孟華平

（山西潞安化工集團，山西 長治 046000）

引言

隨著我國經濟的快速發(fā)展，我國對能源的需求量日益增大，近年來隨著鋼鐵行業(yè)的大力發(fā)展，其對焦炭的需求也在日益增大，所以煉焦產業(yè)高速發(fā)展，在焦炭產業(yè)不斷發(fā)展的的同時，焦煉產生的大量副產物如焦爐煤氣等大量產生。焦爐煤氣又稱焦爐氣，屬于高熱值煤氣，是幾種煙煤配制成煉焦用煤，在煉焦爐中經過高溫干餾后，在產生的一種可燃性氣體，焦爐煤氣是混合物，其內部含有眾多可利用資源，但目前我國眾多焦化企業(yè)對焦爐煤氣的處理方式多為采取點天燈方式燃燒排空，這樣做不僅嚴重污染空氣環(huán)境，同時也會造成嚴重的資源浪費[1-2]。焦爐煤氣經過反應、凈化后可以制造甲醇、合成氨等物質。但在生產過程中，生產甲醇才是最為經濟的方案。所以對焦爐煤氣提質甲醇是目前解決焦爐煤氣問題的重要方法[3-4]?；谇叭搜芯繉範t煤氣提質甲醇工藝技術進行分析，為企業(yè)降本增效提供一定的依據，為我國節(jié)能減排作出一定的貢獻。

1 甲醇制備工藝流程

甲醇是結構較為簡單的飽和一元醇，在常溫常壓下，甲醇是一種無色易揮發(fā)、透明的刺激性氣味液體。甲醇能夠與乙醇、水乙醚等互溶，形成共沸物，但不與脂肪族烴類互溶。焦爐煤氣制備甲醇最早在我國云南投產，后續(xù)逐步發(fā)展成型，焦爐煤氣制備甲醇的工藝流程，如圖1 所示。

圖1 焦爐煤氣制備甲醇的工藝流程

在進行焦爐煤氣制備甲醇時，制備設備需要滿足如下要求，1）對焦爐煤氣中的氮氣及硫化污染物進行凈化，避免出現(xiàn)催化劑中毒問題；2）減少反應過程中的升溫；3）焦爐煤氣中含的甲烷需要進一步反應生成合成氣體；4）合成的一氧化碳與氫氣比滿足要求；5）控制反應催化劑的用量，反應溫度及壓力等數值。根據焦爐煤氣制備甲醇流程可以看出將焦爐煤氣輸入至氣柜，經過預處理粗脫硫后繼續(xù)進行壓縮、加熱等工序，生成合成氣，再經過精脫硫壓縮蒸餾等工序生成甲醇，完成整個工序的甲醇制備。

2 工藝流程優(yōu)化改造

在原有的工藝基礎運用過程中，用于合成甲醇的汽輪機靠著中壓蒸汽推動進行工作，在運行過程中一旦出現(xiàn)中壓蒸汽波動情況，就會造成汽輪機的正常運行，影響整個甲醇制備過程，所以對中壓蒸汽管道進行優(yōu)化設計。在制備甲醇過程中，自產的蒸汽能夠滿足設計要求，所以在設備正常運轉后，此時通過煙氣汽包、合成氣包、轉化汽包產生的過熱蒸汽進行工作供給，將中壓蒸汽儲備備用，提升制備工作的效率，提升甲醇合成系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時對中壓蒸汽管道進行改造，增加減壓裝置，使得中壓蒸汽能夠實時處于備用狀態(tài)。中壓蒸汽加裝減壓減溫裝置改造示意圖，如第156 頁圖2 所示。

如圖2 所示在進甲醇的中壓蒸汽管道內部增加減壓減溫裝置，能夠使鍋爐房的中壓蒸汽進行儲備，用于輔助使用。加裝減溫減壓裝置能夠及時卸壓，確保在中壓蒸汽管道中壓力的正常，同時通過加裝減壓減溫裝置能夠避免能源流失，中壓蒸汽通過減溫減壓裝置后輸送至低壓蒸汽管網。

