煤制甲醇（清洁生产）
在当前石油资源紧缺以及清洁能源、环保需求的情况下，以煤为原料生产的甲醇有望成为替代石油的清洁燃料、化工原料与二次能源。同时我国有着丰富廉价的煤炭资源，因此以煤为原料生产甲醇将是近期的发展方向。
煤与来自空分的氧气在气化炉内制得高CO含量的粗煤气，经高温变换将CO变换为H2来实现甲醇合成时所需的氢碳比，再经净化工序将多余的CO2和硫化物脱除后得到甲醇合成气。由于煤制甲醇碳多氢少，必需从合成弛放气中回收氢来降低煤耗和能耗。回收的氢气与净化后的气体形成甲醇所需的合成气，即(H2-CO2)/(CO+CO2)＝2.00~2.05，经过压缩、合成等工序制得含水粗甲醇，经过精馏工序精制得到产品甲醇。上述八个工序中的气化和合成是二个
决定性的工艺；而空分、变换、净化、压缩、氢回收、精馏均为常见工艺，与相关行业（如冶金、合成氨工业）的工艺基本一致。 原料：煤 纯氧 蒸气；CuO/ZnO/Al2O3；
步骤：
1 壳牌（SHELL）煤气化（SCGP）
属于加压气流床粉煤气化，干煤粉进料，气化剂为纯氧与水蒸气。气化温度约1400~1600℃，气化效率高，碳转化率高达99%，单炉产气能力高，气化反应充分，影响环境的副产物少，属于洁净气化工艺。 SCGP工艺过程概述
1原料煤经粉碎及干燥后，由氮气气流输送至粉煤贮仓
2干燥的煤粉经锁斗系统加压后，通过几组对称式烧嘴与氧气、蒸气一起被送入气化炉。气化炉由外部压力容器和内置的膜式壁组成。
3在气化炉内，煤与氧气和蒸气发生部分氧化反应，操作温度在1400~1600℃，操作压力在2.0~4.0MPa。高温操作不仅使煤中的灰分熔化并流至底部渣池，水淬后变成炉渣被清除，而且还避免了有毒热解副产物，如苯、酚和环状芳烃的形成。
4高温合成气用循环气体激冷，使其中飞灰固化，然后进入合成气冷却器进一步冷却，同时产生高压或中压蒸汽。 5从气化炉出来的合成气流中所夹带的灰分颗粒通过旋风分离器和陶瓷过滤器分离清除。
6离开气化工序的合成气含80%~83%的原煤能量，称之为冷煤气效率。气化炉和合成气冷却器产生的蒸汽含有此外14%~16%的能量。
7经过除尘工序的合成气已基本不含固体颗粒，但仍有从煤中所含的硫化物和氮化物而产生的气态硫、分子态氮以及微量氨及氰化氢。氨和卤素经水洗去除。
8系统的工艺基本上循环使用。为防止微量元素化合物的积累，将除渣和水洗的一部分工艺水排放去进行初步的处理，经汽提将其中酸性气体脱除；经澄清、增稠、过滤，将其中固体物返回气化系统。
2 酸性气体脱除
主要目的是脱除合成气中的CO2、H2S及有机硫。
低温甲醇洗法采用冷甲醇作吸收剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度较大的物理特性，脱除原料气中的酸性气体。
相比较，低温甲醇洗工艺投资高，但物耗和能耗均低，更符合清洁生产的要求。
低温甲醇洗（四塔）工艺
精馏塔填料
冷区：来自变换工段的40℃原料气经进料气冷却器E1与尾气、CO2气及合成气换热后进入CO2吸收塔C1塔下部脱硫段，H2S和COS在此段被吸收后进入脱碳段，此时气体中（H2S+COS）<1ppm。CO2被来自C1塔顶的低温贫甲醇吸收。净化气从塔顶引出，并在无硫甲醇冷却器E17和进料气冷却器E1中回收冷量后送甲醇合成。通过控制入塔的循环甲醇量和段间引出甲醇的冷却温度，使合成气中的CO2含量满足甲醇生产的要求。脱碳段底排出的富甲醇一部分进入脱硫段；另外一部分与净化气在无硫甲醇冷却器E17中冷却，再经无硫甲醇氨冷器E4进一步冷却，减压后进入无硫甲醇闪蒸罐V3中闪蒸。脱硫段的洗液是来自脱碳段的无硫富甲醇，经吸收H2S和COS后成为含硫富甲醇，从C1塔脱硫段底部引出，经含硫甲醇第二换热器E7及含硫甲醇氨冷器E20被冷却降温，减压后送到含硫富甲醇闪蒸罐V2闪蒸。V2和V3的闪蒸气在V2顶部混合后经循环压缩机K1加压冷却后并入进料气中。
