项目名称：焦炉煤气配水煤气低压合成甲醇技术

申报单位：山西焦化集团有限公司

主要完成人：卫正义  杨清民  马万进  李金喜  张挺杼  

翟越广  张文奎  宋红慧  王海清

主要完成单位：山西焦化股份有限公司焦化四厂

所属国民经济行业：C类型

任务来源：省、市、自治区计划

项目起止时间：2007年1月-2008年6月

项目简介：山西焦化股份有限公司是一个以煤进行深加工，集采煤、洗煤、炼焦、焦油加工、化肥等为一体的国家大型企业。根据公司发展规划，焦炭产能仍将逐渐增加，随着新建150万吨/年焦炉项目的批准动工，其投产后将副产大量焦炉气，如何合理利用这部分焦炉气，降低焦炭成本尤为重要。按照飞禽走兽老虎机：化工产业结构实施办法和调产的要求，山西焦化股份有限公司以焦炉煤气建设20万吨/年甲醇项目，甲醇项目符合我公司近几年提出的“以焦配化，以化补焦，焦化并举”的战略方针；符合公司向精细化工发展的战略方向。

我国是一个煤炭资源丰富的国家，大部分甲醇生产以煤为原料，然而近年来煤炭价格的大幅度上涨对煤基甲醇的发展产生较大影响。焦炉煤气是焦化厂的副产品，传统方法是将其作为废气燃料。随着能源的紧缺，人们已经越来越重视对焦炉煤气的开发利用。焦炉煤气含有58%的氢和24%的甲烷，是生产甲醇的理想资源。然而由于焦炉煤气的氢碳比不平衡，生产甲醇的转化率低，成本高，且生产工艺复杂，投资高，效益差。

焦炉煤气配水煤气低压合成甲醇技术，是弥补现有以焦炉煤气转化制甲醇技术中氢碳比严重不平衡的问题，提供一种焦炉煤气配水煤气低压合成甲醇的工艺方法。

在低压合成甲醇生产过程中，包括将焦炉煤气净化；水煤气在较低温度下直接精脱硫净化；将净化合格的焦炉煤气与水煤气混合，使混合气满足(H₂-CO)/(CO₂+CO)=2.05～2.10的氢碳比，加压后送入甲醇合成塔用于低压合成甲醇。本发明弥补了单纯焦炉气制甲醇氢碳比严重不平衡的问题，甲醇一次转化率提高，提高有效成份利用率，降低生产成本；解决了现有催化剂对CS₂、COS等有机硫硫容低的问题，且工艺流程不存在冷热病，最终使水煤气中总硫含量≤0.1ppm；设计了双功能吹风气回收装置，实现一套装置两种用途。

立项背景、科技内容、特点及应用推广情况：山西焦化股份有限公司是一个以煤进行深加工，集采煤、洗煤、炼焦、焦油加工、化肥等为一体的国家大型企业。根据公司的发展，焦炭产能仍将逐渐增加，对副产大量焦炉气合理利用，降低焦炭成本，在目前焦炭市场低迷的情况下尤为重要。

焦炉气与天然气类似，进行蒸汽转化后H/C比较高，作为合成甲醇的原料时，释放气量大，H₂没有得到充分利用，造成原料气浪费；以煤制气生产甲醇则刚好相反，H/C不足。为合理利用碳、氢资源，降低甲醇生产成本，本项目以煤制气对焦炉煤气进行补碳，煤制气采用固定床气化炉。

目前国内甲醇装置规模普遍较小，且多采用煤头路线，以煤为原料的约占到78%；单位产能投资高，约为国外大型甲醇装置投资的2倍。据了解，我国有近200家甲醇生产企业，其中10万吨/年以上的装置却只占20%，其余80%都是10万吨/年以下的装置。业内人士估计，目前我国甲醇生产成本大约在1700元-2100元/吨。一旦出现市场供过于求的局面，国内甲醇价格有可能要下跌到约2000元/吨，甚至更低。这对产能规模小、单位产能投资较高的国内大部分甲醇生产企业来讲会压力加大。而以中东和中南美洲为代表的国外甲醇装置规模普遍较大。目前国际上最大规模的甲醇装置产能已达到170万吨/年。2008年4月底，沙特甲醇公司170万吨/年的巨型甲醇装置在阿尔朱拜勒投产，使得该公司5套大型甲醇装置的总产能达到480万吨/年。国外企业装置规模大，公用设施分摊投资就少，且采用天然气路线，单位产能投资大幅下降，成本竞争力大为增强。据石油和化工规划院分析，目前国外天然气产地在建的大型甲醇生产装置成本只有60-80美元/吨。

