煤炭加工與綜合利用No.12,2014COAL PROCESSING COMPREHENSIVE UTILIZATION林德低溫甲醇洗工藝在煤制氣中的應用王西明,張宏偉(浙江浙能技術(shù)研究院有限公司,浙江杭州310003)摘要:介紹低溫甲醇洗工藝特點,以新天煤化工20億m/a煤制天然氣項目凈化工藝方案選擇為例,分析了林德工藝的優(yōu)勢及運行中可能存在的問題關(guān)鍵詞:低溫甲醇洗;酸性氣;氣體凈化;技術(shù)經(jīng)濟對比中圖分類號:TQ546文獻標識碼:A文章編號:1005-8397(2014)12-0017-04據(jù)相關(guān)資料,我國2015年和2020年對天然1低溫甲醇洗技術(shù)氣的需求分別達到1700億m3和2000億m,相目前在煤化工領(lǐng)域應用最廣泛的酸性氣脫應地,天然氣缺口分別為60億m3和1000億m3。除工藝為低溫甲醇洗工藝( Rectisol)。低溫甲醇化石燃料燃燒引起了越來越嚴重的酸雨和重金屬洗是一種物理吸收法,以工業(yè)甲醇為吸收劑。該污染等環(huán)境問題,我國大規(guī)模煤炭的利用已經(jīng)造方法利用甲醇在低溫條件下選擇性脫除氣體中的成了嚴重的環(huán)境問題。因此,發(fā)展煤制天然氣不H2S、CO2、COS酸性氣組分和各種有機硫化物、僅具有保障我國能源安全的重要性,也是大氣污NH3、CH2、HCN、烴類、石腦油等,洗滌后合染治理的需求,是煤炭清潔利用的主要途徑1n成氣能達到很高的凈化度,氣體的總硫可脫至01μLL,CO2脫至小于20u幾。自1954年在南非收稿日期:201411-03Sasol公司建立第一套工業(yè)化的低溫甲醇洗示范作者簡介:王西明(1983—),男,山東聊城人,2014年畢裝置以來,目前國內(nèi)外已有百十多套低溫甲醇洗業(yè)于華東理工大學化學工藝專業(yè),工學碩士,浙江浙能技術(shù)研究院有限公司助理工程師凈化裝置投入生產(chǎn)運行4結(jié)語[3]甘建平,淺析我國煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的科學制定U陜西煤炭,2014(1):68煤化工企業(yè)的投資建設和發(fā)展,占用大量的]甘建平.結(jié)構(gòu)調(diào)整——我國煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新途徑團煤資源,從企業(yè)自身或社會發(fā)展來看,都是需要慎化工,2013(12):8-11.重考慮的事情。煤化工企業(yè)要結(jié)合自身的基礎(chǔ),[5]李東周.煤化工技術(shù)發(fā)展“新攻略門化工管理,2014(3):在初期做好產(chǎn)品規(guī)劃,選擇恰當?shù)拿簹饣夹g(shù)59-61.并抓好項目建設及運行后的技術(shù)創(chuàng)新,及企業(yè)的6]戴厚量煤氣化技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和進展石油煉制與化工,資源綜合利用問題,以確保企業(yè)及行業(yè)的健康、長久發(fā)展。武祥東?，F(xiàn)代新型煤化工工程建設項目管理模式探討門中國工程科學,2012(2):5458參考文獻[8]門秀杰.煤化工生產(chǎn)過程多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)研究進展[節(jié)能技術(shù)2014(1):48-50.[]張勇.國內(nèi)大型能源企業(yè)發(fā)展現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)的機遇分析[9]曹玉忠,煤化工生產(chǎn)中能源循環(huán)梯級利用和“三廢”處理的[化工進展,2014(4):855860探索與實踐門現(xiàn)代化工,2014(1):122-125[2]阮曉東.