煤气质量对甲醇生产的影响及解决对策

孙建伟

摘 要：煤气的质量与甲醇生产的质量密切相关。煤气质量对甲醇的生产质量起着决定性的作用。一旦煤气质量出现问题，甲醇的生产就会受到影响，从而减少甲醇的产量。为了避免这种情况，有必要改进和完善现有技术，开发新的气体处理技术，在一定程度上提高气体质量，满足甲醇生产的需求，实现甲醇的增加生产。本文介绍了甲醇生产气体的过程，分析了煤气生产对甲醇生产的影响，并提出了增加煤气产量的方法。

关键词：煤气;质量;甲醇生产;影响;解决对策

近年来，我国许多甲醇生产企业普遍面临着煤气质量不能满足高质量甲醇生产要求的问题，从而造成甲醇生产的产率稳定性得不到维持。在这种情况下，有关部门必须分析当前所存在的问题，并将工作重点放在提高煤气质量上，另外，针对实际情况来制定一套相应完善的解决方案，改善煤气处理技术，力争确保所产煤气质量能够达到满足于甲醇生产的标准需求，进一步提高甲醇生产产率。只有这样，才能从根本上改善煤气处理环节，提高煤气质量，保证甲醇的生产标准，确保更好地满足甲醇生产要求，提高甲醇生产质量以及产量的稳定性。

一、主要问题分析

第一，煤气质量主要是由炼焦生产引起的，具体表现为：大小炉门没有按时换新与维修，炉门存在缝隙，不具备良好的密封条件，集气管道没有足够的压力、拦焦机清门与清框功能没有恢复——这些项目都会导致炉门密封性，炭化室里面有空气渗透现象，煤气中的氮气含量过高，比原本的设计值多出几倍以上，标准指标为在4%范围内，然而实际数值达到了15%到18%，所以，导致了荒煤气量高处了原本的设计范围，空气的渗入是导致炉顶温度高的根本因素，由此又造成了荒煤气质量与成分的变化，萘、CO、CO2、N2——的含量都远远超过一般的焦炉，其中的有效组成成分例如：CH4、H2的含量也会在很大程度上减少，焦油多数不含有轻质成分，但是具有很大粘度，煤气由于内部含有太多的萘，会导致初冷器具有很高的阻力，需要多次冲洗。

第二，电捕焦油器不具备良好的除油作用，例如：来自于世界知名国家的电捕焦油器在维修后不能达到标准要求，在电捕以后，煤气内部会含有过量的焦油。

第三，煤气中含有的一些杂质例如，H2S、HCN、NH等无法被有效清除，化产洗涤所利用的脱硫脫氰方法功能与作用十分有限，无法将荒煤气或者氨水里面的各类杂质完全排放出去，内部杂志日积月累后，会导致内部氨水质量出现恶化，带来不良影响，同时也有可能导致换热器、塔器塔板发生堵塞现象，从而带来导热慢的现象。由于受到诸多因素的不良影响，硫化氢或者氨洗涤塔出口指标波动较大，在洗涤后内部的H2SNH3都超出了常规标准。前者的含量达到500-1000毫克每立方米，后者含量达到0.5克每立方米，已经严重超出了规范标准。

二、采用煤气生产甲醇的流程

煤气作为甲醇生产的原材料，但是化产之后的煤气中还有着一定的杂质，只有通过相关措施来进行这些杂质的处理，才能够为后续的甲醇生产奠定良好的基础。化产后的煤气一般包含有机硫跟硫化氢这两种杂质，如果对这两种杂质没有进行及时有效的处理，还会导致甲醇生产过程中出现催化剂中毒的问题，并造成大量的经济损失跟社会损失。我国现阶段在甲醇生产过程中通过下述流程来进行煤气的净化处理。首先将煤气通过气柜进行沉降处理，随后利用湿法脱硫装置来进行硫化氢的初步排除，使其满足甲醇生产工作的具体需求。随后将煤气输入到压缩机的精脱硫装置中，进行有机硫的清除处理，避免煤气中含有的硫元素对于催化剂造成的不良影响。完成煤气脱硫处理之后，需要利用一定量氧气对其进行转化处理，这样就能够将煤气中包含的甲烷转化为甲醇中的某一组成部分，借此来获得良好的甲醇生产效果。

