利用焦炉煤气制取氮肥和甲醇概况

冯振堂

摘要：简述了利用焦炉煤气制取甲醇的技术、投资概况。

关键词：焦炉煤气;甲醇;概况

焦产品中，按质量计算，焦炉煤气占15%～18%，为全部产品的第二位，仅次于焦炭产品。据统计，我国现有钢铁年生产能力已达3.2亿t，按炼铁每吨耗焦炭1.3t计，焦炭年用量达416亿t。煤炭炼焦按每吨焦产出焦炉煤气320m3计，每年可产生焦炉煤气1331.2亿m3，若其中一半用作燃料回收利用，其余可供开发利用的焦炉煤气也有6656亿m3，但目前仅有10%的焦炉煤气被回收用于城市煤气、发电燃料和生產化工产品。由于长期以来国内焦化产业重焦炭生产、轻综合利用，故不少焦化企业因利益驱使尚未建设焦炉煤气的回收利用装置，大量的焦炉煤气直接排放燃烧，每年白白烧掉的焦炉煤气有300多亿m3，相当于两个西气东输工程的年输气量，造成的经济损失达数百亿元，仅山西省每年就有150亿m3焦气排放燃烧，既浪费了宝贵的稀缺资源又严重污染了环境。

上世纪50年代，焦炉煤气采用催化转化法制取合成气已实现工业化。其工艺流程为焦炉煤气经预脱硫，从每m3含硫化物数百毫克脱至80～100mg，再用干法铁钼加氢转化，把残余的有机硫转化成H2S，并用氧化锌吸附。脱硫后的焦炉煤气经纯氧转化、废锅换热冷却后可得用作合成氨和甲醇的原料合成气。该法存在工艺流程长、设备多、贵重催化剂消耗量大、废弃物造成环境污染、开停车升温还原时间长、开工率低等缺点。随后又开发出的高温非催化转化法，该法对原料气的毒性和杂质无特殊要求，焦炉煤气不需净化和精制可直接送入高温纯氧转化炉1400～1500℃下可将所有组分完全转化为CO+H2和HS。经换热冷却后，只需脱硫（并将硫磺回收）合成气即可满足合成氨和甲醇生产的要求。该法流程简短、无脱硫催化剂废弃污染问题，制得的高温合成气CO含量高、CO2含量低，有利于氨醇的合成转化，从而降低氢耗。

焦炉煤气的综合回收利用，符合当前循环经济、绿色工业和建设节约型社会的发展方向，在化工利用方面，焦炉煤气回收利用可制取碳铵、粗苯、甲醇和硫磺等多种化工产品，其回收利用的工艺过程大致为：炼焦厂的焦炉煤气经回收焦油后，不需要进行蒸氨即可回收其中的氨，所得的氨水与筛分后的碎焦气化制取的含有CO2的CO+H2合成气进行碳化制取碳铵。回收氨后的焦炉煤气再经粗苯回收后，与脱碳后的CO+H2气体相混合，进行非催化纯氧转化后，从常压加压到6MPa合成甲醇，甲醇分离后进行精馏制得精甲醇。此外，甲醇分离后的一小部分弛放气再循环回合成塔，其余弛放气可送回炼焦炉作加热燃料，也可以用于产生中压蒸汽驱动透平压缩机，以节省电力，使生产每吨甲醇节电300～400kW·h。以年产60×104t焦炭的炼焦厂为例，采用该工艺回收利用的焦炉煤气每年可生产碳铵6000t，粗苯4800t，甲醇6×104t和硫磺3000t，这四种回收产品的产值达1.5亿元，利润6510万元，分别占炼焦厂总产值的20.8%和利润的46.4%。据测算，采用该创新的专有化工技术对60×104t/a焦化厂建设化工产品回收装置，总投资需1.6亿元，其中副产回收装置5000万元，公用工程1000万元，甲醇制取装置1亿元，投入产出比1.125，投产两年即可收回全部投资。

国内利用焦炉煤气制取甲醇的第一套装置2004年12月在云南曲靖建成投产并生产出合格甲醇，该装置是采用焦炉煤气纯氧部分氧化转化工艺，将气体中的甲烷和少量碳烃转化为甲醇合成气并用低压法合成甲醇。这套年产8×104t甲醇装置的建成投产，标志着我国利用自主知识产权和国产化技术，专为炼焦项目开发的先进工艺取得成功。据悉，该工程已被国家清洁能源行动办公室确定为重点跟踪示范项目。2005-09-05，国内第二套焦炉煤气制取甲醇装置在建滔（河北）焦化公司投产，年产甲醇12×104t，产品达到美国AA级优等品标准。该装置于2004年4月开工建设，具有工艺流程简短、投资少、产出高、节能环保和操作方便等特点，可以灵活地调节捣固型焦炉自用燃气和生产甲醇用合成气的需求，从根本上解决了焦炉煤气放空所造成的环境污染，达到了治理环境和变废为宝的双重目的。目前，河北、山西、山东等地的焦化企业也都在投资建设焦炉煤气回收利用制取甲醇的生产装置。

近年来，随着焦炉煤气回收利用技术的日趋发展完善，国家对环境保护越来越严格的要求，以及一些焦炭生产大省对发展煤焦化生产综合利用的重视，利用焦炉煤气制取化肥和甲醇等化工产品已显现出广阔的发展前景和可观的经济价值。有关数据显示，综合利用焦炉煤气建设10×10%4t/a甲醇装置，每年需焦炉煤气2.1×108m3，如果将国内直接排放燃烧的焦炉煤气用来制取甲醇，每年可生产甲醇1500×104t，相当于国内目前甲醇年产量的两倍多，价值近300亿元。焦炉煤气的综合利用，不仅可以使企业获得良好的经济效益、社会效益和环保效益，而且对于缓解我国能源的紧张局面也具有十分重要的意义。