焦炉煤气制甲醇造气工序碳转化率计算分析.pdf

当代化工研究 Modern Chemical Research114 工艺与设备 2020 ・ 05 焦炉煤气制甲醇造气工序碳转化率计葬分析 *吴肖敏李飞2 （1.山西中咨远工程设计有限公司山西030000 2.山西华冶勘测工程技术有限公司山西030000） 摘耍碳转化率高低将直接影响粗甲醇产量，文章通过计算某企业造气工序碳转化率，简要提出增加甲醇产量的方法. 关键词焦炉气制甲醇；造气；碳转化率 中图分类号TQ223. 121 文献标识码A Calculat ion and Analysis of Car bon Conver sion Rat e in Pr ocess of Making Met hanol f r om Coke Oven Gas Wu Xia o min1, Li Fe i2 1.Sh a n x i Zh o n g ziyua n En g in e e r in g De sig n Co ., Lt d ., Sh a n x i, 030000 2.Sh a n x i Hua ye Sur v e y En g in e e r in g Te c h n o l o g y Co ., Lt d ., Sh a n x i, 030000 Abstract The carbon conversion rate will directly affect the crude methanol output. This paper briefly proposes the to increase the methanol output by calculating the carbon conversion rate in the gas-making process of an enterprise. Key words x make methanol from coke oven gas； gas generation carbon conversion rate 1. 前言 当前基础化工原料中，甲醇消耗量仪居第四，无论是从 现代工业生产还是化工能源来看甲醇都是其中不可缺少的原 料⑴。同时甲醇是城市中汽车理想的替代燃料，汽车用甲醇 燃料的技术发展一定会给甲醇的发展带来巨大的机遇和广阔 的市场。但造气工序中气化装备中碳转化率的高低，会直接 影响甲醇产量，文章就某企业造气实际运行数据为例，阐述 碳转化计算过程。 2. 造气工艺流程 原料焦炭经破碎、筛分后，由皮带运输机送到煤气发生 炉顶部焦炭料仓里，由加料斗经自动加焦机连续加入固定床 煤气发生炉。蒸汽和氧气连续进入炉中，焦炭和氧气进行不 完全燃烧产生大量的热量，温度升高，供蒸汽在炽热的炭中 分解，制得水煤气。水煤气出来进入废热锅炉，将水煤气由 约700C 750C）降至28（TC左右。经过过热蒸汽预热器再 次回收热量后约170C进入洗气箱、煤气洗涤塔将水煤气冷 却至35C送往气柜，经缓冲后进入除尘器，经过除尘后送入 电滤器将其焦油和灰尘脱除至3mg /m3 （标）以下，送入煤气 增压系统。废热锅炉副产的2.5MPa蒸汽外送，造气炉夹套副 产的蒸汽供造气自用。 3.造气工序碳转化率计算分析 焦炭造气工序主要为原料焦产水煤气。 造气是以焦为原料，空气、水蒸汽为气化剂，制取水煤 气，排出废气、废渣及送下游装置的工艺物料。气化炉内反 应方程式如下 C02C02408841kJ/kc a l 2C022C0248292kJ/kc a l C02C 2C0-157885kJ/kc a l CH20 C0H2-117667kJ/kc a l 根据某企业实就f iW统计，造气工序物料平衡舷1。 表1造气工序物料平衡表 名称原料焦炭空气外供造气蒸汽吹风气水煤气废渣 组份分子量kg/hwtkmol/hvkg/hwtkmol/hvkmol/hvkg/hwt co280. 00000. 00000. 00000. 0000156.50777. 7300654.623337.0000 c o2 440. 00000. 00000. 00000. 0000314.027815.5100141. 54028. 0000 h2 20. 00000. 00000. 00000. 000064.99223. 2100 898. 7801 50. 8000 CH 160. 00000. 00000. 00000. 000016.19740. 800017.69251.0000 NAr28 1515. 9087 79.05000. 