新型煤化工帶動煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型持久戰(zhàn)[新經(jīng)濟導刊,2013(12):505618煤炭加工與綜合利用2014年第12期低溫甲醇洗工藝具有如下特點:林德低溫甲醇洗工藝流程簡介:來自變換冷第一,可以同時脫除HS、COS、CO2,以卻的原料氣經(jīng)洗氨塔脫除微量氨,經(jīng)繞管式換熱及其他的HCN、NH3等雜質(zhì),而 Selecol更易精器降溫后進入主洗滌塔,在洗滌塔內(nèi)依次經(jīng)過預脫H2S,但對CO2脫除效果不佳, Fluor工藝主洗、脫硫、脫碳被六級冷卻的冷甲醇進行洗滌;要是脫除CO2滿足工藝要求的工藝氣經(jīng)換熱回收冷量后送出界第二,甲醇溶劑吸收H2S、Cos、CO2的能區(qū);富硫、富CO2的甲醇洗滌液通過中壓閃蒸回力遠強于諸如NMP(Puso)或水這類溶劑,例收有效氣成分后,依次經(jīng)過CO2產(chǎn)品塔閃蒸出的如HS在甲醇中的溶解度是水和NMP的51和CO2經(jīng)換熱回收冷量后送出界區(qū),氮氣氣提塔氣3.3倍,而CO2的溶解能力則為517和97倍,提出的尾氣回收冷量經(jīng)水洗后放空;出氣提塔的甲醇超強的吸收能力意味著溶劑使用量的降低。甲醇液進入熱再生塔,再生解吸出的H2S氣體在第三,甲醇對酸性氣組分有高的選擇性,水洗塔中水洗夾帶的甲醇后送硫回收裝置,熱再H1S、Cos、CO2在甲醇中的溶解性要高于CH、生塔底得到的貧甲醇回收后經(jīng)冷卻循環(huán)利用,在CO、N2、H2,因此對于硫化物和CO2的脫除有甲醇/水/HCN分離塔內(nèi)通過精餾的方法回收甲更高的分離精度醇。原料氣進入主洗滌塔前,通過噴入少量循環(huán)第四,在低溫和高壓下酸性氣在甲醇溶液中甲醇,防止氣體中的飽和水在冷卻過程中結(jié)冰,有更高的溶解性,而CH4、H2、CO的溶解性幾可以有效避免系統(tǒng)阻塞。在甲醇溶劑循環(huán)回路中乎不隨操作溫度而變化,因此甲醇更適合于在低設置甲醇過濾器,防止FeS、NiS等固體雜質(zhì)在溫下操作。系統(tǒng)中積累而堵塞設備和管道。采用林德的專利第五,甲醇溶劑沸點較低,當通過閃蒸對溶設備——高效繞管式換熱器,使換熱效率大大劑進行再生時消耗的熱量就少提高,特別是多股物流的組合換熱,節(jié)省了能另外,在低溫下甲醇溶劑有較好的熱穩(wěn)定性耗,節(jié)省占地、布置緊湊;繞管式換熱器需要國和化學穩(wěn)定性而不會降解,有較低的腐蝕性和粘外設計(可國內(nèi)制造),投資較大,但運行比較度,不發(fā)泡,而且價格低廉,能耗指標低,容易經(jīng)濟。進行萃取等圍422賽鼎低溫甲醇洗工藝目前國內(nèi)已投產(chǎn)的煤制氣項目,新疆慶華和工藝流程為氣化一脫硫一變換一脫碳,變換大唐克旗均采用賽鼎的碎煤加壓氣化和賽鼎自有在脫硫和脫碳之間。選用管殼式換熱器,將相關(guān)技術(shù)的低溫甲醇洗技術(shù)組合。碎煤加壓氣化反應設備整合,依靠自身液位差和重力輸送液體,減產(chǎn)出的粗煤氣中除了主產(chǎn)氣(CH4、CO、CO2、少管道和機泵數(shù)量,節(jié)省投資費用。但所需冷量全部由外部供給,冷量消耗大、電耗較高H2)外,還有一些雜質(zhì)成分諸如粉塵、油類、氨、酚、硫化物、鹵化物、金屬微量元素等。而浙能以浙能伊犁新天煤化工有限責任公司2億ma天然氣項目的低溫甲醇洗裝置為例,對林德新天煤制氣項目采用了碎煤加壓氣化和林德的低賽鼎的方案進行對比分析見表1。原料氣:流溫甲醇洗工藝組合。