浅谈如何优化煤气化制甲醇工艺 浅谈如何优化煤气化制甲醇工艺

浅谈如何优化煤气化制甲醇工艺

  • 期刊名字:化工设计通讯
  • 文件大小:589kb
  • 论文作者:王磊,薛建丽
  • 作者单位:陕西延长石油榆林煤化有限公司
  • 更新时间:2020-07-12
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论文简介

第37卷第1期化工设计通讯2011年2月Chemical Engineering Design Communications,77.浅谈如何优化煤气化制甲醇工艺王磊,薛建丽(陕西延长石油榆林煤化有限公司,陕西榆林710000)摘要: 分析广德士古水煤浆气化工艺以及制甲醇过程中产生铵盐结晶、变换炉操作等方面的问题,提出了优化此工艺的几项建议。关键词:德士古水煤浆气化:甲醇合成:问题:优化中图分类号: TQ546文献标志码: B文章 编号: 100-64901201101-0077-03Discuss on Optimization of Methanol From the Texaco Coal Gasification ProcessWANG Lei, XUE Jian-li(Shaanxi Yanchang Petroleum Y ulin Coal Chemical Co., Ltd., Yulin Shaanxi 710000, China)Abstract: Analyze the problems of the Texaco coal gasification process, the shift converter opera-tion, and the ammonium salts crystallization in methanol synthesis, some suggestions to optimize theprocess are proposed.Key words:Texaco coal gasification; methanol process ; problem ;optimization净化系统阻力上涨,变换系统被迫切气。由0引言于变换气水冷器内部结晶物堵塞管路造成阻力增我国是资源和能源相对匮乏的国家,但煤炭大,然后将气体温度迅速升高,使结晶物溶解、资源还是比较丰富的,因此我国经济的发展必须熔化后,阻力消失。水煤气中存在的NHs和N2建立在以煤为主的基础之上。本文结合几家工厂是产生结晶的主要原因,同时金属催化剂催化的实际情况,对德士古水煤浆气化制甲醇工艺中N2和H2发生反应合成少量的NH3,从而使得存在的问题进行了探讨,优化此工艺流程可以为.变换炉内变换气体中氨含量偏高。此外,某些变国家节约更多的能源,降低公司的生产成本。换工艺的汽气比较低,其中冷凝液偏少,冷凝液1德士古水煤浆气化制甲醇工艺流程中的铵盐浓度较高、温度较低时,就会析出铵盐。由空分系统提供的纯氧进人德士古气化炉德1:古水媒气- [变换NID脱硫- NHD脱磯}L +[硫钢]后,与水煤浆发生不完全氧化反应,生成含放空气去氨系统CO、H2.CO2.H2S.CH.等成分的水煤气;水煤气经变换、NHD脱硫、NHD脱碳、精脱硫.使水煤二塔精简]一甲的合成一-桥脱硫气中总硫含量不大于0. 1X10°;再经甲醇联合甲醇压缩机加厌至5.15 MPa后送到甲醇合成塔.在圈1德士古气制甲 醇工艺流程框圄铜系催化剂的作用下,生成粗甲醇;粗甲醇经精馏系统去除轮组分和水,最终生产出符合GB338-922.2变 换炉的操作级标准的精甲醇产品。具体过程如图1.用于合成甲醇的原料气是CO,变换炉操作2煤气化制甲醇过程中存在的问题是进行甲醇合成H/C(摩尔比)调控的重要手段,因为德士古水煤气中需将45. 23%的CO进行变2.1变换系统的铵盐结 晶换,将其百分比控制在18%~24%之间。变换中国煤化工收稿日期: 2010-12-13作者简介:王磊(1978-). 男.河南郑州人,注册安全工程帅.MHCNMHGu醇低压羰基合成醋酸工艺的研究和生产工作。