第37卷第1期化工設(shè)計(jì)通訊2011年2月Chemical Engineering Design Communications，77.淺談如何優(yōu)化煤氣化制甲醇工藝王磊，薛建麗(陜西延長石油榆林煤化有限公司，陜西榆林710000)摘要: 分析廣德士古水煤漿氣化工藝以及制甲醇過程中產(chǎn)生銨鹽結(jié)晶、變換爐操作等方面的問題，提出了優(yōu)化此工藝的幾項(xiàng)建議。關(guān)鍵詞:德士古水煤漿氣化:甲醇合成:問題:優(yōu)化中圖分類號(hào): TQ546文獻(xiàn)標(biāo)志碼: B文章 編號(hào): 100-64901201101-0077-03Discuss on Optimization of Methanol From the Texaco Coal Gasification ProcessWANG Lei, XUE Jian-li(Shaanxi Yanchang Petroleum Y ulin Coal Chemical Co., Ltd., Yulin Shaanxi 710000, China)Abstract: Analyze the problems of the Texaco coal gasification process, the shift converter opera-tion, and the ammonium salts crystallization in methanol synthesis, some suggestions to optimize theprocess are proposed.Key words:Texaco coal gasification; methanol process ; problem ;optimization凈化系統(tǒng)阻力上漲，變換系統(tǒng)被迫切氣。由0引言于變換氣水冷器內(nèi)部結(jié)晶物堵塞管路造成阻力增我國是資源和能源相對(duì)匱乏的國家，但煤炭大，然后將氣體溫度迅速升高，使結(jié)晶物溶解、資源還是比較豐富的，因此我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必須熔化后，阻力消失。水煤氣中存在的NHs和N2建立在以煤為主的基礎(chǔ)之上。本文結(jié)合幾家工廠是產(chǎn)生結(jié)晶的主要原因，同時(shí)金屬催化劑催化的實(shí)際情況，對(duì)德士古水煤漿氣化制甲醇工藝中N2和H2發(fā)生反應(yīng)合成少量的NH3，從而使得存在的問題進(jìn)行了探討，優(yōu)化此工藝流程可以為.變換爐內(nèi)變換氣體中氨含量偏高。此外，某些變國家節(jié)約更多的能源，降低公司的生產(chǎn)成本。換工藝的汽氣比較低，其中冷凝液偏少，冷凝液1德士古水煤漿氣化制甲醇工藝流程中的銨鹽濃度較高、溫度較低時(shí)，就會(huì)析出銨鹽。由空分系統(tǒng)提供的純氧進(jìn)人德士古氣化爐德1:古水媒氣- [變換NID脫硫- NHD脫磯}L +[硫鋼]后，與水煤漿發(fā)生不完全氧化反應(yīng)，生成含放空氣去氨系統(tǒng)CO、H2.CO2.H2S.CH.等成分的水煤氣;水煤氣經(jīng)變換、NHD脫硫、NHD脫碳、精脫硫.使水煤二塔精簡]一甲的合成一-橋脫硫氣中總硫含量不大于0. 1X10°;再經(jīng)甲醇聯(lián)合甲醇?jí)嚎s機(jī)加厭至5.15 MPa后送到甲醇合成塔.在圈1德士古氣制甲 醇工藝流程框圄銅系催化劑的作用下,生成粗甲醇;粗甲醇經(jīng)精餾系統(tǒng)去除輪組分和水,最終生產(chǎn)出符合GB338-922.2變 換爐的操作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的精甲醇產(chǎn)品。具體過程如圖1.