淺談焦爐煤氣制甲醇的工藝技術(shù)分析及優(yōu)化措施

王志文

摘 要：在焦爐煤氣制備甲醇的過程中，甲醇轉(zhuǎn)化率低，能耗高的問題是制約生產(chǎn)工藝水平提升的典型問題。對焦爐煤氣制甲醇的工藝技術(shù)流程進行梳理，對水烴比、氧氣含量、溫度等影響工藝技術(shù)效果的因素進行分析，提出焦爐煤氣制甲醇工藝技術(shù)的優(yōu)化措施，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：焦爐煤氣、;甲醇制備、;工藝流程、;工藝優(yōu)化措施

1引言

在工業(yè)生產(chǎn)中，甲醇是重要的原料之一，不僅可以作為吸收劑，還可以作為液體原料用于多種化工制品的生產(chǎn)。在制備甲醇的工藝中，焦爐煤氣制甲醇工藝有效利用了焦化產(chǎn)物，因此是一種資源利用效率較高的制備工藝，在行業(yè)中應用越來越多。隨著焦爐煤氣制甲醇工藝技術(shù)的應用，對工藝技術(shù)進行分析并探索工藝優(yōu)化措施十分必要。

2焦爐煤氣制甲醇的工藝技術(shù)流程

焦化后的焦爐氣先進入到脫萘罐中，在脫萘罐中去除焦油、萘等雜質(zhì)，凈化后的焦爐氣進入到氣柜貯存，然后再進入到焦爐氣壓縮機中加壓。在壓縮機中對焦爐氣進行加壓，加壓后的煤氣進入到脫油罐和粗脫硫罐，去除焦爐氣中的油水，大部分硫化氫。然后氣體進入到綜合加熱爐加熱，之后進入到加氫罐，在其中有部分有機硫和氫發(fā)生反應，生成硫化氫，再進入到一級脫硫罐中去除焦爐氣中的硫化氫。剩余的有機硫經(jīng)過二級加氫裝置，在其中經(jīng)過進一步轉(zhuǎn)化后進入到二級脫硫罐，脫除硫化氫，之后進入到轉(zhuǎn)化工序。經(jīng)過精脫硫后的焦爐氣和蒸汽按比例進行混合，混合氣進入到綜合加熱爐中進行預熱，然后進入到加熱段，加熱后進入到純氧轉(zhuǎn)化爐。焦爐氣和氧氣在其中燃燒并發(fā)生轉(zhuǎn)化反應，得到轉(zhuǎn)化氣，轉(zhuǎn)化氣中CH4含量小于1%。然后經(jīng)過換熱器對氣體進行降溫，溫度達到40℃左右通過氣液分離器，去除轉(zhuǎn)化氣中的游離水，然后氣體進入到常溫氧化鋅脫硫罐，在其中進行脫硫脫氯，硫和氯分別達到≤0.1PPm后，進入到合成氣壓縮工序。經(jīng)過合成氣壓縮機的轉(zhuǎn)化氣壓力升高，進入到合成工序，氣體和合成塔中的催化劑發(fā)生反應，得到的反應氣經(jīng)過冷卻，溫度降低到40℃后進入到甲醇分離器。經(jīng)過分離后，下部得到液體粗甲醇，進入閃蒸槽，經(jīng)過閃蒸，減壓后進入精餾系統(tǒng)。制備得到的精甲醇輸送到計量槽，然后再經(jīng)過泵輸送到成品罐區(qū)。

3轉(zhuǎn)化工藝的影響因素

3.1水烴比的影響

不同的水烴比對焦爐煤氣制甲醇的轉(zhuǎn)化率有較大的影響。技術(shù)人員對不同水烴比情況下的甲醇轉(zhuǎn)化效率進行對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著水烴比的增加，出口氣體中的一氧化碳比例減少，二氧化碳比例增加，氫氣以及甲烷的比例變化不明顯。隨著水烴比的增加，出口溫度降低。因此，在實際工藝生產(chǎn)中，其他工藝條件滿足生產(chǎn)需求的前提下，可通過增加焦爐煤氣的水烴比來提升焦爐煤氣轉(zhuǎn)化率，提高甲醇產(chǎn)量。需要注意的是，水烴比并不是越大越好，應保持在較高的合理范圍內(nèi)，如果水烴比過大，會導致反應器中二氧化碳增加，反而對甲醇合成反應產(chǎn)生抑制作用，

