（5） CO2的脱除
目前新型的煤化工项目采用的多为能同时除去硫化物和CO2的低温甲醇法、NHD和MEDA法。[1]
3.2 甲醇的制备
3.2.1 甲醇的性质
甲醇是一种无色、透明、易燃、易挥发的有毒液体，有酒精气味，相对密度0.792。甲醇具有强烈的毒性，饮入5—8ml致人双目失明，饮入30ml则致人死亡，故操作场所空气中甲醇允许浓度为0.05mg/L。蒸气与空气混合物爆炸极限 6～36.5 % ，能与水、乙醇、乙醚、苯等有机溶剂相混溶，遇热、明火或氧化剂易燃烧。燃烧反应式为：
2 CH3OH + 3 O2 → 2 CO2 + 4 H2O
3.2.2 合成气制甲醇
工业上生产甲醇曾有过许多方法，如木材干馏法制甲醇，氯甲烷水解法也可以生产甲醇，甲烷部分氧化法可以生产甲醇，但因生产技术等方面的原因，这些方法工业上尚未广泛采用。
目前，工业生产上主要是采用合成气(CO+H2)为原料，化学合成法合成甲醇，其反应式如下所示：
CO+H2→CH3OH
以一氧化碳与氢气为原料合成甲醇的方法有高压、中压和低压三种方法。
表3.1合成甲醇反应工艺条件
条 件 方 法 催 化 剂 压力/MPa 温 度/℃ 高压法 低压法 ZnO-Cr2O3二元催化剂 25～30 300～400 240～270 1924 1966 备 注 CuO-ZnO-Cr2O3或CuO-ZnO-Al2O3三元催5～ 10 化剂 中压法 CuO-ZnO-Al2O3三元催化剂 10～15 240～270 1970
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3.2.3 低压法合成甲醇的工艺
用一氧化碳与氢气为原料在低压（5.0MPa）和275℃左右的温度下，采用铜基催化剂（Cu-Zn-Cr）合成甲醇。这种方法是70年代实现工业化的合成甲醇方法。低压法成功的关键是采用了铜基催化剂，铜基催化剂比锌--铬催化剂活性好得多，使甲醇合成反应能在较低的压力和温度下进行。铜基催化剂的选择性比锌--铬催化
剂好，因此，消耗在副反应中的原料气和粗甲醇中的杂质都比较少。 1主反应
CO+2H2→CH3OH
当反应物中有二氧化碳存在时，二氧化碳按下列反应生成甲醇： CO2+3H2→CH3OH+H2O CO+2H2→CH3OH
两步反应的总反应式为： CO2+3H2→CH3OH+H2OH+H2O
2．副反应又可分为平行副反应和连串副反应。 ①平行副反应 CO+3H2→CH4+H2O 2CO+2H2→CH4+CO2 4CO+8H2→C4H9OH+3H2O 2CO2+4H2→CH3OCH3+H2O
当有金属铁、钴、镍等存在时，还可能发生生碳反应。 2CO→CO2+C ②连串副反应
2CH3OH→CH3OCH3+H2O
CH3OH+n CO+2nH2→CnH2n-1CH2OH+H2O CH3+nCO+2（n-1）H2→CnH2n-1COOH+nH2O
这些副反应的产物还可以进一步发生脱水、缩合、酰化或酮化等反应，生成烯烃、酯类、酮类等副产物。当催化剂中含有碱类时，这些化合物的生成更快。
副反应不仅消耗原料，而且影响甲醇的质量和催化剂寿命。特别是生成甲烷的反应为一个强放热反应，不利于反应温度的操作控制，而且生成的甲烷不能随产品冷凝，甲烷在循环系统中循环，更不利于主反应的化学平衡和反应速率。
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低压法甲醇合成的工艺流程如图所示：