用于合成甲醇的原料氣是CO,變換爐操作2煤氣化制甲醇過程中存在的問題是進(jìn)行甲醇合成H/C(摩爾比)調(diào)控的重要手段，因?yàn)榈率抗潘簹庵行鑼?5. 23%的CO進(jìn)行變2.1變換系統(tǒng)的銨鹽結(jié) 晶換，將其百分比控制在18%~24%之間。變換中國煤化工收稿日期: 2010-12-13作者簡介:王磊(1978-). 男.河南鄭州人，注冊(cè)安全工程帥.MHCNMHGu醇低壓羰基合成醋酸工藝的研究和生產(chǎn)工作?！?8●化工設(shè)計(jì)通訊第37卷爐操作主要是控制進(jìn)人到變換爐的汽氣比以及調(diào)故障，各種條件具備后，把化工材料投人氣化節(jié)人口的溫度。正常操作時(shí)應(yīng)將水氣比控制在爐。 由經(jīng)驗(yàn)得知，氣化爐連續(xù)投料應(yīng)具備以下條0.27~0.35范圍內(nèi)。而在實(shí)際的操作中水氣比件: ①系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行正常;②氣化爐、洗滌塔會(huì)受到兩個(gè)方面的影響:一方面水煤氣的溫度氮?dú)庵脫Q合格;③氣化爐至少有1支熱電偶能低，則水氣比低，廢鍋的換熱面積是- -定的，因準(zhǔn)確反映爐膛真實(shí)溫度; ④工藝水系統(tǒng)運(yùn)行正此換熱后水氣比將比正常操作時(shí)下降很多;第常;⑤投料前爐溫大于900C;⑥停車原因查二，因?yàn)閺U鍋產(chǎn)生的蒸汽送人到系統(tǒng)管網(wǎng)，管網(wǎng)明并解決。據(jù)了解，上海焦化有限公司自完善該壓力波動(dòng)會(huì)影響廢鍋的操作。流程后的2a時(shí)間內(nèi)共開停車107次，氣化爐連2.3系統(tǒng)總 硫控制續(xù)投料50次，占總開停車次數(shù)的46.73%，最總硫控制包含對(duì)H2S和COS的控制。甲醇短停車間隔1.95h,最長停車時(shí)間8. 08h,平均凈化總硫控制的步驟有:首先將大部分的COS停車間隔3.7h。自從采用了氣化爐連續(xù)投料操水解轉(zhuǎn)化成無機(jī)硫;第二，進(jìn)行NHD脫硫，將作， 2a來，減少直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)500多萬元。變換氣中的H2S(含量較高)控制在低于2mg/m'3.2完善灰渣鎖斗 系統(tǒng)工藝的水平;第三是進(jìn)行干法脫硫;第四，NHD進(jìn)灰渣鎖斗系統(tǒng)運(yùn)行中的問題主要有:①破渣行低溫脫碳時(shí)進(jìn)行脫硫，使得COS含量在2~機(jī)和鎖斗間的導(dǎo)渣管堵塞; ②破渣機(jī)上渣“架3mg/m2范圍內(nèi);第五，對(duì)CoS水解;第六，橋”，致使渣出不來;③鎖斗循環(huán)泵軸封頻繁泄精脫硫，將總硫控制在0. 5mg/m'.整個(gè)系統(tǒng)的漏?？捎脙身?xiàng)工藝措施對(duì)鎖斗系統(tǒng)進(jìn)行改造和完控制是相互關(guān)聯(lián)的，若前一步超標(biāo)，則會(huì)對(duì)下一善:一是將KV09閥改為性能比較可靠的止回步的正常操作有所影響。閥;二是增設(shè)工藝管去渣水處理系統(tǒng)，用于應(yīng)急2.4甲醇合成結(jié)蠟處理，并且在鎖斗循環(huán)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，可代替甲醇合成系統(tǒng)出現(xiàn)的主要問題在于水冷器結(jié)KV05閥管線的功能。蠟很嚴(yán)重。初期，精餾進(jìn)料泵常會(huì)被蠟堵上，在3.3煤漿管線止回閥的問題升高了合成塔的入口溫度之后，進(jìn)料泵蠟堵現(xiàn)象據(jù)悉，1998年上海焦化有限公司2號(hào)氣化有所減少，但是并沒有減輕水冷器結(jié)蠟的現(xiàn)象。