焦炉煤气制甲醇工艺的分析及优化

张也，雷昭

（安徽工业大学，安徽马鞍山243000）

我国每年副产的焦炉煤气大部分均以火炬的形式排放，造成了极大的能源浪费和环境污染。焦炉煤气利用价值高，且焦炉煤气制甲醇技术应用广泛。但我国现有焦炉煤气制甲醇装置能耗较高，因此本文建立了焦炉煤气制甲醇工艺模型，并对全流程进行了系统分析及优化，以期为甲醇工业在节能降耗等方面提供技术参考。

1 流程模拟及验证

1.1 模型建立及流程说明

根据焦炉煤气制甲醇工艺的特点，选择了合适的反应器类型和操作条件，利用Aspen Plus软件建立了焦炉煤气制甲醇工艺模型，如图1所示。

图1 焦炉煤气制甲醇Aspen Plus流程图

经预处理的焦炉煤气通过输送、换热后，加压升温至精脱硫反应器进行精脱硫。净化后的焦炉煤气混合O、CO、中压饱和蒸汽后进入重整反应器制备合成气，所制备的合成气经压缩换热后进入甲醇合成反应器，反应器出口气经气液分离后，一股气体循环至合成反应器，另一股气体作为驰放气进行回收，分离后的粗甲醇液体送往甲醇精馏单元。

1.2 模型验证（表1）

表1 转化单元和重整单元模型验证

转化气中甲烷体积含量低于5%，合成气氢碳比为2.0 左右，满足设计规定；且该模拟结果与文献值相近，因此该模型合理可用。

2 工艺系统的分析

2.1 流程模拟中的计算

2.2 平衡和损失的计算

通过结合熵的能量守恒定律，可以得到系统的平衡：

3 优化分析与讨论

3.1 冷却剂温度对工艺的影响

甲醇合成反应为强放热反应，冷却剂温度会极大地影响工艺结果，因此分析了冷却剂温度对驰放气、甲醇产量的影响。

图3 冷却剂温度对甲醇产量和循环气的影响

如图3 所示，随着冷却剂温度升高，甲醇产量先增加后减少，未反应的循环气体量则相反，且冷却剂温度为200℃时两者达到峰值。在此冷却剂温度下循环气体的压缩功耗最小；此外甲醇产量达到最大，甲醇合成单元的输出会增大。

3.2 优化结果

表2 甲醇合成单元优化前后对比

4 结论

（2）按照能量梯级利用的原则，对甲醇合成单元的冷却剂温度进行了优化，优化后，损失减少4.2 MW，效率提高1.5%。