●78●化工设计通讯第37卷炉操作主要是控制进人到变换炉的汽气比以及调故障,各种条件具备后,把化工材料投人气化节人口的温度。正常操作时应将水气比控制在炉。 由经验得知,气化炉连续投料应具备以下条0.27~0.35范围内。而在实际的操作中水气比件: ①系统设备运行正常;②气化炉、洗涤塔会受到两个方面的影响:一方面水煤气的温度氮气置换合格;③气化炉至少有1支热电偶能低,则水气比低,废锅的换热面积是- -定的,因准确反映炉膛真实温度; ④工艺水系统运行正此换热后水气比将比正常操作时下降很多;第常;⑤投料前炉温大于900C;⑥停车原因查二,因为废锅产生的蒸汽送人到系统管网,管网明并解决。据了解,上海焦化有限公司自完善该压力波动会影响废锅的操作。流程后的2a时间内共开停车107次,气化炉连2.3系统总 硫控制续投料50次,占总开停车次数的46.73%,最总硫控制包含对H2S和COS的控制。甲醇短停车间隔1.95h,最长停车时间8. 08h,平均净化总硫控制的步骤有:首先将大部分的COS停车间隔3.7h。自从采用了气化炉连续投料操水解转化成无机硫;第二,进行NHD脱硫,将作, 2a来,减少直接经济损失达500多万元。变换气中的H2S(含量较高)控制在低于2mg/m'3.2完善灰渣锁斗 系统工艺的水平;第三是进行干法脱硫;第四,NHD进灰渣锁斗系统运行中的问题主要有:①破渣行低温脱碳时进行脱硫,使得COS含量在2~机和锁斗间的导渣管堵塞; ②破渣机上渣“架3mg/m2范围内;第五,对CoS水解;第六,桥”,致使渣出不来;③锁斗循环泵轴封频繁泄精脱硫,将总硫控制在0. 5mg/m'.整个系统的漏。可用两项工艺措施对锁斗系统进行改造和完控制是相互关联的,若前一步超标,则会对下一善:一是将KV09阀改为性能比较可靠的止回步的正常操作有所影响。阀;二是增设工艺管去渣水处理系统,用于应急2.4甲醇合成结蜡处理,并且在锁斗循环系统发生故障时,可代替甲醇合成系统出现的主要问题在于水冷器结KV05阀管线的功能。蜡很严重。初期,精馏进料泵常会被蜡堵上,在3.3煤浆管线止回阀的问题升高了合成塔的入口温度之后,进料泵蜡堵现象据悉,1998年上海焦化有限公司2号气化有所减少,但是并没有减轻水冷器结蜡的现象。炉投料后 10min内系统压力迅速升至2. 5 MPa,这往往是由于原始开车系统中没有清除SiO2等因为操作工在冲洗煤浆循环管线的时候错开了酸性物质或者碱金属盐和Fe被带入合成塔。结XV03阀,使得炉内高温高压,煤气和喷嘴内的蜡降低了水冷器的换热效果,使得出口的温度升氧 气经煤浆管线返流,使得气化工艺喷嘴的煤浆高,循环气甲醇含量升高,因此会有危害催化剂入口三通处瞬间烧穿出 -直径约100 mm的孔,的作用,降低产率。而气化炉的安全联锁及时动作停车,使得高压氮2.5对甲醇产 品质量的控制气快速封住穿孔,从而避免了炉内高温煤气的外在甲醇精馏的过程中,控制成品的质量,除喷。为防止发生此类事故,日本宇部氨厂于煤浆了要分离干净甲醇中的水分外,关键是要降低精管线进入喷嘴前增加了止回阀,但也产生了弊甲醇中的有机杂质含量。端:一方面加大了煤浆管线阻力,另一方面不利于3对德士古水煤浆气化制甲醇工艺的优化煤浆管线清理。宇部氨厂多年的经验表明,只需及时地清理止回阀就叮满足工艺及安全的要求。3.1 气化炉连续投料操作的完善3.4系统机械及 仪表的密封水问题按照规定,德士古煤气化工艺操作的整个过以上海焦化有限公司为例,其密封水设计使程若是顺利的话,一般要8~10h.其生产流程用高压工艺冷凝液。此设计能节约投资,但也产较长,此过程会造成较大的经济损失,并且也增生了两个较大问题:第一,工艺冷凝液中含粉加了工作量。上海焦化有限公司就对该装置的气城密封上使用将会化炉连续投料的操作进行了探索。当气化炉跳车磨 损!Y台中国煤化工若工艺方面要停时,气化炉的工艺喷嘴不会拔出,以保持气化炉冷歲CN MH G艺操作,会造成膛内的温度,安全处理装置后,迅速处理系统的仪表 指示计的波动。经验表明,要保证系统能长第1期王磊等:浅谈如何优化煤气化制甲醇工艺●79●周期稳定的运行,则需要I.