煤氣質量對甲醇生產的影響及解決對策

孫建偉

摘 要：煤氣的質量與甲醇生產的質量密切相關。煤氣質量對甲醇的生產質量起著決定性的作用。一旦煤氣質量出現問題，甲醇的生產就會受到影響，從而減少甲醇的產量。為了避免這種情況，有必要改進和完善現有技術，開發新的氣體處理技術，在一定程度上提高氣體質量，滿足甲醇生產的需求，實現甲醇的增加生產。本文介紹了甲醇生產氣體的過程，分析了煤氣生產對甲醇生產的影響，并提出了增加煤氣產量的方法。

關鍵詞：煤氣;質量;甲醇生產;影響;解決對策

近年來，我國許多甲醇生產企業普遍面臨著煤氣質量不能滿足高質量甲醇生產要求的問題，從而造成甲醇生產的產率穩定性得不到維持。在這種情況下，有關部門必須分析當前所存在的問題，并將工作重點放在提高煤氣質量上，另外，針對實際情況來制定一套相應完善的解決方案，改善煤氣處理技術，力爭確保所產煤氣質量能夠達到滿足于甲醇生產的標準需求，進一步提高甲醇生產產率。只有這樣，才能從根本上改善煤氣處理環節，提高煤氣質量，保證甲醇的生產標準，確保更好地滿足甲醇生產要求，提高甲醇生產質量以及產量的穩定性。

一、主要問題分析

第一，煤氣質量主要是由煉焦生產引起的，具體表現為：大小爐門沒有按時換新與維修，爐門存在縫隙，不具備良好的密封條件，集氣管道沒有足夠的壓力、攔焦機清門與清框功能沒有恢復——這些項目都會導致爐門密封性，炭化室里面有空氣滲透現象，煤氣中的氮氣含量過高，比原本的設計值多出幾倍以上，標準指標為在4%范圍內，然而實際數值達到了15%到18%，所以，導致了荒煤氣量高處了原本的設計范圍，空氣的滲入是導致爐頂溫度高的根本因素，由此又造成了荒煤氣質量與成分的變化，萘、CO、CO2、N2——的含量都遠遠超過一般的焦爐，其中的有效組成成分例如：CH4、H2的含量也會在很大程度上減少，焦油多數不含有輕質成分，但是具有很大粘度，煤氣由于內部含有太多的萘，會導致初冷器具有很高的阻力，需要多次沖洗。

第二，電捕焦油器不具備良好的除油作用，例如：來自于世界知名國家的電捕焦油器在維修后不能達到標準要求，在電捕以后，煤氣內部會含有過量的焦油。

第三，煤氣中含有的一些雜質例如，H2S、HCN、NH等無法被有效清除，化產洗滌所利用的脫硫脫氰方法功能與作用十分有限，無法將荒煤氣或者氨水里面的各類雜質完全排放出去，內部雜志日積月累后，會導致內部氨水質量出現惡化，帶來不良影響，同時也有可能導致換熱器、塔器塔板發生堵塞現象，從而帶來導熱慢的現象。由于受到諸多因素的不良影響，硫化氫或者氨洗滌塔出口指標波動較大，在洗滌后內部的H2SNH3都超出了常規標準。前者的含量達到500-1000毫克每立方米，后者含量達到0.5克每立方米，已經嚴重超出了規范標準。

二、采用煤氣生產甲醇的流程

煤氣作為甲醇生產的原材料，但是化產之后的煤氣中還有著一定的雜質，只有通過相關措施來進行這些雜質的處理，才能夠為后續的甲醇生產奠定良好的基礎。化產后的煤氣一般包含有機硫跟硫化氫這兩種雜質，如果對這兩種雜質沒有進行及時有效的處理，還會導致甲醇生產過程中出現催化劑中毒的問題，并造成大量的經濟損失跟社會損失。我國現階段在甲醇生產過程中通過下述流程來進行煤氣的凈化處理。首先將煤氣通過氣柜進行沉降處理，隨后利用濕法脫硫裝置來進行硫化氫的初步排除，使其滿足甲醇生產工作的具體需求。隨后將煤氣輸入到壓縮機的精脫硫裝置中，進行有機硫的清除處理，避免煤氣中含有的硫元素對于催化劑造成的不良影響。完成煤氣脫硫處理之后，需要利用一定量氧氣對其進行轉化處理，這樣就能夠將煤氣中包含的甲烷轉化為甲醇中的某一組成部分，借此來獲得良好的甲醇生產效果。

