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化学工业第二设计院焦炉气制甲醇研发纪实 |
2009-05-08 |
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近年来，焦炭产品需求持续增长，独立焦化企业也因此得以迅猛发展，规模不一的焦化厂在各地纷纷建成投产。然而，大多数独立焦化厂只是炼焦和卖焦，对于炼焦的副产品却不能进行有效的回收利用，相当一部分焦化厂的焦炉煤气被放空或点“天灯”，不但浪费大量的能源，还对大气造成严重污染。
为了推动节能减排工作以及有效利用能源，我国化学工业第二设计院于2000年完成了第一个用焦炉煤气生产甲醇的可行性研究报告；2004年底，国内第一套工业生产装置在云南省曲靖市焦化制供气公司顺利投产，被国家清洁能源行动办公室确定为重点跟踪示范项目。截至目前，该院设计的焦炉煤气制取甲醇装置已有8套投产运行；有6套已接近建设尾声，准备试车投产；还有10余套装置正在设计与建设。
该院有关专家日前表示，焦炉煤气作为焦化生产过程中的副产品，对其进行有效合理的利用，是焦化企业能否实现节能减排的关键。目前，焦炉煤气的利用大约有3种途径：一是作为城市煤气，其缺点是远离城市的独立焦化厂没有条件做到；二是作为燃料发电，其缺点是能量回收率较低，且二氧化碳排入大气造成二次污染；三是用于生产合成氨或甲醇，既可有效地回收能源，也避免了二次污染。
化学工业第二设计院在利用焦炉煤气生产甲醇装置的设计过程中，力求选择节能有效的工艺方案，注重每一个节能减排的细节。据介绍，该院设计的利用焦炉煤气生产甲醇的工艺流程，主要有以下几方面特点： 内容来自中华人民共和国图鉴社
第一，选取干法精脱硫工艺脱除气体中各种形态的硫。焦炉煤气中硫的形态比较复杂，含有难脱除的硫醇、硫醚和噻吩等，该院采用加氢转化工艺，将有机硫转化为无机硫后再脱除。加氢转化有机硫需要将气体加热至300℃，该院选用了中温脱硫剂脱除转化后的无机硫，以避免工艺过程中的“冷热病”，并回收转化气的余热作为热源。
第二，采用纯氧催化转化技术，将焦炉气中的甲烷转化为对合成甲醇有用的一氧化碳和氢气。为保证转化炉的安全运转，要求转化炉的焦炉气入口温度应在600℃左右，开车时要求达到650℃。为减少预热炉燃料气的消耗和烟道气的排放，该工艺通过设置焦炉气预热器，将焦炉气和蒸汽混合后的气体加热到500℃左右；同时设置焦炉气初预热器、锅炉给水预热器、脱盐水预热器、采暖水预热器，以充分回收转化气的余热。
第三，选用低压合成技术和三塔精馏流程，以减少能耗。在转化、合成、精馏装置中采用新型的节能换热设备——变频蒸发式空冷器替代传统的管壳式换热器，有明显的节水节能效果。变频蒸发式空冷器在结构设计上采用蒸发式与空冷式组合，在相对高温段采用空冷，相对低温段采用蒸发冷，既可达到节能效果，又可充分满足工艺要求。
以山西东辉煤焦化集团有限公司的10万吨/年甲醇项目建设为例。依照此前的传统技术，该项目产生27500标准立方米/小时的焦炉煤气将直接燃烧放空，从而造成资源浪费和环境污染。然而，采用化学工业第二设计院的设计方案后，使整个项目的节能减排效果非常明显。 内容来自中华人民共和国图鉴社
据悉，按新方案建设投产后，该项目产生的剩余焦炉煤气全部用来生产甲醇，相当于回收热能1.18×108千卡/小时，年生产8000小时即可回收热能9.44×1011千卡。同时可以减少二氧化碳排放量达8750标准立方米/小时，每年可减少二氧化碳排放量7×107标准立方米/小时。此外，采用新型变频蒸发式空冷器后，相比传统的管壳式换热器，每年可实现节电3.056×106千瓦时，每年可节水34.88万吨。
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