甲醇工艺分析
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：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。
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：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。
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、煤制甲醇生产节能减排策略
某公司年产110万t甲醇项目（一期60万t/a）是同煤集团优化产业结构、实现煤炭可持续利用的重大项目，其主要通过以下几个方面实现节能减排：
1、废气优化。CH3OH合成中产生的废气有N2、H2S、CO等，废气排放总量为22730m3/h，尤其开关系统及故障时会产生额外烟气，此时，可采用火炬系统将废气转化为无害气体。废气优化方式有：1）系统中出现的未凝气、闪蒸槽产生的闪蒸蒸汽，其中的氮气、氢气、甲烷、HCOOCH3、CH3OH，可以回收作系统燃料；2）H回收过程出现的气体，其中CO、氢气、甲烷、乙烷，循环作燃料气用；3）系统的H循环模块可以通过膜捕集CH3OH合成中驰放气的H2，高纯部分循环回合成步骤。低纯部分通过吸附模块提纯，用于OCU、净化分离步骤。PSA、闪蒸汽及未凝气加压后回收作燃料气。合成驰放气循环利用流程如图1所示。
图1合成驰放气回收处理流程
2、废渣优化。CH3OH合成系统废渣来源有：脱Cl过程中废弃的氧化铜催化剂、净化过程中废弃的氧化锌催化剂、CH3OH反应塔中废弃的的氧化铜催化剂、CH3OH裂解过程废弃的铝钠催化剂都可回收，吸附塔中废弃的吸附剂通过废料填埋处理。
3、噪音优化。系统中大多噪音都来自于各类压缩机，为了控制音量应兼顾机器型号、平面布局等条件。主要措施有：1）采购机器时，优先购买音量控制到位的机型；2）对空冷等噪音较大部件加装隔音设备，并对工人、车间采取隔离保护；3）在平面布局设计中合理规划，充分利用系统本身设备及距离的作用来降噪。
四、煤制甲醇安全生产质量控制措施
1、加强危化品重点监督管理。煤制甲醇中含有许多易燃易爆、有毒有害的危化品，严格落实《危险化学品安全管理条例》中关于危化品的处置原则和管理要求。煤制甲醇中涉及到的化学原料为危化品，应将其作为重点监管对象，积极做好安全生产作业业务培训，提升危化品安全防范的能力和水平，要根据生产环节不同介质按照功能先进的检测报警器，加强煤制甲醇生产企业的安全监控。
2、提升生产工艺自动化水平。加大煤制甲醇工艺研究，选择性能好的生产设备，尤其是安全性能优的设备和仪器。此外，要积极优化工艺生产设计，始终坚持安全生产为第一原则，避免盲目追求经济效益的错误思想。尤其是要积极推广自动化生产工艺，通过生产工艺的自动化降低生产环节的事故发生率。例如，可设置煤气化炉紧急停车系统，达到提升煤制甲醇安全风险的应急处置能力；又如，通过控制进料量，以及调节温度和压力，保障加氢反应釜和氢气压缩机运行安全。
3、按照安全生产标准规划厂区。按照安全生产的最高标准规划布置企业的厂区生产。如，合理分区规划，使其满足生产安全和生产卫生标准要求。装车平台等甲类生产设施之间要保持一定的安全防火距离，严格规范操作生产。此外，生产厂区的建筑用料及结构应满足安全生产的相关要求。留足消防安全通道等，使厂区内的交通密度满足安全生产要求。
结语
煤制甲醇生产工艺优化与节能减排实现的不仅是环保效益，更是带来巨大的社会效益。做好生产技术的绿色优化是以后工业发展的趋势，更是公司能否做大做强的关键，绿色优化必须融入到公司的整体管理运营中，相信通过工艺改进、绿色优化，能实现化工制造的可持续发展。
参考文献：
[1]雷崇军.浅谈煤制甲醇危险性及安全管控措施[J].化工管理，2019（02）：52-53.