三、提高煤氣質量和甲醇生產主要措施

3.1 開展煤氣質量調查分析

在不同的企業中，由于諸多方面的差異，比如設備的型號、年限及生產工藝等方面的差別，導致由于煤氣質量較差而造成生產甲醇的原因是各不相同的。因此，每個企業應當首先根據實際情況針對本企業的煤氣生產中各個環節開展煤氣質量的調查。比如，最簡易的方案就是對產出煤氣進行化驗，檢測其中的含有成分，以及各自所占的比率，然后，對于有一些超標的無益雜氣，可以根據具體的各自處理的方案劃定到相應的流程，這樣就可以做到有的放矢，提高工作效率，達到提高煤氣質量的目的。另外要對每次的調查結果進行匯總和分析之后，應及時制定相關的改進方案并進行備案。

3.2 鼓勵技術創新

技術創新是提高生產力的關鍵。因此，無論是購買一些新機器還是應用其他人開發的新技術，都不應忽視技術創新的重要性。在許多生產案例中，有一個用小想法解決大價格的例子。唯一的問題關鍵是在于我們是否考慮過這個問題，以及我們是否鼓勵員工進行大膽的技術創新。

3.3 添加電捕焦油器裝置

新型電動焦油捕集器在投入生產環節使用時，其功效不僅僅可以有效的提高產后廢氣的處理能力，具有高壓優勢進而能有效的提高化產后氣體中的焦油去除能力。并且，在生產過程中如果增加相應的備用設備，可以避免因生產的設備損壞而造成的任何不便現象的發生。新增加的電動焦油捕集器的標稱處理氣體量為每小時60，000立方米，設備的入口和出口均配有水封。在日常維護過程中，不再需要進行一些小檢查時加盲板。

3.4 添加常壓脫硫裝置

整個氣體預處理工程的主要中心技術是氣體的常壓脫硫，主要發揮的作用包括除去硫化氫、灰塵以及焦油等有害雜質。這些雜質會被再生產過程中的硫泡沫吸附包裹，并隨后與硫泡沫一起從整個系統中除去，從而達到有效地凈化氣體的目的。脫硫后的氣體中硫化氫含量可以降至20mg/m3，從而滿足甲醇生產的要求。由于組合式洗滌塔不僅可以洗滌氨氣，還可以洗滌硫化氫，兩種氣體的洗滌塔具有備用塔，能夠有效地提高氣體的洗滌效率。

3.5 改進煤氣質量要秉持實事求是原則

實事求是就是指一切要從實際出發。比如，在煤氣質量調查中，必須要秉著客觀、科學的態度，避免錯誤和漏洞;在制定改進的方案時，要根據企業的實際情況有明確的目標去設計。簡單地說，每個企業的發展狀況是不同的，有些企業比較強大，資金相對比較豐富，而有些企業相對就比較弱。另外，燃氣質量的提高關系到企業的發展，也關系到企業的發展戰略與問題，如何選擇也是改進計劃的重點這些都需要經過現實、具體地分析問題。最后發現更多的問題，力爭利用最具成本效益的方式達到提高煤氣質量的目的。

3.6 電捕焦油器的應用電捕焦油器在煤氣化產過程中有著非常重要的作用，對于煤氣質量也有著比較大的影響。因此在進行煤氣處理過程中，還需要進行電捕焦油器數量的贖當增加，來讓煤氣處理能力能夠得到進一步的提升，借此來獲得良好的煤氣處理質量，使得煤氣能夠充分滿足后續甲醇生產的具體需求。此外電捕焦油器還具備有高壓電的特征，能夠在很大程度上促使煤氣取出焦油的效果得到大幅度提升。此外在電捕焦油器雙適當增加之后，生產廠家還不需要擔心在生產過程中出現了機器損傷等問題，并能夠隨時啟用備用設備來進行施工，這樣也就可以保障甲醇生產工作的順利進行，并能夠大幅度縮短故障對于生產進度所造成的影響。此外該機器的構造口還擁有著一定的優勢，也就沒有了過多的維修麻煩。通過新增電捕焦油器的模式，能夠讓煤氣的焦油處理能力得到大幅度的提升，而新增的電捕焦油器的公稱處理沒凄涼達到6000m3/h。因為該設備的進出口均存在有水封處理，因此在日常維修過程中還不需要進行盲板的加蓋處理，也就使得維修過程變得更加的方便。

