焦?fàn)t煤氣制甲醇技術(shù)的研究分析

信輝昌 陳文慧（陜西陜焦化工有限公司 陜西 富平 711712）

一、我國的焦?fàn)t煤氣資源的現(xiàn)狀

1.我國的焦?fàn)t煤氣的組成和雜質(zhì)的含量

焦?fàn)t煤氣的組成是隨著操作的工藝參數(shù)以及煉焦配比的不同而不同的，一般的焦?fàn)t煤氣經(jīng)過凈化之后是由干煤氣和雜質(zhì)一起組成的，干煤氣主要包括氫氣、甲烷、一氧化碳、碳?xì)浠衔?、二氧化碳以及氮?dú)獾冉M成，其中甲烷大概為百分之二十二左右，是很好的化工原料氣和燃料。雜質(zhì)的成分主要是由焦油、粗苯、硫化氫、氰、氰化氫以及萘等組成，含量都比較少。

2.對(duì)于焦?fàn)t煤氣的綜合利用和途徑

凈化之后的焦?fàn)t煤氣能夠用來作為燃料，提取出氫氣，并且用苯來加氫，然后進(jìn)行還原煉鐵，生產(chǎn)出硫化鈉，然后發(fā)電，并且制造合成氨和甲醇，其中，制造甲醇的經(jīng)濟(jì)性價(jià)值比較大。根據(jù)文獻(xiàn)介紹，每生產(chǎn)一噸的甲醇需要2200立方米的焦煤爐氣。

二、焦?fàn)t煤氣制甲醇技術(shù)的基本原理

焦?fàn)t煤氣制造甲醇的工藝流程很復(fù)雜，焦?fàn)t煤氣作為合成氣的氣源。它合成的工藝和要求是通過焦?fàn)t煤氣的特性和組成來決定的。第一，焦?fàn)t煤氣之中含有一定的氮?dú)夂土虻纫恍┪廴疚?，所以需要深度的凈化處理，進(jìn)而消除對(duì)催化劑的影響。第二，煤氣之中也含有一定的焦油和烴類的組分，需要使其飽和，然后減少過程的升溫。第三，煤氣之中的甲烷需要進(jìn)一步合成氣體。第四，合成反應(yīng)中的氫氣和一氧化碳的理論比有一定的標(biāo)準(zhǔn)。第五，甲醇合成氣屬于氣相的反應(yīng)，是要在高溫、高壓和催化劑存在的條件下進(jìn)行反應(yīng)。

1.精脫硫

焦?fàn)t煤氣之中含有無機(jī)硫和有機(jī)硫大約的含量為三克每立方米，濕法脫硫之后能夠達(dá)到二十毫克每立方米，加氫脫硫和干法脫硫是比較常用的精餾和脫硫的方法。一般采用的是鐵鉬加氫氧化錳的方法，在氧化錳槽之中再加入鈷鉬加氫的串氧化鋅工藝，來滿足轉(zhuǎn)化以及甲醇合成觸媒對(duì)于硫含量的要求。煤氣精餾脫硫的過程為首先將加氫轉(zhuǎn)化器把氣體之中的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化成為無機(jī)硫，不飽和的烴進(jìn)行加氫達(dá)到飽和。再次，加氫轉(zhuǎn)化器可以把殘留的有機(jī)硫進(jìn)行轉(zhuǎn)化，然后中溫氧化鋅的脫硫。

2.催化氧化

焦?fàn)t煤氣的催化氧化又可以稱為焦?fàn)t煤氣的增碳，使煤氣之中的甲烷以及烴類等通過氧化來轉(zhuǎn)化為一氧化碳，轉(zhuǎn)化的工藝主要有催化部分氧化法、蒸汽轉(zhuǎn)化法以及簡寫催化轉(zhuǎn)化法。目前，比較經(jīng)常使用的是純氧催化部分的氧化轉(zhuǎn)化工藝，如果對(duì)于鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，可以利用高爐煤氣之中的一氧化碳來增碳。

