基于焦爐氣為原料生產甲醇的凈化工藝的應用探討

王燕燕(河北省定州市定州天鷺新能源有限公司 073000)

我國焦炭的產量居于世界第一位，煉焦工序中所產生的焦爐煤氣也極大，若對其全部進行燃燒處理，不僅會對環(huán)境造成污染，而且會帶來經濟利益的損失。現(xiàn)在我國對于煉焦副產品的綜合利用正在逐步成熟，如返回煉焦爐作為熱源、送入城市管網、經凈化后制取甲醇均為其中有益的嘗試，下面重點介紹以焦爐煤氣為原料生產甲醇過程中所應用的凈化工藝，并具體分析可能出現(xiàn)的問題所在。

一、焦爐氣制甲醇工藝流程

利用焦爐煤氣制甲醇工藝首先要進行焦爐氣的粗制，即經冷凝鼓風、電捕、脫硫、脫氨、脫苯等工序進行化工產品回收。將焦爐氣通入氣柜中進行緩沖，然后經過壓縮后進入濕法脫硫轉化工序，經過NH D溶液吸收后，在將氣體通入到干法脫硫工序，采用鐵錳和氧化鋅脫硫的方法，使總硫含量降低至10-7以下。下一工序是對甲烷的轉化，應用烴類純氧、蒸汽催化部分氧化技術，使焦爐氣中甲烷和高碳烴轉化為甲醇合成的有效成分，制得合格的甲醇合成新鮮氣。精制氣經合成氣、循環(huán)氣聯(lián)合壓縮機壓縮至5.0～5.5M Pa，進行甲醇合成，最后將生成的粗送入到精餾工藝。

二、焦爐氣的凈化

焦爐氣的凈化可以分為初凈化和精脫硫兩個主要部分，初凈化的產物是凈煤氣，該產品后續(xù)進入精脫硫階段進行二次處理。

1.初凈化

初凈化具體包括A S氨硫循環(huán)洗滌、脫硫、脫氰、脫氨、洗苯、氨分解、S和粗苯回收等幾個主要階段，其中對焦爐氣進行凈化處理的一道重要工序就是脫硫，以防止超標的硫含量給催化劑的活性和使用壽命造成不利影響，初凈化工序中的脫硫主要是指濕法脫硫。

濕法脫硫主要是利用NH D溶液對粗制后的焦爐氣中的H2S和部分有機硫進行吸收，以減輕H2S和氰化物對裝置的腐蝕，同時減輕焦爐氣作為燃料氣體時對空氣造成的污染和對催化劑壽命造成的不利影響。吸收硫之后的NH D溶液又可以經過減壓、蒸餾的方法，回收硫磺，其中NH D貧液可以循環(huán)使用。

2.精脫硫

根據對初凈化工序的分析可知，理論上NH D溶液脫硫出口氣體中的主要成分為COS，因此干法脫硫應用加氫轉化的方法，在高溫下使用鐵鉬脫硫轉化劑將有機硫轉化為易于吸收的硫化氫，再通過鐵錳脫硫器而脫除，最后利用氧化鋅將氣體中的總硫含量降低至10-7精度之下。精脫硫工藝可以有效的遏止有機硫難以脫除的問題，并克服了CO對有機硫轉化的不利影響，對有機物中的烴類進行加氫飽和，有效的保護了后續(xù)催化劑的正常使用。

三、焦爐氣的轉化

隨著工藝技術的發(fā)展，對甲烷氣體進行轉化的方法也逐漸演進，目前通用的主要有非催化部分氧化轉化、蒸汽轉化、純氧催化部分氧化轉化等幾種方法，下面分別加以說明。

若采用蒸汽轉化方法就必須采用一段轉化、二段純氧轉化工藝，爐體本身的工況及結構特點決定了對于頂部燒嘴、轉化管、下集氣管等管道必須使用特殊管材，此外還需要使用龐大的空分裝置，所以一次性投資比較大，更多的被早期建設的煉焦廠應用。

