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西安聚能儀器有限公司作者
焦?fàn)t煤氣氧分析儀
國(guó)在煤的非燃料利用中，煉焦用煤占到70%以上，數(shù)量巨大。以前焦?fàn)t在生產(chǎn)過程中，剩余的煤氣只能通過空燃處理，這樣不僅浪費(fèi)且對(duì)周邊環(huán)境帶來一定污染。事實(shí)上，隨著焦化工業(yè)的迅速發(fā)展，焦?fàn)t煤氣已成為一種大噸位能源和化工資源，因此，對(duì)焦?fàn)t煤氣的合理利用將是焦化企業(yè)提高綜合效益的重要途徑和方向。
目前，對(duì)焦?fàn)t煤氣的利用，主要在以下幾個(gè)方面
1.焦?fàn)t煤氣用作燃料
焦?fàn)t煤氣作為氣體燃料，可用于生產(chǎn)鋁礬土、金屬鎂、水泥、建材、耐火材料和鋼鐵企業(yè)的軋鋼。雖然用于民用燃?xì)獾慕範(fàn)t煤氣有逐漸被天然氣替代的趨勢(shì)，但焦?fàn)t煤氣用作城鎮(zhèn)民用燃料仍有一定需求。焦?fàn)t煤氣還可用于發(fā)電。
2.焦?fàn)t煤氣用作化工原料
焦?fàn)t煤氣中富含氫氣，甲烷的含量也較高。通過重整反應(yīng)將甲烷轉(zhuǎn)化為H2和CO，進(jìn)而可用于生產(chǎn)化工產(chǎn)品。焦?fàn)t煤氣中甲烷的轉(zhuǎn)化主要有催化轉(zhuǎn)化和非催化部分氧化轉(zhuǎn)化兩大類工藝。用外部燃料燃燒提供的熱量經(jīng)過反應(yīng)器的金屬壁傳遞為反應(yīng)體系供熱，在鎳催化劑作用下，可將甲烷轉(zhuǎn)化成CO和H2。以甲烷所轉(zhuǎn)化成的H2和CO合成氣為原料可以生產(chǎn)出合成油。理論上合成油的zui大產(chǎn)率為208g/m3（CO+H2）。
3.焦?fàn)t煤氣用作還原劑
焦?fàn)t煤氣可用作還原劑來生產(chǎn)海綿鐵。在焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化過程中，煤氣中甲烷轉(zhuǎn)化成H2和CO，產(chǎn)品氣是以H2和CO為主要成分的還原性氣體。這種還原性氣體可以直接用來還原含雜質(zhì)較少的高品位鐵礦，以生產(chǎn)海綿鐵。
4.焦?fàn)t煤氣用來制氫
焦?fàn)t煤氣含氫55%~60%，是非常好的制氫原料氣。焦?fàn)t煤氣制氫，只需按現(xiàn)有煤氣處理工藝，將其中的有害雜質(zhì)去除，即可提取出純度達(dá)99.99%的高純度氫氣。目前，這種技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，1m3的焦?fàn)t煤氣約可制取0.44m3的氫氣。另外，也可將焦?fàn)t煤氣重整轉(zhuǎn)化為合成氣（CO+H2），再通過水煤氣變換反應(yīng)：CO+H20→CO2+H2，將焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化成為H2。與天然氣制氫相比，這種方法省去了蒸汽轉(zhuǎn)換或部分氧化等甲烷裂解過程，從而省去了與這一過程相關(guān)的能源消耗。中煤焦化控股有限責(zé)任公司已運(yùn)行這種制氫裝置，每立方米純氫的加工費(fèi)用僅為0.23元；如果把煤氣消耗也計(jì)入成本，氫的制造成本僅約0.75元/m3，低于電解水制氫的成本；與烴類水蒸氣轉(zhuǎn)化制氫、含氫化合物裂解制氫等方法相比，也具有較強(qiáng)的成本競(jìng)爭(zhēng)力。
