焦爐煤氣制甲醇工藝運行探討

張 猛

(山西焦煤五麟公司甲醇廠，山西 汾陽 032200)

焦爐煤氣制甲醇工藝運行探討

張 猛

(山西焦煤五麟公司甲醇廠，山西 汾陽 032200)

針對目前焦爐煤氣制甲醇工藝運行中存在的問題進行討論，并提出解決方案，介紹了該工藝在制甲醇方面的技術(shù)優(yōu)勢，提出了該工藝中有待處理的問題。目的是為了幫助使用焦爐煤氣制甲醇的企業(yè)提高其工作效率，減少企業(yè)資金的流失，具有重要的現(xiàn)實意義。

焦爐煤氣；制甲醇；解決措施

隨著節(jié)能減排和綠色環(huán)保理念的不斷增強，越來越多的化工企業(yè)高度重視廢氣回收利用的經(jīng)濟效益。而焦爐煤氣制甲醇工藝是利用焦爐煤氣加壓純氧催化來進行甲醇的制作，并在實際中獲得了一定的效果，因此，目前，越來越多的焦化企業(yè)均選擇使用焦爐煤氣制甲醇工藝進行廢氣處理。

1 焦爐煤氣制甲醇工藝技術(shù)介紹

首先，將焦爐煤氣進行濕法脫硫，然后，通過氣柜經(jīng)焦爐煤氣壓縮機進行加壓，加壓至2.1 MPa，溫度為40 ℃，之后，進行精脫硫處理，處理措施為：焦爐煤氣進入油水過濾器將油和水過濾掉，然后，進入活性炭槽進行預脫硫，除去部分硫化氫，再進入焦爐煤氣初預熱器中進行加熱。后經(jīng)兩級鐵鉬加氫轉(zhuǎn)化器進行處理，將焦爐煤氣中的有機硫轉(zhuǎn)化為硫化氫，并通過氧化鋅脫硫槽進行脫硫處理除去，最終將焦爐煤氣中的總硫脫至0.1×10-6以下。合格后焦爐煤氣進入轉(zhuǎn)化處理[1-2]。焦爐煤氣在進入轉(zhuǎn)化爐后加入蒸汽，并與高純氧氣發(fā)生部分燃燒反應，能夠為后續(xù)甲烷的轉(zhuǎn)化提供能量，高溫焦爐煤氣在轉(zhuǎn)化爐的催化劑床層，進行甲烷的催化反應，并反應生成了氫氣、一氧化碳和二氧化碳，并嚴格控制焦爐煤氣的溫度，使其在轉(zhuǎn)化過程中的甲烷體積分數(shù)小于0.6%，其出轉(zhuǎn)化階段的壓力約為1.8 MPa，溫度為40 ℃。后送至合成氣壓縮機工段進行加壓，加壓至5.6 MPa左右，送至合成塔，在銅基催化劑的作用下生產(chǎn)出甲醇。

2 焦爐煤氣制甲醇裝置中存在的問題及解決措施

2.1 短時煤氣不足方面的問題及解決措施

隨著焦炭市場行情的變化，企業(yè)根據(jù)市場會經(jīng)常性地調(diào)整焦炭的規(guī)格和數(shù)量，再加上焦爐操作等原因，造成焦爐煤氣在某個時間段不足，引起甲醇系統(tǒng)短時停車發(fā)生。一旦停車，精脫硫系統(tǒng)保溫保壓，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)保溫，若重新進行開車，則精脫硫系統(tǒng)重新導入煤氣，系統(tǒng)溫度降低，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)在精脫硫煤氣合格后再進行配氫配氧操作，整個過程至少需要12 h。若焦爐煤氣短時不足又重新恢復，甲醇系統(tǒng)重新開車，需要時間更長。為解決這一問題，我廠專門設計一條從轉(zhuǎn)化后系統(tǒng)至焦爐煤氣壓縮機進口的回路，在焦爐煤氣不足的情況下，精脫硫和轉(zhuǎn)化系統(tǒng)一起循環(huán)，這樣精脫硫轉(zhuǎn)化溫度不會降低，且轉(zhuǎn)化僅需重新配氧即可。根據(jù)實際運行來看，一旦煤氣恢復正常，2 h后甲醇系統(tǒng)便可恢復正常狀態(tài)，大大節(jié)省了開車時間，同時，也減少了開車過程中可能發(fā)生事故的概率。

