王燕燕(河北省定州市定州天鷺新能源有限公司 073000)

我國(guó)焦炭的產(chǎn)量居于世界第一位，煉焦工序中所產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣也極大，若對(duì)其全部進(jìn)行燃燒處理，不僅會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，而且會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)利益的損失?，F(xiàn)在我國(guó)對(duì)于煉焦副產(chǎn)品的綜合利用正在逐步成熟，如返回?zé)捊範(fàn)t作為熱源、送入城市管網(wǎng)、經(jīng)凈化后制取甲醇均為其中有益的嘗試，下面重點(diǎn)介紹以焦?fàn)t煤氣為原料生產(chǎn)甲醇過(guò)程中所應(yīng)用的凈化工藝，并具體分析可能出現(xiàn)的問(wèn)題所在。

一、焦?fàn)t氣制甲醇工藝流程

利用焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝首先要進(jìn)行焦?fàn)t氣的粗制，即經(jīng)冷凝鼓風(fēng)、電捕、脫硫、脫氨、脫苯等工序進(jìn)行化工產(chǎn)品回收。將焦?fàn)t氣通入氣柜中進(jìn)行緩沖，然后經(jīng)過(guò)壓縮后進(jìn)入濕法脫硫轉(zhuǎn)化工序，經(jīng)過(guò)NH D溶液吸收后，在將氣體通入到干法脫硫工序，采用鐵錳和氧化鋅脫硫的方法，使總硫含量降低至10-7以下。下一工序是對(duì)甲烷的轉(zhuǎn)化，應(yīng)用烴類(lèi)純氧、蒸汽催化部分氧化技術(shù)，使焦?fàn)t氣中甲烷和高碳烴轉(zhuǎn)化為甲醇合成的有效成分，制得合格的甲醇合成新鮮氣。精制氣經(jīng)合成氣、循環(huán)氣聯(lián)合壓縮機(jī)壓縮至5.0～5.5M Pa，進(jìn)行甲醇合成，最后將生成的粗送入到精餾工藝。

二、焦?fàn)t氣的凈化

焦?fàn)t氣的凈化可以分為初凈化和精脫硫兩個(gè)主要部分，初凈化的產(chǎn)物是凈煤氣，該產(chǎn)品后續(xù)進(jìn)入精脫硫階段進(jìn)行二次處理。

1.初凈化

初凈化具體包括A S氨硫循環(huán)洗滌、脫硫、脫氰、脫氨、洗苯、氨分解、S和粗苯回收等幾個(gè)主要階段，其中對(duì)焦?fàn)t氣進(jìn)行凈化處理的一道重要工序就是脫硫，以防止超標(biāo)的硫含量給催化劑的活性和使用壽命造成不利影響，初凈化工序中的脫硫主要是指濕法脫硫。

濕法脫硫主要是利用NH D溶液對(duì)粗制后的焦?fàn)t氣中的H2S和部分有機(jī)硫進(jìn)行吸收，以減輕H2S和氰化物對(duì)裝置的腐蝕，同時(shí)減輕焦?fàn)t氣作為燃料氣體時(shí)對(duì)空氣造成的污染和對(duì)催化劑壽命造成的不利影響。吸收硫之后的NH D溶液又可以經(jīng)過(guò)減壓、蒸餾的方法，回收硫磺，其中NH D貧液可以循環(huán)使用。

2.精脫硫

根據(jù)對(duì)初凈化工序的分析可知，理論上NH D溶液脫硫出口氣體中的主要成分為COS，因此干法脫硫應(yīng)用加氫轉(zhuǎn)化的方法，在高溫下使用鐵鉬脫硫轉(zhuǎn)化劑將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為易于吸收的硫化氫，再通過(guò)鐵錳脫硫器而脫除，最后利用氧化鋅將氣體中的總硫含量降低至10-7精度之下。精脫硫工藝可以有效的遏止有機(jī)硫難以脫除的問(wèn)題，并克服了CO對(duì)有機(jī)硫轉(zhuǎn)化的不利影響，對(duì)有機(jī)物中的烴類(lèi)進(jìn)行加氫飽和，有效的保護(hù)了后續(xù)催化劑的正常使用。

三、焦?fàn)t氣的轉(zhuǎn)化

隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，對(duì)甲烷氣體進(jìn)行轉(zhuǎn)化的方法也逐漸演進(jìn)，目前通用的主要有非催化部分氧化轉(zhuǎn)化、蒸汽轉(zhuǎn)化、純氧催化部分氧化轉(zhuǎn)化等幾種方法，下面分別加以說(shuō)明。

若采用蒸汽轉(zhuǎn)化方法就必須采用一段轉(zhuǎn)化、二段純氧轉(zhuǎn)化工藝，爐體本身的工況及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了對(duì)于頂部燒嘴、轉(zhuǎn)化管、下集氣管等管道必須使用特殊管材，此外還需要使用龐大的空分裝置，所以一次性投資比較大，更多的被早期建設(shè)的煉焦廠(chǎng)應(yīng)用。

對(duì)于于非催化氧化工藝，這一技術(shù)的轉(zhuǎn)化發(fā)生在非催化劑的轉(zhuǎn)化爐中，原料氣體不需要經(jīng)過(guò)凈化就可直接輸入到轉(zhuǎn)化爐中。次工藝的缺點(diǎn)是原料氣體消耗比較大，氧耗、蒸汽消耗均高于純氧催化法，且轉(zhuǎn)化溫度過(guò)高，轉(zhuǎn)化后氣體中含有較多的CO，必須進(jìn)行進(jìn)一步的脫碳凈化。目前，非催化部分氧化更多的應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室中，還沒(méi)有采用該法的工業(yè)裝置。

