焦炉气制甲醇转化工艺探究分析

2015-03-23张兴威河北旭阳焦化有限公司河北保定073000

化工管理 2015年27期

张兴威（河北旭阳焦化有限公司，河北保定 073000）

目前，我国对于炼焦副产品的综合利用正在逐步成熟，甲醇的需求量也日益增长，焦炭工业在逐步发展，我国的煤炭资源也得到了有效合理地应用。

1 焦炉气制甲醇工艺流程

随着科技的发展，我们发现焦炉气除了可以提取氢气和合成氨气外，还可以利用焦炉煤气生产甲醇。焦炉气制取甲醇要首先经过焦炉气的冷凝鼓风、电捕、脱硫、脱氨、脱苯等工序，然后在气柜中进行缓冲，紧接着进行脱硫工序，先湿法脱硫经NHD溶液吸收后再通过铁锰和氧化锌等进行干法脱硫，最后通过催化氧化将甲烷和高碳烃转化为合成甲醇的有效成分，经循环气联合压缩机压缩至5.5MPa一6.0MPa，进行甲醇合成，将粗甲醇精馏即可制得符合GB338—92优等品级的精甲醇。某公司2004年建好的焦炉气制甲醇装置采用活塞式压缩机，以氧化锌为脱硫剂，在均温型反应器中从气柜前加入一氧化碳使得氢气和一氧化碳得到平衡，该装置的投产成功，解决了工业上大量生产甲醇的难题，标志着我国焦炉气制甲醇技术的成熟。

2 焦炉气的净化

焦炉气中含有大量的HS、COS、CS、HCN、NH、苯、萘、硫醇、硫醚、焦油等，是焦炭生产过程中在550℃的温度下，煤炭干馏出的气体。一般的焦化厂除了对HS、苯、萘、焦油有一定要求外，对其它的杂质都不进行控制，但是作为甲醇原料气，以防后续工艺中催化剂中毒必须将COS、CS、噻吩、硫醇、硫醚等除去。所以，焦炉气的净化和转化技术是焦炉气制甲醇工艺的难点，焦炉气的净化主要有初净化和精脱硫俩部分。

2.1 初净化

初净化主要包括AS氨硫循环洗涤、脱硫、脱氰、脱氨、洗苯、氨分解、S和粗苯回收等几个主要阶段，其中脱硫是焦炉气净化的重要工序，初净化中的湿法脱硫可以有效防止超标的硫含量对催化剂造成的不利影响。在湿法脱硫技术中，为了降低硫化氢和氰化物对装置的腐蚀程度，粗制焦炉气中的硫化氢和部分有机硫都被可循环使用的NHD溶液吸收掉了，硫化物和有机硫被吸收不仅降低了焦炉气在燃烧时对空气造成的污染，而且防止了其对催化剂的活性与寿命造成不利影响。可循环使用的NHD溶液吸收了硫后还可利用蒸馏减压等方法来进行硫磺的回收利用。

2.2 精脱硫

对初净化工序分析可以知道利用NHD溶液脱硫的气体主要含有COS，而水解催化剂主要水解COS与CS，但是水解催化剂对硫醚、噻吩、硫醇基本不起作用，所以需采用加氢催化剂。在350℃-380℃高温下有机硫在铁钼脱硫转化剂的作用下转化为易于吸收的硫化氢，之后再通过铁锰脱硫器而将其有效脱除，最后在氧化剂氧化锌的作用下，气体中的总硫含量降低到10-7精度以下。其中主要发生的化学反应有:三氧化二铁和硫化氢气体反应生成硫化铁和水，之后硫化铁和水在氧气中反应生成一水合氧化铁与硫。精脱硫技术不仅有效地解决了有机硫不易脱除的问题，而且有效地消除了有机硫转化过程中一氧化碳的干扰，并对后续工作中的催化剂起到了有效保护。

3 焦炉气的转化

随着工艺技术的发展，目前采用含甲烷的气体生产合成气的方法主要有蒸汽转化、非催化部分氧化转化、纯氧催化部分氧化转化等。

3.1 蒸汽转化

甲烷体积在焦炉气组分中约占23%-28%，如果采用蒸汽转化来完成转化任务就必须采取一段转化、二段纯氧转化工艺。因为炉体本身的工况及结构的特殊性，所以要求顶部烧嘴、转化管、下集气管等管道不仅得使用特殊管材，而且还得拥有庞大的空分装置。

3.2 非催化部分氧化转化

采用非催化氧化工技术时，原料气不用净化就可以直接在非催化剂的转化炉中发生，然后在温度高达1300℃-1400℃的环境下进行粗煤气净化，此工艺最大的一个缺点是原料气体消耗大，其要比纯氧催化转化工艺多25%-30%，过多的二氧化碳气体存在于转化后的气体中，此后还需要多加一道脱碳净化工序。这种工艺最早用于重油转化工艺，目前为止还没有应用此方法的工业装置，其大多用在实验室中。

3.3 纯氧催化部分氧化转化

纯氧催化部分氧化工艺仅仅只需要一台类似于传统蒸汽转化二段炉的简单转化炉，采用纯氧自热式部分氧化转化，加热速度比蒸汽法要快许多，避免了蒸汽量不足需外供耗能大，凭借着焦炉气利用率高且燃烧气体消耗量小，甲烷转化后气体成分合理，一次投资所需的费用少等优点逐步被越来越多的工厂使用，是目前用于工厂中的比较先进的设施。