3.2氧氣含量的影響

技術(shù)人員對氧氣的含量以及焦爐煤氣轉(zhuǎn)化情況進行分析，通過對比試驗發(fā)現(xiàn)，隨著氧氣含量的增加，甲烷的含量減少，一氧化碳的含量增加，氫氣和二氧化碳含量變化不明顯。當氧氣含量逐漸增加時，參與到轉(zhuǎn)化反應中的氫氣的量也逐漸增加，反應器中的溫度升高，反應器出口處的水量比入口處的水量多，導致甲醇合成成本增加。因此，并不是氧氣含量越多越好，應合理控制在一定范圍，避免氧氣含量過低或過高，保證焦爐煤氣制甲醇轉(zhuǎn)化反應的轉(zhuǎn)化率，也避免氫氣消耗量太多。

3.3溫度的影響

由于溫度升高導致焦爐煤氣的體積增大，密度隨之降低，這時單位體積內(nèi)焦爐煤氣的有效成分降低，導致甲醇產(chǎn)量降低。受到溫度影響，壓縮機打氣量發(fā)生變化。在環(huán)境溫度較高時，壓縮機打氣量較低;在環(huán)境溫度較低時，壓縮機打氣量較高。因此，在其他條件不變的情況下，溫度對壓縮機打氣量產(chǎn)生影響，造成甲醇產(chǎn)量波動。

4工藝技術(shù)優(yōu)化措施

在焦爐煤氣的凈化環(huán)節(jié)，加強對氣體中含硫組分的分析，對壓縮機的運行情況進行監(jiān)控，保證焦爐煤氣凈化充分。加強對焦爐煤氣凈化工藝的研究，對凈化工藝的效果進行分析評價，制定脫硫工藝優(yōu)化策略，盡量和濕法脫硫結(jié)合起來， 保證在焦爐煤氣制甲醇過程中的各項工藝指標合格。

甲醇合成環(huán)節(jié)，注重氫碳比的分析和控制。甲醇中的氫元素消耗對合成反應有密切影響，因此通過對氫元素消耗特征進行分析，制定原料質(zhì)量控制措施，保證氫氣含量在合理范圍。合成反應中，適量加入氫氣可抑制甲醇合成反應中副反應進行，可避免催化劑中毒，提升甲醇合成質(zhì)量。甲醇合成中通常實際的氫碳比高于設計的最佳氫碳比，導致多余的氫氣在循環(huán)回路中。這一情況會造成壓縮機工作量增加，導致設備能耗增大，而且廢氣排放量增多，不利于環(huán)保管理。在進行具體的反應速率控制過程中，保證氫氣含量得到有效控制。從能耗控制的角度出發(fā)，制定符合甲醇制備工藝技術(shù)的優(yōu)化措施，如采用碳物質(zhì)補充技術(shù)，為甲醇制備創(chuàng)造理想條件。補碳工藝設計中，充分利用甲醇制備過程閑置二氧化碳，通過對氫碳比控制，在碳氫元素供給滿足的情況下，實現(xiàn)對甲醇產(chǎn)量的有效控制。

加強合成氣體中二氧化碳含量的監(jiān)測。焦爐煤氣制甲醇工藝中，原料氣中二氧化碳的作用非常重要，對一氧化碳轉(zhuǎn)化起到抑制作用，但是如果二氧化碳含量過大，反而會影響甲醇產(chǎn)量。因此，通過加強合成氣體中二氧化碳含量的監(jiān)測，優(yōu)化調(diào)控二氧化碳在合成氣中的比例，保證起到最佳效果，提高甲醇的產(chǎn)量。

為了減少壓縮機打氣量對甲醇產(chǎn)量的影響，對環(huán)境溫度進行靈活調(diào)控，避免環(huán)境溫度變化對甲醇產(chǎn)量帶來不利影響。可對壓縮機進行擴容改造，成本低，效率高。另外，在壓縮機前設置煤氣冷卻裝置，確保焦爐煤氣進入到壓縮機時氣體中的有效成分含量較高，保障甲醇制備效率。

5結(jié)語

綜上所述，焦爐煤氣制備甲醇的工藝技術(shù)應用效果與多個工藝環(huán)節(jié)有關(guān)，受到水烴比、氧氣含量、溫度等因素的影響。通過對焦爐煤氣制甲醇工藝技術(shù)中的焦爐煤氣凈化、甲醇合成、合成氣中二氧化碳含量控制、溫度等幾個方面入手創(chuàng)造對生產(chǎn)工藝有利的條件，為甲醇制備效率提升奠定基礎保障。

參考文獻

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