摘要：甲醇是重要的化工原料，對我國化工、運輸?shù)刃袠I(yè)的發(fā)展都起著重要的作用，同時以甲醇為基礎(chǔ)的各種衍生物也具有著廣闊的發(fā)展前景。本文將從合成方法、原料、催化劑等幾個方面對甲醇合成工藝進行簡單的解析，同時對甲醇合成工藝的發(fā)展方向進行了簡單的展望。

關(guān)鍵詞：甲醇合成甲醇合成工藝技術(shù)解析

甲醇是一種重要的化工原料，在我國化工領(lǐng)域、輕工領(lǐng)域、運輸領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，同時甲醇也是一種具有高效潔凈能力的車用燃料，因此其也被廣泛應(yīng)用于運輸領(lǐng)域和燃料電池的制造中。合成甲醇的材料，可以是固體如煤、液體如原油、氣體如天然氣等，從這些原料中去除其中含有的二氧化碳，使其成為一種CO和H2的合成氣體，使用不同的催化劑，采用不同的合成工藝，形成粗甲醇。將合成后的粗甲醇進行精餾提純的相關(guān)操作，得到精甲醇。

1 當前甲醇合成工藝發(fā)展簡述

目前，世界上普遍采用銅基催化劑氣相工藝ICI和Lurgi合成甲醇，該工藝雖然合成工藝方面較為簡單，但是其最大的缺點在于無法合成精甲醇，即使能夠合成精甲醇，其單程轉(zhuǎn)化率也很低，其中含有大量的合成粗甲醇而且含水量較高，無法從根本上消除熱力學(xué)對合成工藝的限制，造成了甲醇合成過程中成本高、耗能高等問題，因此，尋找合適的催化劑、如何使合成工藝進行簡化并且降低合成成本是目前科學(xué)家們所面臨的一個重要難題。

國外的甲醇裝置，大多采用天然氣作為主要原料，在合成技術(shù)上，以德國魯奇公司、丹麥托普索公司、英國卜內(nèi)門化工公司和日本三菱公司為先進的技術(shù)代表。近年來，雖然國際天然氣市場的價格在不斷浮動，但是國外的甲醇生產(chǎn)工業(yè)仍然能夠較好的進行協(xié)議，力求將甲醇的生產(chǎn)成本降至最低。在我國，甲醇合成工藝得到了較為快速的發(fā)展，在原料和催化劑的選擇上，也逐漸趨于合理化，通過不同的合成工藝，能夠合成所需要的不同純度的甲醇，應(yīng)用于化工領(lǐng)域和其他領(lǐng)域中，促進了我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展。

2 甲醇合成工藝解析

2.1 甲醇合成工藝的比較

2.1.1 高壓法 高壓法(19.6-29.4MPa，300-400℃)是生產(chǎn)甲醇最早使用的一種方法，這種方法使用鋅-鉻氧化物作為催化劑。近年來，隨著脫硫技術(shù)的不斷發(fā)展，高壓法逐漸通過使用銅系催化劑的方法來進行改善，能夠有效的改善甲醇合成的條件，甲醇合成的數(shù)量。然而，由于高壓法所采用的原料以及催化劑的消耗較大，反映溫度較高，因此生成的甲醇中雜質(zhì)的含量也較高，雖然進行了巨大的投資，但是其發(fā)現(xiàn)卻仍然處于緩慢階段。

2.1.2 低壓法 低壓法(5.0-8.0MPa，240-270℃)是在上世紀六十年代之后才廣泛的發(fā)展起來，其主要采用活性較高的銅系催化劑，能夠有效的減少副反應(yīng)的發(fā)生，不僅有效的降低了能耗，同時也使甲醇的質(zhì)量得到了很大的改善。另外，低壓法所使用的工藝設(shè)備在制造方面也較高壓法容易的多，降低了投資成本，因此低壓法有著比高壓法更加優(yōu)越的特性。但是低壓法卻只適合于小規(guī)模的甲醇生產(chǎn)，隨著甲醇工業(yè)化生產(chǎn)的規(guī)模不斷加大，工藝管路和設(shè)備也必將向著更加龐大的趨勢發(fā)展，這就促使了中壓法的產(chǎn)生。

2.1.3 中壓法 中壓法(10.0-7.0MPa，235-315℃)使用新型銅基催化劑(Cu-Zn-Al)作為催化劑，這種催化劑具有較高的活性，中壓法也是上世紀七十年代甲醇的生產(chǎn)工藝中常用的一種方法，其有著與低壓法相似的生產(chǎn)工藝，但是卻采用了具有高活性的催化劑，這使得合成的壓力大大的降低，也使得壓縮系統(tǒng)得到了簡化，節(jié)約了大量勞動力、使得甲醇的生產(chǎn)成本大大的降低。