不仅如此，国外大型甲醇装置多以天然气为原料，采用天然气两段转化或自热转化技术，包括德国鲁奇公司、丹麦托普索公司、英国卜内门化工公司和日本三菱公司等企业的技术。相对煤基甲醇技术，天然气转化技术成熟可靠，转化规模受甲醇规模影响较小，装置紧凑，占地面积小。尽管近年来国际市场天然气价格也在上涨，但国外甲醇生产企业依靠长期供应协议将价格影响因素降至最低。而我国大部分甲醇生产以煤为原料，气化装置规模有限和占地面积大的先天缺陷，制约着甲醇生产装置向大型化发展。同时近年来煤炭价格的大幅度上涨对本来还具有一定成本优势的煤基甲醇产生较大影响，再加上煤基甲醇大多建在西部地区，运输费用较高。种种因素进一步削弱了煤基甲醇的价格竞争力。

发现、发明及创新点：本发明是焦炉煤气配水煤气制甲醇工艺，涉及焦炉煤气配水煤气低压合成甲醇技术、水煤气无变换脱硫新工艺及双功能吹风气回收锅炉技术等。

1、通过研究、试验、设计、开发出“焦炉气配水煤气制甲醇工艺”。该工艺可根据各地具体情况确定合理的补碳方式，弥补了单纯焦炉气制甲醇氢碳比严重不平衡的问题，使生产甲醇的新鲜气成份(H₂-CO)/(CO₂+CO)=2.05-2.10

设计达到最佳，甲醇一次转化率提高，有效成份利用率提高，降低了生产成本。

2、水煤气无变换精脱硫。水煤气中含硫主要有无机硫和有机硫，而现有的脱硫剂对有机硫的脱除硫容都很低，如不把有机硫转化为无机硫，而直接脱除有机硫所用脱硫剂量太大，费用太高。该工艺使有机硫转化为无机硫并脱除，解决了现有催化剂对CS₂、COS等有机硫硫容低的问题，且工艺流程不存在冷热病，最终使水煤气中总硫含量＜0.1ppm。

3、双功能吹风气回收锅炉装置，利用甲醇造气的吹风气回收装置将高热值燃气和吹风气做燃料回收，在甲醇系统开车前没有吹风气的情况下，通过引入焦炉煤气等高热值的燃气作为燃料进行燃烧，生产出可满足甲醇系统开车所需要的蒸汽，在造气炉开车后，可以将吹风气送入进行燃烧。该装置既能做为开工用锅炉，生产系统正常后能回收吹风气热能、又能利用甲醇解吸气加热生产蒸汽供系统使用，从而实现一套装置两种用途

4、甲醇生产中的转化废锅采用“大口径挠性薄管板膨胀节”技术，将挠性薄管板技术与膨胀节巧妙结合、取长补短，大大提升单台设备的气体处理量及使用周期。

5、纯氧转化部分采用刚玉砖喷头、通过合理设计，使焦炉气、蒸汽、氧气达到合理的配比，既解决了转化炉中高浓度氧气易超温的问题，使能量合理利用，又避免了析炭问题，投资少，节能，运行费用低。

6、本设计中精馏系统采用“三塔加一塔”流程，使甲醇残液含量极微。

7、本设计充分回收了各种蒸汽冷凝液、工艺冷凝液，基本达到无废液排放。

保密要点：

1、水煤气在较低温度下直接精脱硫净化；

2、将净化合格的焦炉煤气与水煤气混合，加压后送入甲醇合成塔用于低压合成甲醇；

3、解决了现有催化剂对CS₂、COS等有机硫硫容低的问题，且工艺流程不存在冷热病，最终使水煤气中总硫含量≤0.1ppm；

4、设计了双功能吹风气回收装置，实现一套装置两种用途。

应用情况：经过在山西焦化股份有限公司焦化四厂2007年6月投产以来，生产工艺系统运行稳定，达到设计要求。

经济效益：项目年均销售收入为41757.71万元，年均利润总额7323.85万元，年均上缴所得税2416.87万元,年均税后利润4906.98万元。

社会效益：山西焦化结合市场经济、循环经济、环境等因素，按照飞禽走兽老虎机：化工产业结构实施办法和调产的要求，所建20万吨/年甲醇项目，是该公司“以焦配化，以化补焦，焦化并举”，向精细化工发展的战略方向发展的重大战略举措。

奖励情况：2007年度荣获省级新技术应用创新奖。