焦?fàn)t氣在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的利用

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1引言

山東恒昌聚材化工科技股份有限公司是集采煤、煉焦、化工為一體的煤化工企業(yè)。近年來(lái)，積極探索循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，建設(shè)焦?fàn)t氣制甲醇、液氨、三聚氰胺等項(xiàng)目，以獲得附加值較高的甲醇、液氨、三聚氰胺等化工產(chǎn)品。符合環(huán)保、節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。

2焦?fàn)t氣的組成

隨著煉焦煤配比和操作條件的不同，焦?fàn)t氣的組成略有變化，我公司焦?fàn)t氣的組成（體積分?jǐn)?shù)%）如下。COH2CO2CH4O2N211.061.94.020.00.32.8我公司依據(jù)焦?fàn)t氣的組成及特性，充分利用焦?fàn)t氣中高含量的H2、CH4、CO發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

3焦?fàn)t氣在發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的聯(lián)產(chǎn)利用

3.1用作燃料

焦?fàn)t氣具有較高的熱值，是較理想的氣體燃料。粗焦?fàn)t氣經(jīng)過(guò)初冷器冷卻，電捕焦脫除焦油，再脫除H2S、NH3、苯等雜質(zhì)后，成為凈煤氣，少部分凈煤氣及后續(xù)工序的解吸氣用于焦?fàn)t自身加熱，富余凈煤氣用來(lái)制甲醇、合成氨、聯(lián)產(chǎn)三聚氰胺等。

3.2用于回收化工產(chǎn)品

焦?fàn)t氣先用循環(huán)氨水噴灑、橫管初冷器進(jìn)行初冷，再用電捕焦油器脫除煤氣中的焦油霧，然后采用純堿法脫除煤氣中的H2S，采用噴淋式飽和器法回收煤氣中的NH3，采用洗油物理吸收法脫除煤氣中的苯族烴。通過(guò)這些技術(shù)回收焦油、硫銨、粗苯等產(chǎn)品。焦?fàn)t氣在用純堿法脫硫過(guò)程中副產(chǎn)粗鹽，其純度較低，外售困難，同時(shí)大量?jī)?chǔ)存也帶來(lái)環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。我公司建設(shè)了一套以焦化脫硫粗鹽生產(chǎn)2000t／a硫氰酸鈉裝置，通過(guò)甲醇提取得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)98%以上的硫氰酸鈉，利用空分裝置副產(chǎn)的氮?dú)膺M(jìn)行壓濾，然后采用甲醇萃取、氮?dú)鈮簽V、甲醇精餾回收和廢水處理等新工藝生產(chǎn)硫氰酸鈉，同時(shí)再將甲醇萃取之后的廢渣，用蒸汽冷凝液進(jìn)一步提純獲得硫代硫酸鈉。

3.3用于制甲醇

來(lái)自化產(chǎn)車(chē)間的焦?fàn)t氣進(jìn)入氣柜儲(chǔ)存，經(jīng)焦?fàn)t氣壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入精脫硫工段，將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為硫化氫的同時(shí)用中溫氧化鋅脫除，精脫硫氣進(jìn)入轉(zhuǎn)化工段，在轉(zhuǎn)化爐內(nèi)甲烷與空分送過(guò)來(lái)的氧氣進(jìn)行純氧轉(zhuǎn)化反應(yīng)，轉(zhuǎn)化氣經(jīng)精脫硫合格后送二合一壓縮機(jī)加壓進(jìn)入管殼式合成塔生產(chǎn)甲醇，粗甲醇經(jīng)三塔精餾后得精甲醇[2]。焦?fàn)t氣生產(chǎn)甲醇是富氫反應(yīng)，生產(chǎn)中采用的辦法是將一部分合成循環(huán)氣作為弛放氣放空（現(xiàn)已將放空的弛放氣作為轉(zhuǎn)化爐燃料加以利用），多余的回焦?fàn)t燃燒，使其達(dá)到充分利用。但是，甲醇弛放氣熱值僅為焦?fàn)t氣的一半，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益低。以甲醇弛放氣和空分氮?dú)饴?lián)產(chǎn)液氨可以使資源得到有效利用。

