水煤浆加压气化制甲醇工艺及经济分析

水煤浆加压气化制甲醇工艺及经济分析

谢计广郭宗春

兖矿国宏化工有限责任公司山东省邹城市273500

摘要：在本研究中，针对当前国内外几种甲醇制备方式进行阐述，并对水煤浆加压气化进行甲醇制备的工艺路线和特点进行分析，提出了使用该工艺的成本构成和经济分析，希望能给相关工作人员提供帮助。

关键字：水煤浆加压气化；甲醇；工艺及经济分析

1国内外甲醇制备的方法分析

目前国内外在甲醇制备过程中，根据其生产原料可分为以下几种方式，油头气化制备甲醇，煤头气化制备甲醇以及气头部分氧化制甲醇等多种方法。而根据甲醇合成方法，可将其分为几下几种：高压，中压以及低压法。在我国煤是重要的自然能源，我国很多甲醇在生产过程中主要是以煤作为原材料进行甲醇制备，但由于国内甲醇生产厂普遍规模较小，目前最大规模为每天生产两百kt，而且一般来说现有甲醇生产厂成本较高，使其市场核心竞争力降低。因此为能够提高甲醇生产厂的生产规模，以及开发具有较为先进的甲醇市场供应是当前国内甲醇工业的主要发展方向。某厂主要以煤作为材料进行甲醇制备，经过多年的生产实践证明，采用水煤浆加压气化的方式进行甲醇制备时，相比其他方法来说，能够生产出质量符合条件的精甲醇产品。

2甲醇生产工艺路线和特点分析

在某厂进行甲醇制备中主要是以水煤浆加压气化的方式，采用国内研发的低压羰基合成方式，利用铜基低压合成催化剂，选择国内研发的绝热管壳式低压低温合成反应器，其合成压力为5.3MPa，反应温度为250℃，采用国际领先的三塔精馏工艺进行产品精馏过程，能够使最终精甲醇及纯度高于99.99%。这种方式下生产的甲醇产品质量能够达到美国aa级精甲醇相关生产标准，满足国家有关标准中对于精酿纯优等品的相关制度和要求，其具体的工艺流程如下。

通过德士古气化炉气化进行水煤气的制备，能够通过气化获得水煤气，其压力值为2.75MPa，反应温度为200℃，水气比为1.4，利用废锅换热进行热量回收，能够降低水汽比，使其达到0.36，进入变换炉中在变换炉中完成一氧化碳的变换反应，经过降温之后能够使气体进入有机硫槽中，能够使一部分有机硫转为无机硫，再进入NHD脱硫和脱碳系统中，以去除硫化氢气体和二氧化碳气体，最后经过精脱硫槽，能够使总硫低于0.1x10-6，进而获得合格的合成气，将其送入联合压缩机中，经过加压使其压力值达5.3MPa，最后需要与循环段中的循环器共同作用下进入甲醇合成塔中制备粗甲醇洗甲醇含量为95%。减压压力使其达到0.4MPa，之后完成精馏工序，剩余气体进入压缩机的循环段。精馏工艺采用国内三塔精馏馏程，具体包括预精馏塔，加压塔，常压塔，能够最终获取精甲醇其纯度高于99.99%。某厂当前甲醇装置具备下列特点：首先采用的是德士古水煤浆的加压方式进行气化制气，煤气成分相对比较好。在变换系统中采用全气量的方式完成部分变换工艺，通过水气比的控制以控制一氧化碳的变换率，进一步能够达到甲醇合成所需的原料成分。控制方法相对比较简便，采用最新研发的高温抗硫酸盐化有机硫水减剂的方式转化有机硫，脱硫脱碳采用的是NHD脱硫脱氮技术，这种方法属于物理吸收法，具有较高净化度，而且生产工艺能耗较低，再经脱硫系统中采用夹心饼的精脱硫方式，能够确保净化出口总硫量低于百分0.1x10-6。甲醇合成塔采用国内研发的绝热管壳是低温低压低温合成反应器，这种反应器的床层温度相对来看比较均匀，能够具有良好的甲醇收率，催化剂的使用量较小，而且设备使用寿命长，选择性好，能够合理回收能量，这种反应器生产程度相对较高，采用国内研发的三塔精馏工艺，最终生产的产品质量好，能够获得较高的甲醇回收率，三废排放指标较低。

