煤制甲醇、乙二醇聯(lián)合生產(chǎn)裝置優(yōu)質(zhì)運(yùn)行技術(shù)探討

摘 ?要：河南能源化工集團(tuán)新鄉(xiāng)中新化工有限責(zé)任公司煤制甲醇、乙二醇項(xiàng)目，項(xiàng)目原設(shè)計(jì)為200 kt/a煤制甲醇，后期在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上增加200 kt/a煤制乙二醇裝置，因前期設(shè)計(jì)未考慮到乙二醇項(xiàng)目，兩套裝置在聯(lián)合生產(chǎn)過(guò)程中存在諸多問(wèn)題，主要包括公用工程蒸汽、氧氣、氮?dú)夂兔簹庹{(diào)配等方面優(yōu)化磨合，通過(guò)實(shí)施技術(shù)改造，將兩套裝置產(chǎn)能和效能達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：高負(fù)荷;瓶頸;收率;能耗

1 裝置概況

河南能源新鄉(xiāng)化工園區(qū)是河南能源化工集團(tuán)的全資二級(jí)子公司，該園區(qū)擁有年產(chǎn)20萬(wàn)噸甲醇及20萬(wàn)噸乙二醇兩套主生產(chǎn)裝置，其中甲醇裝置于2011年9月投產(chǎn)、乙二醇裝置于2012年3月投產(chǎn)。乙二醇裝置為河南能源的首套投入生產(chǎn)運(yùn)行的項(xiàng)目，為集團(tuán)其他四套乙二醇項(xiàng)目的開(kāi)車(chē)運(yùn)行有很大的示范作用，同時(shí)作為河南能源化工產(chǎn)業(yè)調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)項(xiàng)目，一時(shí)間備受業(yè)界關(guān)注。

新鄉(xiāng)化工園區(qū)為兩套主產(chǎn)品生產(chǎn)裝置配套建設(shè)有2臺(tái)750t/d粉煤加壓航天氣化爐、4臺(tái)150t/h循環(huán)流化床鍋爐、40000Nm3/h空分裝置、低水氣比變換裝置、大連理工技術(shù)低溫甲醇洗裝置以及79200Nm3/h變壓吸附制備高純度的CO、H2產(chǎn)品氣裝置等，整套生產(chǎn)系統(tǒng)全部工藝設(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)化、設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到90%以上，屬綜合性現(xiàn)代煤化工企業(yè)。

2 生產(chǎn)運(yùn)行瓶頸和優(yōu)化方案

兩臺(tái)航天粉煤加壓氣化爐為該技術(shù)的工業(yè)化生產(chǎn)首套推廣裝置，設(shè)計(jì)單臺(tái)投氧量15500Nm3/h，出系統(tǒng)干基氣量只有95000Nm3/h左右，后系統(tǒng)產(chǎn)能利用率不高。此情況，氣化爐的負(fù)荷提升就顯得尤為迫切。匹配到相關(guān)的氧量、氮?dú)饬康任锪弦残柘鄳?yīng)優(yōu)化提升，最終最大限度的釋放裝置產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)效益最大化。

2.1氣化爐的負(fù)荷提升

現(xiàn)狀：氣化雙爐達(dá)到110%高負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行，單爐干基煤氣量最高達(dá)到65000Nm3/h，最低62000Nm3/h，出氣化干基氣量總和在125000Nm3/h以上，比設(shè)計(jì)值增加20%。本系統(tǒng)兩臺(tái)氣化爐運(yùn)行配備一套渣水處理系統(tǒng)，在高負(fù)荷運(yùn)行下水質(zhì)問(wèn)題一直困擾長(zhǎng)周期運(yùn)行，在2018年之前氣化雙爐A級(jí)運(yùn)行最高不超過(guò)70天，運(yùn)行到60天以后氣化爐下降管與上升管之間積灰嚴(yán)重，氣化爐激冷室液位偏低，渣口壓差最高到達(dá)200KPa，出口溫度最高達(dá)220℃以上（正常運(yùn)行210℃以內(nèi)）。

目標(biāo)：最終目標(biāo)實(shí)現(xiàn)氣化雙爐負(fù)荷提升至113%，干基總量提升至130000Nm3/h，長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。

存在問(wèn)題：配套渣水系統(tǒng)處理能力偏低，水質(zhì)指標(biāo)不合格，導(dǎo)致氣化爐不能實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)周期、高負(fù)荷運(yùn)行。

解決辦法：2018年開(kāi)始針對(duì)灰水硬度偏高增設(shè)了一套灰水除硬裝置，投運(yùn)后灰水硬度由2000mg/l以上降低至500mg/l以內(nèi)，達(dá)到預(yù)期效果，另一方面嚴(yán)格水質(zhì)管控，針對(duì)絮凝劑和分散劑的添加量制定完善的管理制度，降低了加藥成本，改善了水質(zhì)。

穩(wěn)定煤質(zhì)，因前期煤炭采購(gòu)困難，2018年上半年以前氣化爐入爐煤種最少需要3種煤種進(jìn)行摻配，常用煤種更是達(dá)到15種之多，經(jīng)常兩三天更換一次煤種，煤質(zhì)變化非常不利于氣化爐工況穩(wěn)定運(yùn)行，渣口壓差最高上漲到200kpa以上，通過(guò)長(zhǎng)期合同穩(wěn)定煤炭采購(gòu)，目前基本上保存兩個(gè)煤礦為主力煤種，煤質(zhì)的穩(wěn)定大大降低了爐況的波動(dòng)。

