焦爐氣制甲醇轉化工藝探究分析

張興威（河北旭陽焦化有限公司，河北 保定 073000）

目前，我國對于煉焦副產品的綜合利用正在逐步成熟，甲醇的需求量也日益增長，焦炭工業在逐步發展，我國的煤炭資源也得到了有效合理地應用。

1 焦爐氣制甲醇工藝流程

隨著科技的發展，我們發現焦爐氣除了可以提取氫氣和合成氨氣外，還可以利用焦爐煤氣生產甲醇。焦爐氣制取甲醇要首先經過焦爐氣的冷凝鼓風、電捕、脫硫、脫氨、脫苯等工序，然后在氣柜中進行緩沖，緊接著進行脫硫工序，先濕法脫硫經NHD溶液吸收后再通過鐵錳和氧化鋅等進行干法脫硫，最后通過催化氧化將甲烷和高碳烴轉化為合成甲醇的有效成分，經循環氣聯合壓縮機壓縮至5.5MPa一6.0MPa，進行甲醇合成，將粗甲醇精餾即可制得符合GB338—92優等品級的精甲醇。某公司2004年建好的焦爐氣制甲醇裝置采用活塞式壓縮機，以氧化鋅為脫硫劑，在均溫型反應器中從氣柜前加入一氧化碳使得氫氣和一氧化碳得到平衡，該裝置的投產成功，解決了工業上大量生產甲醇的難題，標志著我國焦爐氣制甲醇技術的成熟。

2 焦爐氣的凈化

焦爐氣中含有大量的HS、COS、CS、HCN、NH、苯、萘、硫醇、硫醚、焦油等，是焦炭生產過程中在550℃的溫度下，煤炭干餾出的氣體。一般的焦化廠除了對HS、苯、萘、焦油有一定要求外，對其它的雜質都不進行控制，但是作為甲醇原料氣，以防后續工藝中催化劑中毒必須將COS、CS、噻吩、硫醇、硫醚等除去。所以，焦爐氣的凈化和轉化技術是焦爐氣制甲醇工藝的難點，焦爐氣的凈化主要有初凈化和精脫硫倆部分。

2.1 初凈化

初凈化主要包括AS氨硫循環洗滌、脫硫、脫氰、脫氨、洗苯、氨分解、S和粗苯回收等幾個主要階段，其中脫硫是焦爐氣凈化的重要工序，初凈化中的濕法脫硫可以有效防止超標的硫含量對催化劑造成的不利影響。在濕法脫硫技術中，為了降低硫化氫和氰化物對裝置的腐蝕程度，粗制焦爐氣中的硫化氫和部分有機硫都被可循環使用的NHD溶液吸收掉了，硫化物和有機硫被吸收不僅降低了焦爐氣在燃燒時對空氣造成的污染，而且防止了其對催化劑的活性與壽命造成不利影響。可循環使用的NHD溶液吸收了硫后還可利用蒸餾減壓等方法來進行硫磺的回收利用。

2.2 精脫硫

對初凈化工序分析可以知道利用NHD溶液脫硫的氣體主要含有COS，而水解催化劑主要水解COS與CS，但是水解催化劑對硫醚、噻吩、硫醇基本不起作用，所以需采用加氫催化劑。在350℃-380℃高溫下有機硫在鐵鉬脫硫轉化劑的作用下轉化為易于吸收的硫化氫，之后再通過鐵錳脫硫器而將其有效脫除，最后在氧化劑氧化鋅的作用下，氣體中的總硫含量降低到10-7精度以下。其中主要發生的化學反應有:三氧化二鐵和硫化氫氣體反應生成硫化鐵和水，之后硫化鐵和水在氧氣中反應生成一水合氧化鐵與硫。精脫硫技術不僅有效地解決了有機硫不易脫除的問題，而且有效地消除了有機硫轉化過程中一氧化碳的干擾，并對后續工作中的催化劑起到了有效保護。

3 焦爐氣的轉化

隨著工藝技術的發展，目前采用含甲烷的氣體生產合成氣的方法主要有蒸汽轉化、非催化部分氧化轉化、純氧催化部分氧化轉化等。

3.1 蒸汽轉化

甲烷體積在焦爐氣組分中約占23%-28%，如果采用蒸汽轉化來完成轉化任務就必須采取一段轉化、二段純氧轉化工藝。因為爐體本身的工況及結構的特殊性，所以要求頂部燒嘴、轉化管、下集氣管等管道不僅得使用特殊管材，而且還得擁有龐大的空分裝置。

3.2 非催化部分氧化轉化

采用非催化氧化工技術時，原料氣不用凈化就可以直接在非催化劑的轉化爐中發生，然后在溫度高達1300℃-1400℃的環境下進行粗煤氣凈化，此工藝最大的一個缺點是原料氣體消耗大，其要比純氧催化轉化工藝多25%-30%，過多的二氧化碳氣體存在于轉化后的氣體中，此后還需要多加一道脫碳凈化工序。這種工藝最早用于重油轉化工藝，目前為止還沒有應用此方法的工業裝置，其大多用在實驗室中。

3.3 純氧催化部分氧化轉化

純氧催化部分氧化工藝僅僅只需要一臺類似于傳統蒸汽轉化二段爐的簡單轉化爐，采用純氧自熱式部分氧化轉化，加熱速度比蒸汽法要快許多，避免了蒸汽量不足需外供耗能大，憑借著焦爐氣利用率高且燃燒氣體消耗量小，甲烷轉化后氣體成分合理，一次投資所需的費用少等優點逐步被越來越多的工廠使用，是目前用于工廠中的比較先進的設施。

4 結語

總而言之，隨著甲醇需求量的提高，焦爐氣制甲醇轉化工藝地推廣應用，該工藝不僅為焦炭企業帶來了明顯的經濟效益，而且為經濟與環境共同發展做出了有效貢獻，降低了煤炭利用不充分對環境的污染程度。

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