目前，利用焦?fàn)t煤氣制氫的方法主要有深冷法和變壓吸附法。深冷法是利用焦?fàn)t氣中各主要成分冷凝溫度的不同，以深度冷凍、部分冷凝的方法使氫與其它氣體組分分離，zui后用液氮洗以脫除氣體中剩余的CO和CH4，zui終得到的氣體中含有83%~88%的氫，其余為氮。變壓吸附法是利用氣體組分在固體材料上吸附特性的差異以及吸附量隨壓力變化而變化的特性，通過周期性的壓力變換過程來實(shí)現(xiàn)氣體的分離及提純。
由于我國(guó)天然氣資源的不足，國(guó)家已經(jīng)明令禁止建設(shè)新的用天然氣制取甲醇的裝置；與此同時(shí)，天然氣的價(jià)格不斷上升，給以天然氣為原料的甲醇生產(chǎn)企業(yè)帶來了很大壓力。而我國(guó)煤炭資源極為豐富，以煤為原料也可制取甲醇和甲烷。近年來，正在建設(shè)年產(chǎn)100萬噸級(jí)的甲醇裝置和40億m3的甲烷裝置。但大型裝置存在煤氣化技術(shù)投資較高、技術(shù)難度較大和環(huán)境保護(hù)要求高等問題，直接影響裝置的大型化和生產(chǎn)成本。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年我國(guó)的焦炭總產(chǎn)量為32359萬噸，居世界*。隨著焦化行業(yè)的發(fā)展，焦?fàn)t煤氣除部分返回?zé)捊範(fàn)t加熱外，剩余部分主要用作城市煤氣，還有相當(dāng)數(shù)量的焦?fàn)t煤氣只好通過火炬燃燒放散。據(jù)估計(jì)每年約有350億m3以上的焦?fàn)t煤氣未被有效利用而付之一炬，這不僅造成環(huán)境污染，浪費(fèi)了大量能源，每年的直接經(jīng)濟(jì)損失約在40億元以上。
如果把這些焦?fàn)t煤氣收集起來加以利用，可以生產(chǎn)約1700萬噸甲醇，或者可以生產(chǎn)約175億m3熱值約為33 MJ的以甲烷為主的城市清潔燃?xì)?，?jīng)濟(jì)效益極為可觀。不難看出，焦?fàn)t煤氣制取甲醇或天然氣的工藝路線前景看好。焦?fàn)t煤氣制甲醇雖然是一項(xiàng)不錯(cuò)的技術(shù)，但是甲醇產(chǎn)能的過剩已經(jīng)引起了人們的關(guān)注。而焦?fàn)t煤氣制甲烷則是值得開發(fā)的工藝。
1 焦?fàn)t煤氣的組成與凈化
1.1 焦?fàn)t煤氣成分復(fù)雜
焦?fàn)t煤氣的組成非常復(fù)雜，除含有H2、CO、CO2、CH4、N2、O2、CnHm外，還有大量的H2S、COS、CS2、HCN 、NH3 、噻吩、硫醇、硫醚、萘、苯、焦油等，典型的焦?fàn)t煤氣組成見表1。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2008年我國(guó)的焦炭總產(chǎn)量為32359萬噸，居世界*。隨著焦化行業(yè)的發(fā)展，焦?fàn)t煤氣除部分返回?zé)捊範(fàn)t加熱外，剩余部分主要用作城市煤氣，還有相當(dāng)數(shù)量的焦?fàn)t煤氣只好通過火炬燃燒放散。據(jù)估計(jì)每年約有350億m3以上的焦?fàn)t煤氣未被有效利用而付之一炬，這不僅造成環(huán)境污染，浪費(fèi)了大量能源，每年的直接經(jīng)濟(jì)損失約在40億元以上。
