項(xiàng)目名稱：焦?fàn)t煤氣配水煤氣低壓合成甲醇技術(shù)
申報(bào)單位：山西焦化集團(tuán)有限公司
主要完成人：衛(wèi)正義 楊清民 馬萬進(jìn) 李金喜 張挺杼
翟越廣 張文奎 宋紅慧 王海清
主要完成單位：山西焦化股份有限公司焦化四廠
所屬國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)：C類型
任務(wù)來源：省、市、自治區(qū)計(jì)劃
項(xiàng)目起止時(shí)間：2007年1月-2008年6月
項(xiàng)目簡(jiǎn)介：山西焦化股份有限公司是一個(gè)以煤進(jìn)行深加工，集采煤、洗煤、煉焦、焦油加工、化肥等為一體的國家大型企業(yè)。根據(jù)公司發(fā)展規(guī)劃，焦炭產(chǎn)能仍將逐漸增加，隨著新建150萬噸/年焦?fàn)t項(xiàng)目的批準(zhǔn)動(dòng)工，其投產(chǎn)后將副產(chǎn)大量焦?fàn)t氣，如何合理利用這部分焦?fàn)t氣，降低焦炭成本尤為重要。按照山西省化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)實(shí)施辦法和調(diào)產(chǎn)的要求，山西焦化股份有限公司以焦?fàn)t煤氣建設(shè)20萬噸/年甲醇項(xiàng)目，甲醇項(xiàng)目符合我公司近幾年提出的“以焦配化，以化補(bǔ)焦，焦化并舉”的戰(zhàn)略方針；符合公司向精細(xì)化工發(fā)展的戰(zhàn)略方向。
我國是一個(gè)煤炭資源豐富的國家，大部分甲醇生產(chǎn)以煤為原料，然而近年來煤炭?jī)r(jià)格的大幅度上漲對(duì)煤基甲醇的發(fā)展產(chǎn)生較大影響。焦?fàn)t煤氣是焦化廠的副產(chǎn)品，傳統(tǒng)方法是將其作為廢氣燃料。隨著能源的緊缺，人們已經(jīng)越來越重視對(duì)焦?fàn)t煤氣的開發(fā)利用。焦?fàn)t煤氣含有58%的氫和24%的甲烷，是生產(chǎn)甲醇的理想資源。然而由于焦?fàn)t煤氣的氫碳比不平衡，生產(chǎn)甲醇的轉(zhuǎn)化率低，成本高，且生產(chǎn)工藝復(fù)雜，投資高，效益差。
焦?fàn)t煤氣配水煤氣低壓合成甲醇技術(shù)，是彌補(bǔ)現(xiàn)有以焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化制甲醇技術(shù)中氫碳比嚴(yán)重不平衡的問題，提供一種焦?fàn)t煤氣配水煤氣低壓合成甲醇的工藝方法。
在低壓合成甲醇生產(chǎn)過程中，包括將焦?fàn)t煤氣凈化；水煤氣在較低溫度下直接精脫硫凈化；將凈化合格的焦?fàn)t煤氣與水煤氣混合，使混合氣滿足(H2-CO)/(CO2+CO)=2.05～2.10的氫碳比，加壓后送入甲醇合成塔用于低壓合成甲醇。本發(fā)明彌補(bǔ)了單純焦?fàn)t氣制甲醇?xì)涮急葒?yán)重不平衡的問題，甲醇一次轉(zhuǎn)化率提高，提高有效成份利用率，降低生產(chǎn)成本；解決了現(xiàn)有催化劑對(duì)CS2、COS等有機(jī)硫硫容低的問題，且工藝流程不存在冷熱病，最終使水煤氣中總硫含量≤0.1ppm；設(shè)計(jì)了雙功能吹風(fēng)氣回收裝置，實(shí)現(xiàn)一套裝置兩種用途。
立項(xiàng)背景、科技內(nèi)容、特點(diǎn)及應(yīng)用推廣情況：山西焦化股份有限公司是一個(gè)以煤進(jìn)行深加工，集采煤、洗煤、煉焦、焦油加工、化肥等為一體的國家大型企業(yè)。根據(jù)公司的發(fā)展，焦炭產(chǎn)能仍將逐漸增加，對(duì)副產(chǎn)大量焦?fàn)t氣合理利用，降低焦炭成本，在目前焦炭市場(chǎng)低迷的情況下尤為重要。