圖2 中壓蒸汽加裝減壓減溫裝置改造示意圖

對焦爐煤氣制甲醇馳放氣管道進行優(yōu)化改造。一般甲醇馳放氣最簡單的利用方式是將其作為燃料，但在燃燒過程中，由于加熱爐性能問題無法消耗全部的馳放氣，其中大部分馳放氣會在火炬系統(tǒng)中進行燃燒放空。但在追求資源循環(huán)利用，企業(yè)高效發(fā)展的今天，將甲醇馳放氣進行回收合成甲醇已經是大勢所趨，采用膜分離技術對甲醇馳放氣進行回收利用。馳放氣制備甲醇的工藝流程，如圖3 所示。

圖3 馳放氣制備甲醇的工藝流程

對甲醇馳放氣的循環(huán)再利用是將生產的焦爐氣制甲醇馳放氣加入循環(huán)壓縮機內部的循環(huán)氣進行混合后，將混合其他輸入至換熱器，待換熱穩(wěn)定達到甲醇制備所需溫度后，甲醇合成塔中合成甲醇，此時出合成塔的氣體進入水冷器進行冷卻，再將冷卻氣體輸送至甲醇分離器進行氣液分離，將分離出的粗甲醇輸送至甲醇精餾步驟，此時一小部分氣體作為馳放氣去燃料管網，剩余部分繼續(xù)進入循環(huán)氣壓縮機進行循環(huán)使用。

對放空的馳放氣進行循環(huán)利用，在焦化廠圓筒加熱爐燃料氣管線與馳放氣之間設置一根管線，通過管線將馳放氣作為燃料氣輸送至焦化廠圓筒加熱爐內，利用馳放氣將焦爐煤氣置換出來，此時可有將置換出來的焦爐煤氣作為原料輸送至甲醇廠，以此來達到增大焦爐煤氣原料，從而增加焦爐煤氣制備甲醇的產量。

對火炬系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，原有火炬系統(tǒng)由火炬頭、水封罐、火炬筒體、電點火器等裝置組成。甲醇廠將收集的各類廢氣，包括車排放氣、安全閥排放氣等輸送至火炬分液罐，經過分離液滴后在火炬頭進行燃燒排放?；鹁嫒紵髂軌虮ＷC在寬流量范圍內完全燃燒，具有操作彈性大，低流速不回火等功能；分子封采用節(jié)能型設計，在小流量下達到要求的密封性能；水封罐主要用于穩(wěn)定系統(tǒng)作用，避免回火現(xiàn)象的發(fā)生；分液罐主要防止空氣中的可燃液滴進入燃燒系統(tǒng)，避免出現(xiàn)“火雨”現(xiàn)象。在系統(tǒng)實際運行過程中，由于火炬系統(tǒng)距離制備甲醇廠較遠，所以遇到突發(fā)情況時，操作人員無法及時趕到，無法調節(jié)放氣管道壓力，可能會造成系統(tǒng)出現(xiàn)故障，影響生產。用于火炬系統(tǒng)的煤氣管道為尺寸較小，進場處理荒煤氣，使得管道易出現(xiàn)堵塞情況，所以需要對點火器進行改造。

對火炬系統(tǒng)增加兩臺視頻監(jiān)控，實時觀看火炬現(xiàn)場情況。同時觀察遠程控制水封罐的液位。在系統(tǒng)內增加數據傳輸線路，監(jiān)測系統(tǒng)火炬頭溫度、分液罐液位、水封罐液位等。對高空點火器進行改造確保點火裝置耐高溫，確保不被燒壞。

3 結語

為了解決焦爐煤氣點天燈方式燃燒排空造成的資源浪費及空氣污染問題，提出焦爐煤氣制備甲醇技術，本文基于焦爐煤氣制備甲醇技術應用過程中存在的問題對焦爐煤氣制甲醇生產工藝進行優(yōu)化設計，分別提出對中壓蒸汽加裝減壓減溫裝置，甲醇馳放氣管道加裝管道，火炬系統(tǒng)加裝監(jiān)控系統(tǒng)等，避免了由于氣壓、溫度等因素造成的制備過程的不穩(wěn)定因素，使整個甲醇制備過程更加穩(wěn)定且高效。