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以焦爐氣為原料生產20萬噸年甲醇 馳放氣聯(lián)產8萬噸年合成氨設計方案馮學明(中昊宣4b4t=r-有限公司河北省宣化075105)我國目前以焦爐氣為原料氣生產甲醇的廠 氣體成份家很少。生產能力在10萬噸，年左右已投產的 1焦爐氣產量 僅有兩家：云南曲靖，70萬噸，年焦炭焦爐氣生產以生產一噸焦炭付產380立方米焦爐氣計10萬噸，年甲醇(單醇)；山西焦化有限公司150算 萬噸，年冶金焦焦爐氣生產12萬噸，年甲醇瞅150380=57000萬立方米，年=72000立方 醇)。國內焦化廠大多數(shù)廠家只焦不化，所付產焦米，時 爐氣沒有得到充分利用。規(guī)模較大的焦化廠焦2焦爐氣氣體成份()爐氣做為燃料氣或城市煤氣燒掉；規(guī)模小的、散H2CO C02CH4 N202其它的焦化廠。焦爐氣直接點了“天燈”或直接排人天4560 59 2035 2228 23 011O 153O空。焦爐氣中硫化物含量高達7克，立方米，這些總硫l-7克，立方米 硫化物排人大氣，既浪費資源更加嚴重的是環(huán)3噸甲醇耗焦爐氣按2400立方米計。年產20萬 境污染。我國是世界上焦炭生產大國、消費大國 噸甲醇需焦爐氣和出口大國，有關資料表明：2004年我國焦炭產240020-48000萬立方米，年=60000立方 量為2087億噸，年，僅山西省焦炭產量就達約米，時72000立方米，時6000萬噸年，據預測每生產1噸焦炭，可付產 二 焦爐氣生產20萬噸甲醇，年設計方 焦爐氣380立方米。山西省每年生產焦炭付產焦 案 爐氣已超過220億立方米，比“西氣東送”工程的1焦爐氣生產甲醇的工藝路線 總量還多，綜合利用率不到10，相當于每年損提煉后的焦爐氣經濕法初脫硫后，增壓至 失3600萬噸原料煤。如果能充分利用這些焦爐 21兆巴，經干法脫硫后，進行純氧轉化，轉化氣 氣，山西省每年可生產甲醇700800萬噸，年。 回收熱量后，進行精脫硫，使總硫降至01PPm以煤炭是我國的主要能源，“缺油、少氣、富煤”下，然后增壓至53兆巴。進行低壓合成。粗甲醇 是我國的基本國情，能源問題是困擾我國經濟發(fā)三塔精餾后得精甲醇。 展的瓶頸。發(fā)展現(xiàn)代煤化工煤的轉化和清潔方塊流程示意圖如下： 利用，可以減輕我國對石油進口的依存度，減少環(huán)境污染，保障我國的能源安全和經濟可持續(xù)發(fā) 展具有“國家戰(zhàn)略”意義。煤基醇醚燃料已成為我焦爐 國能源正策的主攻方向開發(fā)利用焦爐氣生產甲 醇來幫助解決我國的能源需求問題具有非常重 精甲 要的意義。筆者以生產150萬噸，年焦炭付產的馳放氣焦爐氣為原料建設一套20萬噸，年甲醇生產裝置，馳放氣聯(lián)產8萬噸，年合成氨裝置為例，談一 2生產甲醇工藝技術 下初步工藝設計方案。供大家參考。1)焦爐氣硫含量高。最高達7克，立方米， 一150萬噸，年焦炭付產焦爐氣產量及有機硫比其它原料氣高。有機硫對銅基催化劑的毒害遠比硫化氫大得多，對焦爐氣進行濕法初脫經”向合成塔；內蒙天野化工有限責任公司新建 硫時，選擇脫硫劑很重要。 聯(lián)產20萬噸，年甲醇裝置選用的是杭州林達化 下面是適合硫含量范圍的幾種脫硫方法：工技術共程有限公司研制的“均溫”式合成塔。方法 原料氣中硫化氫含量(gm3)5)甲醇精餾 ADA法4一5甲醇精餾可選用浙寧波遠東化工科技有限 拷膠法 253公司新開發(fā)的金屬絲網波紋規(guī)整填料和配套的PDS法O2分布器為核心三塔精餾工藝。其核心設備主、預“888”法 l一10塔都選用新型填料型精餾塔，塔內采用高效的、對焦爐氣進行濕法初脫硫時，可選用長春東 經特殊工藝處理的不繡鋼絲網波紋填料和配套 螄科貿實業(yè)有限公司生產的“888”型脫硫劑。