焦?fàn)t煤氣制甲醇技術(shù)問世已經(jīng)多年了,，我們有必要來看看它的現(xiàn)狀并為它的未來做一些有益的工作,，以保證它能為國家的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻。

1  焦?fàn)t煤氣制甲醇技術(shù)的應(yīng)用近況

    曲靖大為煤制氣有限公司8萬噸／年焦?fàn)t煤氣制甲醇裝置和建滔(河北)焦化有限公司10萬噸／年焦?fàn)t煤氣制甲醇裝置的相繼投產(chǎn),，使得不少焦化企業(yè)開始考慮其焦?fàn)t氣的利用問題,。尤其是那些沒有進行焦?fàn)t煤氣綜合利用導(dǎo)致企業(yè)經(jīng)濟效益下滑的獨立焦化廠，已經(jīng)出現(xiàn)了虧損,，不得不面對要否制取甲醇的選擇,。

    當(dāng)然，總的來說焦?fàn)t煤氣可以用來發(fā)電,、制取甲醇或合成氨及其他產(chǎn)品,。但就現(xiàn)在的市場和社會環(huán)境來看，生產(chǎn)甲醇和合成氨才是經(jīng)濟效益較好的方案,。但其中焦?fàn)t煤氣制合成氨的流程較長,，投資和消耗都比較高。同時焦?fàn)t氣制甲醇的成本遠較其他原料制甲醇的成本要低,，因此焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇的方案在目前是一個較好的選擇,。

2  焦?fàn)t煤氣制甲醇的典型流程

3  焦?fàn)t煤氣制甲醇在工程上需要考慮的問題

3.1  焦?fàn)t煤氣制甲醇的特點

    由焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇的關(guān)鍵是將焦?fàn)t煤氣中的甲烷轉(zhuǎn)化為氫和一氧化碳。我院經(jīng)過多年的摸索和研究,，開發(fā)了純氧部分氧化制甲醇的技術(shù),。該技術(shù)的主要特點是：

3.1.1 煤氣成分復(fù)雜：焦?fàn)t煤氣是焦炭生產(chǎn)過程中煤炭干餾后產(chǎn)生的混合氣體。干餾溫度一般為550～650℃,，氣體成分非常復(fù)雜,，煤氣中除含有H₂、CO,、CO₂,、CH₄、N₂,、O₂,、C_nH_m外，還有大量的H₂S,、COS,、CS₂、噻吩,、硫醇,、硫醚、HCN,、NH₃,、萘、苯,、焦油,。一般焦化廠流程設(shè)置中,，一般只對H₂S、NH₃,、萘,、苯、焦油有一定的要求,，對其它雜質(zhì)不進行控制,，焦化廠的常規(guī)流程是焦?fàn)t氣經(jīng)過冷凝鼓風(fēng)、電捕,、脫硫,、脫氨、脫苯,，送出界區(qū),。但是作為甲醇原料氣，除除去H₂S,、NH₃,、萘、苯,、焦油外,，還需將COS、CS₂,、噻吩,、硫醇、硫醚全部脫除,，否則后續(xù)的催化劑就會中毒,。

3.1.2 工藝簡單實用：純氧催化部分氧化轉(zhuǎn)化工藝中的轉(zhuǎn)化爐不需要由特殊鋼材制造的轉(zhuǎn)化爐管，一臺轉(zhuǎn)化爐即可滿足要求,，其結(jié)構(gòu)類似于傳統(tǒng)蒸汽轉(zhuǎn)化的二段爐,，結(jié)構(gòu)簡單，流程短,。采用純氧自熱式部分氧化轉(zhuǎn)化,，避免了蒸汽轉(zhuǎn)化外部間接加熱的形式，反應(yīng)速度比蒸汽轉(zhuǎn)化快,，有利于強化生產(chǎn)，燃料氣消耗低,，焦?fàn)t煤氣利用率高,。

3.1.3  配套技術(shù)成熟：我院針對焦?fàn)t氣的特點，就其凈化工藝做了針對性設(shè)計,，從而滿足了甲醇合成的要求,，所采用的都是國內(nèi)十分成熟的技術(shù),。

3.1.4  能源利用充分：催化轉(zhuǎn)化副產(chǎn)的蒸汽可以直接用于轉(zhuǎn)化工藝中。

3.1.5  完全立足于國內(nèi)：從工藝角度的成熟角度來看,，催化轉(zhuǎn)化工藝及設(shè)備是成熟的,，現(xiàn)已開車的兩個裝置均能穩(wěn)定生產(chǎn)。所有設(shè)備都在國內(nèi)制造,。應(yīng)當(dāng)說這是一項具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全國產(chǎn)技術(shù),。   

