焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝設(shè)計(jì)

何迅

首鋼水鋼鐵焦事業(yè)部 貴州六盤(pán)水 553028

我國(guó)作為產(chǎn)煤大國(guó)，同時(shí)也是焦炭大國(guó)，從煤炭到焦炭的煉制過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的焦?fàn)t煤氣。充分利用煉焦過(guò)程中所產(chǎn)生的焦?fàn)t煤氣不僅能夠減小焦?fàn)t煤氣對(duì)環(huán)境所造成過(guò)的污染，還能夠達(dá)到節(jié)約能源的目的。目前，焦?fàn)t煤氣的再利用主要應(yīng)用于制備甲醇的原料。甲醇作為清潔能源，已經(jīng)呈現(xiàn)出替代傳統(tǒng)汽油的趨勢(shì)，即甲醇的需求量將會(huì)越來(lái)越大。因此，采用焦?fàn)t煤氣制備甲醇有可能成為供應(yīng)甲醇市場(chǎng)需求的關(guān)鍵途徑。

1 焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝流程

1.1 甲醇

甲醇作為一種無(wú)色液體，但是具有易燃性，其成分也有毒。如果甲醇蒸發(fā)與空氣結(jié)合，就會(huì)形成一種極具爆炸性的混合物，并且爆炸點(diǎn)很低，遇到明火就會(huì)爆炸。甲醇在燃燒的時(shí)候會(huì)進(jìn)行分解反應(yīng)，就會(huì)分解出來(lái)一氧化碳和二氧化碳。因?yàn)榧状季哂羞@樣的特點(diǎn)，所以經(jīng)常被廣泛地應(yīng)用在各種生產(chǎn)領(lǐng)域中[1]。

1.2 焦?fàn)t煤氣

焦?fàn)t煤氣也叫作焦煤氣，主要是甲烷和氫氣所構(gòu)成，并且也有易燃易爆炸的特點(diǎn)，作為如今煉焦生產(chǎn)行業(yè)中所衍生的物質(zhì)，焦煤氣屬于高熱值煤氣。

1.3 甲醇制造原材料

當(dāng)前，使用焦?fàn)t煤氣制作甲醇的原材料主要是來(lái)自兩方面：

（1）直接原料：即氫氣（H2）、二氧化碳（CO2）、和一氧化碳（CO）所組成。

（2）簡(jiǎn)介原料：主要是焦?fàn)t煤氣、水蒸氣、氧氣（O2）所組成。

1.4 制造甲醇工藝流程

在制造甲醇的過(guò)程中，首先要接收焦化工廠的焦煤氣。接收之后，要依據(jù)實(shí)際情況預(yù)處理焦煤氣，并且把處理好的焦煤氣傳輸?shù)絻?chǔ)氣容器內(nèi)，這樣可以將焦煤氣穩(wěn)定壓縮存儲(chǔ)。在壓縮凈化的環(huán)節(jié)中，焦煤氣的雜物和廢棄物可以被清理掉。這些廢棄物主要是硫化物、氨氣、焦油等。因?yàn)檫@些廢棄物會(huì)對(duì)甲醇的制造有負(fù)面影響，更甚者會(huì)使催化劑發(fā)生中毒，從而導(dǎo)致再制甲醇的工作不能正常進(jìn)行。因此，對(duì)焦煤氣做科學(xué)合理的脫硫程序是不可或缺的。在脫硫的過(guò)程中，第一先要進(jìn)行粗略脫硫，然后是精準(zhǔn)脫硫，最后是凈化甲醇[2]。然后把現(xiàn)用的催化劑運(yùn)用到脫硫后的焦?fàn)t煤氣當(dāng)中去，使得它可以完成自身體重的甲烷等成分轉(zhuǎn)換的目的，然后再轉(zhuǎn)化氫氣（H2）和一氧化碳（CO），最后就得到了再次制作甲醇的原材料，再將適量的碳加入到制作好的原材料中，再把焦炭與氫氣的比例進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使這個(gè)比例貼近甲醇的合成比例。

