王志文

摘 要：在焦?fàn)t煤氣制備甲醇的過(guò)程中，甲醇轉(zhuǎn)化率低，能耗高的問(wèn)題是制約生產(chǎn)工藝水平提升的典型問(wèn)題。對(duì)焦?fàn)t煤氣制甲醇的工藝技術(shù)流程進(jìn)行梳理，對(duì)水烴比、氧氣含量、溫度等影響工藝技術(shù)效果的因素進(jìn)行分析，提出焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝技術(shù)的優(yōu)化措施，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：焦?fàn)t煤氣、;甲醇制備、;工藝流程、;工藝優(yōu)化措施

1引言

在工業(yè)生產(chǎn)中，甲醇是重要的原料之一，不僅可以作為吸收劑，還可以作為液體原料用于多種化工制品的生產(chǎn)。在制備甲醇的工藝中，焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝有效利用了焦化產(chǎn)物，因此是一種資源利用效率較高的制備工藝，在行業(yè)中應(yīng)用越來(lái)越多。隨著焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)工藝技術(shù)進(jìn)行分析并探索工藝優(yōu)化措施十分必要。

2焦?fàn)t煤氣制甲醇的工藝技術(shù)流程

焦化后的焦?fàn)t氣先進(jìn)入到脫萘罐中，在脫萘罐中去除焦油、萘等雜質(zhì)，凈化后的焦?fàn)t氣進(jìn)入到氣柜貯存，然后再進(jìn)入到焦?fàn)t氣壓縮機(jī)中加壓。在壓縮機(jī)中對(duì)焦?fàn)t氣進(jìn)行加壓，加壓后的煤氣進(jìn)入到脫油罐和粗脫硫罐，去除焦?fàn)t氣中的油水，大部分硫化氫。然后氣體進(jìn)入到綜合加熱爐加熱，之后進(jìn)入到加氫罐，在其中有部分有機(jī)硫和氫發(fā)生反應(yīng)，生成硫化氫，再進(jìn)入到一級(jí)脫硫罐中去除焦?fàn)t氣中的硫化氫。剩余的有機(jī)硫經(jīng)過(guò)二級(jí)加氫裝置，在其中經(jīng)過(guò)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化后進(jìn)入到二級(jí)脫硫罐，脫除硫化氫，之后進(jìn)入到轉(zhuǎn)化工序。經(jīng)過(guò)精脫硫后的焦?fàn)t氣和蒸汽按比例進(jìn)行混合，混合氣進(jìn)入到綜合加熱爐中進(jìn)行預(yù)熱，然后進(jìn)入到加熱段，加熱后進(jìn)入到純氧轉(zhuǎn)化爐。焦?fàn)t氣和氧氣在其中燃燒并發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)，得到轉(zhuǎn)化氣，轉(zhuǎn)化氣中CH4含量小于1%。然后經(jīng)過(guò)換熱器對(duì)氣體進(jìn)行降溫，溫度達(dá)到40℃左右通過(guò)氣液分離器，去除轉(zhuǎn)化氣中的游離水，然后氣體進(jìn)入到常溫氧化鋅脫硫罐，在其中進(jìn)行脫硫脫氯，硫和氯分別達(dá)到≤0.1PPm后，進(jìn)入到合成氣壓縮工序。經(jīng)過(guò)合成氣壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)化氣壓力升高，進(jìn)入到合成工序，氣體和合成塔中的催化劑發(fā)生反應(yīng)，得到的反應(yīng)氣經(jīng)過(guò)冷卻，溫度降低到40℃后進(jìn)入到甲醇分離器。經(jīng)過(guò)分離后，下部得到液體粗甲醇，進(jìn)入閃蒸槽，經(jīng)過(guò)閃蒸，減壓后進(jìn)入精餾系統(tǒng)。制備得到的精甲醇輸送到計(jì)量槽，然后再經(jīng)過(guò)泵輸送到成品罐區(qū)。

3轉(zhuǎn)化工藝的影響因素

3.1水烴比的影響

不同的水烴比對(duì)焦?fàn)t煤氣制甲醇的轉(zhuǎn)化率有較大的影響。技術(shù)人員對(duì)不同水烴比情況下的甲醇轉(zhuǎn)化效率進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著水烴比的增加，出口氣體中的一氧化碳比例減少，二氧化碳比例增加，氫氣以及甲烷的比例變化不明顯。隨著水烴比的增加，出口溫度降低。因此，在實(shí)際工藝生產(chǎn)中，其他工藝條件滿足生產(chǎn)需求的前提下，可通過(guò)增加焦?fàn)t煤氣的水烴比來(lái)提升焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化率，提高甲醇產(chǎn)量。需要注意的是，水烴比并不是越大越好，應(yīng)保持在較高的合理范圍內(nèi)，如果水烴比過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)器中二氧化碳增加，反而對(duì)甲醇合成反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用，