如果把這些焦?fàn)t煤氣收集起來加以利用，可以生產(chǎn)約1700萬噸甲醇，或者可以生產(chǎn)約175億m3熱值約為33 MJ的以甲烷為主的城市清潔燃?xì)?，?jīng)濟(jì)效益極為可觀。不難看出，焦?fàn)t煤氣制取甲醇或天然氣的工藝路線前景看好。焦?fàn)t煤氣制甲醇雖然是一項(xiàng)不錯(cuò)的技術(shù)，但是甲醇產(chǎn)能的過剩已經(jīng)引起了人們的關(guān)注。而焦?fàn)t煤氣制甲烷則是值得開發(fā)的工藝。
1 焦?fàn)t煤氣的組成與凈化
1.1 焦?fàn)t煤氣成分復(fù)雜
焦?fàn)t煤氣的組成非常復(fù)雜，除含有H2、CO、CO2、CH4、N2、O2、CnHm外，還有大量的H2S、COS、CS2、HCN 、NH3 、噻吩、硫醇、硫醚、萘、苯、焦油等，典型的焦?fàn)t煤氣組成見表1。
表1 焦?fàn)t煤氣的組成
| H2 ，％ | CH4 ，％ | CnHm ，％ | CO，％ | CO2，％ |
| 58.00 | 26.00 | 2.50 | 6.00 | 2.70 |
| N2，％ | O2，％ | H2S，mg/m3 | 有機(jī)硫，mg/m3 | |
| 4.00 | 0.76 | 300 | 250 | |
1.2 焦?fàn)t煤氣的凈化
一般焦化廠的煤氣凈化流程中，只對(duì)H2S、NH3、萘、苯、焦油有一定的要求，不對(duì)其他雜質(zhì)進(jìn)行控制。焦化廠的常規(guī)流程是焦?fàn)t煤氣經(jīng)過冷凝鼓風(fēng)、電捕焦油、脫硫、脫氨、脫苯后，就作為產(chǎn)品送出界區(qū)。
作為生產(chǎn)甲醇和甲烷的原料氣，除需要脫除H2S、NH3、萘、苯、焦油外，還需將COS、CS2、噻吩、硫醇、硫醚脫除，否則后續(xù)工序的催化劑就會(huì)中毒。因此，焦?fàn)t煤氣制甲醇和甲烷工藝中焦?fàn)t煤氣凈化的首要工作是脫硫。
焦?fàn)t煤氣轉(zhuǎn)化為合成氣的催化劑與天然氣轉(zhuǎn)化催化劑類似，對(duì)焦?fàn)t煤氣中的總硫要求應(yīng)達(dá)到≤10×10－6。另外，焦?fàn)t煤氣中的烯烴、長(zhǎng)鏈烷烴含量也不能過高，否則會(huì)在轉(zhuǎn)化催化劑表面發(fā)生析炭反應(yīng)，堵塞催化劑的有效孔隙及表面活性位，降低催化劑活性。因此，硫的脫除及加氫是焦?fàn)t煤氣凈化的主要任務(wù)。
國(guó)內(nèi)已經(jīng)開發(fā)了對(duì)焦?fàn)t煤氣中有機(jī)硫的加氫脫硫技術(shù)，但是硫醇、噻吩的加氫轉(zhuǎn)化率還不能滿足后續(xù)轉(zhuǎn)化催化劑的要求，而甲醇合成催化劑對(duì)硫的要求為≤0.1×10－6，還需增加精脫硫裝置。國(guó)內(nèi)有機(jī)硫加氫催化劑還需要改進(jìn)。另外，還應(yīng)對(duì)焦?fàn)t煤氣中的氯含量引起足夠的重視。
技術(shù)詳情請(qǐng)咨詢！張斌
2 焦?fàn)t煤氣制甲醇的工藝路線
由焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇的關(guān)鍵是將焦?fàn)t煤氣中的甲烷轉(zhuǎn)化為氫和一氧化碳。國(guó)內(nèi)經(jīng)過多年的摸索和研究，開發(fā)出了純氧部分氧化制合成氣的技術(shù)，包括催化和非催化工藝。
2.1 純氧催化部分氧化工藝
焦?fàn)t煤氣部分氧化制甲醇的轉(zhuǎn)化工藝與天然氣二段轉(zhuǎn)化工藝類似，但是有區(qū)別（必須用純氧），原因是不能混入氮?dú)?。焦?fàn)t煤氣純氧催化部分氧化制甲醇的流程如圖1所示。
2 焦?fàn)t煤氣制甲醇的工藝路線
由焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)甲醇的關(guān)鍵是將焦?fàn)t煤氣中的甲烷轉(zhuǎn)化為氫和一氧化碳。國(guó)內(nèi)經(jīng)過多年的摸索和研究，開發(fā)出了純氧部分氧化制合成氣的技術(shù)，包括催化和非催化工藝。
2.1 純氧催化部分氧化工藝
焦?fàn)t煤氣部分氧化制甲醇的轉(zhuǎn)化工藝與天然氣二段轉(zhuǎn)化工藝類似，但是有區(qū)別（必須用純氧），原因是不能混入氮?dú)?。焦?fàn)t煤氣純氧催化部分氧化制甲醇的流程如圖1所示。
圖1 焦?fàn)t煤氣純氧催化轉(zhuǎn)化原則流程示意圖
如圖1 所示，焦?fàn)t煤氣經(jīng)復(fù)合催化濕法脫硫，壓縮至2.1 MPa和補(bǔ)充水蒸汽后進(jìn)入干法脫硫裝置。再經(jīng)純氧催化轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化氣中（H2 –CO2） / （CO+CO2）的比值基本適合合成甲醇的需要，只是H2略有過剩。轉(zhuǎn)化氣回收熱量后，通過精脫硫，使總硫降至0.1×10－6以下后再進(jìn)入壓縮機(jī)，將混合氣壓至5.0MPa以上，進(jìn)行低壓合成，所產(chǎn)粗甲醇經(jīng)精餾后得精甲醇。在焦?fàn)t煤氣中補(bǔ)充水蒸汽的目的是轉(zhuǎn)化反應(yīng)的需要，過量的水蒸汽可以避免反應(yīng)過程中催化劑結(jié)炭。反應(yīng)器中主要進(jìn)行以下反應(yīng)：
CH4＋H2O ＝ CO＋3H2 ΔH298＝206.15 kJ/mol （1）
CO + H2O ＝ CO2 + H2 ΔH298＝－115. 98 kJ/mol （2）
純氧催化部分氧化轉(zhuǎn)化工藝有以下特點(diǎn)：
（1） 不需要用特殊鋼材制造轉(zhuǎn)化爐管。
（2） 1臺(tái)轉(zhuǎn)化爐即可滿足要求，結(jié)構(gòu)類似于傳統(tǒng)蒸汽轉(zhuǎn)化的二段爐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流程短。
（3） 采用純氧自熱式部分氧化轉(zhuǎn)化，不像蒸汽轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化爐為輻射段間接加熱的結(jié)構(gòu)形式，因此轉(zhuǎn)化爐的體積很小。
（4） 反應(yīng)速度比蒸汽轉(zhuǎn)化快，有利于強(qiáng)化生產(chǎn)，燃料氣消耗低，焦?fàn)t煤氣利用率高。反應(yīng)所需的熱量靠CH4和H2的燃燒得到。
（5） 目前氣化壓力不夠高，通常在2.5～3.5MPa之間，后續(xù)工序的壓力會(huì)受此影響，合成甲醇時(shí)需要再加壓，導(dǎo)致流程變長(zhǎng)，能耗增加。
（6） 焦?fàn)t煤氣成分比較復(fù)雜，其中有害雜質(zhì)較多。為了滿足轉(zhuǎn)化催化劑的要求，在轉(zhuǎn)化爐前需設(shè)置濕法脫硫、吸附脫硫、有機(jī)硫加氫轉(zhuǎn)化、干法脫硫等脫硫步驟。即便這樣，脫硫精度仍然達(dá)不到合成甲醇對(duì)總硫的要求（≤0.1×10－6），還需在轉(zhuǎn)化爐后再增加干法精脫硫工序。大量的有機(jī)硫加氫轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫（H2S ），干法脫硫劑用量大，而且還增加了對(duì)環(huán)境的二次污染。
