甲醇的製取工藝

天然氣是製造甲醇的主要原料.天然氣的主要組分是甲烷,還含有少量的其他烷烴、烯烴與氮氣.以天然氣生產甲醇原料氣有蒸汽轉化、催化部分氧化、非催化部分氧化等方法,其中蒸汽轉化法應用得最廣泛,它是在管式爐中常壓或加壓下進行的.由於反應吸熱必須從外部供熱以保持所要求的轉化溫度,一般是在管間燃燒某種燃料氣來實現,轉化用的蒸汽直接在裝置上靠煙道氣和轉化氣的熱量製取.

由於天然氣蒸汽轉化法制的合成氣中,氫過量而一氧化碳與二氧化碳量不足,工業上解決這個問題的方法一是採用新增二氧化碳的蒸汽轉化法,以達到合適的配比,二氧化碳可以外部供應,也可以由轉化爐煙道氣中回收.另一種方法是以天然氣為原料的二段轉化法,即在第一段轉化中進行天然氣的蒸汽轉化,只有約1/4的甲烷進行反應,第二段進行天然氣的部分氧化,不僅所得合成氣配比合適而且由於第二段反應溫度提高到800℃以上,殘留的甲烷量可以減少,增加了合成甲醇的有效氣體組分.

天然氣進入蒸汽轉化爐前需進行淨化處理清除有害雜質,要求淨化後氣體含硫量小於0.1mL/m3.轉化後的氣體經壓縮去合成工段合成甲醇.

煤、焦炭制甲醇

煤與焦炭是製造甲醇粗原料氣的主要固體燃料.用煤和焦炭制甲醇的工藝路線包括燃料的氣化、氣體的脫硫、變換、脫碳及甲醇合成與精製.

用蒸汽與氧氣(或空氣、富氧空氣)對煤、焦炭進行熱加工稱為固體燃料氣化,氣化所得可燃性氣體通稱煤氣是製造甲醇的初始原料氣,氣化的主要裝置是煤氣發生爐,按煤在爐中的運動方式,氣化方法可分為固定床(移動床)氣化法、流化床氣化法和氣流床氣化法.國內用煤與焦炭制甲醇的煤氣化——般都沿用固定床間歇氣化法,煤氣爐沿用 UCJ爐.在國外對於煤的氣化,已工業化的煤氣化爐有柯柏斯-託切克(Koppers-Totzek)、魯奇(Lurge)及溫克勒(Winkler)三種.還有第二、第三代煤氣化爐的爐型主要有德士古(Texaco)及謝爾-柯柏斯(Shell--Koppers)等.

用煤和焦炭製得的粗原料氣組分中氫碳比太低,故在氣體脫硫後要經過變換工序.使過量的一氧化碳變換為氫氣和二氧化碳,再經脫碳工序將過量的二氧化碳除去.

原料氣經過壓縮、甲醇合成與精餾精製後製得甲醇.

油制甲醇

工業上用油來製取甲醇的油品主要有二類:一類是石腦油,另一類是重油.

原油精餾所得的220℃以下的餾分稱為輕油,又稱石腦油.以石腦油為原料生產合成氣的方法有加壓蒸汽轉化法,催化部分氧化法、加壓非催化部分氧化法、間歇催化轉化法等.用石腦油生產甲醇原料氣的主要方法是加壓蒸汽轉化法.石腦油的加壓蒸汽轉化需在結構複雜的轉化爐中進行.轉化爐設定有輻射室與對流室,在高溫、催化劑存在下進行烴類蒸汽轉化反應.石腦油經蒸汽轉化後,其組成恰可滿足合成甲醇之需要.既無需在轉化前後補加二氧化碳或設二段轉化,也無需經變換、脫碳調整其組成.

重油是石油煉製過程中的一種產品,根據煉製方法不同,可分為常壓重油、減壓重油、裂化重油及它們的混合物.以重油為原料製取甲醇原料氣有部分氧化法與高溫裂解法兩種途徑.裂解法需在1400℃以上的高溫下,在蓄熱爐中將重油裂解,雖然可以不用氧氣,但裝置複雜,操作麻煩,生成炭黑量多。重油部分氧化是指重質烴類和氧氣進行燃燒反應,反應放熱,使部分碳氫化合物發生熱裂解,裂解產物進一步發生氧化、重整反應,最終得到以H2、CO為主,及少量CO2、CH4的合成氣供甲醇合成使用.重油部分氧化法所生成的合成氣,由於原料重油中碳氫比高,合成氣中一氧化碳與二氧化碳含量過量,需將部分合成氣經過變換,使一氧化碳與水蒸氣作用生成氫氣與二氧化碳,然後脫除二氧化碳,以達到合成甲醇所需之組成.

合成後的粗甲醇需經過精製,除去雜質與水,得到精甲醇。.

甲醇製取工藝主要有水解法和合成法，水解法是將甲烷透過催化劑在高溫下水解成甲醇和氫氣；合成法是透過CO2和H2的合成反應得到甲醇，經過催化劑的催化作用，在一定的溫度及壓力條件下反應，將CO2和H2轉化為甲醇及H2O。

此外，還有一種更新的甲醇製取工藝，即綠色甲醇製取工藝，採用植物提取的有機物作為原料，進行分子轉換反應，達到節能減排的目的。