賽鼎自有技術(shù)的低溫甲醇洗技術(shù)與林德的量972374m3h,壓力34MPa,CO2摩爾分數(shù)低溫甲醇洗工藝二者原理基本相同,技術(shù)都很成3376%,H2S摩爾分數(shù)0.17%;產(chǎn)品規(guī)格:H2、CO、CH4摩爾分數(shù)不小于99.2%,CO2摩爾分數(shù)熟,在工藝流程設計、設備設計和工程實施上各有特點。本文重點介紹低溫甲醇洗中的林德工藝1.5%,H2S、COS摩爾分數(shù)小于01×106。從以上分析可以看出,林德工藝由于采用繞流程及其在煤制氣應用方面的優(yōu)勢。管式換熱器,提高換熱效率,且有中間循環(huán)甲醇2林德工藝在煤制氣中選用提供系統(tǒng)所需冷量,相比賽鼎工藝的系統(tǒng)冷量全2.1林德低溫甲醇洗工藝部需要外部提供,林德工藝能耗較低、甲醇循環(huán)量相對較小,而且目前繞管式換熱器國內(nèi)企業(yè)已2014年第12期王西明,等:林德低溫甲醇洗工藝在煤制氣中的應用經(jīng)具有設計制造能力,投資成本降低不少。熱再生塔底的貧液經(jīng)加壓后作為塔頂回流,且塔表1兩種低溫甲醇洗工藝方案比較內(nèi)設計有林德自有專利的HCN富集裝置不需再比較項目林德賽鼎另設加堿裝置。林德工藝針對繞管式換熱器不易公用工程消耗清洗的現(xiàn)象,改進了高效繞管式換熱器的結(jié)構(gòu)。冷量/kW2838029940改進后的換熱器分為兩部分,分別使用不同的材05MPa低壓蒸汽kgh71.8料制造13MPa低壓蒸汽kgh3從以上的比較和分析可以看出,從投資、能24MPa低壓蒸汽/gh耗、環(huán)保、運行等多方面考慮,林德低溫甲醇洗工藝具有一定的優(yōu)勢泵/kW895011400雖然目前低溫甲醇洗工藝技術(shù)較為成熟,但壓縮機/kW2470是由于流程及裝置運行、操作等方面的原因,在冷卻水m3h39204960合成氨、煤制甲醇等煤化工企業(yè)仍存在一些問甲醇損失/kg·h320題,且已運行的煤制氣企業(yè)也有相類似的情況出脫鹽水t·h現(xiàn)。這些問題在林德低溫甲醇洗工藝運行中也應三廢排放引起操作人員的注意。廢水/gh2出現(xiàn)的狀況及原因分析如下:廢氣/m3h129374魯奇爐的天然氣項目,經(jīng)過變換的粗煤氣可靠性少,有機硫不能在變換過程中轉(zhuǎn)換成無機硫,致操作彈性/50-11050~110使大量有機硫在低溫甲醇洗難洗掉,長周期運行與已運行的煤制氣廠采用的賽鼎低溫甲醇可能會造成系統(tǒng)中有機硫的累積;洗(下文簡稱賽鼎)相比主要差別:林德采用11出口氣H2S超標會造成后續(xù)工藝的催化劑中塔工藝,賽鼎選用9塔工藝,即林德工藝多了氨毒及設備的腐蝕,原因可能包括原料氣波動、甲預洗塔和H2S水洗塔,林德工藝中的原料氣經(jīng)醇循環(huán)量不足、貧甲醇溫度過高、熱再生甲醇過變換冷卻送到低溫甲醇洗裝置后,先經(jīng)過氨預品質(zhì)不高、甲醇純度低、入口氣中氨含量超標;洗塔洗滌原料氣中夾帶的氨,防止原料氣中的氨CO2含量超標在甲醇循環(huán)中累積,同時還可以除去原料氣中存系統(tǒng)中水含量高,原因是原料氣中帶水嚴在的微量苯酚、煙塵等;H2S水洗塔的作用是解重、換熱器內(nèi)漏;吸后的酸性氣經(jīng)脫鹽水洗滌后送硫回收,其中夾系統(tǒng)冷量不足,原因是CO2、H2S在冷區(qū)解帶的甲醇被水洗滌回收利用,甲醇損失少;而賽吸不完全(CO2在冷區(qū)解吸是低溫甲醇洗冷量主鼎工藝為酸性氣經(jīng)換熱后送硫回收,直接的影響要來源)、制冷系統(tǒng)有問題、水冷器換熱效果差、是冷量不夠,尤其是在開車初期導致甲醇損失較保冷效果差;大。賽鼎工藝為脫硫、脫碳分開進行,即在雙塔系統(tǒng)甲醇消耗高,原因是廢水甲醇超標、排內(nèi)完成,而林德工藝脫硫、脫碳在一個塔的不同放氣夾帶甲醇;部位同時進行,工序相對單一、合理,便于操作設備腐蝕及堵塞,原因是電化學腐蝕、羰基管理,節(jié)省空間。