另外，該技術(shù)是國(guó)內(nèi)十分成熟的技術(shù)，所有設(shè)備都在國(guó)內(nèi)制造，不存在與國(guó)外知識(shí)產(chǎn)權(quán)之爭(zhēng)。
2.2 純氧非催化部分氧化轉(zhuǎn)化工藝
焦?fàn)t煤氣純氧非催化轉(zhuǎn)化工藝就是目前化肥中的部分氧化工藝，只是原料從天然氣、重質(zhì)烴、水煤漿或煤粉改成為焦?fàn)t煤氣。與目前化肥生產(chǎn)所用工藝的區(qū)別是氧耗量沒有天然氣多，這與甲烷含量低有關(guān)。
焦?fàn)t煤氣經(jīng)增壓至2.1MPa后進(jìn)行焦?fàn)t煤氣純氧非催化轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化氣回收熱量后，通過濕法脫硫和精脫硫，使總硫降至≤0.1×10－6以下，轉(zhuǎn)化氣的（H2 –CO2） / （CO+CO2）的比值基本適合合成甲醇，然后再進(jìn)入壓縮機(jī)，將混合氣壓縮至5.0 MPa以上進(jìn)行低壓合成，所產(chǎn)粗甲醇經(jīng)精餾后得精甲醇。焦?fàn)t煤氣純氧非催化轉(zhuǎn)化制甲醇的流程圖見圖2。
如圖1 所示，焦?fàn)t煤氣經(jīng)復(fù)合催化濕法脫硫，壓縮至2.1 MPa和補(bǔ)充水蒸汽后進(jìn)入干法脫硫裝置。再經(jīng)純氧催化轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化氣中（H2 –CO2） / （CO+CO2）的比值基本適合合成甲醇的需要，只是H2略有過剩。轉(zhuǎn)化氣回收熱量后，通過精脫硫，使總硫降至0.1×10－6以下后再進(jìn)入壓縮機(jī)，將混合氣壓至5.0MPa以上，進(jìn)行低壓合成，所產(chǎn)粗甲醇經(jīng)精餾后得精甲醇。在焦?fàn)t煤氣中補(bǔ)充水蒸汽的目的是轉(zhuǎn)化反應(yīng)的需要，過量的水蒸汽可以避免反應(yīng)過程中催化劑結(jié)炭。反應(yīng)器中主要進(jìn)行以下反應(yīng)：
CH4＋H2O ＝ CO＋3H2 ΔH298＝206.15 kJ/mol （1）
CO + H2O ＝ CO2 + H2 ΔH298＝－115. 98 kJ/mol （2）
純氧催化部分氧化轉(zhuǎn)化工藝有以下特點(diǎn)：
（1） 不需要用特殊鋼材制造轉(zhuǎn)化爐管。
（2） 1臺(tái)轉(zhuǎn)化爐即可滿足要求，結(jié)構(gòu)類似于傳統(tǒng)蒸汽轉(zhuǎn)化的二段爐，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流程短。
（3） 采用純氧自熱式部分氧化轉(zhuǎn)化，不像蒸汽轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)化爐為輻射段間接加熱的結(jié)構(gòu)形式，因此轉(zhuǎn)化爐的體積很小。
（4） 反應(yīng)速度比蒸汽轉(zhuǎn)化快，有利于強(qiáng)化生產(chǎn)，燃料氣消耗低，焦?fàn)t煤氣利用率高。反應(yīng)所需的熱量靠CH4和H2的燃燒得到。
（5） 目前氣化壓力不夠高，通常在2.5～3.5MPa之間，后續(xù)工序的壓力會(huì)受此影響，合成甲醇時(shí)需要再加壓，導(dǎo)致流程變長(zhǎng)，能耗增加。
