煤制甲醇工藝問題的分析與研究

李晉睿

摘 要 針對目前最常用的一種甲醇生產(chǎn)工藝——煤制甲醇，在簡述其工藝特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出亟待解決的問題，如產(chǎn)能過剩、需求分布和產(chǎn)能分布存在較大差異、投資較大且水耗很高等，旨在為今后的煤制甲醇產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞 甲醇;煤制甲醇;投資

煤和焦炭是生產(chǎn)甲醇制備中必需粗原料氣的重要燃料，使用煤與焦炭進(jìn)行甲醇生產(chǎn)的工藝路線為：先對燃料進(jìn)行氣化，然后進(jìn)行脫硫、變換與脫碳，最后進(jìn)行甲醇的合成及精制。利用蒸汽與氧氣，也可利用空氣和富含氧氣的空氣對煤與焦炭實(shí)施熱加工的操作即為燃料氣化，經(jīng)汽化后產(chǎn)生的氣體就是煤氣，這是生產(chǎn)甲醇時(shí)必需的原料氣，實(shí)現(xiàn)氣化的設(shè)備以煤氣發(fā)生爐為主，若按照煤在爐內(nèi)實(shí)際運(yùn)動方式，可將氣化方法分成以下三種：其一，固定床或移動床法;其二，流化床法;其三，氣流床法。在我國，主要采用的是固定床間歇?dú)饣?/p>

1 工藝特點(diǎn)

由于將煤與焦炭作為原料生產(chǎn)的原料氣，其組分當(dāng)中的氫碳比很低，所以在對氣體進(jìn)行脫硫之后，還應(yīng)進(jìn)行變換，通過變換，使一氧化碳變成二氧化碳與氫氣，之后通過脫碳去除過量二氧化碳。完成以上脫硫、變換與脫碳后，經(jīng)壓縮、合成及精餾即可制得甲醇[1]。

甲醇用途十分廣泛，包括采用氧化的方法制備甲醛、采用氨化的方法制備甲胺、采用羰基化的方法制備醋酸、還可制得甲基化劑、二甲醚、甲酸甲酯、甲基叔丁基醚，也可直接用作燃料，社會對甲醇的需求量越來越高;同時(shí)，我國是產(chǎn)煤大國，能為煤制甲醇創(chuàng)造良好的條件，使煤制甲醇工藝得到了廣泛應(yīng)用。然而，由于受到主觀和客觀、內(nèi)部和外部多方面因素的影響，使現(xiàn)階段的煤制甲醇工藝存在一些問題，不僅對該工藝甲醇的正常生產(chǎn)有很大影響，而且還會帶來諸如環(huán)境污染等其他方面的問題。

2 問題分析

2.1 產(chǎn)能過剩

由于甲醇用途極為廣泛，所以我國煤制甲醇業(yè)快速發(fā)展，但經(jīng)過一段時(shí)間的膨脹式發(fā)展，目前已經(jīng)產(chǎn)生產(chǎn)能過剩的問題，近幾年現(xiàn)有裝置的實(shí)際開工率沒有達(dá)到70%，盡管產(chǎn)能的增速正不斷放緩，但總產(chǎn)能依然大于消費(fèi)量。除國內(nèi)產(chǎn)能方面的原因以外，國外進(jìn)口造成的沖擊也是導(dǎo)致現(xiàn)階段產(chǎn)能過剩的主要原因。因此，在今后的工作中應(yīng)做好產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，解決產(chǎn)能過剩的問題[2]。

2.2 需求分布和產(chǎn)能分布存在較大差異

對于煤制甲醇項(xiàng)目，都是以煤炭資源為依托建設(shè)的，基于此，其主產(chǎn)區(qū)和煤礦分布基本相同。然而，甲醇下游產(chǎn)業(yè)主要于華東、華北與華中，和產(chǎn)能分布有很大的差異，使運(yùn)輸成本較高。對此，在實(shí)際的產(chǎn)能分布過程中，不僅要將煤炭資源作為依托，還要充分考慮需求的分布。

