利用焦爐煤氣制取氮肥和甲醇概況

馮振堂

摘要：簡述了利用焦爐煤氣制取甲醇的技術、投資概況。

關鍵詞：焦爐煤氣;甲醇;概況

焦產(chǎn)品中，按質(zhì)量計算，焦爐煤氣占15%～18%，為全部產(chǎn)品的第二位，僅次于焦炭產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有鋼鐵年生產(chǎn)能力已達3.2億t，按煉鐵每噸耗焦炭1.3t計，焦炭年用量達416億t。煤炭煉焦按每噸焦產(chǎn)出焦爐煤氣320m3計，每年可產(chǎn)生焦爐煤氣1331.2億m3，若其中一半用作燃料回收利用，其余可供開發(fā)利用的焦爐煤氣也有6656億m3，但目前僅有10%的焦爐煤氣被回收用于城市煤氣、發(fā)電燃料和生產(chǎn)化工產(chǎn)品。由于長期以來國內(nèi)焦化產(chǎn)業(yè)重焦炭生產(chǎn)、輕綜合利用，故不少焦化企業(yè)因利益驅(qū)使尚未建設焦爐煤氣的回收利用裝置，大量的焦爐煤氣直接排放燃燒，每年白白燒掉的焦爐煤氣有300多億m3，相當于兩個西氣東輸工程的年輸氣量，造成的經(jīng)濟損失達數(shù)百億元，僅山西省每年就有150億m3焦氣排放燃燒，既浪費了寶貴的稀缺資源又嚴重污染了環(huán)境。

上世紀50年代，焦爐煤氣采用催化轉化法制取合成氣已實現(xiàn)工業(yè)化。其工藝流程為焦爐煤氣經(jīng)預脫硫，從每m3含硫化物數(shù)百毫克脫至80～100mg，再用干法鐵鉬加氫轉化，把殘余的有機硫轉化成H2S，并用氧化鋅吸附。脫硫后的焦爐煤氣經(jīng)純氧轉化、廢鍋換熱冷卻后可得用作合成氨和甲醇的原料合成氣。該法存在工藝流程長、設備多、貴重催化劑消耗量大、廢棄物造成環(huán)境污染、開停車升溫還原時間長、開工率低等缺點。隨后又開發(fā)出的高溫非催化轉化法，該法對原料氣的毒性和雜質(zhì)無特殊要求，焦爐煤氣不需凈化和精制可直接送入高溫純氧轉化爐1400～1500℃下可將所有組分完全轉化為CO+H2和HS。經(jīng)換熱冷卻后，只需脫硫（并將硫磺回收）合成氣即可滿足合成氨和甲醇生產(chǎn)的要求。該法流程簡短、無脫硫催化劑廢棄污染問題，制得的高溫合成氣CO含量高、CO2含量低，有利于氨醇的合成轉化，從而降低氫耗。

焦爐煤氣的綜合回收利用，符合當前循環(huán)經(jīng)濟、綠色工業(yè)和建設節(jié)約型社會的發(fā)展方向，在化工利用方面，焦爐煤氣回收利用可制取碳銨、粗苯、甲醇和硫磺等多種化工產(chǎn)品，其回收利用的工藝過程大致為：煉焦廠的焦爐煤氣經(jīng)回收焦油后，不需要進行蒸氨即可回收其中的氨，所得的氨水與篩分后的碎焦氣化制取的含有CO2的CO+H2合成氣進行碳化制取碳銨?；厥瞻焙蟮慕範t煤氣再經(jīng)粗苯回收后，與脫碳后的CO+H2氣體相混合，進行非催化純氧轉化后，從常壓加壓到6MPa合成甲醇，甲醇分離后進行精餾制得精甲醇。此外，甲醇分離后的一小部分弛放氣再循環(huán)回合成塔，其余弛放氣可送回煉焦爐作加熱燃料，也可以用于產(chǎn)生中壓蒸汽驅(qū)動透平壓縮機，以節(jié)省電力，使生產(chǎn)每噸甲醇節(jié)電300～400kW·h。以年產(chǎn)60×104t焦炭的煉焦廠為例，采用該工藝回收利用的焦爐煤氣每年可生產(chǎn)碳銨6000t，粗苯4800t，甲醇6×104t和硫磺3000t，這四種回收產(chǎn)品的產(chǎn)值達1.5億元，利潤6510萬元，分別占煉焦廠總產(chǎn)值的20.8%和利潤的46.4%。據(jù)測算，采用該創(chuàng)新的專有化工技術對60×104t/a焦化廠建設化工產(chǎn)品回收裝置，總投資需1.6億元，其中副產(chǎn)回收裝置5000萬元，公用工程1000萬元，甲醇制取裝置1億元，投入產(chǎn)出比1.125，投產(chǎn)兩年即可收回全部投資。

國內(nèi)利用焦爐煤氣制取甲醇的第一套裝置2004年12月在云南曲靖建成投產(chǎn)并生產(chǎn)出合格甲醇，該裝置是采用焦爐煤氣純氧部分氧化轉化工藝，將氣體中的甲烷和少量碳烴轉化為甲醇合成氣并用低壓法合成甲醇。這套年產(chǎn)8×104t甲醇裝置的建成投產(chǎn)，標志著我國利用自主知識產(chǎn)權和國產(chǎn)化技術，專為煉焦項目開發(fā)的先進工藝取得成功。據(jù)悉，該工程已被國家清潔能源行動辦公室確定為重點跟蹤示范項目。2005-09-05，國內(nèi)第二套焦爐煤氣制取甲醇裝置在建滔（河北）焦化公司投產(chǎn)，年產(chǎn)甲醇12×104t，產(chǎn)品達到美國AA級優(yōu)等品標準。該裝置于2004年4月開工建設，具有工藝流程簡短、投資少、產(chǎn)出高、節(jié)能環(huán)保和操作方便等特點，可以靈活地調(diào)節(jié)搗固型焦爐自用燃氣和生產(chǎn)甲醇用合成氣的需求，從根本上解決了焦爐煤氣放空所造成的環(huán)境污染，達到了治理環(huán)境和變廢為寶的雙重目的。目前，河北、山西、山東等地的焦化企業(yè)也都在投資建設焦爐煤氣回收利用制取甲醇的生產(chǎn)裝置。

近年來，隨著焦爐煤氣回收利用技術的日趨發(fā)展完善，國家對環(huán)境保護越來越嚴格的要求，以及一些焦炭生產(chǎn)大省對發(fā)展煤焦化生產(chǎn)綜合利用的重視，利用焦爐煤氣制取化肥和甲醇等化工產(chǎn)品已顯現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景和可觀的經(jīng)濟價值。有關數(shù)據(jù)顯示，綜合利用焦爐煤氣建設10×10%4t/a甲醇裝置，每年需焦爐煤氣2.1×108m3，如果將國內(nèi)直接排放燃燒的焦爐煤氣用來制取甲醇，每年可生產(chǎn)甲醇1500×104t，相當于國內(nèi)目前甲醇年產(chǎn)量的兩倍多，價值近300億元。焦爐煤氣的綜合利用，不僅可以使企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)保效益，而且對于緩解我國能源的緊張局面也具有十分重要的意義。