利用二氧化碳生产甲醇的工艺流程设计文献综述【文献综述】
毕业论文文献综述
化学工程与工艺
利用二氧化碳生产甲醇的工艺流程设计
一、前言部分
二氧化碳的排放造成全球气候变暖，是近几年来世界各国所重视的课题。除了提高资源使用效率（低碳经济）外，二氧化碳的捕集、封存及再利用（CCS）技术受到广泛关注。该技术不仅可以减少大气中二氧化碳的浓度，降低温室气体的排放和减少环境污染，而且可以得到高纯度二氧化碳并成为制造化学品的含碳原料，变废为宝，增加经济效益。该技术是控制温室气体排放，实现含碳资源循环利用的应用途径之一。
随着节约能源和保护环境上升为基本国策，以及节能减排工作的进一步深入，可持续发展日益重要，甲醇将再次被研究人员重视，以致于有关甲醇的下游产品及技术发展的更加透彻，从而甲醇的市场会变的更大。
二、主体部分
2.1.二氧化碳的简介
二氧化碳是工业的主要排放物，是引起全球温室效应的主要气体之一，更是一种重要的碳资源。二氧化碳分子结构很稳定，化学性质不活泼，没有闪点，不燃性气体；无无味，无毒性。二氧化碳的用途极广，以下通过三种不同状态下的二氧化碳进行介绍。
2.1.1.干冰
液态二氧化碳蒸发时会吸收大量的热，而当它释放大量的热则凝成固体二氧化碳，俗称干冰。干冰的用途范围广泛，在食品、卫生、餐饮中都有大量利用。
①干冰在石油化工的应用。
转租注意事项清洗主风机、气压机、烟机、汽轮机、鼓风机等设备及各式加热炉、反应器等结焦结炭的清除。清洗换热器上的聚氯乙烯树脂；清除压缩机、
储罐、锅炉等各类压力容器上的油污、锈污、烃类及其表面污垢；清理反应釜、冷凝器；复杂机体除污；炉管清灰等。
②干冰在食品、制药方面有广泛应用。
可以成功去除烤箱中烘烤的残渣、胶状物质和油污以及未烘烤前的生鲜制品混合物。有效清结烤箱、混合搅拌设备、输送带、模制品、包装设备、炉架、炉盘、容器、辊轴、冷冻机内壁、饼干炉条等。
干冰清洗的益处：排除有害化学药剂的使用，避免生产设备接触有害化学物和产生第二次垃圾；拟制或除掉沙门氏菌、利斯特菌等细菌，更彻底的消毒、洁净；排除水刀清洗对电子设备的损伤；最小程度的设备分解；降低停工时间。
③干冰在印刷工业的应用。
清除油墨很困难，齿轮和导轨上的积墨会导致低劣的印刷质量。干冰清洗可去除各种油基、水基墨水和清漆，清理齿轮、导轨及喷嘴上的油污、积墨和染料，避免危险废物和溶液的排放，以及危险溶剂造成的人员伤害。
④干冰在电力行业的应用。
可对电力锅炉、凝汽器、各类换热器进行清洗；可直接对室内外变压器、绝缘器、配电柜及电线、电缆进行带电载负荷（37KV以下）清洗；发电机、电动机、转子、定子等部件无破损清洗；汽轮机、透平上叶轮、叶片等部件锈垢、烃类和粘着粉末清洗，不需拆下桨叶，省去重新调校桨叶的动平衡。
干冰清洗的益处：使被清洗的污染物有效地分解；由于这些污染物被清除减少了电力损失；减少了外部设备及其基础设备的维修成本；提高电力系统的可靠性；非研磨清洗，保持绝缘体的完整；更适合预防性的维护保养。
⑤干冰在汽车工业的应用。
清洗门皮、蓬顶、车厢、车底油污等无水渍，不会引致水污染；汽车化油器清洗及汽车表面除漆等；清除引擎积碳。如处理积碳，用化学药剂处理时间长，最少要用48小时以上，且药剂对人体有害。干冰清洗可以在10分钟以内彻底解决积碳问题，即节省了时间又降低了成本，除垢率达到100%
等等。
2.1.2.二氧化碳超临界萃取技术
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现国内外正在致力于发展一种新型二氧化碳利用技术──CO₂超临界萃取技术。运用该技术可生产高附加值的产品，可提取过去用化学方法无法提取的物质，且廉价、无毒、安全、高效。它适用于化工、医药、食品等工业。