3.4用于聯(lián)產(chǎn)液氨

甲醇弛放氣的組成（體積分?jǐn)?shù)%）如下。COH2CO2CH4CH4ON28.0071.979.005.500.035.50甲醇弛放氣中含有較高的H2，利用甲醇弛放氣中的H2和空分的N2，在一定溫度、壓力和催化劑存在的條件下合成液氨。來(lái)自甲醇裝置的甲醇弛放氣經(jīng)過(guò)減壓后進(jìn)入8塔PSA提氫裝置，獲得體積分?jǐn)?shù)＞99.99%的合格產(chǎn)品氫氣?？辗謥?lái)的氮?dú)饨?jīng)壓縮機(jī)加壓后與提取的氫氣在氫氮混合罐中混合，再依次進(jìn)入脫硫槽和脫氧槽脫除微量氣體。提氫裝置運(yùn)行產(chǎn)生的解吸氣送往煉焦?fàn)t作為燃料氣使用。從高壓機(jī)來(lái)的補(bǔ)充氣在氨分離器前補(bǔ)入合成系統(tǒng)，經(jīng)冷交換熱后進(jìn)入循環(huán)機(jī)加壓，加壓后進(jìn)入油水分離器分離油水，然后再進(jìn)入合成塔進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)氣體出來(lái)入廢熱鍋爐副產(chǎn)蒸汽，然后進(jìn)入塔前換熱器加熱二進(jìn)氣體，進(jìn)入空冷器加熱空氣后再進(jìn)冷交換器的管外換熱并進(jìn)行一級(jí)分氨，之后進(jìn)氨冷器與補(bǔ)充氣混合進(jìn)氨分離器進(jìn)行二級(jí)分氨，在冷交換器管內(nèi)換熱后入循環(huán)機(jī)，又進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。來(lái)自合成系統(tǒng)的氨弛放氣進(jìn)入吸收塔，與脫鹽水逆流接觸制得氨水，洗滌除氨后的氣體送至解吸氣管網(wǎng)。

3.5用于聯(lián)產(chǎn)三聚氰胺

我公司開(kāi)發(fā)的分步降溫結(jié)晶一步法生產(chǎn)三聚氰胺項(xiàng)目的建設(shè)，依托公司現(xiàn)有的一次水、循環(huán)水、脫鹽水、氮?dú)夤霉こ膛涮自O(shè)施，節(jié)約建設(shè)費(fèi)用1000多萬(wàn)元，該項(xiàng)目利用公司的多聯(lián)產(chǎn)條件實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品間的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)：三聚氰胺可產(chǎn)0.5MPa蒸汽4t/h，用于甲醇生產(chǎn)的粗醇精餾?？辗盅b置副產(chǎn)的氮?dú)?、合成氨系統(tǒng)的脫鹽水、少量氨氣可用作三聚氰胺生產(chǎn)輔助用料，有利于降低各聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

4焦?fàn)t氣綜合利用項(xiàng)目的優(yōu)勢(shì)

（1）利用煤作為原料的合成氨企業(yè)，噸氨生產(chǎn)成本一般為2200元[4]。而采用焦?fàn)t氣為原料醇氨聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)工藝可以使合成氨的工藝流程縮短，生產(chǎn)成本降到1000元，年可節(jié)約標(biāo)煤5.7萬(wàn)t。從焦化脫硫粗鹽中提純硫氰酸鈉的含稅成本價(jià)約為3600元/t，比用合成法降低了4000元/t以上，具有較大的成本優(yōu)勢(shì)。

（2）實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)閉路循環(huán)和能量多級(jí)利用，提高了產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度，在公司內(nèi)部形成了供水、供電、供熱、供氣為一體的公用工程島，一體化的公用輔助平臺(tái)改變了各個(gè)裝置小而散的公用工程傳統(tǒng)配套方式，大大降低了單個(gè)裝置的投資成本，解決了只循環(huán)不經(jīng)濟(jì)的困境。

（3）循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈得到延長(zhǎng)后，由過(guò)去只生產(chǎn)焦炭繼而生產(chǎn)甲醇、液氨、三聚氰胺，使企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了多樣化，提高了企業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。在市場(chǎng)前景不好的情況下，可以避免企業(yè)因產(chǎn)品單一而遭受市場(chǎng)的嚴(yán)重沖擊，能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)利潤(rùn)的最大化。

5結(jié)束語(yǔ)

由煉焦產(chǎn)生的焦?fàn)t氣制甲醇，利用甲醇生產(chǎn)過(guò)程中排放的弛放氣為原料制液氨、聯(lián)產(chǎn)三聚氰胺，對(duì)煤化工企業(yè)來(lái)說(shuō)是資源綜合利用的一條新路子，這對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)和發(fā)展具有重大意義，同時(shí)可以為企業(yè)帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。

作者：陳世通 單位：山東恒昌聚材化工科技股份有限公司