焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝優(yōu)化

孟華平

（山西潞安化工集團(tuán)，山西 長治 046000）

引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國對能源的需求量日益增大，近年來隨著鋼鐵行業(yè)的大力發(fā)展，其對焦炭的需求也在日益增大，所以煉焦產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，在焦炭產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展的的同時(shí)，焦煉產(chǎn)生的大量副產(chǎn)物如焦?fàn)t煤氣等大量產(chǎn)生。焦?fàn)t煤氣又稱焦?fàn)t氣，屬于高熱值煤氣，是幾種煙煤配制成煉焦用煤，在煉焦?fàn)t中經(jīng)過高溫干餾后，在產(chǎn)生的一種可燃性氣體，焦?fàn)t煤氣是混合物，其內(nèi)部含有眾多可利用資源，但目前我國眾多焦化企業(yè)對焦?fàn)t煤氣的處理方式多為采取點(diǎn)天燈方式燃燒排空，這樣做不僅嚴(yán)重污染空氣環(huán)境，同時(shí)也會(huì)造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)[1-2]。焦?fàn)t煤氣經(jīng)過反應(yīng)、凈化后可以制造甲醇、合成氨等物質(zhì)。但在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)甲醇才是最為經(jīng)濟(jì)的方案。所以對焦?fàn)t煤氣提質(zhì)甲醇是目前解決焦?fàn)t煤氣問題的重要方法[3-4]?；谇叭搜芯繉?fàn)t煤氣提質(zhì)甲醇工藝技術(shù)進(jìn)行分析，為企業(yè)降本增效提供一定的依據(jù)，為我國節(jié)能減排作出一定的貢獻(xiàn)。

1 甲醇制備工藝流程

甲醇是結(jié)構(gòu)較為簡單的飽和一元醇，在常溫常壓下，甲醇是一種無色易揮發(fā)、透明的刺激性氣味液體。甲醇能夠與乙醇、水乙醚等互溶，形成共沸物，但不與脂肪族烴類互溶。焦?fàn)t煤氣制備甲醇最早在我國云南投產(chǎn)，后續(xù)逐步發(fā)展成型，焦?fàn)t煤氣制備甲醇的工藝流程，如圖1 所示。

圖1 焦?fàn)t煤氣制備甲醇的工藝流程

在進(jìn)行焦?fàn)t煤氣制備甲醇時(shí)，制備設(shè)備需要滿足如下要求，1）對焦?fàn)t煤氣中的氮?dú)饧傲蚧廴疚镞M(jìn)行凈化，避免出現(xiàn)催化劑中毒問題；2）減少反應(yīng)過程中的升溫；3）焦?fàn)t煤氣中含的甲烷需要進(jìn)一步反應(yīng)生成合成氣體；4）合成的一氧化碳與氫氣比滿足要求；5）控制反應(yīng)催化劑的用量，反應(yīng)溫度及壓力等數(shù)值。根據(jù)焦?fàn)t煤氣制備甲醇流程可以看出將焦?fàn)t煤氣輸入至氣柜，經(jīng)過預(yù)處理粗脫硫后繼續(xù)進(jìn)行壓縮、加熱等工序，生成合成氣，再經(jīng)過精脫硫壓縮蒸餾等工序生成甲醇，完成整個(gè)工序的甲醇制備。

2 工藝流程優(yōu)化改造

在原有的工藝基礎(chǔ)運(yùn)用過程中，用于合成甲醇的汽輪機(jī)靠著中壓蒸汽推動(dòng)進(jìn)行工作，在運(yùn)行過程中一旦出現(xiàn)中壓蒸汽波動(dòng)情況，就會(huì)造成汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，影響整個(gè)甲醇制備過程，所以對中壓蒸汽管道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。在制備甲醇過程中，自產(chǎn)的蒸汽能夠滿足設(shè)計(jì)要求，所以在設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，此時(shí)通過煙氣汽包、合成氣包、轉(zhuǎn)化汽包產(chǎn)生的過熱蒸汽進(jìn)行工作供給，將中壓蒸汽儲(chǔ)備備用，提升制備工作的效率，提升甲醇合成系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時(shí)對中壓蒸汽管道進(jìn)行改造，增加減壓裝置，使得中壓蒸汽能夠?qū)崟r(shí)處于備用狀態(tài)。中壓蒸汽加裝減壓減溫裝置改造示意圖，如第156 頁圖2 所示。

如圖2 所示在進(jìn)甲醇的中壓蒸汽管道內(nèi)部增加減壓減溫裝置，能夠使鍋爐房的中壓蒸汽進(jìn)行儲(chǔ)備，用于輔助使用。加裝減溫減壓裝置能夠及時(shí)卸壓，確保在中壓蒸汽管道中壓力的正常，同時(shí)通過加裝減壓減溫裝置能夠避免能源流失，中壓蒸汽通過減溫減壓裝置后輸送至低壓蒸汽管網(wǎng)。