3.甲醇的合成

甲醇的催化合成可以按照壓力來分類，能夠分為高壓法、中壓法、低壓法。反應(yīng)器主要是管殼式的等溫反應(yīng)器，管子內(nèi)部裝有甲醇合成觸媒，殼程主要為沸騰的熱水，我國比較經(jīng)常使用的是低壓合成技術(shù)。在反應(yīng)過程中產(chǎn)生的熱量可以用來生產(chǎn)中壓的飽和蒸汽，目的是控制反應(yīng)溫度，產(chǎn)生的產(chǎn)品經(jīng)過換熱、冷卻之后，能夠在甲醇分離器之內(nèi)進(jìn)行氣液分離并且分離出氣體，一部分能夠作為循環(huán)氣來進(jìn)入循環(huán)的壓縮機(jī)，在升壓之后和原料氣進(jìn)行混合進(jìn)而合成甲醇。接著就是進(jìn)入到下一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)；另一部分氣體能夠作為排放氣，使得經(jīng)過洗醇塔的洗滌之后把甲醇進(jìn)行回收，然后送到燃料氣的系統(tǒng)。粗甲醇可以通過閃蒸槽進(jìn)行閃蒸之后得到。

4.甲醇精餾

合成氣產(chǎn)品之中一般含有一定量的雜質(zhì)醇，對(duì)于粗甲醇必須要經(jīng)過精餾然后得到精甲醇，采用的工藝一般是多塔精餾，預(yù)精餾塔一般是要蒸去其中的粗組分，并且預(yù)留精餾塔底部的甲醇液，然后通過給料泵進(jìn)行加壓并且把其送入加壓塔，塔頂蒸出的冷凝熱能夠作為常壓的塔熱源。由常壓塔和再沸器出來的甲醇液再通過加壓塔回流槽，使得其中一部分通過加壓塔回流泵進(jìn)行加壓之后送到加壓塔來作為回流液；其余的部分要經(jīng)過精甲醇的冷卻器將其冷卻到四十度之后作為合格的產(chǎn)品送去精甲醇槽。

三、焦?fàn)t煤氣的烷烴轉(zhuǎn)化技術(shù)

1.蒸汽轉(zhuǎn)化的工藝

焦?fàn)t煤氣的蒸汽轉(zhuǎn)化工藝和天然氣制造甲醇過程中的一段轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化機(jī)理相似，其主要的反應(yīng)為：CH4+H2O-CO+3H2該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，如果提高溫度，能夠幫助甲烷的轉(zhuǎn)化，在反應(yīng)過程中需要在反應(yīng)管的外部燃燒燃料氣體之間供給熱量，反應(yīng)管需要用耐高溫的鎳鎘不銹鋼來制造，轉(zhuǎn)化爐的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，噴嘴很多，造價(jià)比較高，經(jīng)常用于天然氣的一段轉(zhuǎn)化，焦?fàn)t煤氣之中的甲烷含量只為天然氣的四分之一，所以一般情況不采用蒸汽轉(zhuǎn)化的工藝。

2.純氧非催化部分的氧化轉(zhuǎn)化工藝

該工藝主要分為兩個(gè)階段：第一步是甲烷、一氧化碳和氫氣的燃燒反應(yīng)，第二步是甲烷轉(zhuǎn)化成一氧化碳的階段，反應(yīng)方程式為：CH4+H2O-CO+3H2該方法生成的合成氣的氫碳比比較理想，合成甲醇的時(shí)候，循環(huán)氣之中惰性氣體的含量比較低，能夠有利于節(jié)能減排。主要的缺點(diǎn)是在轉(zhuǎn)化氣的凈化工藝過程中如果選擇濕法的脫硫工藝就必須要同時(shí)脫碳。

3.純氧催化部分的氧化轉(zhuǎn)化工藝

該方法要在高溫1300到1400的條件下進(jìn)行，主要的化學(xué)反應(yīng)式如下：

總結(jié)

焦?fàn)t煤氣作為甲醇生產(chǎn)的原料氣，其中煤氣里的氫氣含量比較高。所以如果在以后發(fā)展其它的化工產(chǎn)品的時(shí)候可以考慮從合成氣之中來提取氫氣，并且使得合成氣之中的碳?xì)浔茸詈侠?，并提高裝置的利用率，進(jìn)一步發(fā)揮出焦?fàn)t煤氣的作用。焦?fàn)t煤氣的高效除塵和深度的凈化技術(shù)、二氧化碳的富集、轉(zhuǎn)化利用、減排技術(shù)、多像催化反應(yīng)合成醇、烴等技術(shù)是焦?fàn)t煤氣制造甲醇技術(shù)的重要理論的支撐。

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