（6） 焦?fàn)t煤氣成分比較復(fù)雜，其中有害雜質(zhì)較多。為了滿足轉(zhuǎn)化催化劑的要求，在轉(zhuǎn)化爐前需設(shè)置濕法脫硫、吸附脫硫、有機(jī)硫加氫轉(zhuǎn)化、干法脫硫等脫硫步驟。即便這樣，脫硫精度仍然達(dá)不到合成甲醇對(duì)總硫的要求（≤0.1×10－6），還需在轉(zhuǎn)化爐后再增加干法精脫硫工序。大量的有機(jī)硫加氫轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫（H2S ），干法脫硫劑用量大，而且還增加了對(duì)環(huán)境的二次污染。
另外，該技術(shù)是國(guó)內(nèi)十分成熟的技術(shù)，所有設(shè)備都在國(guó)內(nèi)制造，不存在與國(guó)外知識(shí)產(chǎn)權(quán)之爭(zhēng)。
2.2 純氧非催化部分氧化轉(zhuǎn)化工藝
焦?fàn)t煤氣純氧非催化轉(zhuǎn)化工藝就是目前化肥中的部分氧化工藝，只是原料從天然氣、重質(zhì)烴、水煤漿或煤粉改成為焦?fàn)t煤氣。與目前化肥生產(chǎn)所用工藝的區(qū)別是氧耗量沒有天然氣多，這與甲烷含量低有關(guān)。
焦?fàn)t煤氣經(jīng)增壓至2.1MPa后進(jìn)行焦?fàn)t煤氣純氧非催化轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化氣回收熱量后，通過濕法脫硫和精脫硫，使總硫降至≤0.1×10－6以下，轉(zhuǎn)化氣的（H2 –CO2） / （CO+CO2）的比值基本適合合成甲醇，然后再進(jìn)入壓縮機(jī)，將混合氣壓縮至5.0 MPa以上進(jìn)行低壓合成，所產(chǎn)粗甲醇經(jīng)精餾后得精甲醇。焦?fàn)t煤氣純氧非催化轉(zhuǎn)化制甲醇的流程圖見圖2。
技術(shù)詳情請(qǐng)咨詢！張斌 系統(tǒng)中補(bǔ)充少量水蒸汽的目的是保護(hù)燒嘴。反應(yīng)器中主要進(jìn)行以下反應(yīng)：
2CH4＋O2 ＝ 2CO＋4H2 ΔH298 ＝ －54. 64 kJ/mol （3）
CH4＋2O2 ＝ CO2＋2H2O ΔH298 ＝－802. 60 kJ/mol （4）
CO＋H2O ＝ CO2＋H2 ΔH298 ＝－115. 98 kJ/mol （5）
焦?fàn)t煤氣非催化純氧部分氧化工藝特點(diǎn)如下：
（1） 采用3.5～8.5 MPa的高壓制氣工藝，使全系統(tǒng)流程簡(jiǎn)化，有可能實(shí)現(xiàn)等壓或接近等壓合成甲醇，節(jié)省了氣體的壓縮耗能。
（2） 采用非催化技術(shù)，把很難處理的硫等雜質(zhì)燒掉，變成易于處理的無機(jī)硫，在轉(zhuǎn)化爐后面可以方便地用NHD、低溫甲醇洗等濕法脫硫方法脫除。濕法脫硫的操作費(fèi)用低，脫除的硫化物可以回收利用，大大減輕了硫化物對(duì)環(huán)境的污染。
（3） 如果在非催化部分氧化后，采用激冷廢熱鍋爐聯(lián)合流程（與目前化肥生產(chǎn)的流程不同），能量依然可以回收，產(chǎn)生的高、中壓蒸汽可用于空壓機(jī)等大功率機(jī)組。在轉(zhuǎn)化爐的底部適當(dāng)噴水激冷，使轉(zhuǎn)化爐出口氣體的溫度降至1000℃以下，后續(xù)的廢熱鍋爐可以參照合成氨流程的相應(yīng)成熟技術(shù)，從而降低該工藝的難度。