3.2氧氣含量的影響

技術(shù)人員對(duì)氧氣的含量以及焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化情況進(jìn)行分析，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隨著氧氣含量的增加，甲烷的含量減少，一氧化碳的含量增加，氫氣和二氧化碳含量變化不明顯。當(dāng)氧氣含量逐漸增加時(shí)，參與到轉(zhuǎn)化反應(yīng)中的氫氣的量也逐漸增加，反應(yīng)器中的溫度升高，反應(yīng)器出口處的水量比入口處的水量多，導(dǎo)致甲醇合成成本增加。因此，并不是氧氣含量越多越好，應(yīng)合理控制在一定范圍，避免氧氣含量過(guò)低或過(guò)高，保證焦?fàn)t煤氣制甲醇轉(zhuǎn)化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率，也避免氫氣消耗量太多。

3.3溫度的影響

由于溫度升高導(dǎo)致焦?fàn)t煤氣的體積增大，密度隨之降低，這時(shí)單位體積內(nèi)焦?fàn)t煤氣的有效成分降低，導(dǎo)致甲醇產(chǎn)量降低。受到溫度影響，壓縮機(jī)打氣量發(fā)生變化。在環(huán)境溫度較高時(shí)，壓縮機(jī)打氣量較低;在環(huán)境溫度較低時(shí)，壓縮機(jī)打氣量較高。因此，在其他條件不變的情況下，溫度對(duì)壓縮機(jī)打氣量產(chǎn)生影響，造成甲醇產(chǎn)量波動(dòng)。

4工藝技術(shù)優(yōu)化措施

在焦?fàn)t煤氣的凈化環(huán)節(jié)，加強(qiáng)對(duì)氣體中含硫組分的分析，對(duì)壓縮機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，保證焦?fàn)t煤氣凈化充分。加強(qiáng)對(duì)焦?fàn)t煤氣凈化工藝的研究，對(duì)凈化工藝的效果進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，制定脫硫工藝優(yōu)化策略，盡量和濕法脫硫結(jié)合起來(lái)， 保證在焦?fàn)t煤氣制甲醇過(guò)程中的各項(xiàng)工藝指標(biāo)合格。

甲醇合成環(huán)節(jié)，注重氫碳比的分析和控制。甲醇中的氫元素消耗對(duì)合成反應(yīng)有密切影響，因此通過(guò)對(duì)氫元素消耗特征進(jìn)行分析，制定原料質(zhì)量控制措施，保證氫氣含量在合理范圍。合成反應(yīng)中，適量加入氫氣可抑制甲醇合成反應(yīng)中副反應(yīng)進(jìn)行，可避免催化劑中毒，提升甲醇合成質(zhì)量。甲醇合成中通常實(shí)際的氫碳比高于設(shè)計(jì)的最佳氫碳比，導(dǎo)致多余的氫氣在循環(huán)回路中。這一情況會(huì)造成壓縮機(jī)工作量增加，導(dǎo)致設(shè)備能耗增大，而且廢氣排放量增多，不利于環(huán)保管理。在進(jìn)行具體的反應(yīng)速率控制過(guò)程中，保證氫氣含量得到有效控制。從能耗控制的角度出發(fā)，制定符合甲醇制備工藝技術(shù)的優(yōu)化措施，如采用碳物質(zhì)補(bǔ)充技術(shù)，為甲醇制備創(chuàng)造理想條件。補(bǔ)碳工藝設(shè)計(jì)中，充分利用甲醇制備過(guò)程閑置二氧化碳，通過(guò)對(duì)氫碳比控制，在碳?xì)湓毓┙o滿足的情況下，實(shí)現(xiàn)對(duì)甲醇產(chǎn)量的有效控制。

加強(qiáng)合成氣體中二氧化碳含量的監(jiān)測(cè)。焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝中，原料氣中二氧化碳的作用非常重要，對(duì)一氧化碳轉(zhuǎn)化起到抑制作用，但是如果二氧化碳含量過(guò)大，反而會(huì)影響甲醇產(chǎn)量。因此，通過(guò)加強(qiáng)合成氣體中二氧化碳含量的監(jiān)測(cè)，優(yōu)化調(diào)控二氧化碳在合成氣中的比例，保證起到最佳效果，提高甲醇的產(chǎn)量。

為了減少壓縮機(jī)打氣量對(duì)甲醇產(chǎn)量的影響，對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行靈活調(diào)控，避免環(huán)境溫度變化對(duì)甲醇產(chǎn)量帶來(lái)不利影響?？蓪?duì)壓縮機(jī)進(jìn)行擴(kuò)容改造，成本低，效率高。另外，在壓縮機(jī)前設(shè)置煤氣冷卻裝置，確保焦?fàn)t煤氣進(jìn)入到壓縮機(jī)時(shí)氣體中的有效成分含量較高，保障甲醇制備效率。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，焦?fàn)t煤氣制備甲醇的工藝技術(shù)應(yīng)用效果與多個(gè)工藝環(huán)節(jié)有關(guān)，受到水烴比、氧氣含量、溫度等因素的影響。通過(guò)對(duì)焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝技術(shù)中的焦?fàn)t煤氣凈化、甲醇合成、合成氣中二氧化碳含量控制、溫度等幾個(gè)方面入手創(chuàng)造對(duì)生產(chǎn)工藝有利的條件，為甲醇制備效率提升奠定基礎(chǔ)保障。

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