艺水和机械、仪表密4结论封水系统分离。3.5对黑水闪蒸工艺的改造德士古水煤浆加压气化、NHD脱硫脱碳工最初,因为气化炉的压力比洗涤塔要高,致艺用于生产合成氨、甲醇产品,具有投资少、运使黑水无法排出而产生堵塞,从而影响了系统正.行可靠、效益高等优势。但随着工艺的改进,也常运行。在黑水闪蒸工艺方面,渭河化肥厂在设.会产生一些新的问题,我们要在实际操作中逐步计中让气化炉和洗涤塔黑水合并之后再与其他系.优化工艺,才能更有效地节约能源。统中的黑水管合并为一根总管,再去闪蒸系统。参考文献:这样设计虽减少了碱压角阀的消耗,但要增加直[1] 王旭宾、德士古煤气化工艺技术完善探讨[J]. 化肥工业,接去沉降槽的工艺管线才能确保开停车时的压力2002 (4): 4~7.低于其他系列的,以保持黑水的平衡,并且操作[2] 侯钦利,王冬,梁雪梅,德士古气制甲醇存在的问题及解不便。经多年运行,最后确定的方案是各系统的决措施[J].化肥设计. 2005 (4); 10~15.气化炉和洗涤塔分别对应闪蒸系统中的一只减压[3]吕达江。王冬。赵绍民、德士古煤气制甲醇工艺浅析[].中氨肥.2004 (9): 6~10.角阀,并且各角阀可相互备用。这样,既方便了[4] 装学国。朱本启,丰中田.等德上古水煤气制甲醇与焦操作,又稳定了工艺。炉气制甲醇的比较[J]. 中氮肥。2008 (5); 13~15.啄技改技措曝:低压系统加氨量的控制二氧化碳汽提法尿素工艺设计上在低压循环着汽提效率的高低增减。工艺设计上汽提塔出液系统增加了一条至低压甲铵冷凝器的液氨管线。组成为,氨6%~8%,二氧化碳10%,水这条管线的作用是通过调整液氨量来控制低压甲27%,尿素55%。精馏塔出液组成为,氨1%,铵液氨碳比在2.1~2.22之间。最终目的是使甲二氧化碳1%,水3%,尿素67%。以一吨尿素铵液在工作压力0. 25 MPa、操作温度70 C时,为基准,进人低乐甲铵冷凝器的氨和二氧化碳分组成为氨30%,二氧化碳35%,水35%。这样别为130. 53kg和166. 893kg.氨碳比为2. 0。做的好处是,70C、0.25MPa时该组成的甲铵如果甲铵液氨碳比控制在2.1.低压需要加液在顶脊线上。因为只有顶脊线的组分才是浓度氨量为4. 881 kg. .最高,水分最少。任何偏离顶脊线的组分水分都如果汽提效率下降,汽提塔组成为氨9%,高。而水分过多对合成系统水碳比控制不利。二氧化碳10%.水27%,尿素54%时,在精馏如果低压加氨量过低.甲铵液氨碳比达不到.塔出液组成不变的情况下,经计算,301C 氨量2.1~2.2,多余的二氧化碳无法吸收下来,低乐系151.741kg,CO2 量为170.26 kg.氨碳比为统压力高于工艺指标,不利于精馏塔的分解。同时2.3。此时低压系统就不需要加液氨了。二氧化碳经PV-302自调阀放出.也造成二氧化碳从以上推算我们可以看出,汽提效率的高低的浪费.不经济。如果加氨量过高的话.多余的氨直接影响低压系统氨碳比,也决定了低压系统加在低压系统需要加大工艺液量来吸收.这样甲铵液.氨量的多少。中水含量偏高,不利于高压系统水碳比的控制。如近几年来我们公司二氧化碳汽提法尿素低压果不多加工艺液吸收.过量的氨同样会经PV-302循环系统压力- .直在0. 3MPa左右(PV-302主副放出,造成原料氨的浪费。即使后段常压吸收塔将线全开),其原因正是忽视了氨碳比的调整,我其吸收下来也会增加解吸系统负荷,浪费蒸汽。们的低压系统不加液氨。在重新认识了低压加氨因此,低压系统加氨量的控制成为稳定低压的重要性后,采取了随着汽提塔汽提效率来调整工艺的重点和难点。同样也是最容易让操作工忽加氨量的墙日前左淮角指牛情况下,PV-视的一点。302主中国煤化工压压力在我们知道汽提塔汽提效率的高低直接决定低0.28MCNMHG压循环系统的负荷,因此低压系统加氨量也应随(安徽晋煤中能化工股份有限公司陈雨)

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