爐投料后 10min內(nèi)系統(tǒng)壓力迅速升至2. 5 MPa,這往往是由于原始開車系統(tǒng)中沒有清除SiO2等因?yàn)椴僮鞴ぴ跊_洗煤漿循環(huán)管線的時(shí)候錯(cuò)開了酸性物質(zhì)或者堿金屬鹽和Fe被帶入合成塔。結(jié)XV03閥，使得爐內(nèi)高溫高壓，煤氣和噴嘴內(nèi)的蠟降低了水冷器的換熱效果，使得出口的溫度升氧 氣經(jīng)煤漿管線返流，使得氣化工藝噴嘴的煤漿高，循環(huán)氣甲醇含量升高，因此會(huì)有危害催化劑入口三通處瞬間燒穿出 -直徑約100 mm的孔，的作用，降低產(chǎn)率。而氣化爐的安全聯(lián)鎖及時(shí)動(dòng)作停車，使得高壓氮2.5對(duì)甲醇產(chǎn) 品質(zhì)量的控制氣快速封住穿孔，從而避免了爐內(nèi)高溫煤氣的外在甲醇精餾的過程中，控制成品的質(zhì)量，除噴。為防止發(fā)生此類事故，日本宇部氨廠于煤漿了要分離干凈甲醇中的水分外，關(guān)鍵是要降低精管線進(jìn)入噴嘴前增加了止回閥，但也產(chǎn)生了弊甲醇中的有機(jī)雜質(zhì)含量。端:一方面加大了煤漿管線阻力,另一方面不利于3對(duì)德士古水煤漿氣化制甲醇工藝的優(yōu)化煤漿管線清理。宇部氨廠多年的經(jīng)驗(yàn)表明,只需及時(shí)地清理止回閥就叮滿足工藝及安全的要求。3.1 氣化爐連續(xù)投料操作的完善3.4系統(tǒng)機(jī)械及 儀表的密封水問題按照規(guī)定，德士古煤氣化工藝操作的整個(gè)過以上海焦化有限公司為例，其密封水設(shè)計(jì)使程若是順利的話，一般要8~10h.其生產(chǎn)流程用高壓工藝?yán)淠骸４嗽O(shè)計(jì)能節(jié)約投資，但也產(chǎn)較長，此過程會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失，并且也增生了兩個(gè)較大問題:第一，工藝?yán)淠褐泻奂恿斯ぷ髁?。上海焦化有限公司就?duì)該裝置的氣城密封上使用將會(huì)化爐連續(xù)投料的操作進(jìn)行了探索。當(dāng)氣化爐跳車磨 損!Y臺(tái)中國煤化工若工藝方面要停時(shí)，氣化爐的工藝噴嘴不會(huì)拔出，以保持氣化爐冷歲CN MH G藝操作，會(huì)造成膛內(nèi)的溫度，安全處理裝置后，迅速處理系統(tǒng)的儀表 指示計(jì)的波動(dòng)。經(jīng)驗(yàn)表明，要保證系統(tǒng)能長第1期王磊等:淺談如何優(yōu)化煤氣化制甲醇工藝●79●周期穩(wěn)定的運(yùn)行，則需要I.藝水和機(jī)械、儀表密4結(jié)論封水系統(tǒng)分離。3.5對(duì)黑水閃蒸工藝的改造德士古水煤漿加壓氣化、NHD脫硫脫碳工最初，因?yàn)闅饣癄t的壓力比洗滌塔要高，致藝用于生產(chǎn)合成氨、甲醇產(chǎn)品，具有投資少、運(yùn)使黑水無法排出而產(chǎn)生堵塞，從而影響了系統(tǒng)正.行可靠、效益高等優(yōu)勢(shì)。但隨著工藝的改進(jìn)，也常運(yùn)行。在黑水閃蒸工藝方面，渭河化肥廠在設(shè).會(huì)產(chǎn)生一些新的問題，我們要在實(shí)際操作中逐步計(jì)中讓氣化爐和洗滌塔黑水合并之后再與其他系.優(yōu)化工藝，才能更有效地節(jié)約能源。統(tǒng)中的黑水管合并為一根總管，再去閃蒸系統(tǒng)。參考文獻(xiàn):這樣設(shè)計(jì)雖減少了堿壓角閥的消耗，但要增加直[1] 王旭賓、德士古煤氣化工藝技術(shù)完善探討[J]. 化肥工業(yè)，接去沉降槽的工藝管線才能確保開停車時(shí)的壓力2002 (4): 4~7.