純氧催化部分氧化轉(zhuǎn)化工藝是目前應(yīng)用于工廠(chǎng)中的比較先進(jìn)的設(shè)施，它只需要使用一臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)化爐，工序流程短，節(jié)約能耗。并且可以避免蒸汽轉(zhuǎn)化外部間接加熱的形式，而是采用純氧自熱式部分氧化轉(zhuǎn)化，反應(yīng)速度比蒸汽法快，燃料氣體消耗量小，焦?fàn)t氣利用率高，轉(zhuǎn)化率高，一次投資費(fèi)用小，此外還具有甲烷轉(zhuǎn)化后氣體成分合理的優(yōu)點(diǎn)，正被愈來(lái)愈多的工廠(chǎng)使用。

四、制取甲醇工藝中可能出現(xiàn)的問(wèn)題分析

1.焦?fàn)t氣壓縮機(jī)

焦?fàn)t氣的成分可能會(huì)對(duì)焦?fàn)t氣壓縮機(jī)產(chǎn)生影響，當(dāng)進(jìn)入甲醇裝置的焦?fàn)t氣所含雜質(zhì)超過(guò)設(shè)計(jì)值時(shí)，會(huì)對(duì)機(jī)械造成多種故障。如，硫磺、碳銨、焦油、粉塵、苯等雜質(zhì)太多，就會(huì)堵塞氣閥流道,造成氣閥啟閉不能到位，導(dǎo)致超溫現(xiàn)象的出現(xiàn)；而硫化物超標(biāo)還可能致使閥片金屬變脆，彈簧老化，造成漏氣或活門(mén)片斷裂的出現(xiàn)。

處理措施：更換各級(jí)進(jìn)氣過(guò)濾網(wǎng)，防止目數(shù)過(guò)多的過(guò)濾網(wǎng)給吸氣帶來(lái)太大阻力；定期檢查氣閥、彈簧、活塞環(huán)的狀況，對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的及時(shí)進(jìn)行變更；強(qiáng)化焦?fàn)t氣凈化效果，盡可能將雜質(zhì)脫除干凈。

2.濕法脫硫系統(tǒng)

焦?fàn)t氣中的組成成分對(duì)于NH D溶液的脫硫效果和使用壽命都有著一定的影響，當(dāng)進(jìn)入NH D溶液的氣體中硫化物和有機(jī)物超標(biāo)嚴(yán)重時(shí)就會(huì)造成液體污染，使其顏色由淡黃色變?yōu)樽睾谏招Ч儾?，出口氣體中硫化氫成分出現(xiàn)巨大波動(dòng)，并給后續(xù)的干法脫硫劑壽命帶來(lái)不利影響。此外，造成NH D脫硫效果差的原因還有吸收溫度、壓力不合理的因素。

處理措施：增加溶液儲(chǔ)槽，對(duì)NH D溶液進(jìn)行分離和過(guò)濾回收，采用陶瓷膜過(guò)濾器對(duì)溶液進(jìn)行過(guò)濾,將濾后混合物靜置分層,將上部溶液送回系統(tǒng),底部污染物擬采用壓濾處理。同時(shí)還可以增加地下槽向再生塔提供補(bǔ)液，提升其再生能力。

3.轉(zhuǎn)化爐

進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐中的蒸汽包括焦?fàn)t氣中所飽和的蒸汽、富氧蒸汽和保護(hù)轉(zhuǎn)化燒嘴的保護(hù)蒸汽三種。由于富氧蒸汽需要量大，閥門(mén)管徑比較大，而第一、三路蒸汽的可調(diào)節(jié)范圍又非常小，這樣就無(wú)法形成有效控制，造成進(jìn)入爐中的蒸汽量比較大，容易發(fā)生變化反應(yīng)。其結(jié)果是轉(zhuǎn)化爐出口氣體成分不合要求，CO含量降低，氫氣和二氧化碳含量增大，甲醇合成氣的一次轉(zhuǎn)化率降低，粗甲醇中的甲醇含量降低，給精餾系統(tǒng)造成了較大的壓力。

處理措施:控制入爐水碳比，提高系統(tǒng)負(fù)荷；控制富氧蒸汽加入量，減少熱水塔出口蒸汽添加量；根據(jù)實(shí)際，適當(dāng)減少燒嘴的保護(hù)蒸汽用量。

結(jié)語(yǔ)

甲醇是化工生產(chǎn)中常用的一種，而煉焦裝置的副產(chǎn)品——焦?fàn)t氣正是生產(chǎn)甲醇的優(yōu)良原料，這樣既可以在一定程度上緩解我國(guó)能源緊缺的形勢(shì)，又能為煉焦企業(yè)“變廢為寶”提供了一條新思路。而且，這一工藝目前在中國(guó)已經(jīng)比較成熟，技術(shù)工藝也比較可靠，很多企業(yè)都實(shí)現(xiàn)了較高的轉(zhuǎn)化率，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的共贏，基于焦?fàn)t氣為原料生產(chǎn)甲醇的工藝值得繼續(xù)在全國(guó)范圍內(nèi)推廣。

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