項目名稱：焦爐煤氣配水煤氣低壓合成甲醇技術(shù)
申報單位：山西焦化集團有限公司
主要完成人：衛(wèi)正義 楊清民 馬萬進 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)濟行業(yè)：C類型
任務(wù)來源：省、市、自治區(qū)計劃
項目起止時間：2007年1月-2008年6月
項目簡介：山西焦化股份有限公司是一個以煤進行深加工，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/年焦爐項目的批準動工，其投產(chǎn)后將副產(chǎn)大量焦爐氣，如何合理利用這部分焦爐氣，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)實施辦法和調(diào)產(chǎn)的要求，山西焦化股份有限公司以焦爐煤氣建設(shè)20萬噸/年甲醇項目，甲醇項目符合我公司近幾年提出的“以焦配化，以化補焦，焦化并舉”的戰(zhàn)略方針；符合公司向精細化工發(fā)展的戰(zhàn)略方向。
我國是一個煤炭資源豐富的國家，大部分甲醇生產(chǎn)以煤為原料，然而近年來煤炭價格的大幅度上漲對煤基甲醇的發(fā)展產(chǎn)生較大影響。焦爐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)越來越重視對焦爐煤氣的開發(fā)利用。焦爐煤氣含有58%的氫和24%的甲烷，是生產(chǎn)甲醇的理想資源。然而由于焦爐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)工藝復雜，投資高，效益差。
焦爐煤氣配水煤氣低壓合成甲醇技術(shù)，是彌補現(xiàn)有以焦爐煤氣轉(zhuǎn)化制甲醇技術(shù)中氫碳比嚴重不平衡的問題，提供一種焦爐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，包括將焦爐煤氣凈化；水煤氣在較低溫度下直接精脫硫凈化；將凈化合格的焦爐煤氣與水煤氣混合，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)明彌補了單純焦爐氣制甲醇氫碳比嚴重不平衡的問題，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CS2、COS等有機硫硫容低的問題，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)計了雙功能吹風氣回收裝置，實現(xiàn)一套裝置兩種用途。
立項背景、科技內(nèi)容、特點及應(yīng)用推廣情況：山西焦化股份有限公司是一個以煤進行深加工，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，對副產(chǎn)大量焦爐氣合理利用，降低焦炭成本，在目前焦炭市場低迷的情況下尤為重要。
焦爐氣與天然氣類似，進行蒸汽轉(zhuǎn)化后H/C比較高，作為合成甲醇的原料時，釋放氣量大，H2沒有得到充分利用，造成原料氣浪費；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，本項目以煤制氣對焦爐煤氣進行補碳，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，目前我國甲醇生產(chǎn)成本大約在1700元-2100元/噸。一旦出現(xiàn)市場供過于求的局面，國內(nèi)甲醇價格有可能要下跌到約2000元/噸，甚至更低。這對產(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)能達到480萬噸/年。國外企業(yè)裝置規(guī)模大，公用設(shè)施分攤投資就少，且采用天然氣路線，單位產(chǎn)能投資大幅下降，成本競爭力大為增強。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天然氣價格也在上漲，但國外甲醇生產(chǎn)企業(yè)依靠長期供應(yīng)協(xié)議將價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。同時近年來煤炭價格的大幅度上漲對本來還具有一定成本優(yōu)勢的煤基甲醇產(chǎn)生較大影響，再加上煤基甲醇大多建在西部地區(qū)，運輸費用較高。種種因素進一步削弱了煤基甲醇的價格競爭力。
發(fā)現(xiàn)、發(fā)明及創(chuàng)新點：本發(fā)明是焦爐煤氣配水煤氣制甲醇工藝，涉及焦爐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氣回收鍋爐技術(shù)等。
1、通過研究、試驗、設(shè)計、開發(fā)出“焦爐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碳方式，彌補了單純焦爐氣制甲醇氫碳比嚴重不平衡的問題，使生產(chǎn)甲醇的新鮮氣成份(H2-CO)/(CO2+CO)=2.05-2.10
設(shè)計達到最佳，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硫和有機硫，而現(xiàn)有的脫硫劑對有機硫的脫除硫容都很低，如不把有機硫轉(zhuǎn)化為無機硫，而直接脫除有機硫所用脫硫劑量太大，費用太高。該工藝使有機硫轉(zhuǎn)化為無機硫并脫除，解決了現(xiàn)有催化劑對CS2、COS等有機硫硫容低的問題，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、雙功能吹風氣回收鍋爐裝置，利用甲醇造氣的吹風氣回收裝置將高熱值燃氣和吹風氣做燃料回收，在甲醇系統(tǒng)開車前沒有吹風氣的情況下，通過引入焦爐煤氣等高熱值的燃氣作為燃料進行燃燒，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，可以將吹風氣送入進行燃燒。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、取長補短，大大提升單臺設(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，使焦爐氣、蒸汽、氧氣達到合理的配比，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，運行費用低。
6、本設(shè)計中精餾系統(tǒng)采用“三塔加一塔”流程，使甲醇殘液含量極微。
7、本設(shè)計充分回收了各種蒸汽冷凝液、工藝冷凝液，基本達到無廢液排放。
保密要點：
1、水煤氣在較低溫度下直接精脫硫凈化；
2、將凈化合格的焦爐煤氣與水煤氣混合，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CS2、COS等有機硫硫容低的問題，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)計了雙功能吹風氣回收裝置，實現(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)運行穩(wěn)定，達到設(shè)計要求。
經(jīng)濟效益：項目年均銷售收入為41757.71萬元，年均利潤總額7323.85萬元，年均上繳所得稅2416.87萬元,年均稅后利潤4906.98萬元。
社會效益：山西焦化結(jié)合市場經(jīng)濟、循環(huán)經(jīng)濟、環(huán)境等因素，按照山西省化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)實施辦法和調(diào)產(chǎn)的要求，所建20萬噸/年甲醇項目，是該公司“以焦配化，以化補焦，焦化并舉”，向精細化工發(fā)展的戰(zhàn)略方向發(fā)展的重大戰(zhàn)略舉措。
獎勵情況：2007年度榮獲省級新技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新獎。