图3. 3低压法甲醇合成的工艺流程
1-加热炉；2-转化器；3废热炉；4-加热器；5-脱硫器；6、12、17、21、24-水冷器；7-气液分离器；8-合成气压缩机；9-循环气压缩机；10-甲醇合成塔； 11、15-热交换器；13-甲醇分离器；14-粗甲醇中间槽；16-脱轻组分塔；18-分
离器；19、22-再沸器；20-甲醇精馏塔；23-CO2吸收塔
这是目前各生产厂家普遏采用的工艺流程。由制气、净化、压缩和合成、精制四大部分组成，此处主要讨论压缩、合成、精制部分。
利用煤转化后得到的（H2+CO）合成气，经换热脱硫，脱硫后的合成气含硫不超过0.5 10 ，经水冷却，分离出冷凝水后，进入合成压缩机（三段），压缩至压力略低于5MPa，与循环气混合后在循环气压缩机中增压至5MPa，进入合成反应器，在催化床层中进行合成反应。合成反应器为冷激式绝热反应器，催化剂为铜基催化剂，操作压力为5MPa，操作温度为 240～270 。由反应器出来的气体含甲醇6％～8％，经热交换器与合成气进行热交换后进人水冷器器，使产物甲醇冷凝。然后在甲醇分离器中将液态的甲醇与气体分离，再经闪蒸除去溶解的气体，得到反应产物粗甲醇送精制。甲醇分离器分出的气体含大量的氢和一氧化碳，返回循环气压缩机循环使用。为防止情性气体积累，将部分循环气放空。
粗甲醇中除含甲醇外，还含有两大类杂质。一类是溶于其中的气体和易挥发的轻组分，如氢气、一氧化碳、二氧化碳、二甲醚、乙醛、丙酮、甲酸甲酯和羟基铁等；另一类是难挥发的重组分，如乙醇、高级醇、水等。可用两个塔予以精馏。
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粗甲醇首先进入脱轻组分塔，塔顶分出轻组分，经冷凝后回收其中所含甲醇，不凝气放空。此塔一般为板式塔，约为40～50块塔板。塔釜液进入甲醇精馏塔，顶来出产品甲醇，重组分乙醇、高级醇等杂醇油在塔的加料板下6～14块板处侧线气相采出，水由塔釜分出，经回收余热后送废水处理。甲醇精馏塔力60～70块塔板。
由于低压法合成的甲醇杂质含量少，净化比较客易，利用双塔精制流程，便可以获得纯度（质量分数）高达99.85％的精制产品甲醇。 3.2.4 甲醇合成反应器
1．工艺对甲醇合成反应器的要求
①甲醇合成是放热反应，因此，合成反应器的结构应能保证在反应过程中及时将反应放出的热量移出，以保持反应温度尽量接近理想温度分布。
②甲醇合成是在催化剂作用下进行，生产能力与催化剂的装填量成正比例关系，所以要充分利用合成塔的客积，尽量多装催化剂，以提高设备的生产能力。
③高空速能获得高产率，但气体通过催化剂床层的压力降必然会增加，因此应使合成塔的流体阻力尽可能小，避免局部阻力过大的结构。同时，要求合成反应器结构必须简单、紧凑、坚固、气密性好，便于拆卸、检修。
④尽量组织热量交换，充分利用反应余热，降低能耗。
⑤合成反应器应能防止氢、一氧化碳、甲醇、有机酸及羰基物在高温下对设备的腐蚀,要求出塔气体温度不得超过160℃。因此，在设备结构上必须考虑高温气体的降温问题。
⑥便于操作控制和工艺参数调节。 （2）合成反应器的结构与材质
甲醇合成反应器的结构型式较多，根据反应热移出方式不同，可分为绝热式和等温式两大类；按照冷却方式不同，可分为直接冷却的冷激式和间接冷却的列管式两大类。以下主要介绍低压法合成甲醇所采用的冷激式和列管式两种反应器。
①冷激式绝热反应器
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