既 的的新型氣液分布器。它與板式塔相比有以下特 可脫除無機硫又可有機硫，脫有機硫效率達50 點：。80。為后部精脫硫減輕負荷。干法脫硫一精脫硫(b)塔體阻力小，傳質熱效率高。精脫硫是將經初脫硫后的原料氣中的總硫 (c)操作彈性大。硫化氫、二硫化碳、硫氧化碳)脫至01Ppm以(d)安裝檢修方便。 下?？蛇x用湖北省化學研究所研制的常溫精脫溜(e)主、預塔塔高降低三分之一。技術。填料型三塔精餾工藝是新建甲醇裝置首選式中：V麓、V麓為弛放氣、新鮮氣的體積NmC0+120：C02一Q2_(2I jr,I琥為弛孜氣、新鮮氣中惰洼氣唪含量CI-h+1202=CO+2H2-Q廠舀2、甲醇新鮮氣、成份(Oo)CH4+H,O=CO+3H才Q。一C0+H20=COHQr一(I、2)、3)反應在催化劑層以上進行，反應在催化劑層中進行。氣體到達催化劑床層時氧氣幾乎耗盡“純氧轉化”進行的是自甲醇生產一般要求：H2-COJC0+C0：205熱反應，無需外界供給熱量，根據合成甲醇氣 21左右，以焦爐氣為原料氣生產甲醇聯(lián)產合成體成份要求(H丁-COJCO+C02)及催化劑床層溫 氨，一般控制H2-COJCO+CO：=24左右。(4)甲醇合成3、新鮮氣、馳放氣流量Nm柏選用銅基催化劑。低壓合成工藝。根據CO+2H2=CH30H-Q，每生產1噸精生產甲醇的關鍵設備合成塔(20萬噸，年)， 甲醇需耗CO+H2為2 100Nm3t 我國已在“八五”、“九五”期間成功地研制出了每生產一噸精甲醇、馳放氣排放量約 “管殼。及“均溫”型合成反應器，基本上與世界先l 1001200 Nm3，其有效氣體CO和H2占80以 進水平相當已實現(xiàn)國產化、大型化。例上?！叭?上。聯(lián)供”20萬噸，年甲醇裝置選用的是南化機制造Q馳放氣量V馳取1150 Nm3t 1150的“管殼”式合成塔；遷安18萬噸甲醇，年裝置選25-28750 Nm柏用的是南京國昌化工科技有限公司研制的“軸 新鮮氣量V新=V馳I馳，I新=1150 X(1017+18+061)X(267+163)-3364 Nm3t 后進入低變爐進行CO變換，然后進行脫碳，脫3364 x 25=84110 Nm弧 碳氣含有微量的CO：、C0加壓至llMpa進行甲4、生產合成氨工藝流程 烷化。加壓至15Mpa進行低壓合成，馳放氣去氫 甲醇馳放氣和空分裝置生產的N：充分混合 回收。方塊流程示意圖如下：稀氨水 產品液氨5、合成氨系統(tǒng)物料衡算215725330=17087ffa充氮氣量 付產碳酸氫氨：55847944=10026th根據甲醇馳放氣氣體成份及3H2+N2=2NH3， 1002625 x 330=82716ta計算補充氮氣量約為碳酸氫氨按8萬噸，年設計28750O7754+003093 X 01017)3 (6)如果用碳丙液脫除，可聯(lián)產工業(yè)級或食=5090Nm3h 品級二氧化碳。補氮后合成氨系統(tǒng)原料氣量 產量：558475-40000ta28750+5090=33840 Nm3h 四 結論氨產量 l、以生產150萬噸焦碳年付產的焦爐氣為原 噸氨耗原料氣按3300 Nm3t計 料生產20萬噸，年甲醇，其甲醇工序馳放氣可連 氨產量：338403300=1025t11 產8萬噸，年合成氨，4萬噸年二氧化碳或6萬 年產量：102524330=81200t。按8萬噸 噸，年合成氨和8萬噸，年碳酸氫銨產品。年設計。2、可以根據焦爐氣量大小及甲醇系統(tǒng)、合成系統(tǒng)甲醇馳放氣補氮氣后氣體成份 狀況調節(jié)醇氨比。系數(shù)=2875033840=085 3、生產裝置可完全國產化。H2 C02CO N2CH其它659 l 5772632364153052參考文獻)化學工業(yè)出版杜91Il 時，通常采用稀氨水吸收法脫除二氧化碳