水煤漿氣化生產(chǎn)甲醇配套變換工藝與布置探討

劉廣業(yè) 馬華鋒（陜西煤化能源有限公司，陜西咸陽713600）

水煤漿氣化生產(chǎn)甲醇配套變換工藝與布置探討

劉廣業(yè) 馬華鋒（陜西煤化能源有限公司，陜西咸陽713600）

文章將水煤漿氣化生產(chǎn)甲醇的工藝流程進行解釋，同時對此套變換工藝設備的布置特點進行了合理化的分析，接著開展了有關于CO變換工藝條件的選擇。希望大家對于甲醇配套變換工藝有一個較為全面的了解，同時能夠掌握此套工藝的主要特點，對于工藝的選擇有一個基礎的保障，從而達到對設備的最優(yōu)處理，使得設備可以安全平穩(wěn)運行，消除一些不必要的安全隱患，幫助更好的使用此種工藝進行生產(chǎn)。

水煤漿；生產(chǎn)；甲醇；配套變換工藝；布置

隨著國家經(jīng)濟的快速發(fā)展，資源結構的變化越來越不穩(wěn)定，同時國際原油的價格也在不斷進行浮動，這對我國經(jīng)濟的發(fā)展起到了至關重要的影響，目前我國的煤化工技術處于一個相對成熟的階段，對于煤的深度加工已經(jīng)較為熟練地進行了掌握，水煤漿氣化生產(chǎn)甲醇技術就是其中最為成熟的方式之一。配套變換是整個工程的核心所在，在變換的過程中可以對煤氣中氫氣和一氧化碳的比例進行較好的調(diào)節(jié)。以下就是具體的施工工藝和方法措施。

1 工藝流程概述及分析

1.1 主工藝流程概述

此項目的生產(chǎn)規(guī)模是180萬噸甲醇，雙系列設置是目前常見的工藝標準。部分耐硫變換流程是主要要求：對于煤氣化的粗煤氣一部分經(jīng)廢熱鍋爐降溫、分離冷凝液后進入變換爐參與變換反應，其余的粗煤氣起到調(diào)節(jié)的作用，可以對鍋爐進行降溫處理、繼而與氣體進行變換，通過對爐子中流量的具體分配，從而可以保證甲醇過程中的原材料的控制。產(chǎn)生的變換氣可以實現(xiàn)后期的甲醇降溫使用。[1]

1.2 CO變換工藝條件的選擇

最佳的工藝條件是實現(xiàn)CO變換的基礎要求。在選擇好工藝條件的過程中，要保證CO的產(chǎn)量和質(zhì)量，除此以外對于甲醇的產(chǎn)量也可以進行較好的提升，使用更低的能耗。在選取工藝條件的過程中必須綜合實際情況，選擇最優(yōu)。

2 變換工藝的具體參數(shù)

2.1 變換壓力

由于轉化的存在，CO屬于等分子反應，轉化反應在所有氣體分子發(fā)生之后，氣體的量是恒定的，總的來說，總體積不會發(fā)生過大變化。因此，在正常運行的情況下，可以忽略變換壓力的效果。但在實驗條件下，為了保證轉化的效率，施加適當?shù)膲毫D化反應往往是會產(chǎn)生一定影響的。[2]

在整個施工過程中，一旦壓力發(fā)生提升，使得反應的速度不斷增加，針對此種情況，增加壓力的過程中也可以使得催化劑的效果得到充分的發(fā)揮。有一些數(shù)據(jù)表明，在4兆帕的變換條件之下，6.5兆帕的配套，對于催化劑的節(jié)約程度一般可以減少三分之一的數(shù)量。對于一些系統(tǒng)的熱回收可以起到較好的幫助。同等規(guī)模甲醇產(chǎn)量下，壓力越高就對于水蒸氣的產(chǎn)量越高，可以起到較好的節(jié)能減排作用。未來8.7兆帕的水煤漿氣化在未來會有很好的發(fā)展空間。

