多元料漿氣化裝置摻燒煤－油共煉殘?jiān)偨Y(jié)

瞿 磊，王軍龍，丁海洋，李文虎，王 濤

（陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司，陜西 榆林 718500）

陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司（簡(jiǎn)稱榆林能化）是陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)與中煤能源通過(guò)增資擴(kuò)股共同組建的一家大型煤、氣、油綜合利用化工企業(yè)，其“綜合利用啟動(dòng)項(xiàng)目”為主要以煤、天然氣、渣油為原料生產(chǎn)聚烯烴產(chǎn)品的大型化工聯(lián)合裝置，包含1800kt／a甲醇、1500 kt／a渣油催化裂解（DCC）、4×300kt／a聚烯烴、90kt／a甲基叔丁基醚（MTBE）等8套主裝置，整個(gè)項(xiàng)目于2014年7月底一次性開(kāi)車成功，目前各裝置運(yùn)行穩(wěn)定。

1800kt／a煤－氣－油聯(lián)合制甲醇裝置（工藝流程框圖見(jiàn)圖1）中，600kt／a煤制甲醇項(xiàng)目氣化裝置采用西北化工研究院開(kāi)發(fā)的多元料漿氣化工藝，設(shè)有3臺(tái)氣化爐（簡(jiǎn)稱A爐、B爐、C爐，兩開(kāi)一備），氣化壓力6.5MPa，設(shè)計(jì)消耗原料煤3240t／d，裝置自2014年6月原始開(kāi)車以來(lái)，運(yùn)行平穩(wěn)。1800kt／a煤－氣－油聯(lián)合制甲醇裝置設(shè)計(jì)過(guò)程中充分利用了“碳?xì)浠パa(bǔ)”的機(jī)理，運(yùn)行考核結(jié)果表明，其相較于常規(guī)甲醇裝置，能源轉(zhuǎn)化效率提高16.88%，碳資源利用率提高17.74%，單位產(chǎn)品（以噸甲醇計(jì)）綜合能耗［1.20tce（35.17GJ）］降低15.50%以上、水耗降低70.33%以上、CO2減排60.38%（單位產(chǎn)品CO2排放量1.03t），節(jié)能減排效果非常顯著。

圖1 煤－氣－油聯(lián)合制甲醇裝置工藝流程框圖

2011年陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)啟動(dòng)建設(shè)“煤－油共煉試驗(yàn)示范項(xiàng)目”，項(xiàng)目投產(chǎn)后會(huì)產(chǎn)生共煉殘?jiān)ê?jiǎn)稱殘?jiān)?，殘?jiān)幚沓杀靖?、污染大。為?jié)約共煉殘?jiān)奈U處理費(fèi)用，節(jié)省原料煤，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)內(nèi)部副產(chǎn)品的綜合利用，據(jù)共煉殘?jiān)奶匦裕?017年提出將共煉殘?jiān)凑找欢ū壤龘交烊朐厦褐凶鳛闅饣?，充分利用共煉殘?jiān)械暮珻、H物質(zhì)（共煉殘?jiān)蠧、H含量高）生產(chǎn)有效氣的思路。

經(jīng)論證，榆林能化多元料漿氣化裝置于2017年10月23日開(kāi)始摻燒共煉殘?jiān)?，迄今已連續(xù)運(yùn)行1a多。以下就摻燒共煉殘?jiān)鼘?duì)水煤漿品質(zhì)、粗煤氣中有效氣含量及產(chǎn)量、灰水水質(zhì)、硫回收系統(tǒng)運(yùn)行狀況等的影響作一總結(jié)。

1 原料煤和共煉殘?jiān)墓I(yè)分析數(shù)據(jù)對(duì)比分析

榆林能化多元料漿氣化裝置采用的原料煤來(lái)自陜西魏強(qiáng)煤礦（簡(jiǎn)稱魏強(qiáng)煤），進(jìn)廠后在煤儲(chǔ)運(yùn)工段按比例摻入共煉殘?jiān)?，再送到磨煤工段煤倉(cāng)，與磨煤用水和煤漿添加劑一起進(jìn)入磨機(jī)制出氣化用煤漿。共煉殘?jiān)c原料煤（魏強(qiáng)煤）的工業(yè)分析數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 共煉殘?jiān)c魏強(qiáng)煤的工業(yè)分析數(shù)據(jù)對(duì)比