二氧化碳在温度高于临界温度（Tc）31℃、压力高于临界压力（Pc）3MPa的状态下，性质会发生变化，其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体的100倍，因而具有惊人的溶解能力，——称为超临界流体。用它可溶解多种物质，然后提取其中的有效成分，具有广泛应用。
传统提取有效成份的方法如水蒸汽蒸馏法、减压蒸馏法、溶剂萃取法等，但工艺复杂、纯度不高，而且易残留有害物质。而二氧化碳超临界萃取廉价、无毒、安全、高效，可以生产极高附加值的产品。
用超临界CO
2
萃取法可以从许多种植物中提取其有效成分，而这些成分过去用化学方法是提取不出来的。除了用在化工、化工等工业外，还可用在烟草、香料、食品等方面。如食品中，可以用来去除咖啡、茶叶中的，可提取大蒜素、胚芽油、沙棘油、植物油以及医药用的、阿托品、人参素、虾青素（英文称astaxanthin，简称ASTA）及银杏叶、紫杉中的有价值成分。
液体CO
2和超临界CO
2
office有鬼均可作为溶剂，尽管超临界CO
2
具有比液体CO
2西开教堂
更高
的溶解性(具有与液体相近的密度和高溶解性，并兼备气体的低粘度和高渗透力)。但它对设备的要求比液体CO
2
高。
2.1.
3.气体二氧化碳原料
如前所述，目前已经开发和研究出了以二氧化碳为原料气的多种化学产品，
例如，那些在尿素和无机碳酸盐的生产中利用CO
2的生化过程。目前，全球的CO
2
利用量是每年约120 Mt（30 Mt 碳/a），不包括对EOR的利用。大多数（占总数的三分之二）是用于生产尿素，用在肥料和其他产品的生产，如表1。
表1.以CO
2
为原料可制得的化工产品
其中CO斯卡布罗集市的歌词
2
催化加氢可以生产多种化工产品，如甲醇、二甲醚、天然气等。在
CO
2 加氢的反应中，CO
2
首先与催化剂形成活性中心配体，然后再与氢生成相应的
化合物。
2.2.合成甲醇技术
甲醇是C₁化学的基础物质和重要的有机化工原料，也是一种洁净高效的车用燃料和大功率燃料电池的原料，主要应用于精细化工、塑料等领域，可用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲酯等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。
合成甲醇可以固体（如煤、焦炭）、液体（如原油、重油、轻油）或气体（如天然气及其他可燃性气体）为原料，经造气净化（脱硫）变换，除去二氧化碳，配制成一定的合成气（CO和H₂）。在不同的催化剂存在下，选用不同的工艺条件单产甲醇（高压法、低压和中压法）或与合成氨联产甲醇（联醇法）。将合成后的粗甲醇经预精馏脱除甲醚等副产品，精馏而制得成品甲醇。
2.2.1.传统甲醇合成技术
目前世界上唯一的甲醇合成方法是通过合成气（CO和H₂）合成甲醇，由合成气生产甲醇不论采用怎样的原料和技术路线，大致可以分为以下几个工序：如图1。
从原则上讲，凡是能产生合成气的原料斗能按图1生产甲醇，所以不同原料生产甲醇的差别在于合成气的制造，目前甲醇合成气的制造主要通过天然气、煤、焦炉气等产生的。
图1.甲醇生产流程示意图
2.2.1.1.天然气制甲醇合成气工艺
在国外甲醇生产中，以天然气为原料的约占80%，煤仅占2%：在我国，已建和在建的甲醇装置中以天然气为原料的约占三分之一。天然气制甲醇工艺总体上可分为三大类，如图2所示。
图2.天然气制甲醇合成气
国家领土面积排名①蒸汽催化转化

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