焦?fàn)t氣與天然氣類似，進(jìn)行蒸汽轉(zhuǎn)化后H/C比較高，作為合成甲醇的原料時(shí)，釋放氣量大，H2沒有得到充分利用，造成原料氣浪費(fèi)；以煤制氣生產(chǎn)甲醇則剛好相反，H/C不足。為合理利用碳、氫資源，降低甲醇生產(chǎn)成本，本項(xiàng)目以煤制氣對(duì)焦?fàn)t煤氣進(jìn)行補(bǔ)碳，煤制氣采用固定床氣化爐。
目前國內(nèi)甲醇裝置規(guī)模普遍較小，且多采用煤頭路線，以煤為原料的約占到78%；單位產(chǎn)能投資高，約為國外大型甲醇裝置投資的2倍。據(jù)了解，我國有近200家甲醇生產(chǎn)企業(yè)，其中10萬噸/年以上的裝置卻只占20%，其余80%都是10萬噸/年以下的裝置。業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，目前我國甲醇生產(chǎn)成本大約在1700元-2100元/噸。一旦出現(xiàn)市場(chǎng)供過于求的局面，國內(nèi)甲醇價(jià)格有可能要下跌到約2000元/噸，甚至更低。這對(duì)產(chǎn)能規(guī)模小、單位產(chǎn)能投資較高的國內(nèi)大部分甲醇生產(chǎn)企業(yè)來講會(huì)壓力加大。而以中東和中南美洲為代表的國外甲醇裝置規(guī)模普遍較大。目前國際上最大規(guī)模的甲醇裝置產(chǎn)能已達(dá)到170萬噸/年。2008年4月底，沙特甲醇公司170萬噸/年的巨型甲醇裝置在阿爾朱拜勒投產(chǎn)，使得該公司5套大型甲醇裝置的總產(chǎn)能達(dá)到480萬噸/年。國外企業(yè)裝置規(guī)模大，公用設(shè)施分?jǐn)偼顿Y就少，且采用天然氣路線，單位產(chǎn)能投資大幅下降，成本競(jìng)爭(zhēng)力大為增強(qiáng)。據(jù)石油和化工規(guī)劃院分析，目前國外天然氣產(chǎn)地在建的大型甲醇生產(chǎn)裝置成本只有60-80美元/噸。
不僅如此，國外大型甲醇裝置多以天然氣為原料，采用天然氣兩段轉(zhuǎn)化或自熱轉(zhuǎn)化技術(shù)，包括德國魯奇公司、丹麥托普索公司、英國卜內(nèi)門化工公司和日本三菱公司等企業(yè)的技術(shù)。相對(duì)煤基甲醇技術(shù)，天然氣轉(zhuǎn)化技術(shù)成熟可靠，轉(zhuǎn)化規(guī)模受甲醇規(guī)模影響較小，裝置緊湊，占地面積小。盡管近年來國際市場(chǎng)天然氣價(jià)格也在上漲，但國外甲醇生產(chǎn)企業(yè)依靠長(zhǎng)期供應(yīng)協(xié)議將價(jià)格影響因素降至最低。而我國大部分甲醇生產(chǎn)以煤為原料，氣化裝置規(guī)模有限和占地面積大的先天缺陷，制約著甲醇生產(chǎn)裝置向大型化發(fā)展。同時(shí)近年來煤炭?jī)r(jià)格的大幅度上漲對(duì)本來還具有一定成本優(yōu)勢(shì)的煤基甲醇產(chǎn)生較大影響，再加上煤基甲醇大多建在西部地區(qū)，運(yùn)輸費(fèi)用較高。種種因素進(jìn)一步削弱了煤基甲醇的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。
發(fā)現(xiàn)、發(fā)明及創(chuàng)新點(diǎn)：本發(fā)明是焦?fàn)t煤氣配水煤氣制甲醇工藝，涉及焦?fàn)t煤氣配水煤氣低壓合成甲醇技術(shù)、水煤氣無變換脫硫新工藝及雙功能吹風(fēng)氣回收鍋爐技術(shù)等。
1、通過研究、試驗(yàn)、設(shè)計(jì)、開發(fā)出“焦?fàn)t氣配水煤氣制甲醇工藝”。該工藝可根據(jù)各地具體情況確定合理的補(bǔ)碳方式，彌補(bǔ)了單純焦?fàn)t氣制甲醇?xì)涮急葒?yán)重不平衡的問題，使生產(chǎn)甲醇的新鮮氣成份(H2-CO)/(CO2+CO)=2.05-2.10
設(shè)計(jì)達(dá)到最佳，甲醇一次轉(zhuǎn)化率提高，有效成份利用率提高，降低了生產(chǎn)成本。