三、提高煤气质量和甲醇生产主要措施

3.1 开展煤气质量调查分析

在不同的企业中，由于诸多方面的差异，比如设备的型号、年限及生产工艺等方面的差别，导致由于煤气质量较差而造成生产甲醇的原因是各不相同的。因此，每个企业应当首先根据实际情况针对本企业的煤气生产中各个环节开展煤气质量的调查。比如，最简易的方案就是对产出煤气进行化验，检测其中的含有成分，以及各自所占的比率，然后，对于有一些超标的无益杂气，可以根据具体的各自处理的方案划定到相应的流程，这样就可以做到有的放矢，提高工作效率，达到提高煤气质量的目的。另外要对每次的调查结果进行汇总和分析之后，应及时制定相关的改进方案并进行备案。

3.2 鼓励技术创新

技术创新是提高生产力的关键。因此，无论是购买一些新机器还是应用其他人开发的新技术，都不应忽视技术创新的重要性。在许多生产案例中，有一个用小想法解决大价格的例子。唯一的问题关键是在于我们是否考虑过这个问题，以及我们是否鼓励员工进行大胆的技术创新。

3.3 添加电捕焦油器装置

新型电动焦油捕集器在投入生产环节使用时，其功效不仅仅可以有效的提高产后废气的处理能力，具有高压优势进而能有效的提高化产后气体中的焦油去除能力。并且，在生产过程中如果增加相应的备用设备，可以避免因生产的设备损坏而造成的任何不便现象的发生。新增加的电动焦油捕集器的标称处理气体量为每小时60，000立方米，设备的入口和出口均配有水封。在日常维护过程中，不再需要进行一些小检查时加盲板。

3.4 添加常压脱硫装置

整个气体预处理工程的主要中心技术是气体的常压脱硫，主要发挥的作用包括除去硫化氢、灰尘以及焦油等有害杂质。这些杂质会被再生产过程中的硫泡沫吸附包裹，并随后与硫泡沫一起从整个系统中除去，从而达到有效地净化气体的目的。脱硫后的气体中硫化氢含量可以降至20mg/m3，从而满足甲醇生产的要求。由于组合式洗涤塔不仅可以洗涤氨气，还可以洗涤硫化氢，两种气体的洗涤塔具有备用塔，能够有效地提高气体的洗涤效率。

3.5 改进煤气质量要秉持实事求是原则

实事求是就是指一切要从实际出发。比如，在煤气质量调查中，必须要秉着客观、科学的态度，避免错误和漏洞;在制定改进的方案时，要根据企业的实际情况有明确的目标去设计。简单地说，每个企业的发展状况是不同的，有些企业比较强大，资金相对比较丰富，而有些企业相对就比较弱。另外，燃气质量的提高关系到企业的发展，也关系到企业的发展战略与问题，如何选择也是改进计划的重点这些都需要经过现实、具体地分析问题。最后发现更多的问题，力争利用最具成本效益的方式达到提高煤气质量的目的。

3.6 电捕焦油器的应用电捕焦油器在煤气化产过程中有着非常重要的作用，对于煤气质量也有着比较大的影响。因此在进行煤气处理过程中，还需要进行电捕焦油器数量的赎当增加，来让煤气处理能力能够得到进一步的提升，借此来获得良好的煤气处理质量，使得煤气能够充分满足后续甲醇生产的具体需求。此外电捕焦油器还具备有高压电的特征，能够在很大程度上促使煤气取出焦油的效果得到大幅度提升。此外在电捕焦油器双适当增加之后，生产厂家还不需要担心在生产过程中出现了机器损伤等问题，并能够随时启用备用设备来进行施工，这样也就可以保障甲醇生产工作的顺利进行，并能够大幅度缩短故障对于生产进度所造成的影响。此外该机器的构造口还拥有着一定的优势，也就没有了过多的维修麻烦。通过新增电捕焦油器的模式，能够让煤气的焦油处理能力得到大幅度的提升，而新增的电捕焦油器的公称处理没凄凉达到6000m3/h。因为该设备的进出口均存在有水封处理，因此在日常维修过程中还不需要进行盲板的加盖处理，也就使得维修过程变得更加的方便。

3.7 进行洗涤阻力的合理选择

只有将煤气洗涤阻力控制在合理范畴内，才能够保障煤气处理环节的顺利进行。因此说常压脱硫塔还需要在现有基础上来进行洗涤阻力的适当增加，而在鼓风机不便的情况下，还需要保障现有运行的洗涤塔阻力不能增加。此外在煤气中还有着非常高的氮气含量，如果未曾进行氮气的及时处理，还会对甲醇的合成跟煤气量造成比较大的影响，这也就需要相关甲醇生产企业能够做好氮气含量的有效控制，来为后续的甲醇生产奠定良好的基础。

