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煤炭煉焦過(guò)程中產(chǎn)生的荒煤氣，經(jīng)過(guò)回收化學(xué)產(chǎn)品和凈化后稱凈煤氣，凈煤氣部分回焦化廠自用，剩余部分稱為剩余煤氣，通常叫焦?fàn)t煤氣。2008年全國(guó)焦炭生產(chǎn)量為2.8億t，其中獨(dú)立焦化廠產(chǎn)量占65%，機(jī)焦產(chǎn)量達(dá)95%以上。據(jù)估算，獨(dú)立焦化廠每年可供應(yīng)的剩余煤氣量為280億Nm3，但這些剩余煤氣大部分沒(méi)有得到有效利用，焦?fàn)t煤氣的綜合利用迫在眉睫。
如何合理有效利用剩余的煤氣是非鋼鐵企業(yè)焦化廠面臨的一個(gè)十分嚴(yán)峻的問(wèn)題，如果將如此大量的焦?fàn)t煤氣排放到空中，必將造成大氣的嚴(yán)重污染，而且浪費(fèi)寶貴的化工資源。焦?fàn)t煤氣既可以作燃料，如城市煤氣民用、工藝煤氣發(fā)電，又可作化工原料，如生產(chǎn)合成氨、甲醇、二甲醚和提氫等。如果用來(lái)發(fā)電，上網(wǎng)費(fèi)用高，利潤(rùn)��；焦?fàn)t煤氣制合成氨、尿素，雖有一定經(jīng)濟(jì)效益，但投資大，隨著國(guó)家對(duì)化肥優(yōu)惠政策的逐步取消，其經(jīng)濟(jì)效益必將受到影響，整體抗風(fēng)險(xiǎn)能力差；用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇，甲醇不僅當(dāng)產(chǎn)品銷售，下游還可以進(jìn)一步深加工，生產(chǎn)許多高附加值產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
焦?fàn)t煤氣含55～59%的H2，24～28%的CH4，5～8%的CO，是理想的合成甲醇原料氣。采用催化或非催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，將CH4轉(zhuǎn)化成CO，即可進(jìn)行甲醇合成。所以焦?fàn)t煤氣制甲醇，不僅解決了環(huán)境保護(hù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，并可為企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益，是焦化廠綜合利用焦?fàn)t煤氣理想的選擇。
我公司長(zhǎng)期從事研究煤氣凈化、轉(zhuǎn)化及甲醇合成技術(shù)，在總結(jié)國(guó)內(nèi)焦?fàn)t煤氣制甲醇技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)全流程進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)。我公司開(kāi)發(fā)的生產(chǎn)技術(shù)，流程短，投資省，能耗低。主要包括：焦?fàn)t煤氣精脫硫、焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化、甲醇合成、甲醇精餾、空分等。利用該工藝生產(chǎn)甲醇產(chǎn)品，技術(shù)含量高，附加值高，環(huán)境污染小，競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量高，是目前較理想的焦?fàn)t煤氣綜合利用方法。
◆焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝簡(jiǎn)介及流程
從焦化裝置經(jīng)化產(chǎn)回收后的焦?fàn)t煤氣，壓力約400mmH2O、40℃，直接進(jìn)入氣柜，緩沖、穩(wěn)壓后，送往焦?fàn)t壓縮工段進(jìn)行升壓至2.5MPa，冷卻到40℃后送往精脫硫裝置。精脫硫后的焦?fàn)t煤氣進(jìn)入轉(zhuǎn)化工段，轉(zhuǎn)化后的合成氣溫度約950℃，回收余熱，再冷卻到40℃經(jīng)加壓壓縮到6.0MPa，換熱到220℃后送甲醇合成工段合成甲醇。從甲醇合成出來(lái)的粗甲醇去甲醇精餾工段，精餾提純產(chǎn)品甲醇。
⑴焦?fàn)t煤氣精脫硫 除脫除焦?fàn)t氣中無(wú)機(jī)硫外，為去除有機(jī)硫，采用加氫轉(zhuǎn)化法，將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化成易去除的H2S，使合成氣含硫量小于0.1×10-6，以滿足合成甲醇的要求。
⑵焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化 焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化合成氣工藝，采用催化部分氧化法將煤氣中的甲烷轉(zhuǎn)化為CO和H2，控制出口氣甲烷含量約≤0.79％左右，達(dá)到甲醇合成氣要求。
⑶合成氣制甲醇 甲醇合成工藝按壓力可分為高、中、低壓法。目前國(guó)內(nèi)外普遍采用低壓合成技術(shù)，一般操作壓在6.0MPa左右，反應(yīng)器主要是管殼式等溫反應(yīng)器。合成氣經(jīng)壓縮升溫后進(jìn)入甲醇合成塔，在催化劑作用下，進(jìn)行甲醇合成，主要反應(yīng)如下：
CO+2H2=CH3OH
CO2+3H2=CH3OH+H2O
⑷甲醇精餾 甲醇精餾普遍采用三塔精餾流程。從甲醇合成來(lái)的粗甲醇進(jìn)入預(yù)精餾塔，塔頂分離出的馳放氣送燃?xì)庀到y(tǒng)，塔底的甲醇液經(jīng)加壓精餾塔和常壓精餾塔分離制得精甲醇。
⑸空分 采用深冷空分技術(shù)獲得氧氣。
焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝流程框圖如下：
◆產(chǎn)品規(guī)
甲醇產(chǎn)品質(zhì)量到達(dá)GB338—2004優(yōu)等品，外觀為無(wú)色透明液體，無(wú)特殊異臭氣味。
主要原料及公用工程消耗（按每產(chǎn)1噸甲醇計(jì)）
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序號(hào) |
名稱 |
規(guī)格 |
單位 |
定額消費(fèi) |
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1 |
焦煤氣 |
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Nm3 |
1950～2150 |
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2 |
氧氣 |
99.6% |
Nm3 |
410 |
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3 |
電 |
380V |
kW |
～40 |
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10kV |
kW |
400～870* |
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4 |
蒸汽 |
0.5～3.9MPa |
t |
-0.1～2.5* |
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5 |
循環(huán)水 |
32℃ |
t |
～300 | 注： * —— 與原料氣及空分裝置壓縮機(jī)是否采用透平驅(qū)動(dòng)有關(guān)
◆裝置投資
100kt/a焦?fàn)t煤氣制甲醇裝置投資約24000萬(wàn)，不包括總圖及運(yùn)輸。
◆承包范圍
可提供100～200kt/a不同規(guī)模的焦?fàn)t煤氣制甲醇裝置的轉(zhuǎn)讓、工程設(shè)計(jì)、部分硬件或工程總承包。 |
