论焦炉气制甲醇的纯氧转化

2017年05月甲烷纯氧转化工艺在焦炉煤气制甲醇装置中的应用分析朱仰明（山东铁雄新沙能源有限公司山东菏泽274900）摘要：随着社会的全面发展，甲烷纯氧转化工艺在焦炉煤气制甲醇装置中的应用相当广泛，其能够使得甲烷纯氧转化工艺的效率得到显著性的提升。

本文主要针对甲烷纯氧转化工艺在焦炉煤气制甲醇装置中的应用进行分析，并提出了相应的优化措施。

关键词：甲烷;纯氧转化工艺;焦炉煤气;甲醇装置在进行甲烷纯氧化工艺的整体分析时，其需要采用多种不同的方式使得甲醇装置的体系结构得到优化。

其需要对甲醇装置进行改进，并对焦炉煤气的变化特性进行分析。

从而使得纯氧转化效率得到相应的提高。

1焦炉煤气制甲醇转化工艺简介在进行甲烷纯氧转化工艺制作的过程中，其中的需要经过多种工艺程序，才能够得到纯度更高的燃料。

一般经过湿法脱硫和金脱硫的程序之后，就会进入到转化工段的焦炉煤气中，来进行更进一步地加工。

在进入焦炉煤气制甲醇的装置中时，气体中甲烷的体积分数大约为24%—26%，多碳径体积分数大约为2%—4%，在进行转化的过程中，主要通过将水蒸气作为氧化剂，并在触媒的作用下，将其中的甲烷和多碳径转化为CO 、CO 2以及H 2等与甲烷合成的原料气体。

在进行整体的制作过程中，其需要结合甲烷的工艺特性，对其焦炉煤气装置进行相应的改进。

最终使得其整体的应用效果更加明显。

2工艺特点之前的焦炉煤气制甲醇转化工艺也大概就是通过以上的步骤，来对其中的原料气进行一定的处理。

而随着现在技术的不断发展，其工艺也有了一定的创新。

一般在进行甲醇转化这一阶段主要具备着以下几个方面的特征：（1）转化路氧气导入采用金属中心烧嘴。

烧嘴有独特的工艺、特定的材料来进行制作；而在进行冷却水处理的时候，其中的冷却水必须采用处理阶段所使用到的拖延说水，经过四道保护的程序，才能够入烧嘴中。

【1】这样不仅仅能够使烧嘴的安全性得到有效的保障，而且还可以在很大程度上延长了烧嘴的使用寿命。

焦炉煤气制甲醇转化工艺研究樊龙飞发布时间：2021-09-14T07:14:01.312Z 来源：《防护工程》2021年17期作者：樊龙飞[导读] 本文基于对影响焦炉煤气制甲醇转化工艺的相关因素分析，探讨在甲醇转化期间的加碳工艺的主要流程，为甲醇转化的效果和质量提供一些有效的思路。

樊龙飞陕西黄陵煤化工有限责任公司陕西黄陵 727307摘要：本文基于对影响焦炉煤气制甲醇转化工艺的相关因素分析，探讨在甲醇转化期间的加碳工艺的主要流程，为甲醇转化的效果和质量提供一些有效的思路。

关键词：焦炉煤气；甲醇转化；转化工艺 Abstract：Based on the analysis of related factors affecting the conversion process of coke oven gas to methanol，this article discusses the main process of the carbonization process during the methanol conversion period，and provides some effective ideas for the effect and quality of methanol conversion.Keywords：coke oven gas；methanol conversion；conversion process 一般在焦炭质量和炼焦的方法影响，焦炉煤气的成分也相对不同，大部分其包含甲烷和氢气等物质。

并且在焦炉煤气中还含有如苯、硫化物等杂质，其会促使催化剂中毒现象发生，因此不可将其直接用在工业生产中。

所以可以利用焦炉煤气提取氢气和生产甲醇，在甲醇生产的下游产品十分丰富的背景下，已经有很多企业开始纷纷利用焦炉煤气来制造甲醇，目前所使用的纯氧自然转化的工艺是比较有效的制造方法。