3.8 化产区域新增电捕焦油器装置

新增电捕焦油器投入使用之后可以有效的提升其处理能力，并且具有高电压的优势，从而有效的增加了煤气除焦油的效果。而且生产过程中也存在相应的备用设备，不会再出现设备损坏而影响生产的现象。新增的电捕焦油器的公称处理煤气量为60000m3/h，并且该设备的进出口都加有水封，日常维修过程中一些小的检修环节则不再需要加盲板。

3.9 化产区域新增常压脱硫装置

整个煤气预处理项目的核心环节就是煤气的常压脱硫，主要具有脱硫、除粉尘、除焦油以及其余有害杂质的功能。这些杂质一般会被再生过程的硫泡沫带走，然后与硫磺一起被排除整个系统，从而有效的净化了煤气。煤气经过脱硫处理之后的硫化氢含量已经降至了20mg/m3，从而达到了生产甲醇的要求。由于联合洗涤塔不仅洗涤NH3，而且也能洗涤H2S，并且两种气体的洗涤塔均有备用塔，有效的提升了煤气的洗涤效率。

四、效果评价

截止最近这几年，不仅有水洗装置已经被运用，也有其他的装置被运用，到了現今时代，纯煤气无论在工艺指标、还是在技术水平方面都获得了很大程度上的发展，在甲醇生产方面也逐渐解决了技术改革之前的问题，例如：压缩机脱硫的缺乏主动局面。煤气在被处理以及使用以后，其质量获得了很大的提高，多项指标都已经达到标准，因此也就免除了由于煤气质量低下对甲醇生产带来的不良影响。因为经过洁净后的煤气其含硫量达到30到50毫克每立方米，能够达到干法脱硫原料气的需要，因此，在这样的技术条件下大大节省了NHD含水脱硫的资金投入，而且干燥脱硫的催化剂的也能够长时间使用。因为煤气具有良好的净化功能，焦炉煤气压缩机无需多次检测，而且其工作时间也大大延长，没有经过技术改革的压缩机工作周期只有几天，改造后的机器工作能够达到一个月以上，极大地减少了修护费用，控制了劳动强度，甲醇压缩机的活门也无需多次更换，在将这一设备进行拆开后，就会发现内部的气缸、与活门等都很干净，不会再有焦油粘连，或者结焦的现象出现，保证焦炉气压缩机能够按照常规程序运转。经过这一技术改造后，甲醇的产量有了很大的提高，从而控制了甲醇事故的出现，保证了甲醇的生产效率。

五、煤气质量对甲醇生产的主要影响

5.1 煤气质量比较差不能满足甲醇生产要求

在炼焦生产过程中由于设备的大小炉门未得到及时维修，导致部分炉门的密封性出现问题，降低了集气管的压力，导致拦焦机、推焦机等清框功能不能很好的恢复，致使炉门出现密封不严的问题，甚至炭化室内部漏气比较严重，使煤气中氮气的浓度高出标准值的2-3倍，这严重影响了煤气的质量。空气的进入也会导致炉顶温度升高，进而改变了煤气的质量及组分，一氧化碳、二氧化碳、萘、氮气的浓度远远高于一般的煤气，而有效氢气、甲烷的浓度却大大降低。

5.2 煤气中H2S、NH3、HCN的脱除率比较低

煤气的化产洗涤一把采用了AS循环的方法完成脱氰脱硫、工作，我国煤气的质量很难与德国相比，并且要想保证H2S、NH3长期满足生产标准是比较困难的。AS流程本身存在一定的缺陷，其中最主要的缺陷就是通过煤气及氨水中带来的各种杂质经过溶液洗涤之后其中的一些杂质无法完全排出，进而积累下来，导致汽提水、脱酸贫液以及剩余氨水质量恶化。除此之外还会造成塔器塔板、换热器、填料堵塞，影响了传质传热的效果。如今脱酸贫液、汽提水以及剩余氨水换热器等的运行周期比较短，因此每隔半个月左右就要对其进行清理。AS脱硫工艺自身存在的主要弱点是HCN的脱硫效率比较低，理论值为60%，但是实际值中HCN却高达0.95g/m。HCN在较高的温度下，还会腐蚀设备，尤其是溶液NHD对再生塔的腐蚀更为严重，直接影响到了脱硫工作的顺利进行。

