关于煤制甲醇工艺问题的探讨李强

关于煤制甲醇工艺问题的探讨李强

李强

美克美欧化学品（新疆）有限责任公司841000

摘要：甲醇物化性质及生产储存环节存在的许多潜在危险因素，容易引发安全事件而威胁到生命财产安全。因此，充分掌握煤制甲醇的危险源，识别危险因素，并有针对性地做好安全防范措施，使企业生产兼顾经济效益和环境效益。文章首先分析了煤制甲醇产品的特征，其次对煤制甲醇生产工艺流程进行了探讨，提出了相应的意见与建议，希望确保煤制甲醇生产工作的顺利开展。

关键词：煤制甲醇；工艺问题；措施

1引言

近年来，随着化工业的迅猛发展，其造成的环境污染事故频发。煤制甲醇生产过程具有涉及气体有毒、有害等特点，各工艺环节皆可能产生环境风险源，使得该行业生产过程中存在大量的环境风险。本文通过对煤制甲醇工艺过程的分析，从工艺过程涉及的三态物质、工艺设备及装置等方面，判断各工艺环节可能产生的环境风险源及环境风险。

2煤制甲醇工艺流程

煤制甲醇生产工艺通常包括空分、水煤浆制备、气化、变换、低温甲醇洗及甲醇合成和精馏等。（1）水煤浆制备。在生产甲醇的原料煤中添加助溶剂、添加剂等，磨制成水煤浆。（2）气化。在气化炉、粗煤气洗涤系统等煤制甲醇用设备中，通过加温、加压，使原料煤中的有机质获得充分的燃烧，生成非可燃气体合成气（如CO2和N2）和可燃气（如CO、CH4等）。燃气体、熔渣离开气化炉后进入激冷室，再降温后进入出气化炉，气体经洗涤、冷却至变换工段。（3）变换。合成甲醇的合成气要求较高的H2和CO，通常需要将水煤气变换，调整成H2/CO，获得煤制甲醇所需的氨碳比变换气。（4）低温甲醇洗。在获得煤制甲醇所需的氨碳比变换气后，还需要进一步通过低温甲醇洗工艺净化，实现脱碳脱硫效果，最终获得净化气。（5）甲醇合成。富氢气、净化气、循环气等进入到循环压缩机，再进行加压至煤制甲醇合成塔，甲醇合成塔出来的合成气，经甲醇水冷器、塔气预热器、甲醇分离器等，实现粗甲醇分离，最终在触煤作用下产生反应，生成甲醇。

3煤制甲醇工艺重要的生产过程

3.1气化处理

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。在该工艺流程的实施过程中，煤气化会用到大量的高压二氧化碳载体，输送的煤粉会进入到气化炉当中，在该气化炉中煤浆、氧会作用并发生反应，随后生产出新的产品。在离开气化炉后，反应段的热气体、熔渣都会进入到激冷室进行水浴，随后降低温度后从气化炉送出，经过文丘里洗涤器和洗涤除尘冷却处理后进入到下一个工段当中。

3.2气化煤气脱硫以及硫的回收

煤气的脱硫过程是甲醇生产过程中的一个非常重要的环节。H2S是水煤气中的主要硫化物，大约占硫总含量的90%。H2S会导致合成过程中催化剂的活性降低并中毒，故需对煤气进行清洗，去除其中的H2S等硫化物。时作为一种副产品，可回收单质硫。水煤气的脱硫过程需要分阶段、分步骤进行，煤气的脱硫及硫回收流程。

3.3甲醇合成与精馏

经过甲醇处理后的合成气再次经过合成气压缩机进入到反应系统中进行反应，这个过程中主要的成分一氧化碳、氢气经过催化剂的处理，从而合成粗甲醇，甲醇的纯度相对不高，随后经过膨胀槽减压释放出溶解气，并送往甲醇精馏工段，为制备精甲醇提供条件。

3.4空分

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。

4煤制甲醇生产控制措施

4.1健全安全风险防控体系

煤制甲醇中存在大量易燃、易爆、有毒有害物质，因此，应牢固树立安全风险防范意识，严格按照《化学品生产单位特殊作业规范》《爆炸场所电气安全规程》等，提升生产作业人员的安全生产意识。企业成立安全生产组织机构和运行体系，并将安全生产纳入到企业日常监督考核的重要内容。并将安全管理任务分解，实行“一岗双责、属地管理和业务保安”的原则，重点要做好危险源排查，严格动态风险防控，杜绝危险事故的发生。

4.2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。

4.3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。

4.4反应过程

反应过程主要风险源为反应器。其会造成爆炸及有毒、有害物料外泄，对环境造成污染。具体形式为：1）由于反应器是一个封闭的系统，随着反应的进行，达到反应器的最大许可工作压力，从而引起危险物质的释放，造成环境污染。2）高压条件下，氢对金属的腐蚀加剧，产生氢脆，进而引起物料外泄，对环境造成污染。3）多数化学反应是在有搅拌器的反应器中进行的放热反应，会存在反应温度急剧上升，可能发生爆炸事故。4）由于进出反应器的气体或液体温度较高，会导致反应器尤其是其连接处受热变形出现泄漏，污染环境。

5结束语

煤制甲醇工艺成熟，立足我国丰富的煤炭资源，生产甲醇，为化工行业提供充足优质的甲醇原料。但煤制甲醇生产过程中面临着诸多的安全风险因素，分布于厂区内的各个生产环节，因此，要严格做好安全防范，把安全生产贯穿于煤制甲醇的全过程，不断提高煤制甲醇的安全生产能力和水平，为企业创造出更加安全稳定的生产环境，提升企业市场竞争力。

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