2.2 焦爐煤氣初預熱器易堵的問題及解決措施

由于焦爐煤氣中雜質(zhì)的存在，且在焦爐煤氣初預熱器中是冷、熱2種氣體的換熱，因此，在焦爐煤氣初預熱器冷端和管程經(jīng)常出現(xiàn)管道堵塞，造成整個系統(tǒng)阻力增大，壓差增大，生產(chǎn)無法繼續(xù)。若要解決該問題必須停車處理，一般處理時間約3 d左右，影響甲醇產(chǎn)量近1 000 t。為解決該問題，我廠提出2臺焦爐煤氣初預熱器并聯(lián)的方案，若其中一臺發(fā)現(xiàn)阻力增大，則切換為另一臺進行操作，阻力增大的那臺切出進行清洗。這樣設計后，避免了系統(tǒng)停車，甲醇產(chǎn)量增加。整個設計工藝簡單，操作簡單，投資費用少。

2.3 精餾熱源方面的問題以及解決措施

目前，甲醇精餾裝置均采用低壓蒸汽作熱源進行操作，而低壓蒸汽的供給由燃煤鍋爐提供，燃煤鍋爐的運行周期短，故障率高，一旦低壓蒸汽停止供給，精餾必須停車，精餾停車后由于溫度的變化，很容易造成精餾系統(tǒng)各泵的損壞。為解決此問題，我廠提出轉(zhuǎn)化氣和低壓蒸汽同時能夠提供熱源的方案，正常情況下，由轉(zhuǎn)化氣提供熱源，使用轉(zhuǎn)化氣后，轉(zhuǎn)化氣的熱能得到充分利用，同時，減少了低壓蒸汽的使用，整個甲醇成本將大幅降低。并且，低壓蒸汽和轉(zhuǎn)化氣可以互相切換使用，事故狀態(tài)下避免了精餾系統(tǒng)停車。

2.4 壓縮機跳車斷煤氣轉(zhuǎn)化爐切氧設置中的問題以及處理措施

焦爐煤氣的催化轉(zhuǎn)化在轉(zhuǎn)化爐中進行，由于轉(zhuǎn)化反應需要較大的熱量，在正常的催化過程中，轉(zhuǎn)化率的第一點溫度通?？刂圃? 000 ℃～1 100 ℃，因此，燃燒室的溫度會比轉(zhuǎn)化率需要控制的溫度更高[3]。轉(zhuǎn)化過程中所釋放的能量是由焦爐煤氣與氧氣在轉(zhuǎn)化室進行部分燃燒反應時所供應的，供應的氧氣量與焦爐煤氣量的比例決定了轉(zhuǎn)化爐中的熱量，因此，需要嚴格控制氧氣量與焦爐煤氣量的比例，預防焦爐煤氣與氧氣進行完全燃燒導致溫度超過裝置所能接受的熱量最大值。有相關(guān)研究表示，焦爐煤氣制甲醇裝置在運行過程中出現(xiàn)剛玉磚、耐火球以及上部催化劑有燒結(jié)的現(xiàn)象，可能與壓縮機跳車切氧存在問題有關(guān)。針對這一問題，可以使用壓縮機跳車斷煤氣轉(zhuǎn)化爐自動切氧停車連鎖裝置。該裝置能夠在壓縮機停止狀態(tài)下實現(xiàn)自動切斷氧氣供應，能夠有效減少停車次數(shù)，實現(xiàn)自動化操作，有助于減少工作量，并且能夠提高焦爐煤氣制甲醇裝置的安全性和使用性。

