煤氣化制甲醇工藝原料煤消耗的影響因素

田希源

（兗礦國宏化工有限責任公司，山東鄒城 273500）

煤氣化甲醇工藝實際應用過程中，氣化原料煤占總能源消耗量的69%，對甲醇生產(chǎn)期間的整體經(jīng)濟效益具有直接影響。為加快甲醇生產(chǎn)建設(shè)進程，需注重分析煤氣化制甲醇工藝的原料消耗情況，研究影響原料消耗量的影響因素，制定出與之相應的解決方案，切實提升煤氣化制甲醇工藝能源利用率，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

1 煤氣化制甲醇工藝概述

甲醇作為一種傳統(tǒng)化工原料，在化工行業(yè)中扮演的角色至關(guān)重要。隨著社會經(jīng)濟逐漸趨向于新常態(tài)化發(fā)展，油價不斷上漲，甲醇應用范圍進一步拓展。為獲得最大化經(jīng)濟效益，甲醇項目建設(shè)數(shù)量增多，約80%以上的甲醇均來源于煤炭轉(zhuǎn)化，因此煤炭供應量對甲醇生產(chǎn)質(zhì)量及效率具有直接影響。

在甲醇生產(chǎn)過程中，下游化學衍生品數(shù)量十分豐富，通過有效利用，可以帶來巨大收益。從技術(shù)與經(jīng)濟角度分析，甲醇經(jīng)濟依然成為石油經(jīng)濟的重要組成部分，大力發(fā)展以煤炭為基礎(chǔ)的甲醇產(chǎn)業(yè)，不斷擴展甲醇下游產(chǎn)品代替范圍，對推進社會可持續(xù)化發(fā)展具有重要意義。

2 煤氣化制甲醇工藝流程

2.1 氣化流程

首先配制煤漿，將原料煤輸送到棒磨機內(nèi)，加入適量水，開展?jié)穹ッ汗ぷ鳌楸Ｕ厦簼{穩(wěn)定性，可以在研磨過程中加入添加劑，在煤漿濃度達到65%左右，將其降壓后送入到煤漿槽內(nèi)準備氣化。

要求煤漿配制后的各項性能能夠滿足氣化標準，如將煤漿內(nèi)的酸堿值維持在6～8。為根本上提升氣化環(huán)節(jié)的水資源利用率，可以將含有少量甲醇的沸水或甲醇精餾水作為煤漿用水。

氣化環(huán)節(jié)要求煤漿與氧氣進行充分的氧化反應，形成粗合成氣。氣體經(jīng)過洗滌與冷卻后送至變換工段。氣化反應后的熔渣進入到激冷水室內(nèi)分離。

2.2 變換環(huán)節(jié)

變換環(huán)節(jié)主要就是將氣體內(nèi)的一氧化碳除去，通過過濾去除氣體內(nèi)部雜質(zhì)。在原料氣預熱裝置內(nèi)部加熱到305℃后將一部分氣體送入變換爐，在水蒸氣及催化劑的作用下進行轉(zhuǎn)換，通過一系列的蒸汽過熱，控制溫度等方式，進入到中壓蒸汽發(fā)生裝置，最后冷卻到40℃后，進入低溫甲醇洗吸收系統(tǒng)內(nèi)。另一部分氣體不進行變換反應，直接進入到低壓蒸汽發(fā)生裝置，待到溫度降至180℃后，進入到脫鹽水加熱器回收熱量，最后被傳輸至低溫甲醇洗吸收系統(tǒng)。

2.3 低溫甲醇洗環(huán)節(jié)

低溫甲醇洗環(huán)節(jié)主要分為吸收、溶液再生、氨壓縮制冷以及甲醇合成精餾環(huán)節(jié)，不同環(huán)節(jié)對煤氣化制甲醇工藝實施的正常質(zhì)量與效率具有直接影響，需相關(guān)管理部門做好不同環(huán)節(jié)的生產(chǎn)管理工作，針對低溫甲醇洗環(huán)節(jié)特征，制定出相應的管理方案。舉例而言，在甲醇合成環(huán)節(jié)，應控制甲醇洗脫硫脫碳凈化后的氣壓數(shù)值，將甲醇合成循環(huán)器增壓至6.5MPa。利用氣冷反應裝置，將冷管預熱至235℃，使氣體進入到水冷反應裝置進行甲醇合成，將合成后的甲醇進行精餾處理，從根本上保障甲醇生產(chǎn)質(zhì)量。