對于于非催化氧化工藝，這一技術的轉化發(fā)生在非催化劑的轉化爐中，原料氣體不需要經過凈化就可直接輸入到轉化爐中。次工藝的缺點是原料氣體消耗比較大，氧耗、蒸汽消耗均高于純氧催化法，且轉化溫度過高，轉化后氣體中含有較多的CO，必須進行進一步的脫碳凈化。目前，非催化部分氧化更多的應用于實驗室中，還沒有采用該法的工業(yè)裝置。

純氧催化部分氧化轉化工藝是目前應用于工廠中的比較先進的設施，它只需要使用一臺結構簡單的轉化爐，工序流程短，節(jié)約能耗。并且可以避免蒸汽轉化外部間接加熱的形式，而是采用純氧自熱式部分氧化轉化，反應速度比蒸汽法快，燃料氣體消耗量小，焦爐氣利用率高，轉化率高，一次投資費用小，此外還具有甲烷轉化后氣體成分合理的優(yōu)點，正被愈來愈多的工廠使用。

四、制取甲醇工藝中可能出現(xiàn)的問題分析

1.焦爐氣壓縮機

焦爐氣的成分可能會對焦爐氣壓縮機產生影響，當進入甲醇裝置的焦爐氣所含雜質超過設計值時，會對機械造成多種故障。如，硫磺、碳銨、焦油、粉塵、苯等雜質太多，就會堵塞氣閥流道,造成氣閥啟閉不能到位，導致超溫現(xiàn)象的出現(xiàn)；而硫化物超標還可能致使閥片金屬變脆，彈簧老化，造成漏氣或活門片斷裂的出現(xiàn)。

處理措施：更換各級進氣過濾網，防止目數過多的過濾網給吸氣帶來太大阻力；定期檢查氣閥、彈簧、活塞環(huán)的狀況，對出現(xiàn)問題的及時進行變更；強化焦爐氣凈化效果，盡可能將雜質脫除干凈。

2.濕法脫硫系統(tǒng)

焦爐氣中的組成成分對于NH D溶液的脫硫效果和使用壽命都有著一定的影響，當進入NH D溶液的氣體中硫化物和有機物超標嚴重時就會造成液體污染，使其顏色由淡黃色變?yōu)樽睾谏招Ч儾睿隹跉怏w中硫化氫成分出現(xiàn)巨大波動，并給后續(xù)的干法脫硫劑壽命帶來不利影響。此外，造成NH D脫硫效果差的原因還有吸收溫度、壓力不合理的因素。

處理措施：增加溶液儲槽，對NH D溶液進行分離和過濾回收，采用陶瓷膜過濾器對溶液進行過濾,將濾后混合物靜置分層,將上部溶液送回系統(tǒng),底部污染物擬采用壓濾處理。同時還可以增加地下槽向再生塔提供補液，提升其再生能力。

3.轉化爐

進入轉化爐中的蒸汽包括焦爐氣中所飽和的蒸汽、富氧蒸汽和保護轉化燒嘴的保護蒸汽三種。由于富氧蒸汽需要量大，閥門管徑比較大，而第一、三路蒸汽的可調節(jié)范圍又非常小，這樣就無法形成有效控制，造成進入爐中的蒸汽量比較大，容易發(fā)生變化反應。其結果是轉化爐出口氣體成分不合要求，CO含量降低，氫氣和二氧化碳含量增大，甲醇合成氣的一次轉化率降低，粗甲醇中的甲醇含量降低，給精餾系統(tǒng)造成了較大的壓力。

處理措施:控制入爐水碳比，提高系統(tǒng)負荷；控制富氧蒸汽加入量，減少熱水塔出口蒸汽添加量；根據實際，適當減少燒嘴的保護蒸汽用量。

結語

甲醇是化工生產中常用的一種，而煉焦裝置的副產品——焦爐氣正是生產甲醇的優(yōu)良原料，這樣既可以在一定程度上緩解我國能源緊缺的形勢，又能為煉焦企業(yè)“變廢為寶”提供了一條新思路。而且，這一工藝目前在中國已經比較成熟，技術工藝也比較可靠，很多企業(yè)都實現(xiàn)了較高的轉化率，實現(xiàn)了經濟效益和社會效益的共贏，基于焦爐氣為原料生產甲醇的工藝值得繼續(xù)在全國范圍內推廣。

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