本文将进一步对该制造工艺进行探讨，具体内容如下。

关于焦炉气部分氧化甲烷转化法生产稳定的探讨郭海平(恒源煤焦电化公司甲醇项目经理）杨峰安振宇摘要：合成气中杂质低浓度稳定控制是甲醇合成长周期高效运行的关键，本文从焦炉气中杂质的脱除、硫转化条件控制等方面的阐述，旨在提高焦炉气部分氧化甲烷转化法制甲醇工艺生产的稳定性。

关键词：焦炉气制甲醇、部分氧化甲烷转化法Coke oven gas partial oxidation of methane conversion method Methanol production process stability ofGUO hai ping YANG feng AN zhen yu ZHANG yu qing（Fugu County Hengyuan Coking Electrochemical Co., Ltd. 719400 China）Abstract:The elaboration of the synthesis gas impurities in low concentration stability control is key to the efficient operation of methanol synthesis long cycle,removal of impurities from the coke oven gas,sulfur conversion conditions control,designed to improve the legal system methanol coke oven gas partial oxidation of methane conversionthe stability of the production process.Key words: Coke oven gas to methanol Methane conversion method Methanol synthesis引言目前，焦炉气制甲醇工艺已经很成熟，其焦炉气中的甲烷转化工艺大部分采用部分氧化甲烷转化法，也有少数采用非催化转化法。

焦炉煤气制取甲醇合成原料气技术评述经过将焦炉煤气加工生产为CH3OH，不只是能够让废弃资源得到高效的利益，另外，还可以减小对周边环境产生的影响。

针对于这类操作技术，下文对将焦炉煤气加工生产为CH3OH的技术展开了重点分析，同时对技术内存在的缺陷展开了研究，目的是推动这一技术持续、深入的发展。

标签：焦炉煤气；制取甲醇；合成原料气；技术评述对于将焦炉煤气加工生产为CH3OH的企业而言，预防自身的生产建设对周边环境产生的不利影响，能够让企业自身的工作效率得到提升，推动企业提高经济利益，为企业后期的发展打下坚实的基础。

一、非催化技术焦炉煤气当中的非催化环节的氧化技术，其实质是在转化炉当中与媒介（CH4）进行接触，未充分氧化的方式。

按照有关的科学研究以及实践工作了解到，若是在温度处于1410℃～1430℃区间内，压力处于3.0MPa～3.5MPa状态中出现绝热反应，如果CH4的实际含量是在0.3%～0.4%范围内，则对非催化技术进行应用。