3甲醇制备装置在试车中存在的问题分析

该甲醇生产装置在试车过程中可能会存在下列问题，比如空气吹管过程中催出塑料布不要换工序，采用工序指导的方式，加大空气量后，在中压废热锅炉中变换器进口法兰处覆盖塑料布，主要是由于施工方在管道法兰焊接过程中采用的是氩弧焊打底的方式，为节约施工步骤，将临时防风使用的废塑料布塞入管道中用于氩气的堵塞。然而在施工完成之后没有及时取出。氮气循环风机口消音器焊接开裂。在变换中采用催化剂升温时，打开气液分离器去氮气循环风机的管道，阀门上突然出现气流声，立即关闭阀门。经过检查发性循环风机入口上出现裂缝其长度为0.1米。变换工序。为保护硫化后催化剂并试压，采用氮气冲压控制室打开放空阀门之后向火炬管线泄压，当看到气液分离器出口管道压力测点显示压力值0.29MPa，此时发现现场和控制室没有排查其他点压力，误以为变换系统压力达0.29MPa，然而事实上压力测点是接在气液分离器出口管上手动阀管道上的，由于该手动阀开度，泄压较慢，此时压力值仍高于0.29MPa，使高压气体串入低压气体中，导致消音器焊缝开裂。中压废弃锅炉出气管存在积水。中压废热锅炉采用并联方式运行，其中一个出口煤气温度低于100℃，另一个为220℃，经现场检测发现第一个出气管U形弯底部导淋法堵塞，怀疑U形管形成水封，使煤气无法流通。针对这种问题在堵塞导淋阀和配置管并接一只阀门，在新增阀门后增加打压机，实现高压水疏通。当疏通导淋阀后排出U形管的水，此时第一个出口煤气温度能够逐渐升至220摄氏度，以恢复正常运行。

4甲醇生产的成本构成和经济性分析

通过分析，当前某厂甲醇在制备过程中的初步设计参数如下表所示。

由于当前煤炭资源有限，因而煤价有一定程度上涨，通过我厂甲醇制备工艺与流程，从其成本构成上来看，如上表，但事实上，目前实际运行成本高于初步设计的成本。

小结

在甲醇制备工艺中采用水煤浆加压气化，这种方式是一种可行性强的工艺方法，由于目前煤炭价格较高使其在市场中受到了一定的竞争压力，采用煤作为原材料，通过水煤浆加压气化的方式进行甲醇制备，这种工艺目前在国内已经具备了足够的能力，然而针对该装置设计规模还需要进一步深入探究。我国甲醇生产厂采用水煤浆加压气化的方式进行甲醇制备，采用有别于国外专有技术，因此可将该生产工艺在国内其他甲醇装置生产中进行推广应用。各生产商需要综合分析当地的原料情况，因地制宜选择合适的甲醇工艺路线，进一步实现企业生产效益最大化。此外，我国目前甲醇面临进口甲醇的制造压力，因此，研发具有低成本，高质量的甲醇装置势在必行，采用国内自主研发的多喷嘴对置式新型气化炉，能够降低专利使用费用，打破国外垄断的局面，实现甲醇装置大型化，也是一种具有广泛市场应用前景的工艺方法。

参考文献:

【1】相少华.煤制甲醇工艺设备及能耗的几点分析[J].能源技术与管理,2017(3).

【2】孔令鹏,李超.水煤浆加压气化制甲醇装置变换工序试车小结[J].中氮肥,2015(3):60-62.