由表1可以看出：共煉殘?jiān)c原料煤（魏強(qiáng)煤）的成分比較相近，并且共煉殘?jiān)墓潭ㄌ己亢蜔嶂稻哂谠厦?，可以達(dá)到氣化用原料的基本要求；共煉殘?jiān)辛蚝枯^高，會(huì)對(duì)硫回收系統(tǒng)負(fù)荷有一定的影響，但因摻燒比例較低，經(jīng)論證后認(rèn)為對(duì)硫回收系統(tǒng)的影響不大。

2 共煉殘?jiān)鼡綗龑?duì)氣化裝置的影響

2.1 對(duì)水煤漿品質(zhì)的影響

水煤漿品質(zhì)穩(wěn)定是氣化裝置穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，生產(chǎn)中主要對(duì)水煤漿的粘度、濃度和穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)控，這3項(xiàng)為水煤漿品質(zhì)判定最重要的指標(biāo)。據(jù)共煉殘?jiān)a(chǎn)量，核算共煉殘?jiān)鼡綗壤秊?%～5%，不同摻燒比例下其對(duì)煤漿品質(zhì)的影響見(jiàn)表2。

表2 摻燒共煉殘?jiān)竺簼{特性分析結(jié)果

由表2可以看出：隨著共煉殘?jiān)鼡綗壤牟粩嘣龃螅簼{粘度開(kāi)始上升，但漲幅較小，摻燒比例達(dá)5%時(shí)，煤漿粘度仍可滿足煤漿泵的輸送要求；煤漿濃度和穩(wěn)定性隨共煉殘?jiān)鼡綗壤脑龃笪从忻黠@變化?？梢?jiàn)，共煉殘?jiān)鼡綗壤?%以內(nèi)時(shí)，煤漿特性未受到明顯影響，煤漿質(zhì)量能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.2 對(duì)有效氣含量和產(chǎn)量的影響

磨煤系統(tǒng)產(chǎn)出的煤漿通過(guò)煤漿泵加壓后送到氣化爐內(nèi)進(jìn)行氣化反應(yīng)，產(chǎn)出后續(xù)工段——甲醇合成所需的粗煤氣（有效氣成分為CO和H2）。B爐于2017年10月23日開(kāi)始摻燒共煉殘?jiān)?，摻燒比例?%，取其摻燒前后各5d粗煤氣中的有效氣含量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見(jiàn)表3?？梢钥闯?，B爐摻燒共煉殘?jiān)昂蟠置簹庵杏行猓–O＋H2）含量無(wú)明顯變化。另?yè)?jù)甲醇合成工段監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，有效氣產(chǎn)量穩(wěn)定在213000m3／h左右，與摻燒前有效氣產(chǎn)量相比無(wú)明顯變化。

表3 摻燒前后粗煤氣中有效氣含量的對(duì)比%

2.3 對(duì)灰水水質(zhì)的影響

灰水水質(zhì)比較復(fù)雜，實(shí)際生產(chǎn)中保證灰水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵是減緩結(jié)垢速度。B爐摻燒共煉殘?jiān)昂蠡宜|(zhì)分析結(jié)果見(jiàn)表4?？梢钥闯?，摻燒共煉殘?jiān)?，灰水總硬度?345mg／L上漲至1670mg／L，鈣硬度也呈上漲趨勢(shì)。