3.2  焦?fàn)t煤氣制甲醇需進一步改善的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

3.2.1  壓縮機離心式壓縮機機型的研制和開發(fā)

    焦?fàn)t煤氣的壓縮機的選擇可選的機型有：往復(fù)式壓縮機、螺桿式壓縮機,、離心壓縮機,。大型裝置中如果能解決離心壓縮機的堵塞問題，將是一個不錯的選擇,，螺桿式壓縮機由于有高溫結(jié)焦的問題,，影響長周期運行的穩(wěn)定性，而且機組要從國外引進,。往復(fù)式壓縮機在運行過程中,，有堵塞氣閥的問題，需要定期進行檢修,，因此必須考慮設(shè)置備機,。從價格上講國內(nèi)幾種壓縮機的價格往復(fù)式壓縮機是最低的。

    沈鼓為北臺鋼鐵公司焦?fàn)t煤氣供北臺化肥廠開發(fā)了一臺焦?fàn)t煤氣離心壓縮機組,，現(xiàn)已經(jīng)過了機械運轉(zhuǎn)試驗,，已運至現(xiàn)場安裝。焦?fàn)t煤氣中含有焦油,、萘,、苯等雜質(zhì)，雖然壓縮機缸體內(nèi)采用了噴水技術(shù),，但壓縮機內(nèi)的過流元件如葉輪,、隔板在此硫含量下的材料適用性等，有待于裝置開車后考察,。

3.2.2  硫醇,、噻吩脫硫催化劑、脫硫劑的研制和開發(fā)

    國內(nèi)已經(jīng)開發(fā)了焦?fàn)t煤氣中有機硫的加氫脫硫技術(shù),，但是硫醇,、噻吩的加氫轉(zhuǎn)化率還不能滿足后續(xù)轉(zhuǎn)化催化劑、甲醇合成催化劑對硫的要求,，國內(nèi)有機硫加氫催化劑還需要改進：另外焦?fàn)t煤氣中的氯含量在裝置中要引出足夠的重視,。

3.2.3  大型甲醇合成塔國產(chǎn)化的問題

    由于焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化制得的甲醇合成新鮮氣中H₂含量過多，H₂—CO₂／CO＋CO₂達到2.5～2.7，理應(yīng)開發(fā)適用于這一工藝的新型甲醇合成塔,。隨著甲醇大型化裝置在國內(nèi)陸續(xù)建設(shè)和投產(chǎn),，為焦?fàn)t煤氣制甲醇合成裝置提供了可供借鑒的經(jīng)驗，在引進國外合成塔技術(shù)的基礎(chǔ)上,，國內(nèi)應(yīng)該盡快開發(fā)適合這種合成氣的甲醇合成塔,。

3.2.4  轉(zhuǎn)化催化劑的改進

    焦?fàn)t煤氣的特點決定了其不能采用傳統(tǒng)的天然氣二段轉(zhuǎn)化技術(shù)。只能采用焦?fàn)t煤氣純氧部分氧化轉(zhuǎn)化技術(shù),，由于焦?fàn)t煤氣本身CH₄,、H₂含量和純氧部分氧化轉(zhuǎn)化本身的工藝需要，焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化溫度比天然氣轉(zhuǎn)化溫度高,，但是目前其轉(zhuǎn)化催化劑還沿用天然氣二段轉(zhuǎn)化使用的耐熱轉(zhuǎn)化催化劑和轉(zhuǎn)化催化劑,，對于轉(zhuǎn)化催化劑的保護不利，轉(zhuǎn)化催化劑壽命也受到影響,。

3.2.5  焦?fàn)t煤氣預(yù)熱爐結(jié)構(gòu)工程化

    國內(nèi)10萬噸／年焦?fàn)t煤氣制甲醇裝置中預(yù)熱爐使用圓筒爐,，結(jié)構(gòu)簡單，容易控制,，大型化焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化裝置使用圓筒爐存在輻射有限,、加熱不均勻等問題，勢必使用方箱爐,，以前沒有使用方箱爐在天然氣和焦?fàn)t煤氣的實例,，雖然兗礦20萬噸／年甲醇裝置上使用了方箱爐，只能等待裝置投產(chǎn)后,，觀察運行效果,。

3.3  焦?fàn)t煤氣制甲醇需進一步解決的問題

3.3.1 焦?fàn)t煤氣補碳的問題；

    焦?fàn)t煤氣的氣體成分,，決定了甲醇合成氣中氫的過剩,。對于10萬噸／年的甲醇裝置，是否需要補碳要做具體分析(要考慮碳源的經(jīng)濟性,，因馳放氣可以返回焦?fàn)t作為熱源),。但是更大規(guī)模的裝置則建議進行補碳。