低于其他系列的，以保持黑水的平衡，并且操作[2] 侯欽利，王冬，梁雪梅，德士古氣制甲醇存在的問題及解不便。經(jīng)多年運(yùn)行，最后確定的方案是各系統(tǒng)的決措施[J].化肥設(shè)計(jì). 2005 (4); 10~15.氣化爐和洗滌塔分別對(duì)應(yīng)閃蒸系統(tǒng)中的一只減壓[3]呂達(dá)江。王冬。趙紹民、德士古煤氣制甲醇工藝淺析[].中氨肥.2004 (9): 6~10.角閥，并且各角閥可相互備用。這樣，既方便了[4] 裝學(xué)國。朱本啟，豐中田.等德上古水煤氣制甲醇與焦操作，又穩(wěn)定了工藝。爐氣制甲醇的比較[J]. 中氮肥。2008 (5); 13~15.啄技改技措曝:低壓系統(tǒng)加氨量的控制二氧化碳汽提法尿素工藝設(shè)計(jì)上在低壓循環(huán)著汽提效率的高低增減。工藝設(shè)計(jì)上汽提塔出液系統(tǒng)增加了一條至低壓甲銨冷凝器的液氨管線。組成為，氨6%~8%，二氧化碳10%，水這條管線的作用是通過調(diào)整液氨量來控制低壓甲27%，尿素55%。精餾塔出液組成為，氨1%，銨液氨碳比在2.1~2.22之間。最終目的是使甲二氧化碳1%，水3%，尿素67%。以一噸尿素銨液在工作壓力0. 25 MPa、操作溫度70 C時(shí)，為基準(zhǔn)，進(jìn)人低樂甲銨冷凝器的氨和二氧化碳分組成為氨30%，二氧化碳35%，水35%。這樣別為130. 53kg和166. 893kg.氨碳比為2. 0。做的好處是，70C、0.25MPa時(shí)該組成的甲銨如果甲銨液氨碳比控制在2.1.低壓需要加液在頂脊線上。因?yàn)橹挥许敿咕€的組分才是濃度氨量為4. 881 kg. .最高，水分最少。任何偏離頂脊線的組分水分都如果汽提效率下降，汽提塔組成為氨9%,高。而水分過多對(duì)合成系統(tǒng)水碳比控制不利。二氧化碳10%.水27%，尿素54%時(shí)，在精餾如果低壓加氨量過低.甲銨液氨碳比達(dá)不到.塔出液組成不變的情況下，經(jīng)計(jì)算，301C 氨量2.1~2.2,多余的二氧化碳無法吸收下來,低樂系151.741kg，CO2 量為170.26 kg.氨碳比為統(tǒng)壓力高于工藝指標(biāo),不利于精餾塔的分解。同時(shí)2.3。此時(shí)低壓系統(tǒng)就不需要加液氨了。二氧化碳經(jīng)PV-302自調(diào)閥放出.也造成二氧化碳從以上推算我們可以看出，汽提效率的高低的浪費(fèi).不經(jīng)濟(jì)。如果加氨量過高的話.多余的氨直接影響低壓系統(tǒng)氨碳比，也決定了低壓系統(tǒng)加在低壓系統(tǒng)需要加大工藝液量來吸收.這樣甲銨液.氨量的多少。中水含量偏高,不利于高壓系統(tǒng)水碳比的控制。如近幾年來我們公司二氧化碳汽提法尿素低壓果不多加工藝液吸收.過量的氨同樣會(huì)經(jīng)PV-302循環(huán)系統(tǒng)壓力- .直在0. 3MPa左右(PV-302主副放出,造成原料氨的浪費(fèi)。即使后段常壓吸收塔將線全開)，其原因正是忽視了氨碳比的調(diào)整，我其吸收下來也會(huì)增加解吸系統(tǒng)負(fù)荷,浪費(fèi)蒸汽。們的低壓系統(tǒng)不加液氨。在重新認(rèn)識(shí)了低壓加氨因此，低壓系統(tǒng)加氨量的控制成為穩(wěn)定低壓的重要性后，采取了隨著汽提塔汽提效率來調(diào)整工藝的重點(diǎn)和難點(diǎn)。同樣也是最容易讓操作工忽加氨量的墻日前左淮角指牛情況下，PV-視的一點(diǎn)。302主中國煤化工壓壓力在我們知道汽提塔汽提效率的高低直接決定低0.28MCNMHG壓循環(huán)系統(tǒng)的負(fù)荷，因此低壓系統(tǒng)加氨量也應(yīng)隨(安徽晉煤中能化工股份有限公司陳雨)