3.7 進行洗滌阻力的合理選擇

只有將煤氣洗滌阻力控制在合理范疇內，才能夠保障煤氣處理環節的順利進行。因此說常壓脫硫塔還需要在現有基礎上來進行洗滌阻力的適當增加，而在鼓風機不便的情況下，還需要保障現有運行的洗滌塔阻力不能增加。此外在煤氣中還有著非常高的氮氣含量，如果未曾進行氮氣的及時處理，還會對甲醇的合成跟煤氣量造成比較大的影響，這也就需要相關甲醇生產企業能夠做好氮氣含量的有效控制，來為后續的甲醇生產奠定良好的基礎。

3.8 化產區域新增電捕焦油器裝置

新增電捕焦油器投入使用之后可以有效的提升其處理能力，并且具有高電壓的優勢，從而有效的增加了煤氣除焦油的效果。而且生產過程中也存在相應的備用設備，不會再出現設備損壞而影響生產的現象。新增的電捕焦油器的公稱處理煤氣量為60000m3/h，并且該設備的進出口都加有水封，日常維修過程中一些小的檢修環節則不再需要加盲板。

3.9 化產區域新增常壓脫硫裝置

整個煤氣預處理項目的核心環節就是煤氣的常壓脫硫，主要具有脫硫、除粉塵、除焦油以及其余有害雜質的功能。這些雜質一般會被再生過程的硫泡沫帶走，然后與硫磺一起被排除整個系統，從而有效的凈化了煤氣。煤氣經過脫硫處理之后的硫化氫含量已經降至了20mg/m3，從而達到了生產甲醇的要求。由于聯合洗滌塔不僅洗滌NH3，而且也能洗滌H2S，并且兩種氣體的洗滌塔均有備用塔，有效的提升了煤氣的洗滌效率。

四、效果評價

截止最近這幾年，不僅有水洗裝置已經被運用，也有其他的裝置被運用，到了現今時代，純煤氣無論在工藝指標、還是在技術水平方面都獲得了很大程度上的發展，在甲醇生產方面也逐漸解決了技術改革之前的問題，例如：壓縮機脫硫的缺乏主動局面。煤氣在被處理以及使用以后，其質量獲得了很大的提高，多項指標都已經達到標準，因此也就免除了由于煤氣質量低下對甲醇生產帶來的不良影響。因為經過潔凈后的煤氣其含硫量達到30到50毫克每立方米，能夠達到干法脫硫原料氣的需要，因此，在這樣的技術條件下大大節省了NHD含水脫硫的資金投入，而且干燥脫硫的催化劑的也能夠長時間使用。因為煤氣具有良好的凈化功能，焦爐煤氣壓縮機無需多次檢測，而且其工作時間也大大延長，沒有經過技術改革的壓縮機工作周期只有幾天，改造后的機器工作能夠達到一個月以上，極大地減少了修護費用，控制了勞動強度，甲醇壓縮機的活門也無需多次更換，在將這一設備進行拆開后，就會發現內部的氣缸、與活門等都很干凈，不會再有焦油粘連，或者結焦的現象出現，保證焦爐氣壓縮機能夠按照常規程序運轉。經過這一技術改造后，甲醇的產量有了很大的提高，從而控制了甲醇事故的出現，保證了甲醇的生產效率。

五、煤氣質量對甲醇生產的主要影響

5.1 煤氣質量比較差不能滿足甲醇生產要求

在煉焦生產過程中由于設備的大小爐門未得到及時維修，導致部分爐門的密封性出現問題，降低了集氣管的壓力，導致攔焦機、推焦機等清框功能不能很好的恢復，致使爐門出現密封不嚴的問題，甚至炭化室內部漏氣比較嚴重，使煤氣中氮氣的濃度高出標準值的2-3倍，這嚴重影響了煤氣的質量。空氣的進入也會導致爐頂溫度升高，進而改變了煤氣的質量及組分，一氧化碳、二氧化碳、萘、氮氣的濃度遠遠高于一般的煤氣，而有效氫氣、甲烷的濃度卻大大降低。

5.2 煤氣中H2S、NH3、HCN的脫除率比較低

煤氣的化產洗滌一把采用了AS循環的方法完成脫氰脫硫、工作，我國煤氣的質量很難與德國相比，并且要想保證H2S、NH3長期滿足生產標準是比較困難的。AS流程本身存在一定的缺陷，其中最主要的缺陷就是通過煤氣及氨水中帶來的各種雜質經過溶液洗滌之后其中的一些雜質無法完全排出，進而積累下來，導致汽提水、脫酸貧液以及剩余氨水質量惡化。除此之外還會造成塔器塔板、換熱器、填料堵塞，影響了傳質傳熱的效果。如今脫酸貧液、汽提水以及剩余氨水換熱器等的運行周期比較短，因此每隔半個月左右就要對其進行清理。AS脫硫工藝自身存在的主要弱點是HCN的脫硫效率比較低，理論值為60%，但是實際值中HCN卻高達0.95g/m。HCN在較高的溫度下，還會腐蝕設備，尤其是溶液NHD對再生塔的腐蝕更為嚴重，直接影響到了脫硫工作的順利進行。