不用再转换炉内添加催化剂，同样不用把焦炉煤气内部的无机硫以及有机硫展开划分，直接就能够使用高温完成对CH4的转换工作。

此技术现在相对成熟，另外，其整个转换流程清晰可见然，不存在太大操作难度、亦或是过于复杂的操作方式。

可是，与催化方式进行对比，这一转换方式要将大量的O2以及焦炉气消耗掉。

以此转换方式为前提对压力开展设计工作期间，要设置一个压力体系，比如将6.0MPa作为初始值的压力体系，其目的是为了方便未来对硫化物展开对应的操作施工。

二、催化技术在使用催化方式将焦炉煤气加工生产为CH3OH过程中，存在的转化方式：第一，间歇类型的催化以及转化方式，第二，连续状态的催化以及转化方式。

在面对其具体进行论述：（一）间歇类型的催化以及转化方式这一方式的特点是焦炉气内部的烃进行转换期间使用的热量，要经过间歇进行加热的方式最终获取。

这一方式要通过吹风以及制气这两个环节，二者耗费的时长基本相同。

焦炉煤气制甲醇的技术分析进行甲醇制作是焦炉煤气应用的重要方式之一。

本文在阐述焦炉煤气制甲醇工艺流程的基础上，对其具体的工艺内容进行分析，并针对性的指出技术应用把控要点。

以期有利于焦炉煤气制甲醇技术的提升，推动企业经济效益和社会环保效益的获得。

标签：焦炉煤气；制甲醇；工艺应用；技术要点随着工业化建设的不断深入，我国的焦炭消耗了持续增加。

焦炭产业的发展虽然带来了较为明显的经济效益，然而其在能源消耗和环境保护方面缺陷明显。

新经济形态下，清洁化绿色生产的理念要求炼焦产业在进行节能生产的同时，必须合理控制焦炭副产物对环境的污染。

基于此，利用焦炉煤气制备甲醇得以迅速发展，本文由此展开分析。

1 焦炉煤气制备甲醇的工艺流程焦炉煤气产生于工业制焦的实践过程，其包含了H2、CO和CO2等基本成分，同时甲烷、焦油、苯、萘、氨和硫等都是其重要的结构组成。

在甲醇制备过程中，人们会将焦炉煤气输送进储气罐中，然后对其进行压缩和净化，进而确保焦油、苯、萘、氨和硫这些对制备甲醇有害的物质得以有效清除。

一旦前期净化完成，制备人员应在剩余气体中加入催化剂，使得以甲烷和烃类为代表的气体逐步转化为H2和CO。

同时在获得较大比例容量H2和CO的基础上，对其进行碳元素的加入和比例调整，并通过气体压缩的方式使其形成粗制甲醇。

最后通过精馏技术的应用是进行粗制甲醇的提纯，实现精甲醇的制备获得。

具体流程如下图1。

2 焦炉煤气制备甲醇工艺的具体应用2.1 焦炉煤气净化脱除硫化物是焦炉煤气制备甲醇的重要工艺，其也是净化技术应用的难点所在[1]。

甲醇制备过程中，进行焦炉煤气总的硫化物脱除至关重要。

一般情况下，在加湿法去除大量H2S之后，对剩余气体中的有机硫进行加氢处理，确保其转化为H2S之后，在通过固体脱硫剂进行去除。

在焦炉煤气净化之前，其剩余气体中硫化物的含量会急剧减少，使其保持在0.1×10-6之下，从而满足工业生产的实际需要。

2.2 净化气体转化焦炉煤气制备甲醇中的净化气体转化主要指甲烷的转换。

探讨焦炉气制甲醇非催化工艺摘要：本文对焦炉气制甲醇非催化工艺的流程进行了简要介绍，而后以焦炉气技术特征作为切入点，经由蒸汽催化转化、纯氧加压非催化部分氧化转化工艺、非催化部分氧化转化等工艺对比了非催化转化工艺与催化转化工艺在各方面的差异，并探讨了焦炉气制甲醇非催化工艺所具有的优势，旨在为同行提供参考与借鉴价值。

关键词：焦炉气甲醇非催化工艺转化技术前言焦炉气，又可称为焦炉煤气，指炼焦用煤经过炼焦炉的高温干馏后所产出的一种可燃性气体[1]。

作为目前最为先进的深加工开发技术之一，焦炉气制甲醇不但能获得较好的经济效益，同时还能提高资源利用率，降低污染排放，减少对周边生态环境造成的影响[2]。

通过引入甲醇工艺，既实现了甲醇工业的可持续化发展，也为企业转型为化学工业生产打下良好的基础，给日益萎缩的焦化工业开辟了一条开阔的前景道路。

接下来，即就焦炉气制甲醇非催化工艺的优势展开探讨。

1.工艺流程概述加热炉首先会对压缩工段的焦炉气进行预热，待氧气在氧气加热器内加热完成后，二者经由转化炉喷嘴混合为一体，而后于转化炉内发生不完全燃烧反应，并释放出巨大热量，在甲烷发生转化反应的同时，气体温度也将在此期间急剧升高。