經(jīng)過(guò)各方面的努力在2019年2月裝置開(kāi)車(chē)后氣化雙爐110%高負(fù)荷A級(jí)運(yùn)行達(dá)到103天。（氣化爐況停車(chē)前工況非常穩(wěn)定，因后系統(tǒng)問(wèn)題被迫短停檢修）

2.2氮?dú)獾呢?fù)荷提升瓶頸及改造方案

瓶頸：目前空分中壓氮?dú)饬髁窟_(dá)到17500Nm3/h以上，原設(shè)計(jì)在12000Nm3/h，實(shí)際使用量已經(jīng)遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值，由于中壓氮?dú)猱a(chǎn)出量遠(yuǎn)超設(shè)計(jì)值導(dǎo)致低壓板式換熱器溫差增大超出設(shè)計(jì)值4℃，長(zhǎng)期運(yùn)行有可能導(dǎo)致低板因溫差產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致板換泄漏。

改造方案：新增一臺(tái)低壓氮?dú)鈮嚎s機(jī)，計(jì)劃從空分上塔頂部低低壓氮?dú)夤芫€（50KPA）抽出一股氮?dú)?000Nm3/h左右，經(jīng)過(guò)氮壓機(jī)加壓至0.8MPa并入0.44MPa、0.7MPa管網(wǎng)降低中壓氮?dú)獠沙隽?。（低低氮總量?0000Nm3/h左右，正常送水冷塔，抽出量不影響水冷塔減溫）

2.3氧氣負(fù)荷優(yōu)化提升

現(xiàn)狀：因氣化負(fù)荷提升和乙二醇用氧影響，氧量需要維持在39500Nm3/h以上，空分裝置設(shè)計(jì)氧負(fù)荷為40000Nm3/h，目前已經(jīng)基本達(dá)到滿負(fù)荷運(yùn)行。

目標(biāo)：氣化氧負(fù)荷提升至17500Nm3/h、乙二醇氧量提升至5000Nm3/h。空分至少需要達(dá)到40000Nm3/h氧氣外送才能滿足兩套裝置高負(fù)荷生產(chǎn)需要?？紤]到管網(wǎng)消耗和氧負(fù)荷變化需要提供41000Nm3/h外送氧氣才能確保裝置穩(wěn)定生產(chǎn)。

存在問(wèn)題：增壓機(jī)負(fù)荷提升后機(jī)組主推溫度和軸承位移逐步增大，負(fù)荷提升困難，難以滿足41000Nm3/h氧氣需要。

解決措施：

1、更換增壓機(jī)軸瓦及干氣密封。

2、增加一臺(tái)低壓氧泵（因乙二醇使用氧氣壓力為0.5MPa）從液氧儲(chǔ)罐直接加壓后供給乙二醇使用，大大降低了空分裝置的運(yùn)行難度，使兩種產(chǎn)品的產(chǎn)能達(dá)到最大。

2.4氨冰機(jī)負(fù)荷再平衡

現(xiàn)狀：因裝置改造后系統(tǒng)擴(kuò)能等原因，導(dǎo)致冰機(jī)負(fù)荷能力不足，設(shè)計(jì)最大制冷量為4400KW，實(shí)際運(yùn)行時(shí)在夏季最高冷量需求約為4700KW，制約了裝置在高溫天氣下的運(yùn)行負(fù)荷，為此需要對(duì)系統(tǒng)的冷量進(jìn)行再平衡。

解決措施：首先，定期對(duì)機(jī)組水冷器進(jìn)行徹底物理清洗，保證最佳運(yùn)行效果;其次，對(duì)低溫甲醇洗裝置的四臺(tái)氨冷器冷量重新調(diào)配，優(yōu)先保證吸收塔主洗段和硫化氫吸收段的兩臺(tái)氨冷器的冷量需求，適當(dāng)降低甲醇中壓閃蒸段的氨冷器負(fù)荷，在不增加冷量需求的基礎(chǔ)上進(jìn)行冷量?jī)?yōu)化，使吸收塔進(jìn)塔甲醇溫度下降近1.5℃。

空分裝置預(yù)冷系統(tǒng)使用氨冰機(jī)來(lái)4℃液氨提供冷量，將脫鹽水多介質(zhì)產(chǎn)水由22℃降低至7℃，裝置生產(chǎn)進(jìn)入夏季后系統(tǒng)冷量不足一直困擾負(fù)荷提升，增加溴化鋰制冷機(jī)組后將氨冷器停用，氨冰機(jī)負(fù)荷明顯降低，且溴化鋰能滿足空分降溫需要。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著近幾年乙二醇工藝的不斷升級(jí)改造，更趨于適應(yīng)工業(yè)化生產(chǎn)需要，但煤制乙二醇裝置的大量上馬，成本優(yōu)勢(shì)更加凸顯出來(lái)，只有更經(jīng)濟(jì)、更節(jié)能、更環(huán)保的裝置才能適應(yīng)國(guó)內(nèi)煤制乙二醇生存、發(fā)展的要求，新鄉(xiāng)中新化工有限責(zé)任公司200 kt/a煤制甲醇、乙二醇裝置經(jīng)歷八年左右的時(shí)間沉淀，從系統(tǒng)穩(wěn)定性和節(jié)能優(yōu)化改造上敢于嘗試，通過(guò)不斷探索和努力，兩套系統(tǒng)更加安全、高效運(yùn)行，提高了裝置整體競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：申曌，河南信陽(yáng)，助理工程師，畢業(yè)于河南工業(yè)大學(xué)應(yīng)用化工工藝專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)任新鄉(xiāng)中新化工有限責(zé)任公司甲醇分廠工藝副廠長(zhǎng)，長(zhǎng)期從事化工生產(chǎn)工作。