2 甲醇的合成與精餾技術(shù)的分析

2.1 適當(dāng)改變合成氣體中的碳氧比例

受到一些自身的影響，甲醇在合成的過(guò)程里，碳和氧氣的比例的大小對(duì)甲醇的和成效率有直接而當(dāng)影響。具體來(lái)說(shuō)，若碳氧比例較小時(shí)，會(huì)很快提高催化劑活性，進(jìn)而導(dǎo)致合成甲醇所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的能量損耗增大，造成資源浪費(fèi)；若炭和氧氣的比例較大時(shí)，會(huì)大程度減少催化劑的活性，就會(huì)減少合成甲醇的化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，進(jìn)而影響生產(chǎn)效率。所以，在甲醇的生產(chǎn)合成中，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整合成氣體中的炭和氧氣的比例，可以一定程度提升有效地化學(xué)反應(yīng)。例，加入適量的氫氣在合成塔中，它既可以大幅減小副反應(yīng)發(fā)生的幾率，還可以減少催化劑中毒情況發(fā)生的幾率，這樣可以有效地提升生產(chǎn)率，提高合成甲醇的質(zhì)量，符合甲醇的需求[3]。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，甲醇合成中最好的碳和氧氣的比例是2.98%。然而，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，碳氧的比例經(jīng)常會(huì)大于2.98%，這樣就造成了許多氫氣聚集在循環(huán)的過(guò)程中，同時(shí)壓縮機(jī)的工作負(fù)擔(dān)也被增重，這種碳氧比會(huì)消耗很多資源，并且造成環(huán)境污染。因此，焦煤企業(yè)應(yīng)該依據(jù)實(shí)際的情況調(diào)整好碳氧比例，在生產(chǎn)的時(shí)候加入適量的二氧化碳（CO2），以此促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)并且提升甲醇的產(chǎn)量。

2.2 精確測(cè)量合成氣體中二氧化碳的含量

如今，在制造甲醇方面，最被廣泛的使用的方法就是焦煤制造法。焦煤制造法所使用的原料主要是：氫氣、一氧化碳、二氧化碳。相對(duì)來(lái)說(shuō)，二氧化碳是最重要的原料氣體，因?yàn)槎趸紝?duì)一氧化碳有抑制影響的作用，因?yàn)檫^(guò)多的二氧化碳會(huì)決定甲醇的生產(chǎn)率。所以，二氧化碳的最佳比是5%[4]。

2.3 關(guān)于精餾技術(shù)的分析

在使用焦?fàn)t煤氣技術(shù)的過(guò)程中，主要受外部壓力的作用影響，在合成甲醇的過(guò)程中，我們采用了精餾技術(shù)對(duì)制造甲醇的工藝進(jìn)行改進(jìn)，以此提升甲醇的純度并且提高甲醇的使用價(jià)值，同時(shí)針對(duì)合成甲醇的工藝技術(shù)進(jìn)行全方面的優(yōu)化。

使用低壓法的過(guò)程中，要用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治龇椒▉?lái)分析合成甲醇的工藝，也要對(duì)焦?fàn)t煤氣使用壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮處理，這樣對(duì)合成甲醇在壓力合成塔的作用下進(jìn)行合理的控制有很大的好處。使用催化劑的時(shí)候，工廠應(yīng)該重視甲醇生產(chǎn)過(guò)程中的生成物，從甲醇含量發(fā)面出發(fā)，以實(shí)現(xiàn)合成塔冷卻技術(shù)的應(yīng)用，以此滿足粗甲醇制造的需求。最后，加強(qiáng)對(duì)三塔精餾技術(shù)的重視，對(duì)精餾技術(shù)進(jìn)行深層次的研究，并針對(duì)精餾塔的設(shè)計(jì)需求，最后保持加壓塔的壓力和施加的技術(shù)與塔合成塔塔尖的蒸汽狀態(tài)一致[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，焦?fàn)t煤氣制造甲醇作為如今很常見(jiàn)的一種工藝技術(shù)，運(yùn)用焦?fàn)t煤氣再制甲醇的目的是滿足當(dāng)代焦煤工業(yè)的生產(chǎn)所需，并且進(jìn)一步降低焦?fàn)t煤氣對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)提升資源利用率。在制造甲醇的過(guò)程中，每個(gè)環(huán)節(jié)之間都是緊密聯(lián)系的，如果某一個(gè)環(huán)節(jié)有了問(wèn)題，那么就會(huì)對(duì)整個(gè)工藝流程造成不好的影響。所以，對(duì)焦?fàn)t煤氣制造甲醇的工藝技術(shù)進(jìn)行全方面優(yōu)化是至關(guān)重要的一點(diǎn)。