00000. 0000 1462. 8311 72.250053. 07763. 0000 32387. 391120.95000. 00000. 000010. 12340. 50003. 53850.2000 ，魚硫 32 当代化工研究 Modern Chemical Research2020 ・ 05 工艺与设备 ch3oh310. 00000. 00000. 00000. 00000. 00000. 00000. 00000. 00000. 00000. 0000 HQ180. 00000. 0000 20000. 0000 100. 00000. 00000. 00000. 00000. 00000. 00000. 0000 4g/Nm3 有机硫400mg/Nm3 总计 19083. 5619 1849.1220100. 0000 20000. 0000 100. 00002024.6797100. 0000 1753. 1473 100. 0000 3748. 0000 Nm3/h 41420. 3337 45352.8255 39270. 5000 ⑴造气工序碳转化率计葬 造气工序的主要用能设备气化炉，根据企某业实际 运行数据，参照化学工业燃烧炉燃料燃烧设计计算规 定HG/T20682-2005和设备热效率计算通则GB/ T2588-2000对单台气化炉气化率进行核算。 ①入炉原料 根据某企业实际运行数据，本次选用入炉原料焦分析数 据和热值见表2,空气数据见表3。 表2入炉原料焦分析数据收到基水占6 名称 CH0VSA 发热量 MJ/kg 合计 w/76.50.667 5. 3331.511530. 16100 表3空气分析数据 名称NArO2合计 w/79. 0520.95100 ②根据某企业实际运行数据，本次造气釆用常压固定床 常压间歇式制气工艺，出炉气组份见表4及表5。 表4水煤气分析数据 名称 CO c o2 NAr02 时 有机蹴.合计 w/37 850.8130.2 4g/ Nm3 400mg/ Nm3 100 表5如气分析数据 名称COC02 N2Ar 2合计 w/7.7315. 513.21 0. 872.250. 5100 ③ 造气中各组分小时消耗量及入出炉参数见如下 投入 原料焦19083. 56kg /h 空气53347. 17kg /h 蒸汽0.5Mpa , 158C 20000kg /h 投入合计92430. 73kg /h 产出 吹风气常压，150C 59890. 03kg /h 废渣3748kg /h 水煤气0. 06Mpa , 40C 27997. 76kg /h 产出合计91635. 79kg /h ④ 气化工艺指标综合计算 根据水煤气中各组分含量计算水煤气含碳量 水煤气含碳量2 ［水煤气消耗量Xw含碳组分％XC元 素相对分子质量相对分子质量］ 根据吹风气中各组分含量计算吹风气含碳量 吹风气含碳量2 ［吹风气消耗量Xw含碳组分％XC元 素相对分子质量十相对分子质量］ 碳转化率C气C焦X100 5260. 494876. 76 4- 19083. 56 X 76. 5 X 10069 气化炉碳转化率为6975,该企业碳转化率不符合其 采用的固定床气化技术能效要求，建议企业尝试焦炉气中补 入二氧化碳，以小技改提高甲醇产量。 ⑵改进分析 ① 在催化剂允许范围内，尽量降低转化系统加入蒸汽 量，提高转换气中一氧化碳含量。 ② 尝试焦炉气中补入二氧化碳，以小技改提高甲醇产 量。 ③ 精心操作，将转化炉出口温度控制在要求范围内。 ④ 在保证转化炉安全运行的情况下，尽量提高出口温 度，以保证转化气质量。 4结束语 生产甲醇所采用的原料有焦炉煤气、焦炭等，文章采纳 拥有较大的焦炭生产装置的企业，因此原料选用焦炭，将焦 炭生产与煤化工紧密结合起来，把放散的焦炉气加工成为用 途广泛的甲醇。另外企业考虑不造成焦炉气中氢的浪费，对 副产驰放气进行提氢，补充到合成气中，使制得的合成气中 氢碳比较为理想。可见，选用焦炉气为主要原料，配少量焦 粒来制得合成气，原材料的选择较为清洁。但造气工序中碳 转化率不符合固定床技术的要求，碳转化率的高低将影响粗 甲醇产量。可通过在转换前补充二氧化碳，在反应器中进行 逆变反应，从而增加甲醇产量。也可在保证转化炉安全运行 的情况下，尽量提高出口温度，以保证转化气质量。 【参考文献】 ［1］赵小传.关于煤制甲醇工艺的能耗分析［J］.中国化工贸 易,2015, 7 25. 【作者简介】 吴肖敏1988-,女，本科，山西中咨远工程设计有限公 司；研究方向煤化工，石油化工，生物化工.