2.3 投資較大且水耗很高

受到行業(yè)特性與未來發(fā)展的影響，只有投資規(guī)模足夠的裝置才能起到減少能耗與物耗的作用，所以現(xiàn)在的煤制甲醇投資都很高。另外，之前已經(jīng)提到，煤制甲醇的產(chǎn)能和煤炭資源分布基本相同，然而煤炭資源和水資源實(shí)際分布卻相悖，這就導(dǎo)致水成為顯著煤化工發(fā)展的主要約束。最初投產(chǎn)的工藝設(shè)備規(guī)模比較小，生產(chǎn)1t甲醇需要用到25t左右的水，之后工藝設(shè)計(jì)與生產(chǎn)操作日益成熟，生產(chǎn)1t甲醇所需用量從25t減少到了17t，但水耗依然很高，仍然需要從規(guī)模和技術(shù)的方面通過深入改革來改善[3]。

2.4 缺乏環(huán)保設(shè)施

近幾年，我國環(huán)保局勢日益緊張，這使煤化工產(chǎn)業(yè)正面臨到很大的壓力，在這種壓力下，很多規(guī)模不大的裝置在早期設(shè)計(jì)中放棄了對環(huán)保設(shè)施的考慮和設(shè)計(jì)。從開始征收環(huán)保稅以來，通過提高環(huán)保技術(shù)，使三廢的處理負(fù)荷國家要求，對煤制甲醇而言至關(guān)重要。對于規(guī)模較大的煤制甲醇，通常都會配置硫的回收裝置，能基本解決二氧化硫排放問題;從氣化裝置中產(chǎn)生的黑水可通過適當(dāng)處理變成灰水，使水處理系統(tǒng)實(shí)際排放量大幅增加，若未能引入新型處理技術(shù)，將對正常生產(chǎn)造成嚴(yán)重制約。因此，迫切的需要引入新型三廢處理技術(shù)。

2.5 技術(shù)依賴性強(qiáng)

雖然在發(fā)展熱潮持續(xù)推動下，我國提出了很多自主研發(fā)的生產(chǎn)設(shè)備，但無論哪一種新技術(shù)，都需要很長的一段時(shí)間來驗(yàn)證。根據(jù)實(shí)踐，相較于發(fā)達(dá)國家，我國煤制甲醇的技術(shù)、設(shè)備、物耗、環(huán)保等方面都存在一定差距。因此，要在積極引入新技術(shù)的同時(shí)，加強(qiáng)對自主研發(fā)的重視，不可盲目跟風(fēng)，盡快摸索出技術(shù)的關(guān)鍵要點(diǎn)，并解決運(yùn)行中產(chǎn)生的難題。

2.6 甲醇燃料有安全隱患

甲醇摻燒汽油可作為一種清潔燃料，但到現(xiàn)在還沒有被廣泛推廣，其原因?yàn)榧状季哂卸拘?，而且沸點(diǎn)較低，容易揮發(fā)，各環(huán)節(jié)的毒性很難防范。此外，甲醇還具有一定腐蝕性，會對汽車等耗油裝置耐久性造成很大影響。可見，將甲醇用于燃料時(shí)，還有很多問題亟須解決，在解決這些問題之前，不可大規(guī)模推廣應(yīng)用[4]。

3 結(jié)束語

綜上所述，煤制甲醇作為現(xiàn)階段主要甲醇生產(chǎn)技術(shù)，還存在產(chǎn)能過剩、需求分布和產(chǎn)能分布存在較大差異、投資較大且水耗很高、缺乏環(huán)保設(shè)施、技術(shù)依賴性強(qiáng)、甲醇燃料有安全隱患等問題，需要在今后的工作中逐一分析，并采取有效措施加以解決。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉喜宏.淺談煤制甲醇的前景與工藝流程[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013，（10）：30-31.

[2] 牛小寶，劉重陽.關(guān)于煤制甲醇工藝問題的探討[J].化工管理，2018，（25）：199-200.

[3] 李季.大型煤制甲醇的氣化和合成工藝選擇分析[J].化工管理，2019，（5）：44-45.

[4] 許洋，韓勇，劉立業(yè).粉煤氣化煤制甲醇工藝中二氧化碳排放強(qiáng)度的分析研究[J].煤炭加工與綜合利用，2017，（6）：48-49.