转化完成后，甲烷含量已低于0.4%的转化气将经由转化炉出口进入中压废热锅炉，并产生4.0兆帕斯卡的蒸汽。

转化气温度降低后，即进入锅炉给水加热器或蒸汽过热器，对甲醇合成过程产生的2.5兆帕斯卡饱和蒸汽与锅炉给水进行过热，再由脱盐水加热器对转化气实行降温操作，而后转化气进入水洗塔，在经进一步降温措施后送至聚乙二醇二甲醚脱硫工段。

此时，水洗塔将降温过程中分离至塔底的冷凝液输送至污水处理系统。

脱盐水站采取脱盐措施，在经脱盐水加热器实行加热处理后再送至锅炉房内。

氧气加热器将该工段4.0兆帕斯卡的饱和蒸汽加热到相当温度。

其中，由中压废热锅炉产生的4.0兆帕斯卡饱和蒸汽将有一部分为氧气加热器加热所使用，而另一部分则会经由加热炉（燃料主要为甲醇精馏不凝气、甲醇合成非渗透气以及甲醇合成闪蒸气）将温度加热至450℃后输送至管网。

第二节：转化工艺技术操作规程一、转化工艺流程（一）、焦炉气预热来自压缩岗位的焦炉气经焦炉气预热器加热至320℃左右，送往精脱硫岗位脱除有机硫和无机硫后，硫含量≤0.1ppm，压力约2.3Mpa，温度约360℃去转化工序。

在焦炉气中加入3.0Mpa的过热饱和蒸汽（蒸汽流量根据焦炉气的流量来调节），经焦炉气预热器（C60602）加热至530℃后，再经预热炉（B60601）预热至660℃左右进入转化炉（D60601）顶部。

同时配入了3.0Mpa过热饱和蒸汽（蒸汽流量根据氧气的流量来调节）的氧气也进入转化炉（D60601）顶部与焦炉气混合后发生转化反应，反应后的转化气由转化炉（D60601）底部引出，温度≤930℃，压力约2.2Mpa，甲烷含量≤1.0%，进入废锅（C60601）回收热量副产蒸汽。

转化气温度降为≤540℃，然后经焦炉气预热器（C60602），温度降至420℃左右，再进入焦炉气初预热器（C60603），温度降至300℃后，经锅炉给水预热器（C60604）进一步回收反应热后，转化气温度降至160℃，再经蒸发式空冷器（C60606）冷却到100℃左右，经分离器（F60605）分离后进入脱盐水预热器（C60607）为脱盐水预热，从脱盐水预热器出来的转化气约40℃，再经气液分离器（F60602）分离后，进入常温氧化锌脱硫槽，常温氧化锌（D60602）出口温度≤40℃,压力2.0Mpa送往合成气压缩机入口。

（二）、燃料气来自甲醇合成的燃料气与来自气柜的高硫煤气一起进入燃料气混合器混合后，一部分进入预热炉底部，与空气鼓风机（J60601A/B）送来的空气混合后燃烧，为预热炉提供热量，另一部分送精脱硫升温炉作燃料。

（三）、氧气来自气体厂的氧气，温度为80℃，压力2.5Mpa，与经预热炉加热后的蒸汽混合后进入转化炉（D60601）上部，氧气流量根据转化炉（D60601）出口温度来调节。

4、锅炉给水来自脱盐水站的脱盐水，温度约40℃，经除氧槽除去氧后用锅炉给水泵加压到4.2Mpa，在锅炉给水预热器（C60604）加热至200℃后，一部分送往甲醇合成，另一部分经汽包（F60601）进入废锅生产 3.0Mpa中压蒸汽。

焦炉煤气制甲醇转化工段余热回收利用的技术研究作者：申彦清来源：《中国化工贸易·上旬刊》2016年第06期摘要：焦炉煤气制甲醇工艺自出现以来，一直属于较好的节能降耗项目，其对能源的回收效率高，并且处理了焦炉废气，十分符合当前社会发展需要，但即使如此，甲醇装置在能源利用方便仍存在其不足之处，具有较大的改进和优化空间。