賽鼎工藝的原料氣在進洗滌塔鐵生成。前四級預冷,氨冷工序復雜,而林德工藝原料氣在裝置運行不穩(wěn)定時,首先應找出產(chǎn)生問題級預冷,氨冷簡單。甲醇/水分離塔,賽鼎工的原因,對癥下藥才能快速找出解決方法。裝置藝利用熱再生塔底的貧液加壓冷卻后作為塔頂回運行中存在的問題受系統(tǒng)多方面的影響,有的因流,而且設計了氫氧化鈉加堿裝置來降低系統(tǒng)的素交叉或者互相影響,因此應綜合考慮多方面的腐蝕,而林德工藝則采用內(nèi)回流方式只用少量的影響,而且在調(diào)整過程中還應注意相關(guān)的負面影煤炭加工與綜合利用COAL PROCESSING COMPREHENSIVE UTILIZATIONNo.12,2014神華寧媒甲醇四噴嘴氣化裝置運行技術(shù)總結(jié)蔣志容(神華寧夏煤業(yè)集團煤炭化學工業(yè)分公司甲醇廠,寧夏銀川750411)摘要:神華寧煤集團煤炭化學工業(yè)分公司甲醇廠60萬ta甲醇項目氣化裝置采用華東理工大學的多噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù)制取粗煤氣。自2010年投料成功運行至今,裝置運行總體平穩(wěn),但因?qū)幭拿嘿|(zhì)不穩(wěn)定、灰分波動大,造成燒嘴使用時間短,氣化爐開停車頻繁,對裝置的長周期運行造成影響。本文對氣化裝置試車以來運行過程中出現(xiàn)的問題及相關(guān)優(yōu)化改造情況進行了總結(jié)。關(guān)鍵詞:四噴嘴氣化裝置;技術(shù)措施;技術(shù)革新;總結(jié)中圖分類號:TQ545文獻標識碼:A文章編號:1005-8397(2014)12-0020-051裝置簡介際專利主分類號C10J3/56)專利技術(shù),由中國天神華寧夏煤業(yè)集團煤炭化學工業(yè)分公司甲醇辰化學工程公司工程設計。項目于2007年3月廠60萬ta甲醇氣化裝置采用兗礦集團有限公司、開工建設,采用兩臺棒磨機、三臺氣化爐,兩開華東理工大學擁有的《多噴嘴對置式水煤漿或煤備。氣化爐殼體內(nèi)徑3880mm,砌筑耐火磚后粉氣化爐及其應用》(專利號ZL981106161,國爐膛內(nèi)徑2762mm,設計單爐處理干煤1960td,有效氣(標準狀態(tài))產(chǎn)量為11萬mh,氣化爐收稿日期:20141205操作壓力(表壓)40MPa,高壓煤漿泵選用德國作者簡介:蔣志容(1981—),女,重慶墊江人,2004年畢Feluwa生產(chǎn)的軟管隔膜泵。業(yè)于華北科技學院化學工程與工藝專業(yè),神寧夏煤業(yè)集團煤炭氣化裝置于2010年3月18日一次投料試車化學工業(yè)分公司甲廠氣化二車間副主任,助理工程師。成功,2010年5月17日產(chǎn)出合格甲醇,2010年響,如加大循環(huán)量會導致溫度升高等。氣凈化工藝中,在能耗、環(huán)保、設計等方面具有目前回收的酸性氣中,H2S、COS、HCN等定的優(yōu)勢。在運行中存在的問題,通過設計上可以送硫回收裝置制取硫磺或者燃燒后送熱電生的不斷完善優(yōu)化和運行經(jīng)驗的不斷積累會逐步得成硫胺,兼具回收原料氣和滿足環(huán)保的要求。而到解決。對于CO2,由于我國煤制氣以及其他煤化工企業(yè)參考文獻多建立在西北等地區(qū),沒有配套建設使用CO2下游需求的工廠設施。因此,企業(yè)或科研單位盡可[趙渾秀,張忠平.石油天然氣與煤制天然氣生產(chǎn)區(qū)別和優(yōu)勢能在現(xiàn)有設施上進行改造和發(fā)掘?？梢钥紤]在現(xiàn)[煤炭加工與綜合利用,2014(6):9-14[2] 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