出V3的无硫甲醇在H2S浓缩塔C3塔解吸，解吸出的CO2作为尾气的一部分。解吸后的无硫甲醇用于洗涤C3上升气流中的硫化物而使尾气中含硫<25mg/m3。出V2的含硫甲醇减压后进入C3上段，并在此解吸出CO2，解吸气作为尾气。液相与C3塔顶流下的甲醇混合后，用泵从C3塔上段底部抽出并在第三贫甲醇冷却器E8和循环甲醇冷却器E6中换热，使溶解于甲醇中的气体进一步解吸，经过循环甲醇闪蒸罐V7将汽液两相分离。气相送入C3塔上段，
液相再经E7加热后送入C3塔的下段继续解吸，汽液分离后，液相再此下段内用送入的氮气气提，使CO2更进一步解吸，因H2S比CO2的溶液度更大而使H2S在溶液中被提浓了。氮气及气提出的气体经升气板进入C3塔上段，与进到升气板上部的甲醇中解吸出的CO2气体混合，经用塔顶流下的无硫甲醇脱硫后离开C3顶部，即为尾气，经E1回收冷量后排至大气。
热区：由C3塔下段来的釜液用泵加压，经过滤器S2、第二贫甲醇冷却器E9及第一贫甲醇冷却器E10加热后进入甲醇再生塔（或热再生塔）C4的上段，被甲醇再生塔再沸器E11产生的甲醇蒸气和来自甲醇/水分离塔C5的甲醇蒸气加热，此时甲醇在塔底部沸腾，所溶的H2S、COS、CO2全部解吸出来。C4塔顶部逸出气体，经H2S馏分水冷却器E12冷却后进入甲醇再生塔回流液分离罐V6分离，凝液经加压送至C4塔顶部回流。气体在H2S馏分水冷交换器E14和H2S馏分氨冷器E13中换热后进入V5进行气、液分离。液相流到C3塔底部，气相中的一部分送C3塔下部，另一部分经E14回收冷量后，出界区到硫回收工序。
C4塔釜液分为两股，一股经泵加压，在甲醇/水分离塔进料加热器E16中换热后送入甲醇/水分离塔C5。另一股经E10冷却后送甲醇中间贮槽V4，贫甲醇经泵自V4抽出、加压、经E18
冷却后分为两股。极少的一股喷入进料气中，绝大部分（即称净甲醇）则经E9和E8冷却后，进入C1塔上部。
来自C4塔釜作为C5塔回流液的含水甲醇和来自进料气体甲醇/水分离器V1的含水甲醇在C5塔中进行精馏分离，由甲醇/水分离塔再沸器E15提供热源，甲醇蒸气离开C5塔顶部进入C4塔。C5塔釜中的水（含微量的甲醇）送到界区外的污水处理工序。
3 甲醇的合成
德国鲁奇（Lurgi）低压合成甲醇工艺
该流程采用管壳型反应器，催化剂装在管内，反应热由管间的沸腾水带走，并副产高压蒸汽，甲醇合成原料气在离心式透平压缩机内加压至5.2MPa与循环气以1:5的比例混合，混合气在进反应器前先与反应后气体换热，升温至220℃左右，然后进入管壳型合成塔，出气温度约为250℃，经换热冷却至85℃，再用空气和水分别冷却，分离出粗甲醇。
目前ICI和Lurgi技术合成的甲醇产量约占世界甲醇总产量的80%，但从清洁生产角度来说，Lurgi工艺优于ICI工艺。
4 甲醇的精馏
甲醇精馏工艺，国外有ICI的两塔流程和Lurgi三塔流程之分。两塔工艺虽然流程简单、装置投资省，但能耗高；而三塔精馏流程相对较长，但操作能耗较双塔工艺低。从能耗和投资综合考虑，对大、中型甲醇精馏装置，三塔精馏工艺更具优越性。目前在三塔精馏的甲醇