本文所提出的甲醇余热利用的技术研究项目，即是一个很好的对甲醇装置深度优化的过程。

关键词：能源；甲醇；余热回收工业余热主要是指工矿企业用能及热能转换设备在生产使用过程中排放出的废气、废水、废热等品位较低的能源，通过利用余热回收技术将这些低品位能源进行回收利用，从而将这些能源提供至工业生活所需的热源或者作为建筑供热使用，既可以大幅度降低工业企业的污染排放，又可以减少工业企业的能源消耗，一举两得。

工业余热资源非常丰富且广泛存在于各种生产过程中，尤其在化工、建材、冶金和轻工等行业更是具有巨大的余热资源。

这些行业的余热资源不能充分有效的利用，将造成能源的严重浪费，而且也严重的污染了环境。

据统计，我国工业余热利用回收率仅为33.3%，因此在我国工业领域，余热资源回收利用的潜力巨大。

甲醇余热利用的技术研究，属于节能降耗项目。

通过对甲醇转化气余热根据其工艺特点，总结出根据其每个温度段的工艺特点，使用适当的余热回收方式及设备。

1 焦炉煤气制甲醇主要工艺概况通常，焦炉煤气中甲烷的体积分数约23%～26%，而在甲醇合成中，甲烷不参与甲醇的合成反应，其将作为惰性气体存在于合成气中并往复循环。

如何将占焦炉煤气体积分数约25%的烷烃全部转化为合成气的有效组分（氢气和一氧化碳），提高合成效率，最大限度地降低不参加甲醇合成反应的气体组分，减少甲醇合成回路的循环气量，降低吨甲醇产量的煤气消耗，是焦炉煤气制甲醇的关键技术和难点之一。

目前焦炉煤气烷烃转化重整工艺主要为纯氧非催化部分氧化转化工艺。

在纯氧非催化部分氧化转化工艺中，主要的转化反应分两个阶段，第一阶段是甲烷、氢气和一氧化碳的燃烧放热反应；第二阶段为甲烷转化为氢气和一氧化碳阶段，是吸热的二次反应，为整个转化工艺的控制步骤，其主要反应式为：CH4+H2O→CO+3H2+Q（1）CH4+H2O→CO+3H2-Q（2）反应式（2）为吸热反应，因此提高温度，将有利于甲烷的转化。

焦炉煤气制甲醇的改进与创新我国的焦化行业，尤其是独立焦化企业剩余的焦炉煤气出路是个行业性的问题。

如果不能很好的解决这个问题，不仅造成企业的经济效益低下，更重要是的造成能源的极大浪费，并带来严重的环境污染，这与目前国家倡导的节能减排，清洁生产均不相符。

就如何合理利用剩余焦炉煤问题，近几年我国广大科技工作者进行深入研究和大胆尝试，焦炉煤气制甲醇就是解决这一问题的有效途径之一。

下面就10万吨/年甲醇装置的基本情况，运行实践和主要改进作一简要介绍。

一、生产工艺介绍。

利用焦炉煤气用纯氧部分氧化催化转化法制合成气生产甲醇装置，设计能力10万吨/年。

1、工艺流程。

图1.焦炉煤气制甲醇工艺流程框图2、各道工序的基本功能及组成变化（设计目标值）。

焦炉煤气部分氧化催化转化制甲醇根据各道工序的基本功能可分为以下五部分：一是空分功能，主要为转化提供合格的氧气以及生产过程所需要的氮气；二是脱硫净化功能，主要是为转化提供符合生产要求的原料煤气，同时满足合成气对硫、氯的净化要求；三是转化功能，主要是把煤气中的烃类物质经催化在水蒸汽的作用下转化为CO、CO2、H2满足合成需要的合成气；四是合成功能，主要是在合成催化剂的作用下将合成气合成甲醇；五是精馏功能，主要是将合成回收的粗醇加工成符合产品标准的甲醇和杂醇。