2.2 原料的選擇 原料的選擇方面，應(yīng)當根據(jù)原料的資源狀況進行確定。甲醇的生產(chǎn)原料主要以煤炭、石油、天然氣為主。在國際油價大幅度上漲的情況下，石油和天然氣的成本大幅增加，這時選擇煤炭則是生產(chǎn)甲醇最好的選擇。由于地理因素，我國具有豐富的煤炭資源，在未來甲醇生產(chǎn)工業(yè)中占據(jù)著主要原材料的重要位置。雖然以煤做為生產(chǎn)甲醇的主要原料，在生產(chǎn)裝置方面的投資費用會高于使用石油或者天然氣作為原料的裝置，但是廉價的煤炭仍然使得甲醇的生產(chǎn)成本大大的降低，顯著的提高了經(jīng)濟效益。因此，以煤作為生產(chǎn)甲醇的主要原料是未來甲醇生產(chǎn)工業(yè)發(fā)展的主要方向。

2.3 甲醇合成催化劑 早期所使用的ZnO-Cr3O3混合物，其活性較低，溫度只能達到380-400℃，為了達到提高平衡轉(zhuǎn)化的目的，需要將壓力達到34MPa，這被稱之為高壓法。在20世紀六十年代，銅系催化劑Cu-Zn-A1203被開發(fā)出來，出現(xiàn)了英國ICI和德國Lurgi為代表的兩種工藝，這兩種工藝被稱為低壓法。由于對銅系催化劑的性能和反映結(jié)構(gòu)同時進行了改進和提高，使得甲醇的生產(chǎn)工藝也得到了進一步的提高，也促進了甲醇工業(yè)化的發(fā)展速度。由于銅系催化劑對氯化物和鐵都有著敏感的特性，因此在進行生產(chǎn)時應(yīng)當注意將裝置中的鐵銹清除干凈以后再進行生產(chǎn)。甲醇合成催化劑Cu-Zn-Al中氧化鋁的作用是阻止Cu微晶與ZnO燒結(jié)，生成CuZn2O4尖晶石而失活；穩(wěn)定高分散的Cu-Zn0催化劑體系，氧化鋁簇團進入Cu晶格形成表面缺陷，通過上述作用，氧化鋁維持了催化劑的物理性能和長周期化學(xué)活性，同位素動力學(xué)研究表明，甲醇的合成可以經(jīng)由CO加氫或CO2加氫直接合成。為從根本上解決上述工業(yè)催化劑的缺點，力圖找到低溫、低壓、低能耗、高活性和高選擇性的合成甲醇催化劑，可以從以下二個方向進行改進:一方面是對制備方法進行改進或者是通過添加其它成分獲取低壓合成催化劑；另一方面是采用液相合成催化劑(碳基金屬化合物)。

3 甲醇合成工藝的展望

低溫合成甲醇技術(shù)，具有合成條件廣泛、轉(zhuǎn)化率高等特點，其合成的產(chǎn)品含水量較低甚至不含水；采用漿態(tài)床反應(yīng)器能夠增強熱傳遞的效果，使溫度得到更好的控制，因此其具有十分優(yōu)越的特性以及創(chuàng)新性。低溫法合成甲醇能夠使甲醇合成工藝中的熱力學(xué)限制的難題得到有效的控制，使甲醇轉(zhuǎn)化率大幅度的提升，這是甲醇合成工藝的一個重要轉(zhuǎn)折，對于甲醇合成工藝的發(fā)展以及煤間液化技術(shù)的發(fā)展都有著十分重要的推動作用。近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，甲醇合成工藝也在不斷的進步，催化劑的研究方面也取得了驕人的成績。粉煤氣化制甲醇聯(lián)產(chǎn)合成氨尿素的創(chuàng)新技術(shù)已經(jīng)問世，通過純氧加壓氣化生產(chǎn)甲醇，甲醇弛放氣聯(lián)產(chǎn)合成氨、尿素，這也是對煤炭進行綜合利用的一個重要表現(xiàn)，并且受到社會的矚目。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，我國的甲醇合成工藝也必將向著節(jié)能、降耗的方向不斷發(fā)展。

4 結(jié)束語

隨著甲醇合成技術(shù)的不斷發(fā)展，其在我國的應(yīng)用也越來越廣泛，我們應(yīng)當堅持科學(xué)發(fā)展的理念，在合成工藝、原材料等方面不斷的改進與創(chuàng)新，使甲醇生產(chǎn)成本得到有效的降低，促進我國甲醇合成工藝的不斷進步。

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