焦炉气制甲醇的应用

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摘 要：本文主要介绍了焦炉气生产甲醇的意义还有各操作过程的特征，和实际过程中出现的问题相结合，提出一些改善总体运行效果的途径。

关键词：焦炉气；脱硫；NHD 溶液；惰性气体；甲醇

一、发展焦炉气制甲醇工艺的意义

我国的煤炭储藏量比较大，和煤炭相关的附属产品种类也比较丰富。其中，煤焦炭的生产量占世界生产总量的一大部分。但是，现在很多生产焦炭的厂家对其生产过程中产生的煤气的处理方法不太科学，需要我们加以研究进行改进。目前，我国厂家对煤气一般采取直接燃烧的方法，不但造成能源的消耗，还对空气带来了严重污染。因此，如何改造煤气处理方式，变废为宝，是我国焦炭生产行业亟需解决的一个重大课题。把焦炉煤气当做原材料制作甲醇，是目前国内处理这些煤气的主要手段，其技术运用已经比较成熟。由于其可以实现资源的二次利用同时还可以减少污染，国家能源使用中心和环保部门对这项技术的研究和发展都比较重视，因此，在我国将会有比较光明的发展前景。

想要对焦炉煤气进行处理，首先要弄明白它的主要构成成分，其中CO 6.20%、CO2 2.2%、H2 58.48%、CH2 26.49%、惰性气体 4.0%、O2 0.60%、H2S2 50 /m3 、COS 250 /m3、CmHn2.0%，从上面的构成成分来看，焦炉煤气中氢元素含量比较大而碳元素含量较小，而且惰性气体难以转化，H2S 及 COS转化过程中会有有害气体产生，因此，在生产甲醇的过程中，我们需要把惰性气体和这些有毒气体排除出去。CH4是我们生产甲醇必须要合成的气体。

同时在焦炉煤气中还具有少量的不饱和烃、焦油、萘、硫化物、氰化物、氨、苯等物质。这些物质在生产甲醇的时候，都需要加以排除。因此，使用焦炉煤气生产甲醇的关键就在于如何把这些物质排除以及CH4气体的转化。这里我们把排除焦炉煤气中杂质的过程称之为焦炉煤气的净化。这一过程主要包含焦炉煤气的初净化和精脱硫两个环节。第一个环节的操作过程主要分为 AS 氨硫循环洗涤、脱硫、脱氰、脱氨、洗苯，之后使用脱酸蒸氨，克劳斯炉还有脱苯塔对氨加以分化，对尾气中的硫和粗苯加以回收，至此，焦炉煤气净化的第一个环节完成，可以把这些尾气送入到下一环节实行精脱硫。

现在国内脱硫使用的主要方法是使用NHD湿法脱硫。通过NHD溶液可以溶解一多半的无机硫和一些有机硫，让硫元素的含量低于95 /m3，剩余的硫元素使用干法脱除。所谓干法脱硫主要是通过加氢实现硫元素的脱除：加入一定的氢元素和一些催化剂，把有机硫变为无机硫H2S，再通过固硫剂把H2S排除出去。在这里使用的催化剂主要包含铁钼等元素，在300～360 ℃高温条件下，加入氢元素和铁锰以及氧化锌等物质进行最终的脱硫操作，把硫元素的总含量降低到10-7以下。

对CH4气体的转化主要借助纯氧强大的氧化功能，对这种气体实现部分氧化。这种操作方式主要具有氧气耗费少，而焦炉煤气利用率高的特点。可以实现大部分CH4气体的转化。

二、焦炉 气制甲醇装置工艺运行情况分析及处理

1.焦炉气压缩机

使用焦炉气压缩机对焦炉煤气进行压缩，经常出现焦炉气压缩机温度过高影响性能稳定的问题。这种现象一般由两种原因引起：一方面是由于氮气分子过多；另一方面是压缩过程中发生了化学反应。在煤气构成中煤粉、焦油、苯、萘、氨、硫化物等物质在进行压缩的时候会发生化学变化，从而引起各级分离器中需要分离的物质大幅度上升，导致排液管道常常出现拥堵现象。

