焦炉煤气制甲醇工艺的实践探索

2023-03-08

一、焦炉煤气制甲醇的工艺流程

对于焦炉煤气制甲醇工艺而言, 它存在着一套较为固定的工艺流程, 主要如下:首先, 将已经经过预处理的焦炉煤气送入到储气罐之中, 并对其进行一定程度上的缓冲稳压以及压缩增压, 然后在此基础之上对其进行加氢转化精脱硫, 在这一过程之中需要注意对总硫体积分数进行有效的控制, 一般情况下控制在0.1×10-6的范围之内较为适宜, 这样一来, 就完成了焦炉煤气的净化操作。其次, 采取一定的措施 (催化方法或者非催化方法) 对焦炉煤气中的碳氢化合物进行一定程度上的转化, 使其成为合成甲醇的有效气体, 即氢气与一氧化碳, 然后在此基础之上进行一定程度的补碳并由此来对原料气的氢碳比进行有效的调整, 当这一操作完成之后, 就已经形成了制作甲醇的合成气。然后再对合成气进行一定程度的压缩增加处理, 压缩加压完成之后将之送入到甲醇合成塔之中, 这样一来就已经制成了粗甲醇, 最后再对其进行相应的精馏处理, 粗甲醇就会转变为精甲醇。工艺流程图见图1所示:

二、焦炉煤气的净化工艺

对于焦炉煤气而言, 它其中存在着较大含量的杂质, 正是因为如此, 对其的净化存在着较大的难度, 同时净化的成本也相对较高, 这样一来, 就对它作为化工原料的用途以及经济性造成一定程度上的制约。在焦炉煤气之中, 存在着一定量的有机硫, 例如吩、硫醚、硫醇等, 而这些有机硫的形态相对复杂, 且都有着较高的化学稳定性, 目前状况下的湿法脱硫难以起到有效的作用, 因此必须对干法脱硫进行一定程度的使用, 并由此对焦炉煤气中的有机硫进行有效的脱除。就目前状况而言, 主要存在着四种干法脱硫的方法, 分别为吸收法、热解法、水解法以及加氢转化法, 而在这其中, 较常使用的主要有两种, 分别为水解法以及加氢转化法。对于水解法而言, 它需要一定的操作温度环境, 即在中低温中运用水解法进行脱硫, 这样一来, 就可以对强放热的甲烷化副反应的发生进行一定程度上的避免。但这一方法也存在着固有的弊端, 即水解催化剂的活性随温度的升高和煤气中氧含量的增大而急剧下降。而对于加氢转化法而言, 在进行脱硫的过程之中, 需要注意如下两个方面的问题:一方面, 对噻吩类有机硫加氢分解性能好的加氢催化剂会诱导碳氧化物发生对加氢工艺不利的强放热的甲烷化反应, 应尽可能避免或减轻一氧化碳与二氧化碳;另一方面, 应该尽可能的对噻吩、硫醚、硫醇等有机硫的加氢转化率进行一定程度的提高。早对加氢转化发进行使用的过程中, 需要用到一定的催化剂, 目前状况下催化良好的主要有钼、镍钼催化剂, 然而虽然这些催化剂能够将噻吩类有机硫化物加氢分解为易于脱除的无机硫, 但是仍然存在着一定的问题, 因为原料之后同时含有了较高浓度的一氧化碳与二氧化碳, 因此在进行处理的过程之中可能会发生一定的强放热的甲烷化反应以及强放热的CO歧化析碳反应, 而这些反应发生时, 会促使温度出现一定程度上的升高, 进而可能会出现一定的失控状况。

三、焦炉煤气的烷烃转化技术

一般情况下, 在焦炉煤气之中CH4的体积分数大致在23%~27%的范围之内, 而在甲醇合成的过程之中, 它并不会参与到反应之中, 因此它作为一种惰性气体存在于合成气之中并往复循环。目前状况下焦炉煤气制甲醇的关键技术点之一便是如何将占焦炉煤气体积分数约30%的烷烃全部转化为合成气的有效组分, 并由此对合成效率进行有效的提高。就目前状况而言, 焦炉煤气烷烃转化重整工艺主要有三种, 分别是蒸汽转化工艺、纯氧非催化部分氧化转化工艺、纯氧催化部分氧化转化工艺。 (1) 对于蒸汽转化工艺而言, 它所发生的反应是一种吸热反应, 通过对温度进行一定程度上的提高能够促进甲烷的有效转化。一般情况之下在反应的过程之中需要在反应管外燃烧燃料气间接外供热量, 因此对于反应管就提出了要求, 要求其具备一定的耐高温性。 (2) 氧非催化部分氧化转化工艺:在这一工艺中, 转化反应主要分为两个阶段进行, 第一阶段反应是燃烧放热反应, 而第二阶段的反应则是吸热二次反应。 (3) 氧催化部分氧化转化工艺:这一工艺有着高温环境, 一般情况之下需要在1300℃~1400℃的高温环境下进行, 原料气消耗和纯氧消耗相对较高。基于这种情况, 需要对转化温度进行一定程度的降低, 并在此基础之上加入蒸汽参与烷烃转化, 加入催化剂加快转化反应速度。