各工序工艺介质设计目标值见表1。

表1 各工序工艺介质设计目标值二、生产装置的选择。

1、空分装置。

为满足10万吨/年甲醇生产所需要的氧气、氮气，选用了KDON-6000/3000型空分装置一套。

主要参数如下：氧气6000Nm3/h，纯度99.6%；氮气3000 Nm3/h，纯度99.99%。

本装置采用目前较为先进的分子筛纯化增压流程，空气经袋式除尘后，由空压机增压至0.6MPa通过空冷塔冷却至16℃左右，进入分子筛纯化器，脱去空气中的水、二氧化碳、有机杂质等，然后分两路进入分馏塔，一路是大部分空气进入分馏塔中的主换热器，被返流气冷却至-172℃(其中小部分液空）进入下塔底部；另一路空气经增压机将压力增至0.8～0.9 MPa，经冷却后进入主换热器被冷至-108℃左右，再从主换热器中部抽出去透平膨胀机膨胀至0.14 MPa左右，以-165℃进入上塔进行精馏，获得产品氧气和氮气，部分污氮用作分子筛再生，出塔的氧气、氮气经氧压机、氮压机增压后送生产装置使用。

甲醇工艺特点是工艺流程长，相互间既独立有相关，工艺路线图如下：焦化厂来的焦炉煤气，先进入焦炉气柜缓冲稳压，压缩至2.1MP后,进入精脱硫装置,将气体中的总硫脱至0.1PPM以下.焦炉气中甲烷含量达22.4%,采用纯氧催化部分氧化转化工艺将气体中的甲烷及少量多碳烃转化为合成甲醇的有用成分一氧化碳和氢.转化后气体压缩至5.3MP,进入甲醇合成装置.采用5.3MP低压合成技术,精馏采用3塔流程.(1)精脱硫。

压缩的焦炉气压力2.1MPa,温度40℃,经过滤器滤去油雾后进氧化铁脱硫槽,脱除气体中的无机硫后送转化装置预热。

预热后压力约2.02MPa,温度300～350℃,进入加氢转化器I;气体中的有机硫在此转化为无机硫,不饱和烃加氢饱和。

另外,气体中氧也与氢反应生成水。

加氢转化后的气体进入氧化锰脱硫槽,脱去大部分无机硫;再进入加氢转化器II,将残留的有机硫彻底转化并经中温氧化锌脱硫槽把关,使总硫脱至≤0.1ppm。

出脱硫槽的气体约1.85MPa,370℃左右,送转化装置。

(2)转化。

精脱硫的焦炉气,温度约370℃,与废热锅炉蒸气混合,进入焦炉气蒸气预热器,预热到660℃,然后进转化炉。

来自空分装置的氧气加入安全蒸气后,预热到300℃,进入转化炉,在转化炉顶部与焦炉气蒸气混合。

混合气中的氧先与可燃气体反应产生热,为甲烷转化提供热源。

气体入床层后,在催化剂作用下,甲烷及少数多碳烃转化为一氧化碳和氢。

出转化炉的转化气约960℃,入废热锅炉副产2.4MPa饱和蒸气后,经焦炉气预热器、焦炉气初预热器、锅炉给水预热器、再沸器、脱盐水预热器回收热量后,用水冷却到40℃,分离冷凝液经氧化锌脱硫槽把关后送合成气压缩机。

分离出的工艺冷凝液经汽提塔汽提出溶解气后,用泵加压送锅炉房。

（3)合成气压缩。

来自转化装置的转化气压力约1.6MPa,温度40℃,进入该压缩机新鲜气段;来自甲醇合成的循环气进入循环段,压至5.3MPa, 送往甲醇合成。