（4） 非催化部分氧化工藝的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)化溫度過高（1300～1400 ℃ ），在同等原料氣消耗和不補(bǔ)充CO2的情況下，氧耗比純氧催化轉(zhuǎn)化高，合成氣中（H2+CO）的總量相同，但是H2/CO的比值低（適合于制甲醇），轉(zhuǎn)化后的氣體中CO含量高10%，沒有蒸汽消耗，因此單位產(chǎn)品的能耗大致相當(dāng)。
（5） 轉(zhuǎn)化氣凈化選擇的濕法脫硫工藝必然同時(shí)脫碳。這樣作為甲醇合成氣的原料氣時(shí)，碳可能稍微不夠，必須采取補(bǔ)充CO2的辦法來彌補(bǔ)CO2的不足。實(shí)際上這個(gè)損失很少，因?yàn)榇藭r(shí)轉(zhuǎn)化氣中CO2含量已經(jīng)很低。
到目前為止，還沒有建設(shè)采用非催化部分氧化轉(zhuǎn)化工藝的工業(yè)裝置，因此應(yīng)該在工業(yè)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，先建示范裝置。
2CH4＋O2 ＝ 2CO＋4H2 ΔH298 ＝ －54. 64 kJ/mol （3）
CH4＋2O2 ＝ CO2＋2H2O ΔH298 ＝－802. 60 kJ/mol （4）
CO＋H2O ＝ CO2＋H2 ΔH298 ＝－115. 98 kJ/mol （5）
焦?fàn)t煤氣非催化純氧部分氧化工藝特點(diǎn)如下：
（1） 采用3.5～8.5 MPa的高壓制氣工藝，使全系統(tǒng)流程簡(jiǎn)化，有可能實(shí)現(xiàn)等壓或接近等壓合成甲醇，節(jié)省了氣體的壓縮耗能。
（2） 采用非催化技術(shù)，把很難處理的硫等雜質(zhì)燒掉，變成易于處理的無機(jī)硫，在轉(zhuǎn)化爐后面可以方便地用NHD、低溫甲醇洗等濕法脫硫方法脫除。濕法脫硫的操作費(fèi)用低，脫除的硫化物可以回收利用，大大減輕了硫化物對(duì)環(huán)境的污染。
（3） 如果在非催化部分氧化后，采用激冷廢熱鍋爐聯(lián)合流程（與目前化肥生產(chǎn)的流程不同），能量依然可以回收，產(chǎn)生的高、中壓蒸汽可用于空壓機(jī)等大功率機(jī)組。在轉(zhuǎn)化爐的底部適當(dāng)噴水激冷，使轉(zhuǎn)化爐出口氣體的溫度降至1000℃以下，后續(xù)的廢熱鍋爐可以參照合成氨流程的相應(yīng)成熟技術(shù)，從而降低該工藝的難度。
（4） 非催化部分氧化工藝的缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)化溫度過高（1300～1400 ℃ ），在同等原料氣消耗和不補(bǔ)充CO2的情況下，氧耗比純氧催化轉(zhuǎn)化高，合成氣中（H2+CO）的總量相同，但是H2/CO的比值低（適合于制甲醇），轉(zhuǎn)化后的氣體中CO含量高10%，沒有蒸汽消耗，因此單位產(chǎn)品的能耗大致相當(dāng)。
（5） 轉(zhuǎn)化氣凈化選擇的濕法脫硫工藝必然同時(shí)脫碳。這樣作為甲醇合成氣的原料氣時(shí)，碳可能稍微不夠，必須采取補(bǔ)充CO2的辦法來彌補(bǔ)CO2的不足。實(shí)際上這個(gè)損失很少，因?yàn)榇藭r(shí)轉(zhuǎn)化氣中CO2含量已經(jīng)很低。
到目前為止，還沒有建設(shè)采用非催化部分氧化轉(zhuǎn)化工藝的工業(yè)裝置，因此應(yīng)該在工業(yè)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，先建示范裝置。
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