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焦炉气制甲醇装置补碳技术应用总结

[日期:2023-12-14] 来源:《中氮肥》2023年第6期  作者: [字体: ]

苏文东

(七台河市吉伟煤焦有限公司甲醇分公司,黑龙江 七台河 154624

 

[摘 要]七台河市吉伟煤焦有限公司80 kt/a焦炉气制甲醇装置于20109月调试生产,201110月正式投产,负荷最高曾达95%;自2020年初以来,上游焦化装置长期处于低负荷(≤60%)运行状态,甲醇装置负荷仅55%左右。鉴于焦炉气氢碳比偏高,合成甲醇时H2过剩,经研究与评估,决定对甲醇装置进行补碳。201711月—20229月通过外购液体CO2补碳,取得了一定的成效,但外购液体CO2存在诸多不足。202110月吉伟集团自备电厂烟道气CO2捕集回收装置立项(利用电厂区域空地建设,毗邻甲醇装置),2022107CO2捕集回收装置投运,不再外购液体CO2,进一步降低了焦炉气制甲醇的生产成本,不仅实现了增产增效,而且达到了碳捕集回收、节能减排的目的。

[关键词]焦炉气制甲醇装置;氢碳比;补碳背景;外购液体CO2;烟道气CO2捕集回收装置;运行情况;效益分析

[中图分类号]TQ223.12+1  [文献标志码]B  [文章编号]1004-9932202306-0040-04

 

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七台河市吉伟煤焦有限公司(简称吉伟煤焦)甲醇分公司成立于2009年,其80 kt/a焦炉气制甲醇装置以吉伟煤焦600 kt/a焦化装置副产的焦炉气作为原料,项目由赛鼎工程有限公司设计,由中国化学工程第十三建设有限公司负责建设安装,设计原料焦炉气气量20 340 m3/h(标态,下同),甲醇产量9.47 t/h,年运行时间8 000 h。装置生产工艺为:焦化厂送来的焦炉气进入焦炉气气柜稳压,由罗茨风机抽送入湿法脱硫系统脱除无机硫,保证H2S含量<20 mg/m3,之后进入焦炉气压缩机增压至2.1 MPa后进入精脱硫系统,将焦炉气中的总硫脱至0.1×10-6以下后进入转化系统;焦炉气中CH4含量约26%,采用纯氧催化部分氧化转化工艺将焦炉气中的CH4和少量多碳烃转化为合成甲醇的有用成分COCO2H2;转化气经合成气压缩机增压至5.3 MPa进入甲醇合成系统,甲醇合成系统采用5.3 MPa低压甲醇合成工艺,甲醇合成系统弛放气一部分用作转化预热炉的燃料气、一部分送出界区用作燃料气;甲醇精馏系统采用三塔流程,产品精甲醇送成品罐区储存(外售)。

吉伟煤焦甲醇装置于20109月调试生产,201110月正式投产,负荷最高曾达95%。自2020年初以来,受新冠疫情等影响,焦炭市场萎靡不振,吉伟煤焦焦化装置长期处于低负荷(负荷≤60%)运行状态,焦炉气量较低,致甲醇装置负荷仅55%左右,其运行情况大致为:① 原料焦炉气量11 200 m3/h,转化气量16 800 m3/h,甲醇产量5.88 t/h(日产量141 t);② 原料焦炉气成分为O2 0.14%N2 2.70%CH4 27.82%CO 8.39%CO2 1.55%C2H4 1.78%C2H6 0.43%H2 57.19%;③ 转化气(即甲醇合成新鲜气)成分为O2 0.08%N2 1.53%CH4 0.67%CO 14.46%CO2 9.95%H2 73.31%;④ 循环气成分为O2 0.20%N2 8.11%CH4 8.13%CO 0.83%CO2 1.68%C2H6 0.01%H2 81.05%

焦炉气氢碳比偏高,合成甲醇时H2过剩,为有效消耗掉富余H2,经研究与评估,吉伟煤焦决定对甲醇装置进行补碳——原料焦炉气中补加甲醇合成所需的CO2,以达到合理的氢碳比,从而提高甲醇产量、降低成本、提高经济效益。201711月—20229月吉伟煤焦通过外购液体CO2补碳,取得成效后,202210月吉伟集团自备电厂烟道气CO2捕集回收装置投用,不再外购液体CO2,进一步降低了生产成本,不仅实现了增产增效,而且达到了碳捕集回收、节能减排的目的。以下对有关情况作一简介。

1  焦炉气制甲醇装置补碳背景

201110月正式投产以来,吉伟煤焦甲醇装置各项技术经济指标基本达到设计要求。以焦炉气作为甲醇装置的原料气,甲醇合成系统新鲜气最佳氢碳比(H2-CO2/CO+CO2=2.052.15;吉伟煤焦焦炉气经纯氧转化后的转化气作为甲醇合成的新鲜气,据前述转化气成分数据计算可知,其实际氢碳比为2.59,表明甲醇合成气中H2含量偏高(H2富余),甲醇合成循环气中H2占比81.05%,均随弛放气烧掉或放空排掉,造成资源浪费。此外,由于负荷偏低,甲醇产量低,生产成本居高不下,长此以往,企业经营难以为继。为充分利用这部分富余H2,提高甲醇产量,增加企业效益,吉伟煤焦探讨了如下两种技改方案。

更多内容详见《中氮肥》2023年第6

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