2.5 焦爐煤氣壓縮機各級冷卻器中存在的問題與解決措施

焦爐煤氣制甲醇工藝中，焦爐煤氣壓縮機中各級冷卻器多為浮頭式冷卻器，由于焦爐煤氣中雜質(zhì)的存在，各級冷卻器經(jīng)常出現(xiàn)氣路管道堵塞現(xiàn)象，使得壓縮機的打氣量降低，冷卻器冷卻效果下降，設備易連鎖停車。一旦出現(xiàn)這種情況，冷卻器必須進行停車清理。目前，一般使用2種方式進行清洗，一種是將冷卻器列管拆下清洗，需要將冷卻器的封頭拆下，使用高壓水槍對列管進行清洗，但是對于管道內(nèi)壁中的污垢不能起到有效的清潔作用；另一種是化學清洗，這種方法也只能對列管的表面起到有效的清潔作用，并且可能對列管的換熱效果產(chǎn)生嚴重的影響，降低工作效率，并且化學清洗對列管具有較高的腐蝕性，長期的化學清洗可能導致列管出現(xiàn)泄漏[4]。為了解決這一問題可以將冷卻器的循環(huán)通道進行重新設計，更改為煤氣走殼程、冷凝水走管程的單程浮頭式。這樣有利于拆除冷卻器兩端封頭，有助于清潔列管中的阻塞物。

3 未來發(fā)展方向

就目前的焦爐煤氣制甲醇工藝來分析，其進一步方向為優(yōu)化脫硫工藝技術(shù)。目前的焦爐煤氣制甲醇裝置僅有1臺加氫轉(zhuǎn)化器，并且無對應的備用槽，若進行停車更換催化劑，使得生產(chǎn)成本增加。因此，未來的焦爐煤氣制甲醇裝置應該向優(yōu)化精脫硫工藝方向發(fā)展，以實現(xiàn)脫硫工藝中的換槽，有助于提高脫硫處理工藝中的效率。大部分焦爐煤氣制甲醇工藝應用的是列管式冷卻器，在節(jié)能環(huán)保方面的效率較低，可以考慮使用蒸發(fā)式冷卻器，能夠有效地提高冷卻效率，同時不會出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，甲醇的分離以及合成效果較高。

[1] 吳創(chuàng)明.焦爐煤氣制甲醇的工藝技術(shù)研究[J].煤氣與熱力,2012,28(1):62-68.

[2] 武振林.30萬t/a焦爐煤氣制甲醇工藝在工業(yè)中的應用[J].天然氣化工,2012,37(4):34-39.

[3] 陶鵬萬.焦爐煤氣制甲醇轉(zhuǎn)化工藝探討[J].天然氣化工,2014,32(5):43-46.

[4] 易群，吳彥麗，范洋，等.焦爐煤氣-甲醇產(chǎn)業(yè)鏈延伸技術(shù)方案的經(jīng)濟分析[J].化工學報,2014,21(13):1003-1011.

Discussion on the process of methanol production from coke oven gas

ZHANG Meng

(Methanol Factory of Shanxi Coking Coal Wulin Company, Fenyang Shanxi 032200, China)

Aiming at the problems in process operation of methanol production by coke oven gas, this paper puts forward solutions, introduces technical advantages of methanol production, puts forward some problems in the process. The purpose of this paper is to help the enterprises which use the coke oven gas to produce methanol to improve work efficiency and reduce the loss of the enterprise funds, which has important practical significance.

coke oven gas; methanol production; solution

2016-11-22

張 猛，男，1981年出生，2009年年畢業(yè)于太原理工大學，工程師，主要從事甲醇生產(chǎn)工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.02.32

TQ546

A

1004-7050(2017)02-0096-02

生產(chǎn)與應用