圖2 中壓蒸汽加裝減壓減溫裝置改造示意圖

對焦?fàn)t煤氣制甲醇馳放氣管道進(jìn)行優(yōu)化改造。一般甲醇馳放氣最簡單的利用方式是將其作為燃料，但在燃燒過程中，由于加熱爐性能問題無法消耗全部的馳放氣，其中大部分馳放氣會(huì)在火炬系統(tǒng)中進(jìn)行燃燒放空。但在追求資源循環(huán)利用，企業(yè)高效發(fā)展的今天，將甲醇馳放氣進(jìn)行回收合成甲醇已經(jīng)是大勢所趨，采用膜分離技術(shù)對甲醇馳放氣進(jìn)行回收利用。馳放氣制備甲醇的工藝流程，如圖3 所示。

圖3 馳放氣制備甲醇的工藝流程

對甲醇馳放氣的循環(huán)再利用是將生產(chǎn)的焦?fàn)t氣制甲醇馳放氣加入循環(huán)壓縮機(jī)內(nèi)部的循環(huán)氣進(jìn)行混合后，將混合其他輸入至換熱器，待換熱穩(wěn)定達(dá)到甲醇制備所需溫度后，甲醇合成塔中合成甲醇，此時(shí)出合成塔的氣體進(jìn)入水冷器進(jìn)行冷卻，再將冷卻氣體輸送至甲醇分離器進(jìn)行氣液分離，將分離出的粗甲醇輸送至甲醇精餾步驟，此時(shí)一小部分氣體作為馳放氣去燃料管網(wǎng)，剩余部分繼續(xù)進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)使用。

對放空的馳放氣進(jìn)行循環(huán)利用，在焦化廠圓筒加熱爐燃料氣管線與馳放氣之間設(shè)置一根管線，通過管線將馳放氣作為燃料氣輸送至焦化廠圓筒加熱爐內(nèi)，利用馳放氣將焦?fàn)t煤氣置換出來，此時(shí)可有將置換出來的焦?fàn)t煤氣作為原料輸送至甲醇廠，以此來達(dá)到增大焦?fàn)t煤氣原料，從而增加焦?fàn)t煤氣制備甲醇的產(chǎn)量。

對火炬系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，原有火炬系統(tǒng)由火炬頭、水封罐、火炬筒體、電點(diǎn)火器等裝置組成。甲醇廠將收集的各類廢氣，包括車排放氣、安全閥排放氣等輸送至火炬分液罐，經(jīng)過分離液滴后在火炬頭進(jìn)行燃燒排放?；鹁嫒紵髂軌虮ＷC在寬流量范圍內(nèi)完全燃燒，具有操作彈性大，低流速不回火等功能；分子封采用節(jié)能型設(shè)計(jì)，在小流量下達(dá)到要求的密封性能；水封罐主要用于穩(wěn)定系統(tǒng)作用，避免回火現(xiàn)象的發(fā)生；分液罐主要防止空氣中的可燃液滴進(jìn)入燃燒系統(tǒng)，避免出現(xiàn)“火雨”現(xiàn)象。在系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行過程中，由于火炬系統(tǒng)距離制備甲醇廠較遠(yuǎn)，所以遇到突發(fā)情況時(shí)，操作人員無法及時(shí)趕到，無法調(diào)節(jié)放氣管道壓力，可能會(huì)造成系統(tǒng)出現(xiàn)故障，影響生產(chǎn)。用于火炬系統(tǒng)的煤氣管道為尺寸較小，進(jìn)場處理荒煤氣，使得管道易出現(xiàn)堵塞情況，所以需要對點(diǎn)火器進(jìn)行改造。

對火炬系統(tǒng)增加兩臺(tái)視頻監(jiān)控，實(shí)時(shí)觀看火炬現(xiàn)場情況。同時(shí)觀察遠(yuǎn)程控制水封罐的液位。在系統(tǒng)內(nèi)增加數(shù)據(jù)傳輸線路，監(jiān)測系統(tǒng)火炬頭溫度、分液罐液位、水封罐液位等。對高空點(diǎn)火器進(jìn)行改造確保點(diǎn)火裝置耐高溫，確保不被燒壞。

3 結(jié)語

為了解決焦?fàn)t煤氣點(diǎn)天燈方式燃燒排空造成的資源浪費(fèi)及空氣污染問題，提出焦?fàn)t煤氣制備甲醇技術(shù)，本文基于焦?fàn)t煤氣制備甲醇技術(shù)應(yīng)用過程中存在的問題對焦?fàn)t煤氣制甲醇生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，分別提出對中壓蒸汽加裝減壓減溫裝置，甲醇馳放氣管道加裝管道，火炬系統(tǒng)加裝監(jiān)控系統(tǒng)等，避免了由于氣壓、溫度等因素造成的制備過程的不穩(wěn)定因素，使整個(gè)甲醇制備過程更加穩(wěn)定且高效。