六、工藝裝置介紹

6.1 化產區域新增電捕焦油器。新電捕投用后可以充分發揮其處理能力大、電壓高的優勢，以增加除焦油的效果。同時也有了備用設備，不至于對生產造成大的影響。新增的電捕焦油器，規格為準5200×H14230，公稱處理氣量60000m3/h。進出口加水封，日常小的檢修不需要再加盲板。

6.2 化產區域新增洗苯塔系統。目前在洗滌工段，H2S洗滌塔和NH3洗滌塔均有備用塔。因為聯合洗滌塔既能用作H2S洗滌塔使用，又能作為NH3洗滌塔使用。但洗苯塔卻沒有備用塔，最終新洗苯塔比原洗苯塔直徑加粗250mm，高度增加3m。把德國原設計的4層填料改為3層，填料總高度由11750mm加高到15000mm。如果粗苯再生效果好，改造后單塔粗苯含量可降到4g/m3以下。

6.4 化產區域新增常壓脫硫。常壓脫硫是整個煤氣預處理項目的核心，具有脫硫、除焦油、粉塵及其他有害雜質的功能。這些雜質通過再生過程中的硫泡沫帶出，最終與硫磺一起排出系統，起著凈化氣體的作用。脫硫后的硫化氫含量由600mg/m3左右降到20mg/m3以下，能夠徹底改變煤氣中硫化氫高的局面。

6.5 水洗。本工段的主要任務是將常壓脫硫來的焦爐煤氣進行脫苯脫焦油及降塵處理，然后送入氣柜。從常壓脫硫來的焦爐煤氣，在此經過洗滌塔再次洗滌。洗滌塔分為上下兩段，在下段采用空塔噴淋常溫水洗，以洗掉焦爐煤氣中的灰塵;上段采用18℃的低溫水洗，洗滌大部分萘、苯、焦油和塵等。洗滌塔塔徑為5.2m，上段填料為對邊距220mm、高65mm的七連環陶瓷填料，層高6m，下塔采用空塔。5）甲醇電捕焦油器。電捕焦油器是焦爐煤氣進壓縮機前最后的凈化設備。電捕的作用非常關鍵。除焦油外，還起著凈化粉塵等作用，除油和塵粒效率達90%以上，使焦爐煤氣中焦油和灰塵含量降至10ppm以下。2臺電捕焦油器直徑5200mm，單臺處理公稱能力為60000m3/（h·臺）。經處理后，出電捕焦油器的焦爐煤氣中焦油含量≤5mg/m3，含塵量≤5mg/m3，送至壓縮工段。6）新增氧化鋅脫硫槽。甲醇工程原設計焦爐煤氣出干法脫硫后，總硫將降到0.1ppm以下。但實際操作過程中，干法出口分析總硫為零，而轉化出口H2S經常超標。本次改造在轉化工段后新增加1臺常溫氧化鋅脫硫槽，作為合成催化劑保護措施。氧化鋅槽裝置為VK=60m3，催化劑硫容大于10%，更換周期為2年。脫硫后硫化氫在0.1ppm以下

七、注意事項

7.1 煤氣洗滌阻力是項目運行成功的關鍵，因為常壓脫硫塔在現有的基礎上增加了500～1000Pa的阻力。在鼓風機不變的情況下，必須保證目前運行的洗滌塔阻力不能增加。在投用前如果阻力升高需提前倒塔處理。

7.2 粗苯洗油蒸餾再生要順行，否則洗苯投用后效果不明顯，仍然還會堵塔，增加阻力。

7.3 煤氣中的氮氣含量依然較高，氮氣的存在對甲醇的合成和煤氣量影響比較大，現正在積極采取措施解決煉焦生產中存在的問題，以降低煤氣中氮氣含量。

總結

綜上所言，用煤氣生產甲醇的方案不僅實現了煤氣的充分利用價值，減少了空氣的污染，而且有效地促進了甲醇的生產過程的發展。然而，在利用煤氣生產甲醇時，煤氣質量水平的高低直接影響著甲醇的生產效率，因此，應當根據實際問題采取相應的措施，要積極改善煤氣質量，提高煤氣的生產水平，利用科學的技術手段來完善生產設備，達到對煤氣純度的提高的目的，進而保證了甲醇的生產質量，達到提高甲醇的生產質量和效率目的。

參考文獻

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