3 煤氣化制甲醇工藝原料煤消耗影響因素以及解決措施

3.1 煤質(zhì)變化對原料煤消耗量的影響

為更好分析出各類變化因素對原料煤消耗量的影響，需收集原料煤消耗量與煤質(zhì)等數(shù)據(jù)進行比較分析。以某生產(chǎn)企業(yè)階段性煤氣化制甲醇工藝實施期間的各類參數(shù)數(shù)值為例，原料煤消耗量的變化與煤自身低位發(fā)熱量的變化存在反比關(guān)系，在原料煤低位發(fā)熱量較高的情況下，煤耗量更低，氧氣的用量變低，則甲醇供應生產(chǎn)裝置運行效率變高。但由于發(fā)熱量較好的原料煤采購成本更大，為企業(yè)實際生產(chǎn)成本帶來較大負擔。

原料煤內(nèi)部灰塵的變化與煤總體消耗量存在密切關(guān)聯(lián)，原料煤內(nèi)部灰分含量越大，煤消耗量越大，原則上灰分含量控制在8%以內(nèi)，隨著原料煤內(nèi)部溶渣量的提升，耐火磚表面的沖刷與腐蝕顯著增加，導致耐火磚使用壽命縮短。

原料煤內(nèi)部水分變化可直接決定煤漿生產(chǎn)期間的質(zhì)量與效率。原料煤內(nèi)水少，煤漿的黏稠度越小，流動性突出，可以制成濃度更高的水煤漿。

原料煤的進料粒度10mm透篩率達到90%以上，可以使水煤漿達到適合的粒度分布狀態(tài)，使磨機運行能耗量降低。在原料煤粗顆粒較多的情況下，煤漿表面黏度下降，流動性更佳。但由于受到粒子重力作用的影響，粗顆粒之間的凝聚作用更加顯著，引發(fā)煤漿分層、沉降等問題。

3.2 煤漿濃度對原料煤消耗量的影響

在煤氣化制甲醇工藝應用過程中，煤漿濃度越大，原料煤的實際消耗量越小。同時，煤漿濃度還可直接影響到泵送、氣化期間的能源利用率。在煤漿濃度較低的情況下，雖然能夠提升泵送效率，但進入到氣化過程中時的水分增加，為保持氣化反應溫度，則氧氣消耗量增多。在煤漿濃度過高的情況下，泵送會使煤漿出現(xiàn)分層或沉降等問題，導致泵送設(shè)備運行壽命縮短。

為解決煤漿濃度對原料煤消耗量及氣化爐產(chǎn)氣量等影響，建議將煤漿濃度控制在61%～65%。

3.3 甲醇合成氣成分對原料煤耗量的影響

煤氣化制甲醇工藝的合成階段，有效氣體中H2、CO的比例會直接影響甲醇合成的速率，H/C比例失調(diào)合成甲醇會大受影響，同時造成系統(tǒng)壓力波動合成氣放空。放空氣體量增加，原料煤單耗大幅增長。因此對甲醇合成階段的設(shè)施與流程進行不斷優(yōu)化，減少甲醇合成期間的有效氣損失，提升原料煤實際使用效率，控制原料煤的消耗量。

3.4 生產(chǎn)管理對原料煤消耗量的影響

煤氣化制甲醇工藝實施的過程中，頻繁更換煤種會造成生產(chǎn)設(shè)備運行狀態(tài)不穩(wěn)定，原料煤的消耗量增加，生產(chǎn)成本利用率降低。因此要結(jié)合氣化爐運行工藝指標與實際生產(chǎn)需求，選擇適宜的原料煤品種，合理配煤摻燒，根據(jù)黏溫曲線、灰熔點、灰分成分分析等指標合理調(diào)整氣化爐工況，確保原料煤綜合利用率。

煤氣化制甲醇期間的氣壓與溫度控制不到位，會導致煤耗指標不斷變化，使設(shè)備在運行過程中面臨著更大的故障隱患。為避免管理不當對原料煤消耗量造成的影響，嚴格生產(chǎn)期間工藝指標控制，合理控制煤氣內(nèi)甲烷含量，提升氣體分解率，使煤耗量得到顯著控制。對生產(chǎn)設(shè)施進行定期運維，及時發(fā)現(xiàn)與解決設(shè)備運行過程中的故障問題。

注重提升煤渣質(zhì)量，找尋到造成煤渣質(zhì)量下降的癥結(jié)所在，對煤渣內(nèi)的炭含量進行監(jiān)測，嚴格控制渣中可燃物，及時調(diào)整氣化爐工況，提高原料煤消耗量的控制效果，對甲醇各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行深入分析，制定出有效解決方案。

4 結(jié)束語

總而言之，甲醇生產(chǎn)具有較高的專業(yè)性與連續(xù)性特征，注重控制煤氣化制甲醇工藝實施期間的原料煤消耗量，能夠更好節(jié)省實際生產(chǎn)期間的成本，幫助企業(yè)獲得最大化經(jīng)濟效益。同時，相關(guān)管理部門也需加強甲醇生產(chǎn)期間的管理力度，控制煤氣化制甲醇工藝實施指標，確保甲醇生產(chǎn)高效穩(wěn)定開展。