上又增加了回收塔，进一步回收常压精馏塔塔底排出的含少量甲醇的废水，提高产品收率并减少废水污染物产生量。
甲醇三塔精馏工艺技术是为了减少甲醇在精馏过程中的损耗，提高甲醇的收率和产品质量而设计的。预精馏塔后的冷凝器采用一级冷凝，用以脱除二甲醚等低沸点的杂质，控制冷凝器气体出口温度在一定范围内。在该温度下，几乎所有的低沸点馏分都为气相，不造成冷凝回流。脱除低沸点组分后，采用加压精馏的方法，提高甲醇气体分压与沸点，减少甲醇的气相挥发，从而提高了甲醇的收率。作为一般要求的精甲醇经加压精馏塔后就可以达到合格的质量。如作为特殊需要，则再经过常压精馏塔的进一步提纯。生产中加压塔和常压塔同时采出精甲醇，常压塔的再沸器热量由加压塔的塔顶气提供，不需要外加热源。粗甲醇预热器的热量由精甲醇提供，也不需要外供热量。
三塔精馏工艺
出甲醇来自甲醇合成工段闪蒸槽或粗甲醇泵，加碱后送至粗甲醇预热器（C401）管程，被低压蒸汽加热至62℃ ~65℃。进预精馏塔（预精馏塔为填料塔）。控制塔底温度85℃~88℃（塔底由热虹吸式再沸器循环加热），热源为0.45MPa蒸汽，塔底液位为50%，
塔顶温度为73℃，塔顶压力为0.145MPa，塔顶气经过预塔冷凝器（C403）冷却，进入预塔回流槽（F0401），其中不凝气CO2等及二甲醚等轻组分从（C403、F0401）排出进入膨胀器冷却器，部分甲醇回流到（F0401），其余高点放空。预塔回流槽中的冷凝液由回流泵（J0401a，b）抽出送至塔顶打全回流，由回流量控制回流槽液位。
脱去轻组分后，温度约为83℃的粗甲醇自预塔底经加压塔进料泵（I0402a，b）抽出，直接进入加压塔（E0402）第6块塔板。控制塔底温度为130℃左右，压力为0.724MPa，塔底由加压塔再沸器（C0405A/B）加热，热源为0.45MPa低压蒸汽。塔底液位为50%。主塔顶压力为0.674MPa，温度为121℃，塔顶甲醇蒸汽进入冷凝器（C0406a，b）壳程（也是常压塔再沸器），冷凝液入加压塔回流槽（F0402），少量不凝气从回流槽顶部排出高点防空。冷凝器的甲醇一部分经加压塔精甲醇冷却器冷却后采出，去精甲醇计量槽。大部分进入加压塔回流冷却器冷却后由加压塔回流泵（J0403a，b）抽出打回流，由回流量及采出量控制回流槽液位，加压塔回流槽液位为40%。
加压塔塔底液有一部分送至常压塔（E0403），直接进入常压塔第26块塔板（22、30、34层塔板各有一个备用进料口）。常压塔塔底温度控制在111℃，塔底由再沸器（C0406a，b）
加热，热源为加压塔顶出来的甲醇蒸汽。塔底液位控制在50%，压力为0.153MPa。从常压塔的甲醇蒸汽进入常压塔回流槽。由常压塔回流泵（J0404a，b，c）加压，先经常压塔产品冷却器（C0408a，b），将甲醇冷却至40℃，然后将其中的部分甲醇回流至常压塔（E0403），另一部分作为产品采出进入成品库精甲醇计量槽。常压塔回流槽液位控制在40%，液位高低由回流量及精甲醇产品采出量控制。为保证塔顶甲醇质量，在常压塔下部第11、13、15、17、19块塔板上分别设有杂醇油采出口，操作时结合生产情况，将杂醇采出送入杂醇油储罐，根据分析情况再回收利用。塔底控制110℃排出残夜至污水处理。
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