焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇技術(shù)進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀

李湘 關(guān)少卿 郭志剛(河北金牛旭陽化工有限公司, 河北 邢臺 054000)

焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇技術(shù)進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀

李湘 關(guān)少卿 郭志剛(河北金牛旭陽化工有限公司, 河北 邢臺 054000)

甲醇是我國現(xiàn)階段用途十分廣泛的一種有機(jī)化工原料，常常被用于生產(chǎn)、生活的各個方面，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速增長，作為新事物的甲醇能源開始發(fā)展它另外的應(yīng)用領(lǐng)域，當(dāng)下甲醇已經(jīng)能取代汽油而被作為一種新的能源得到大家的青睞，隨著焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇的工藝日漸走向成熟，技術(shù)已經(jīng)得到進(jìn)一步拓展，科研工作者需要對其生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)展情況以及其產(chǎn)業(yè)化前景進(jìn)行深度的研究和剖析。

焦?fàn)t氣;甲醇;工藝流程;產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀

1 焦?fàn)t氣的定義

焦?fàn)t氣具體是指在煉焦?fàn)t中經(jīng)過一系列的工藝流程產(chǎn)生的一種副產(chǎn)品，它是一種可以燃燒的氣體。焦?fàn)t氣屬于混合物，其產(chǎn)率和組成成分會隨著煙煤的質(zhì)量及煉焦條件而發(fā)生變化，據(jù)統(tǒng)計，通常情況下一噸干煤可產(chǎn)生300m3～350m3焦?fàn)t氣，其主要成分為氫氣、甲烷、氧氣、氮?dú)?、一氧化碳、二氧化碳等等。除此以外，它還含有大量的H2S、CS2、苯、萘、硫醚、硫醇等有毒的成分。

2 生產(chǎn)甲醇工藝流程

焦?fàn)t所生產(chǎn)出來的煤氣需要經(jīng)過冷凝、脫硫、脫苯等等工藝后進(jìn)行回收，然后在氣柜內(nèi)進(jìn)行緩沖、壓縮(2.5兆帕)，再進(jìn)入凈化裝置，將其有毒的成分等等進(jìn)行脫除、凈化和轉(zhuǎn)化，使焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)甲醇所需要的合成氣再經(jīng)過壓縮制成精甲醇，經(jīng)過精餾，生產(chǎn)出合格的優(yōu)質(zhì)甲醇(圖1)。

3 生產(chǎn)甲醇的關(guān)鍵技術(shù)步驟

作為生產(chǎn)甲醇用的焦?fàn)t氣必須要去除其有毒成分，否則會造成在后序工藝中的中毒現(xiàn)象，所以用焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇技術(shù)的關(guān)鍵步驟就是煤氣的凈化與轉(zhuǎn)化。

(1)焦?fàn)t氣的凈化 焦?fàn)t氣的凈化就是把煤氣中的一些沒有用而且還會對它的后期使用形成破壞的成分進(jìn)行去除和凈化，主要有萘、焦油、NH3、氯離子以及有機(jī)硫的去除，其中有機(jī)硫的凈化是非常關(guān)鍵的，脫除有機(jī)硫可以采用中溫氧化鐵的脫硫工藝，再加上氧氣與水蒸氣的存在就可以達(dá)到脫硫的目的，其化學(xué)反應(yīng)方程式為：

另外，還可以用加氫轉(zhuǎn)化催化劑和水解催化劑的方法進(jìn)行脫硫，加氫催化劑可以在高溫(350℃～380℃左右)下使焦?fàn)t氣中的硫醚、硫醇等得到有機(jī)分解，而加水解催化劑主要是溶解一氧化硫及二硫化碳等等。

(2)焦?fàn)t氣的轉(zhuǎn)化 從當(dāng)前焦?fàn)t氣轉(zhuǎn)化為合成氣工藝來看，轉(zhuǎn)化方式主要有蒸汽轉(zhuǎn)化及氧化轉(zhuǎn)化(非催化部分氧化轉(zhuǎn)化和純氧催化部分氧化轉(zhuǎn)化)，其中運(yùn)用蒸汽轉(zhuǎn)化的工藝所需要的條件比較苛刻，不僅需要特殊的材料，而且其裝置也比較龐大，所花費(fèi)的成本較高，而非催化部分氧化轉(zhuǎn)化需要在特殊制造的轉(zhuǎn)化爐內(nèi)進(jìn)行，而轉(zhuǎn)化爐所需的條件必須是高溫(1300℃～1400℃)，所以對原料氣使用量大，煤氣的損耗也較大，而且轉(zhuǎn)化爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和所用材料也非常的復(fù)雜，所以這種工藝方法的使用率也比較低，主要用于一些重油的轉(zhuǎn)化。另外一種轉(zhuǎn)化工藝是純氧催化氧化轉(zhuǎn)化，這種工藝比較簡單、實(shí)用，轉(zhuǎn)化爐的結(jié)構(gòu)與蒸汽轉(zhuǎn)化中所使用的二段爐相仿，結(jié)構(gòu)單一，流程短，反應(yīng)速度快，原料氣損耗少，煤氣的利用率高，成本投入低，收益高，使用較為廣泛。

4 焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀分析

我國使用焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇的技術(shù)可以追潮到2003年，這一年在云南曲靖市的一個焦化公司開始投產(chǎn)建設(shè)第一個焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇的8萬噸的大型裝置，到2004年12月底生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品，這次制甲醇成功的實(shí)例充分證明我國化工工業(yè)焦?fàn)t氣制甲醇的技術(shù)已經(jīng)走向成熟，2005年，河北省某焦化公司投入年產(chǎn)12萬T的焦?fàn)t氣制甲醇裝置，再次取得成功，投產(chǎn)使用，這次工藝技術(shù)的順利實(shí)施再一次對焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇的技術(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，他們的裝置都采用的是活塞式壓縮機(jī)、氧化鋅脫硫、恒溫甲醇合成反應(yīng)器，最后的精餾裝置為三塔流程進(jìn)行的。

表1 各省、市建設(shè)一些大型的焦化裝置

5 結(jié)語

總而言之，使用焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇的技術(shù)在我國已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用和推廣，而且各省、市也在建設(shè)一些大型的焦化裝置(表一)，但這種制甲醇的技術(shù)也存在著一些問題和弊端，比如說氫氣過剩、浪費(fèi)的現(xiàn)象十分嚴(yán)重，作為科研工作者應(yīng)該從節(jié)約資源的角度出發(fā)，對其焦化裝置及工藝流程做出相應(yīng)的改革與創(chuàng)新，以達(dá)到原料的最大利用率，甲醇的最高產(chǎn)出率，相信，隨著我國各地焦化工業(yè)的繁榮，一定能為國家的環(huán)保事業(yè)及經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出更大的貢獻(xiàn)。

[1]王一坤,雷小苗,鄧?yán)?王曉旭,王長安,車得福.可燃廢氣利用技術(shù)研究進(jìn)展(Ⅰ):高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣和焦?fàn)t氣[J].熱力發(fā)電,2014,07:1-9+14.

①李湘(1984- ),男,本科,助理工程師。②關(guān)少卿(1987- )男,專科,助理工程師。