水煤浆气化生产甲醇配套变换工艺与布置探讨

2017-03-04刘广业马华锋陕西煤化能源有限公司陕西咸阳713600

化工管理 2017年26期

刘广业马华锋（陕西煤化能源有限公司，陕西咸阳713600）

刘广业马华锋（陕西煤化能源有限公司，陕西咸阳713600）

文章将水煤浆气化生产甲醇的工艺流程进行解释，同时对此套变换工艺设备的布置特点进行了合理化的分析，接着开展了有关于CO变换工艺条件的选择。希望大家对于甲醇配套变换工艺有一个较为全面的了解，同时能够掌握此套工艺的主要特点，对于工艺的选择有一个基础的保障，从而达到对设备的最优处理，使得设备可以安全平稳运行，消除一些不必要的安全隐患，帮助更好的使用此种工艺进行生产。

水煤浆；生产；甲醇；配套变换工艺；布置

随着国家经济的快速发展，资源结构的变化越来越不稳定，同时国际原油的价格也在不断进行浮动，这对我国经济的发展起到了至关重要的影响，目前我国的煤化工技术处于一个相对成熟的阶段，对于煤的深度加工已经较为熟练地进行了掌握，水煤浆气化生产甲醇技术就是其中最为成熟的方式之一。配套变换是整个工程的核心所在，在变换的过程中可以对煤气中氢气和一氧化碳的比例进行较好的调节。以下就是具体的施工工艺和方法措施。

1 工艺流程概述及分析

1.1 主工艺流程概述

此项目的生产规模是180万吨甲醇，双系列设置是目前常见的工艺标准。部分耐硫变换流程是主要要求：对于煤气化的粗煤气一部分经废热锅炉降温、分离冷凝液后进入变换炉参与变换反应，其余的粗煤气起到调节的作用，可以对锅炉进行降温处理、继而与气体进行变换，通过对炉子中流量的具体分配，从而可以保证甲醇过程中的原材料的控制。产生的变换气可以实现后期的甲醇降温使用。[1]

1.2 CO变换工艺条件的选择

最佳的工艺条件是实现CO变换的基础要求。在选择好工艺条件的过程中，要保证CO的产量和质量，除此以外对于甲醇的产量也可以进行较好的提升，使用更低的能耗。在选取工艺条件的过程中必须综合实际情况，选择最优。

2 变换工艺的具体参数

2.1 变换压力

由于转化的存在，CO属于等分子反应，转化反应在所有气体分子发生之后，气体的量是恒定的，总的来说，总体积不会发生过大变化。因此，在正常运行的情况下，可以忽略变换压力的效果。但在实验条件下，为了保证转化的效率，施加适当的压力对转化反应往往是会产生一定影响的。[2]

在整个施工过程中，一旦压力发生提升，使得反应的速度不断增加，针对此种情况，增加压力的过程中也可以使得催化剂的效果得到充分的发挥。有一些数据表明，在4兆帕的变换条件之下，6.5兆帕的配套，对于催化剂的节约程度一般可以减少三分之一的数量。对于一些系统的热回收可以起到较好的帮助。同等规模甲醇产量下，压力越高就对于水蒸气的产量越高，可以起到较好的节能减排作用。未来8.7兆帕的水煤浆气化在未来会有很好的发展空间。

2.2 变换温度

由于CO变换反应比较特殊，属于可逆放热反应，温度的升高同时对变换反应速率和化学平衡会产生比较大的影响，所以在这种情况下，试剂和催化剂的条件一般是保持不变的，往往会调节反应的温度，从而使得在转换反应中释放大量的热，再出现故障的情况下可以用温度来进行调节，从而可以起到真正的变换效果。因此，在实际的实践中，温度控制应遵循以下原则：首先，我们必须保证反应温度在正常的操作温度范围内；其次要对于温度和反应的热量进行及时的调节，保持反应温度是最合适的，例如冷却等等，产生的变换气可以实现后期的甲醇降温使用。最后是催化剂的应用，充分利用其活初始温度、操作温度，一般控制在20-40摄氏度，值得一提的是，催化剂的使用可延长使用寿命和提高经济效益。

3 工艺设备布置特点

3.1 传统布置方案存在的问题

(1)由于粗煤气的数量比较多，所以在处理工艺的过程中会存在比较多的占地面积。最大为DN900，最小也为DN600。管道的材料一般是不锈钢，所以管壁往往比较厚。一般是按照实际的工艺流程对管道进行安排的。由于工艺流程较长，所以设备占地的面积是比较大的，前期的投资数量也比较大。

(2)变换炉操作检修不便

变换炉是主要设备，在使用前需要向其中加入催化剂，同时中途需要更换催化剂，在实际操作的工作中，需要对温度和压力进行详细的关注和理解。由此可见，在实际操作的过程中，要给后期的维修进行空间预留。旧方式中是将变换炉布置在框架内，变换炉四周都是管道，这对后期的维修以及实际的管理加催化剂都起到了极为不良影响。

3.2 布置工艺的改造

根据设备的实际特点，可以将其大致分为两类：其中第一类的立式设备，变换炉、水分离器等是最主要的设备；第二类就是卧式设备，卧式储槽、废热锅炉和加热器是主要的使用设备。由于操作的压力是比较大的，在换热的设备中需要使用焊接的操作，使得使用稳定，不至于产生裂缝。全焊接的方式可以不用预留装修空间，只需要保留操作空间就可以。

优化后的配套变换工艺设备采用新型的框架式集成布置，通过上高层扩展的方式有效提高空间利用率，减少对于土地的占用。通过优化可以吧变换炉改造为平地，多余的地点可以作为通车通道。一般的立式设备往往是在同一条直线上，整体美观，废热炉底部的管道可以适当放低，但是要保持高于水分离器的入口，如此就会从锅炉的低端直接“步步低”的规律逐渐接入水分离器的入口。保证冷凝水可以顺畅流到底部，对于底部“积液”的现象可以较好的避免。在将废锅转移到位于框架顶部的平台之后，这样可以使得安全法的位置高于顶部的平台，从而排放的效果可以更好的完善。