2.2 變換溫度

由于CO變換反應比較特殊，屬于可逆放熱反應，溫度的升高同時對變換反應速率和化學平衡會產(chǎn)生比較大的影響，所以在這種情況下，試劑和催化劑的條件一般是保持不變的，往往會調(diào)節(jié)反應的溫度，從而使得在轉換反應中釋放大量的熱，再出現(xiàn)故障的情況下可以用溫度來進行調(diào)節(jié)，從而可以起到真正的變換效果。因此，在實際的實踐中，溫度控制應遵循以下原則：首先，我們必須保證反應溫度在正常的操作溫度范圍內(nèi)；其次要對于溫度和反應的熱量進行及時的調(diào)節(jié)，保持反應溫度是最合適的，例如冷卻等等，產(chǎn)生的變換氣可以實現(xiàn)后期的甲醇降溫使用。最后是催化劑的應用，充分利用其活初始溫度、操作溫度，一般控制在20-40攝氏度，值得一提的是，催化劑的使用可延長使用壽命和提高經(jīng)濟效益。

3 工藝設備布置特點

3.1 傳統(tǒng)布置方案存在的問題

(1)由于粗煤氣的數(shù)量比較多，所以在處理工藝的過程中會存在比較多的占地面積。最大為DN900，最小也為DN600。管道的材料一般是不銹鋼，所以管壁往往比較厚。一般是按照實際的工藝流程對管道進行安排的。由于工藝流程較長，所以設備占地的面積是比較大的，前期的投資數(shù)量也比較大。

(2)變換爐操作檢修不便

變換爐是主要設備，在使用前需要向其中加入催化劑，同時中途需要更換催化劑，在實際操作的工作中，需要對溫度和壓力進行詳細的關注和理解。由此可見，在實際操作的過程中，要給后期的維修進行空間預留。舊方式中是將變換爐布置在框架內(nèi)，變換爐四周都是管道，這對后期的維修以及實際的管理加催化劑都起到了極為不良影響。

3.2 布置工藝的改造

根據(jù)設備的實際特點，可以將其大致分為兩類：其中第一類的立式設備，變換爐、水分離器等是最主要的設備；第二類就是臥式設備，臥式儲槽、廢熱鍋爐和加熱器是主要的使用設備。由于操作的壓力是比較大的，在換熱的設備中需要使用焊接的操作，使得使用穩(wěn)定，不至于產(chǎn)生裂縫。全焊接的方式可以不用預留裝修空間，只需要保留操作空間就可以。

優(yōu)化后的配套變換工藝設備采用新型的框架式集成布置，通過上高層擴展的方式有效提高空間利用率，減少對于土地的占用。通過優(yōu)化可以吧變換爐改造為平地，多余的地點可以作為通車通道。一般的立式設備往往是在同一條直線上，整體美觀，廢熱爐底部的管道可以適當放低，但是要保持高于水分離器的入口，如此就會從鍋爐的低端直接“步步低”的規(guī)律逐漸接入水分離器的入口。保證冷凝水可以順暢流到底部，對于底部“積液”的現(xiàn)象可以較好的避免。在將廢鍋轉移到位于框架頂部的平臺之后，這樣可以使得安全法的位置高于頂部的平臺，從而排放的效果可以更好的完善。

4 結語

目前我國的煤化工技術處于一個相對成熟的階段，對于煤的深度加工已經(jīng)較為熟練地進行了掌握，水煤漿氣化生產(chǎn)甲醇技術就是其中最為成熟的方式之一,文章對有關于CO變換工藝條件的選擇進行了分析。希望大家對于甲醇配套變換工藝有一個較為全面的了解，同時能夠掌握此套工藝的主要特點。

[1] 向國軍.水煤漿氣化生產(chǎn)甲醇配套變換工藝與布置探討[J].廣東化工,2016,43(7):165-166.

[2] 孫銘緒,趙黎明,林彬彬等.水煤漿氣化生產(chǎn)甲醇配套變換工藝[J].化學工程,2015,39(11):99-102.