引入碎煤熔渣加压气化炉烟气缩短粗甲醇系统开车时间

郭云霞（云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司 云南开远661600）



引入碎煤熔渣加压气化炉烟气缩短粗甲醇系统开车时间

郭云霞
（云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司 云南开远661600）

云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司（以下简称解化化工分公司）200 kt/a甲醇装置以小龙潭褐煤为原料，采用碎煤熔渣加压气化炉（YM炉）制得原料气，通过变换、冷却调节氢碳比、低温甲醇洗脱硫脱碳净化后得到的净化气，经合成气压缩机加压进入合成塔制得粗甲醇。甲醇合成系统采用国内自行开发的低压合成技术，甲醇反应器采用管壳式等温反应器，生产质量分数为95%以上的粗甲醇。粗甲醇系统按常规开车后、YM炉送出煤气前，低温甲醇洗系统开车用高压氮气冲压后保压循环降温，再导入煤气，待低温甲醇洗系统制得微量合格的净化气后方能送入后系统，在此期间放空量大；净化气中氮气含量高，系统消耗高。

1　甲醇合成反应原理

低温甲醇洗系统出口合格的净化气由合成气压缩机加压、气气换热器预热后进入甲醇合成塔，在催化剂的作用下进行甲醇合成反应生成粗甲醇，化学反应方程式为：上述化学反应为可逆、放热反应，且是体积缩小的反应。

在甲醇合成过程中，还有如下副反应：

由以上反应式可以看出，合成甲醇的有效气体成分为CO，H2及CO2。

2　改造前状况

解化化工分公司粗甲醇系统YM炉冷备开炉从点火至送出煤气约需5.0 h，热备开炉约需2.5 h，其间烟气全部放空，1台YM炉烟气量约为4 000 m3/h（标态）。YM炉切氧煤气进入低温甲醇洗系统至出口净化气微量合格约需2.0 h，煤气全部从火炬放空，按YM炉氧负荷4 500 m3/h（标态）计，放空量约为30 000 m3/h（标态）。

按常规开车，低温甲醇洗系统利用高压氮气冲压开车、建立循环，降温时间长，系统恢复初期净化气中氮气含量高、气质差，吨粗甲醇耗净化气高达3 278 m3；除此之外，开车时YM炉只能1台炉点火，待低温甲醇洗系统出口净化气微量合格、产出粗甲醇后逐步实现3台炉运行，系统恢复时间约需8.0 h，导致系统开车消耗高。待低温甲醇洗系统出口净化气微量合格前，所有煤气放空、机组全部运转，消耗的蒸汽量和电量情况见表1。

表1　消耗的蒸汽量和电量情况

烟气中含有合成甲醇的有效气体成分，YM炉点火1.0 h后，烟气中氧含量已经合格。YM炉烟气组分（体积分数）：CO15%～20%，H210%～15%，CH42%，CO210%，O20.003%。

3　改造方法

为解决系统开车时间长、消耗高等问题，解化化工分公司决定将YM炉空气升温阶段的烟气引入低温甲醇洗系统，用烟气建立循环，提前降温、微量合格，从而实现缩短系统开车时间、降低开车消耗；同时，烟气中有效气体在合成塔中也能反应生成甲醇，可提高装置的生产效率。

4　改造效果及效益分析

4.1改造效果

2014以来，粗甲醇系统开车均将YM炉烟气引入低温甲醇洗系统，减少了烟气、煤气放空量，降低了开车消耗，提高了装置开车效率，开车至恢复3台炉运行由原来的8.0 h缩短至4.0 h，粗甲醇系统开车恢复时间缩短了4.0 h，达到了预期的目标。

4.2社会效益

烟气引入系统后，可实现2台炉同时点火，减少烟气排放量16 000 m3（标态）。烟气引入系统后，在YM炉切氧送出煤气前低温甲醇洗系统出口净化气微量已合格，避免了煤气并入系统后的大量放空，可减少放空量约60 000 m3（标态）。排放总量减少约76 000 m3（标态），改善了现场操作环境，同时也减轻了环保压力。

4.3经济效益

4.3.1增加粗甲醇产量

烟气引入系统开车，系统恢复时间节约4.0 h，按目前粗甲醇产量30 t/h计，可增产粗甲醇120 t。YM炉送出烟气至切氧送出煤气期间，烟气中有效成分可合成甲醇约3 t/h，可增产粗甲醇6 t。常规开车只能1台炉点火，引入烟气开车可实现2台炉同时点火，此运行方式可多产粗甲醇约80 t。因此，整个过程可增产粗甲醇约206 t，折合二甲醚138.255 t，经济效益为55.302万元。

4.3.2开车消耗大大降低

改造前、后粗甲醇系统吨粗甲醇开车消耗如表2所示。

表2　改造前、后粗甲醇系统吨粗甲醇开车消耗

由表2可知：改造后，粗甲醇系统开车各项消耗均有不同程度的下降，整个过程节约蒸汽、电、煤折合约30.580万元。综上所述，整个过程可实现经济效益85.882万元。2014年，粗甲醇系统因各种因素影响停车8次，按每次开车增加经济效益85.882万元计，每年共增加收入687.056万元。

收稿日期（2015-07-17）