灰水總硬度可有效反映出氣化灰水系統(tǒng)的結(jié)垢趨勢(shì)，當(dāng)灰水總硬度超過(guò)1800mg／L時(shí)，灰水系統(tǒng)結(jié)垢速度會(huì)明顯加快。氣化灰水系統(tǒng)在高硬度情況下運(yùn)行，主要通過(guò)投加分散劑的方式減緩結(jié)垢速度。為減緩摻燒共煉殘?jiān)蠡宜到y(tǒng)的結(jié)垢速度，分散劑廠家技術(shù)人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)和垢樣分析確定分散劑配方及投加量，并進(jìn)行了靜態(tài)阻垢試驗(yàn)輔助確定最佳投加濃度，最終確定分散劑投加濃度為85×10－6。

2.4 對(duì)硫回收系統(tǒng)的影響

共煉殘?jiān)蚝繛?.48%，而原料煤的硫含量為2.80%（見(jiàn)表1），2017年10月23日B爐開(kāi)始摻燒共煉殘?jiān)?，其?duì)600kt／a煤制甲醇裝置氣化下游系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)在硫回收系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷方面，即摻燒共煉殘?jiān)罅蚧厥障到y(tǒng)入口酸性氣量有所上漲（見(jiàn)表5），但總體上因摻燒比例低（當(dāng)期共煉殘?jiān)鼡綗壤罡?%），硫回收系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，未見(jiàn)明顯異常。

表5 摻燒前后硫回收系統(tǒng)入口酸性氣量m3／h

2.5 小 結(jié)

共煉殘?jiān)诙嘣蠞{氣化裝置已實(shí)現(xiàn)連續(xù)、穩(wěn)定摻燒，摻燒后對(duì)水煤漿品質(zhì)、氣化爐運(yùn)行狀況、粗煤氣中有效氣含量及產(chǎn)量無(wú)明顯影響，灰水系統(tǒng)總硬度雖有所上漲，但經(jīng)調(diào)整灰水藥劑配方和投加量，此問(wèn)題已得到解決，全系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。此外，從多元料漿氣化裝置的運(yùn)行情況來(lái)看，共煉殘?jiān)鼡綗壤杂刑嵘臻g，但摻燒比例提高后可能面臨灰水總硬度繼續(xù)升高等問(wèn)題，需從加大新鮮水置換量和灰水藥劑調(diào)整等方面進(jìn)行探索。

3 經(jīng)濟(jì)效益

600kt／a煤制甲醇項(xiàng)目氣化裝置目前按原料煤用量的5%摻燒共煉殘?jiān)?，每月消耗共煉殘?jiān)s4860t，據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況測(cè)算，共煉殘?jiān)?∶1替代原料煤，即月可節(jié)省原料煤4860t，魏強(qiáng)煤到廠價(jià)約450元／t，由此每月可減少原料煤成本支出約218.7萬(wàn)元，而摻燒共煉殘?jiān)黾拥幕宜稚┑冗\(yùn)行成本很少，可忽略不計(jì)，整體而言摻燒共煉殘?jiān)当驹鲂Ч浅Ｃ黠@。

4 結(jié) 語(yǔ)

（1）共煉殘?jiān)凑赵厦河昧康?%進(jìn)行摻燒時(shí)，對(duì)水煤漿品質(zhì)、氣化裝置及硫回收系統(tǒng)等的運(yùn)行無(wú)明顯影響；氣化灰水總硬度雖有所上升，但通過(guò)調(diào)整分散劑配方及投加量，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成不良影響。當(dāng)然了，摻燒過(guò)程中也存在一些問(wèn)題，尚需不斷優(yōu)化調(diào)整。

（2）傳統(tǒng)共煉殘?jiān)幚矸椒ǔ杀靖?、污染大，多元料漿氣化裝置摻燒共煉殘?jiān)?，不僅節(jié)省了原料煤，還節(jié)省了共煉殘?jiān)奈U處理費(fèi)用，開(kāi)創(chuàng)了一條變廢為寶的新路子，為石化行業(yè)固體殘?jiān)幚硖峁┝诵碌慕鉀Q思路，具有一定的借鑒意義；同時(shí)，摻燒共煉殘?jiān)餐貙捔硕嘣蠞{氣化裝置的原料范圍及其適應(yīng)性，對(duì)多元料漿氣化技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用也產(chǎn)生了積極的作用。