甲醇工藝學

前言

甲醇是重要的化工基礎原料，廣泛應用于有機合成、染料、醫(yī)藥、農藥、涂料、交通和國防等工業(yè)中。除合成氨之外，甲醇是唯一由煤經氣化和天然氣經重整大規(guī)模合成的化學品，是一碳化工的基礎產品和有機化工原料。甲醇又是固體煤或氣體天然氣轉化成的液體清潔燃料，便于儲存和運輸，是重要的能源載體。這種既可用于生產高附加值化工產品，又可用作車用替代燃料的特點，使甲醇成為近年來煤化工和天然氣化工發(fā)展的主要產物，同時也使甲醇化學和甲醇化工的發(fā)展成為化學工業(yè)與能源工業(yè)的一個重要領域。甲醇應用領域的不斷擴大和消費量的急劇增加，使甲醇合成工業(yè)獲得了前所未有的發(fā)展。有資料統(tǒng)計，目前國外共有甲醇生產裝置110套左右，每套年平均生產能力超過50萬噸，年總生產能力達到了6400萬噸，其中年生產能力大于80萬噸的裝置有32套。甲醇生產裝置正在向大型化發(fā)展，未來幾年將有更多超大規(guī)模甲醇裝置投產。有資料顯示，2005年世界甲醇生產能力為4860萬噸，到2010年將達到6400萬噸，而2015年將達到7200萬噸左右。2005年中國甲醇產能只有720萬噸，而2008年已發(fā)展到2200萬噸，實際產量達1126萬噸，2010年產能將達到3100萬噸。各地還在籌劃建設的甲醇產能高達4230萬噸，其中相當一部分是配套生產其他煤化工產品的?？梢娂状家殉蔀槲覈匾幕ぎa品，我國也成為世界上重要的甲醇生產和消費大國。隨著甲醇合成技術的不斷發(fā)展和生產規(guī)模不斷擴大，其原料路線也發(fā)生了很大的變化，由原來的以煤和焦炭氣化生產合成氣的路線發(fā)展到目前以天然氣和煤為主的合成路線。目前天然氣路線約占甲醇生產能力的80％，中東和拉丁美洲以其廉價而豐富的天然氣，近年來成為甲醇生產能力增長最快的地區(qū)。煤作為制備甲醇合成氣傳統(tǒng)原料，由于氣化和氣體凈化工藝復雜，成本相對較高，但對于缺油少氣富煤的國家和地區(qū)，例如我國，主要采用這種原料路線（約占80％）。從長遠發(fā)展的趨勢來看，煤是世界化石能源儲藏量最多的資源，遠遠超過天然氣和石油的儲量，并且隨著氣化、凈化技術的發(fā)展，以及甲醇作為清潔能源替代產品（如車用潔凈燃料和甲醇燃料電池等）的應用，煤制甲醇將成為合成甲醇的主要原料路線。目前，我國煤制甲醇發(fā)展迅速，已成為煤炭清潔利用的主要路線，也為甲醇和二甲醚替代燃料的發(fā)展創(chuàng)造了良好條件。進入21世紀，甲醇除了傳統(tǒng)的化工應用外，新的應用范圍也不斷擴大，例如用于生產二甲醚、醋酸、醋酐、碳酸二甲酯、甲酸甲酯等化工產品。由甲醇催化合成烴類化合物如甲醇制乙烯、丙烯和汽油等技術也正在進行工業(yè)化示范，將逐步實現(xiàn)工業(yè)化生產。作為替代燃料，甲醇汽油混合燃料和甲醇燃料電池將成為甲醇新的更重要的應用領域。我國的甲醇工業(yè)伴隨著能源和煤化工工業(yè)的發(fā)展而崛起。煤化工產業(yè)對發(fā)揮我國豐富的煤炭資源優(yōu)勢，補充國內油、氣資源不足，推動煤炭清潔利用，保障能源安全，促進經濟的可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮著重要作用。煤基甲醇合成和應用，有利于煤炭的清潔利用，有利于高碳性的煤炭能源低碳化利用，具有十分廣闊的工業(yè)前景。

內容概要

甲醇是重要的化工基礎產品和有機化工原料。本書從工藝的角度出發(fā)，系統(tǒng)地介紹了甲醇的合成原理、甲醇的生產工藝與設備、甲醇的應用等。全書共分22章，在原理方面講述了甲醇的性質、熱力學、催化劑、反應機理及動力學；在工藝方面講述了甲醇原料氣的制造和凈化，甲醇合成的工藝流程和操作，設備、反應器的模擬設計，合成系統(tǒng)的模擬，三相床合成工藝，甲醇精餾等，并從生產實際出發(fā)介紹了生產工藝過程的儀表和自動化控制、分析控制和產品質量控制；在應用方面，介紹了甲醇燃料的應用，并且介紹了由甲醇制備的一些衍生物如甲醛和聚甲醛、胺類、硫類與鹵化衍生物、酯類、醚類及酸類衍生物的合成原理、生產工藝及其應用。     本書是甲醇研究領域多位專家的知識與經驗的總結，內容豐富，資料翔實，可供甲醇及一碳化工領域的科研人員、生產人員以及高等院校相關專業(yè)的師生閱讀參考。