    目前補碳的方式有：

    鋼鐵聯(lián)合企業(yè)中可以采用轉(zhuǎn)爐煤氣,，凈化后作為補碳的碳源(轉(zhuǎn)爐煤氣的凈化與焦?fàn)t煤氣凈化方式不同),；

    附近有CO₂氣源的，可直接補入焦?fàn)t煤氣中,，經(jīng)轉(zhuǎn)化后有一部分CO₂轉(zhuǎn)化為CO,，從而達到補碳的目的；

    對于更大規(guī)模裝置就需要采用制氣補碳方法,，目前應(yīng)當(dāng)是以煤制氣生產(chǎn)一氧化碳為主,，進而調(diào)整氣體成分,，與焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化氣混合生產(chǎn)甲醇：

    以焦?fàn)t煤氣為主，200萬噸／年焦化廠根據(jù)焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化氣的成分配凈化煤氣,，甲醇裝置可達到40萬噸／年甲醇裝置的規(guī)模，投資和運行費用應(yīng)當(dāng)是比較經(jīng)濟的,。目前國內(nèi)應(yīng)用的煤氣化技術(shù)較多,，如傳統(tǒng)的UGI間歇氣化生產(chǎn)水煤氣、魯奇碎煤加壓氣化,、粉煤流化床氣化,、粉煤氣流床氣化，包括Shell爐,、GSP,、Texaco爐等等。我院開發(fā)的焦碳純氧制一氧化碳技術(shù)應(yīng)當(dāng)是一種適用于較小規(guī)模裝置的不錯選擇,。

3.3.2  裝置等壓合成的問題

  與煤制氣技術(shù)聯(lián)合生產(chǎn)甲醇,，等壓合成是一個應(yīng)當(dāng)考慮的問題。實際情況是目前由于相關(guān)催化劑的開發(fā)和焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化的特殊性限制了發(fā)展焦?fàn)t煤氣等壓合成制甲醇的實現(xiàn),。我院目前正在尋找合適的途徑

3.2.3  弛放氣利用的問題,。

    弛放氣含氫量可達75%～-80%，經(jīng)過PSA或中空膜制純氫,，用于精細化工,、化肥廠、苯加氫裝置,。苯加氫裝置用氫量很少,。若是20萬噸／年甲醇裝置，焦?fàn)t煤氣沒有補碳,，可回收純氫氣8500m³／h,，用于生產(chǎn)合成氨，可生產(chǎn)5萬噸／年,，而且投資只需1億元左右,。

3.3.4  焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化氣合成氣直接用來生產(chǎn)DME的技術(shù)

    目前，日本JFE鋼鐵公司開發(fā)了一步法生產(chǎn)DME,，及利用合成氣用來生產(chǎn)DME,。

    反應(yīng)方程式：3CO＋3H₂＝CH₃OCH₃＋3CO₂

    日本JFE鋼鐵公司開發(fā)了新型DME合成催化劑和漿態(tài)床DME反應(yīng)器。在50bar,、260℃下,，DME平衡轉(zhuǎn)化率達到40％(甲醇脫水制取DME甲醇平衡轉(zhuǎn)化率為90％)，同時開發(fā)了DME,、CH₃OH,、H₂O與合成催化劑分離技術(shù)。3萬噸／年DME裝置目前在日本工廠已經(jīng)運行了一年，目前在中東地區(qū)準(zhǔn)備建設(shè)一套75萬噸／年DME裝置,。

    美國空氣動力公司研制了合成氣制取DME的固定床反應(yīng)器,。

    焦?fàn)t煤氣制合成氣的技術(shù)運用的領(lǐng)域更廣。制取甲醇的合成氣和生產(chǎn)DME的合成氣工藝流程的參數(shù)是不同的,。

4   甲醇下游產(chǎn)品

    由于甲醇本身為液體產(chǎn)品,，儲存、運輸,、銷售等都受到一定的限制,。如能進入燃料領(lǐng)域，特別是在當(dāng)前油價不斷攀升,，且回落乏力的情況下,。MTG  MTA  MTP二甲醚都是可以考慮的選擇。當(dāng)然固體甲醛,、聚甲醛也是目前市場需要的產(chǎn)品,，但需求量有限，不能作為以百萬噸計的產(chǎn)品的主要出路,。另外由于焦?fàn)t煤氣制甲醇裝置的特點,，馳放氣中富含氫氣，利用多余氫氣可以生產(chǎn)甲醇下游產(chǎn)品,，如甲醇氨聯(lián)產(chǎn),，雙氧水，苯加氫等,。這些都需要從市場,、產(chǎn)品本身的用途，用戶,，運輸半徑等方面綜合考慮,。