2、水煤氣無變換精脫硫。水煤氣中含硫主要有無機(jī)硫和有機(jī)硫，而現(xiàn)有的脫硫劑對(duì)有機(jī)硫的脫除硫容都很低，如不把有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫，而直接脫除有機(jī)硫所用脫硫劑量太大，費(fèi)用太高。該工藝使有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫并脫除，解決了現(xiàn)有催化劑對(duì)CS2、COS等有機(jī)硫硫容低的問題，且工藝流程不存在冷熱病，最終使水煤氣中總硫含量＜0.1ppm。
3、雙功能吹風(fēng)氣回收鍋爐裝置，利用甲醇造氣的吹風(fēng)氣回收裝置將高熱值燃?xì)夂痛碉L(fēng)氣做燃料回收，在甲醇系統(tǒng)開車前沒有吹風(fēng)氣的情況下，通過引入焦?fàn)t煤氣等高熱值的燃?xì)庾鳛槿剂线M(jìn)行燃燒，生產(chǎn)出可滿足甲醇系統(tǒng)開車所需要的蒸汽，在造氣爐開車后，可以將吹風(fēng)氣送入進(jìn)行燃燒。該裝置既能做為開工用鍋爐，生產(chǎn)系統(tǒng)正常后能回收吹風(fēng)氣熱能、又能利用甲醇解吸氣加熱生產(chǎn)蒸汽供系統(tǒng)使用，從而實(shí)現(xiàn)一套裝置兩種用途
4、甲醇生產(chǎn)中的轉(zhuǎn)化廢鍋采用“大口徑撓性薄管板膨脹節(jié)”技術(shù)，將撓性薄管板技術(shù)與膨脹節(jié)巧妙結(jié)合、取長(zhǎng)補(bǔ)短，大大提升單臺(tái)設(shè)備的氣體處理量及使用周期。
5、純氧轉(zhuǎn)化部分采用剛玉磚噴頭、通過合理設(shè)計(jì)，使焦?fàn)t氣、蒸汽、氧氣達(dá)到合理的配比，既解決了轉(zhuǎn)化爐中高濃度氧氣易超溫的問題，使能量合理利用，又避免了析炭問題，投資少，節(jié)能，運(yùn)行費(fèi)用低。
6、本設(shè)計(jì)中精餾系統(tǒng)采用“三塔加一塔”流程，使甲醇?xì)堃汉繕O微。
7、本設(shè)計(jì)充分回收了各種蒸汽冷凝液、工藝?yán)淠?，基本達(dá)到無廢液排放。
保密要點(diǎn)：
1、水煤氣在較低溫度下直接精脫硫凈化；
2、將凈化合格的焦?fàn)t煤氣與水煤氣混合，加壓后送入甲醇合成塔用于低壓合成甲醇；
3、解決了現(xiàn)有催化劑對(duì)CS2、COS等有機(jī)硫硫容低的問題，且工藝流程不存在冷熱病，最終使水煤氣中總硫含量≤0.1ppm；
4、設(shè)計(jì)了雙功能吹風(fēng)氣回收裝置，實(shí)現(xiàn)一套裝置兩種用途。
應(yīng)用情況：經(jīng)過在山西焦化股份有限公司焦化四廠2007年6月投產(chǎn)以來，生產(chǎn)工藝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
經(jīng)濟(jì)效益：項(xiàng)目年均銷售收入為41757.71萬元，年均利潤(rùn)總額7323.85萬元，年均上繳所得稅2416.87萬元,年均稅后利潤(rùn)4906.98萬元。
社會(huì)效益：山西焦化結(jié)合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等因素，按照山西省化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)實(shí)施辦法和調(diào)產(chǎn)的要求，所建20萬噸/年甲醇項(xiàng)目，是該公司“以焦配化，以化補(bǔ)焦，焦化并舉”，向精細(xì)化工發(fā)展的戰(zhàn)略方向發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措。
獎(jiǎng)勵(lì)情況：2007年度榮獲省級(jí)新技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新獎(jiǎng)。