書籍目錄

第1章 緒論第2章 甲醇粗原料氣的制造第3章 甲醇粗原料氣的凈化第4章 甲醇合成反應熱力學第5章 甲醇合成催化劑第6章 甲醇合成反應機理與動力學第7章 甲醇合成的工藝流程與操作第8章 甲醇合成的主要設備第9章 甲醇合成反應器的數學模擬設計第10章 甲醇合成系統(tǒng)的模擬——過程系統(tǒng)工程的研究方法基礎第11章 三相床甲醇合成工藝第12章 甲醇精餾第13章 甲醇生產工藝過程的安全技術和環(huán)境保護第14章 甲醇生產工藝過程的儀表和自動化控制第15章 甲醇生產工藝過程中的分析控制和產品質量第16章 甲醇燃料第17章 甲醇制甲醛和聚甲醛第18章 甲醇制胺類、硫類與鹵化衍生物第19章 甲醇制酯類衍生物第20章 甲醇制醚類衍生物第21章 甲醇制酸類衍生物第22章 甲醇制烴類衍生物參考文獻

章節(jié)摘錄

插圖：甲醇是最簡單的脂肪醇，是重要的化工基礎原料和清潔液體燃料，廣泛應用于有機合成、染料、醫(yī)藥、農藥、涂料、交通和國防等工業(yè)中。甲醇是除合成氨之外，唯一由煤經氣化和天然氣經重整大規(guī)模合成的化學品，是重要的一碳化工基礎產品和有機化工原料。甲醇作為固體煤或氣體天然氣轉化成的液體清潔燃料，便于儲存和運輸，是重要的能源載體。由于既可作為車用替代燃料的能源產品，又可作為高附加值化工產品的特點，甲醇成為近年來煤化工和天然氣化工發(fā)展的主要產品，也因此，使其合成和應用技術得到前所未有的發(fā)展。可以說，甲醇化學和甲醇化工已成為化學工業(yè)與能源工業(yè)的一個重要領域。1.1世界甲醇工業(yè)發(fā)展概況甲醇最早由木材和木質素干餾制得，俗稱木醇。1661年，德國的Robert Boyle發(fā)現(xiàn)焦木酸中含有一種“中性物質”，稱其為木醇（WoodAicoh01）。木材在長時間加熱炭化過程中，產生可凝和不可凝的揮發(fā)性物質，被稱為焦木酸的可凝性液體中含有甲醇、乙酸和焦油。除去焦油的焦木酸可通過精餾分離出天然甲醇和乙酸，是生產甲醇的最古老方法。美國于20世紀70年代初才完全摒棄這一過程。1934年，Damds和Peligt從焦木酸中分離出甲醇，并測定了甲醇的分子量。甲醇的大規(guī)模工業(yè)化生產以20世紀20年代高壓法合成甲醇為標志。1913年，德國BASF公司在其高壓合成氨的試驗裝置上進行了一氧化碳和氫合成含氧化合物的研究，于1923年在德國Leuna建成了世界上第一座年產3000噸合成甲醇的生產裝置，并成功投產。該裝置采用Zn-Cr氧化物為催化劑，一氧化碳和氫為原料，反應在30～35MPa，300～400*（2條件下進行。1965年采用該法生產的甲醇已達298.8萬噸。

編輯推薦

《甲醇工藝學》是“十一五”國家重點圖書。     甲醇的重要作用不僅表現(xiàn)在其作為基礎化工產品和清潔能源載體方面，而且由于其生產過程充分體現(xiàn)了化學工藝學科的屬性、內涵和發(fā)展趨勢，對甲醇生產工藝的認識、總結、實踐和提高，還具有對學科發(fā)展的推動作用。因此，無論是甲醇行業(yè)的設計、生產、應用單位，還是科研、教學、規(guī)劃部門都需要有一部系統(tǒng)的、全面的、新穎的，既有學術價值又有指導作用的有關甲醇的專門書籍。   化學工業(yè)出版社特約請在這一領域學有專長并有一定實踐經驗的中國工程院院士、太原理工大學教授謝克昌和國家教學名師、華東理工大學教授房鼎業(yè)任主編，組織這兩所學校和中國成達工程公司、中國天辰化學工程公司、西南化工研究設計院等國內外有影響的科研院所、工程設計單位的專家學者共同編寫了這部《甲醇工藝學》。

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