30万吨 年焦炉煤气制甲醇装置转化工段工艺条件的优化.pdf
张晓伟
[摘 要]环境污染已经成为制约国民经济发展和破坏自然生态环境的重要因素。本文对焦炉煤气制甲醇转化预热炉燃烧系统进行了优化，解决了预热炉燃烧系统使用未净化焦炉煤气造成的环境污染问题，同时还解决了预热炉原燃烧系统气源不稳定缺点，保证了甲醇系统连续稳定生产，提高了经济效益，实现了能源的清洁高效利用。
[关键词]焦炉煤气 甲醇 预热炉 环境
中图分类号：TQ52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0009-01
1 概述
河北峰煤焦化公司一套20万吨/年焦炉煤气制甲醇装置，其中转化预热炉通过燃烧系统产生的高温烟气预热焦炉煤气和蒸汽，为后工序甲烷转化反应提供所需热量。预热炉燃烧系统使用的燃料气为湿法脱硫前焦炉煤气，煤气中H2S含量一般在300mg/m3以上，还有部分煤焦油、萘和粉尘。当化产车间脱硫系统停车检修时，煤气中H2S含量能达到1500mg/m3。
當前，环境污染已经成为制约国民经济发展和破坏自然生态环境的重要因素，我国政府已增强对环境污染的治理。预热炉燃烧系统使用的燃料气粉尘、焦油、硫的含量较高，烟气排放指标不理想，与当前环保形势不符。
同时，预热炉做为甲醇装置中的重要设备，换热效果的好坏影响到甲烷转化率和甲醇合成率。
2 目前存在的问题
转化预热炉燃烧系统使用的燃料气来自湿法脱硫前，硫化氢含量在300mg/m3左右，其中还存在着煤焦油、萘、粉尘等杂质，一是燃烧后产生的烟尘、SO2对大气环境造成污染。二是湿法脱硫前煤气压力6～10kPa，由于燃料气输送管线较远，产生的煤气冷凝液造成压力波动，气源不稳定，使进转化炉煤气和蒸汽温度达不到工艺要求，降低了焦炉煤气甲烷转化率和甲醇合成率，浪费了大量的有效能源。特别是冬季煤气冷凝液较多，会出现预热炉熄火现象，无法对焦炉煤气和蒸汽进行预热，处理不及时会造成转化系统停车，直接影响甲醇装置连续稳定生产。
3 解决方法
河北峰煤焦化公司对转化预热炉燃烧系统进行优化，将经过湿法脱硫和精脱硫的一部分焦炉煤气作为预热炉燃料气使用，使焦炉煤气中硫化氢含量达到20 mg/m3以下，焦炉煤气中夹带的焦油、萘、粉尘等杂质被精脱硫过滤器和预脱硫槽过滤，比未经湿法脱硫和精脱硫的燃料气干净，燃烧过程中降低了烟尘、SO2等有害气体排出，减少了大气环境污染，同时，缩短了燃料气管线输送距离，减少了煤气冷凝液产生，又因精脱硫前有焦炉气压缩机提供压力2.1MPa稳定气源，使预热炉燃烧系统燃料气压力稳定，出预热炉焦炉煤气和蒸汽温度满足工艺要求，提高了甲烷转化率和甲醇合成率，同样能耗下，甲醇生产效率提升效果显著，甲醇系统连续稳定生产，提高了经济效益，实现了能源的清洁高效利用。
4 燃烧系统优化
4.1 优化后燃烧系统工艺简介
来自精脱硫工段预脱硫槽后的焦炉煤气压力2.1MPa，温度40℃，硫化氢含量≤20 mg/m3，经调节阀减压至0.005MPa进入燃料气缓冲罐，稳定系统压力，进入转化工段燃料气混合器，通过调节阀进入预热炉燃料燃烧器，为焦炉气和蒸汽预热提供热量。
燃料气缓冲罐出口有一路安全泄压装置，当超压后安全阀起跳，排放的焦炉煤气进入转化放散系统。
该工艺新增一台燃料气缓冲罐，压力调节系统采用气动单座调节阀，空气故障时阀位置关。
4.2 工艺流程图
（见图1）
4.3增加的主要设备
（见表1）
5 投资和经济效益分析
5.1 收入
转化预热炉燃烧系统在优化前，发生甲醇系统停车情况，从排除问题到甲醇系统开车至少需要一天，按照甲醇3台压缩机正常开车，平均煤气量60000 Nm3/h计算，一天可生产甲醇600吨以上，甲醇1800元/吨，一天损失为600×1800=108万元。此处不考虑预热炉燃料系统优化后，甲醇系统稳定生产挽回的损失。
转化预热炉燃烧系统热源稳定，促进了出预热炉焦炉煤气和蒸汽温度始终满足转化炉运行所需条件，甲烷转化率和甲醇合成率提高，每月平均多生产甲醇13吨，甲醇1800元/吨，每月多收入13×1800=23400元，年收入为：23400×12=28.08万元。
5.2 运行成本
工程总投资金额19万元，设备折旧年限按10年计算，年折旧费1.9万元。
运行成本为：1.9万元。
5.3 项目利润
（见表2）
该项目年利润为：收入-成本=28.08-1.9=35026.18万元
6 环保效益分析
对现有预热炉燃料气系统进行技术优化后，预测SO2的排放浓度为48.83mg/m3，预热炉排放的气体中SO2的排放浓度可满足《炼焦化学工业污染物排放标准》GB16171-2012的要求，项目的建设明显减少了SO2的排放量，有利于区域环境空气质量的改善。
参考文献
[1] 谢克昌，房鼎业.《甲醇工艺学》.化学工业出版社，2010-05-01.
[2] 李建锁，王宪贵，王晓琴.等.《焦炉煤气制甲醇技术》.化学工业出版社，2009-05-01
[3] 吴波.《焦炉煤气制甲醇装置运行探讨》.煤化工.2012-01-12