六、工艺装置介绍

6.1 化产区域新增电捕焦油器。新电捕投用后可以充分发挥其处理能力大、电压高的优势，以增加除焦油的效果。同时也有了备用设备，不至于对生产造成大的影响。新增的电捕焦油器，规格为准5200×H14230，公称处理气量60000m3/h。进出口加水封，日常小的检修不需要再加盲板。

6.2 化产区域新增洗苯塔系统。目前在洗涤工段，H2S洗涤塔和NH3洗涤塔均有备用塔。因为联合洗涤塔既能用作H2S洗涤塔使用，又能作为NH3洗涤塔使用。但洗苯塔却没有备用塔，最终新洗苯塔比原洗苯塔直径加粗250mm，高度增加3m。把德国原设计的4层填料改为3层，填料总高度由11750mm加高到15000mm。如果粗苯再生效果好，改造后单塔粗苯含量可降到4g/m3以下。

6.4 化产区域新增常压脱硫。常压脱硫是整个煤气预处理项目的核心，具有脱硫、除焦油、粉尘及其他有害杂质的功能。这些杂质通过再生过程中的硫泡沫带出，最终与硫磺一起排出系统，起着净化气体的作用。脱硫后的硫化氢含量由600mg/m3左右降到20mg/m3以下，能够彻底改变煤气中硫化氢高的局面。

6.5 水洗。本工段的主要任务是将常压脱硫来的焦炉煤气进行脱苯脱焦油及降尘处理，然后送入气柜。从常压脱硫来的焦炉煤气，在此经过洗涤塔再次洗涤。洗涤塔分为上下两段，在下段采用空塔喷淋常温水洗，以洗掉焦炉煤气中的灰尘;上段采用18℃的低温水洗，洗涤大部分萘、苯、焦油和尘等。洗涤塔塔径为5.2m，上段填料为对边距220mm、高65mm的七连环陶瓷填料，层高6m，下塔采用空塔。5）甲醇电捕焦油器。电捕焦油器是焦炉煤气进压缩机前最后的净化设备。电捕的作用非常关键。除焦油外，还起着净化粉尘等作用，除油和尘粒效率达90%以上，使焦炉煤气中焦油和灰尘含量降至10ppm以下。2台电捕焦油器直径5200mm，单台处理公称能力为60000m3/（h·台）。经处理后，出电捕焦油器的焦炉煤气中焦油含量≤5mg/m3，含尘量≤5mg/m3，送至压缩工段。6）新增氧化锌脱硫槽。甲醇工程原设计焦炉煤气出干法脱硫后，总硫将降到0.1ppm以下。但实际操作过程中，干法出口分析总硫为零，而转化出口H2S经常超标。本次改造在转化工段后新增加1台常温氧化锌脱硫槽，作为合成催化剂保护措施。氧化锌槽装置为VK=60m3，催化剂硫容大于10%，更换周期为2年。脱硫后硫化氢在0.1ppm以下

七、注意事项

7.1 煤气洗涤阻力是项目运行成功的关键，因为常压脱硫塔在现有的基础上增加了500～1000Pa的阻力。在鼓风机不变的情况下，必须保证目前运行的洗涤塔阻力不能增加。在投用前如果阻力升高需提前倒塔处理。

7.2 粗苯洗油蒸馏再生要顺行，否则洗苯投用后效果不明显，仍然还会堵塔，增加阻力。

7.3 煤气中的氮气含量依然较高，氮气的存在对甲醇的合成和煤气量影响比较大，现正在积极采取措施解决炼焦生产中存在的问题，以降低煤气中氮气含量。

总结

综上所言，用煤气生产甲醇的方案不仅实现了煤气的充分利用价值，减少了空气的污染，而且有效地促進了甲醇的生产过程的发展。然而，在利用煤气生产甲醇时，煤气质量水平的高低直接影响着甲醇的生产效率，因此，应当根据实际问题采取相应的措施，要积极改善煤气质量，提高煤气的生产水平，利用科学的技术手段来完善生产设备，达到对煤气纯度的提高的目的，进而保证了甲醇的生产质量，达到提高甲醇的生产质量和效率目的。

参考文献

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