在上面这些现象频繁发生的情况下，焦炉气压缩机的运转时间大幅度缩短，同时在使用过程中需要多次倒车，容器中的气体容量不能保证，影响压缩效果。因此，在使用过程中对焦炉气压缩机进行了一定的改造和升级：在三四级活门处使用了新型活门，同时换掉气柜上的焦炭过滤器，在气柜上安装两台焦油捕捉器，进一步减少煤气中的焦油。

2. 湿法脱硫系统

在对煤气进行净化的过程中，会产生很多的杂质。这些杂质在使用湿法脱硫的过程中，会对NHD溶液造成很大的污染。在脱硫操作刚刚开始的时候，由于溶液中的杂质还比较少，还看不出来污染；但是由于时间的推移，脱硫操作过程不断重复，溶液中的杂质变得越来越多，溶液污染现象就会越来越明显。随着污染程度的逐渐增加，NHD溶液的颜色也会产生一定的改变：由于杂质性质的不同，溶液逐渐分为三层：最下层是杂质，大概占十分之一左右；最上层是一些油状物，大概占二十分之一；而中间部分是NHD溶液，大概占五分之四左右。

随着污染物的逐渐增多，NHD溶液的成分也会逐渐改变。最上层和最下层的成分会逐渐增加，而中间部分的比例会逐渐减少。随着污染现象的加重，其脱硫效果也会逐渐减小。

因此，要对这一环节进行改造，就要在NHD溶液处增加一个备用槽，不断对NHD溶液进行分离，过滤到其中的杂质，延长其使用时间。

3. 干法脱硫系统

湿法脱硫环节的脱硫效果不好，直接导致进入干法脱硫环节的尾气中硫含量过高。这在一定程度上增加了干法脱硫环节的工作量，导致这一环节达不到预期的处理效果。

同时，尾气中氧元素过高，也会对这一环节的脱硫效果造成了一定的干扰。

4. 合成系统

对焦炉煤气的处理，还要对一部分气体进行合成操作，这就是我们通常说的“两高三低”，高是指 CO 和 H2含量高；低是指 N2、CO2、总硫含量低。生成甲醇的主要成分是CO、H2和 CO2。从理论上来说，氢碳元素的含量比需要控制在二比一上下。这和实际情况存在一定的出入，这就导致废气生产的甲醇总量比较低。氮气是最主要的惰性气体，氮元素不属于生产甲醇的成分，但是其会对甲醇的生产带来严重的影响：首先会加重焦炉气压缩机的运转负荷；其次会加大尾气排放量；最后也会影响焦炉气压缩机的运转速度。这些都会最终影响焦炉煤气生产甲醇的速度和质量。

三、提高焦炉气制甲醇工艺运行质量的思路

1.减少氮气含量

这一方式必须从生产的第一个环节开始，在炼焦的过程中，减少焦炉煤气中的氮气含量。在炼焦、生产、甲醇生产等环节抓起，降低整个环节中的氮气含量。

2.做好脱硫环节的工作

在生产甲醇的过程中，做好各个环节的脱硫工作，这样就可以减少总过程中的硫含量，增加脱硫剂、催化剂的使用时间。

3.对NHD溶液的成分仔细分析

针对湿法脱硫环节，做好NHD溶液的成分解析工作。不断调整溶液的成分，保证NHD溶液的脱硫效果，从而保证本环节和下一环节的脱硫效果。

四、结束语

想要保证整个生产甲醇过程的操作效果，就要掌控好各个环节的运行标准，减少对甲醇生产产生不利影响的各种因素，提高甲醇生产的生产效率，减少整个过程中废气的排放量，真正实现环保和节能的双重目标。

参考文献：

[1] 刘秋敏. 焦炉制甲醇的一般过程. 中国化工. 2011， 131（07）：12-13.

[2] 楚桥. 甲醇制作工艺分析. 化学生产. 2009，141（12）：41-42.