煤制甲醇工艺流程及离心压缩机应用

摘要：作为化工生产中应用广泛的原材料，甲醇同样也是许多生产过程中必不可少的溶剂类型。由于化工生产中应用十分普遍，甲醇作为原材料遍及橡胶加工、香料、涂料、农药、医学等多个领域，在许多国家当中，甲醇的生产水平已经成为本地化工生产水平的基本标志。在煤制甲醇生产过程中，涉及十分复杂的生产工艺，为了探讨离心压缩机的应用情况，现就煤制甲醇生产的工艺特征分析如下。

关键词：煤制甲醇生产;离心压缩机;应用策略

引言

煤化工是将煤经过化学加工，使其转化为所需产品的过程。甲醇是一种常用有机原材料，煤制甲醇生产具有成本低、材料来源广泛的特征，可以获得显著的经济效益，因此煤制甲醇对于行业发展的重要性也逐渐体现出来。

1煤制甲醇产品概述

甲醇作为一种重要的有机化工原材料，其同样也是生产实践中常用到的有机溶剂之一。目前，甲醇可以直接参与生产的产品种类达到数百种之多，广泛的分布于染料、涂料、合成橡胶以及香料等产业当中，同时与医药、农药等领域也具有密切的关联。我国是一个煤炭大国，煤炭储量丰富但是综合利用效率不高的问题十分普遍，在一定程度上限制了我国化工行业的发展。

2煤制甲醇工艺流程及离心压缩机应用

2.1煤制甲醇工艺流程

甲醇是最简单的饱和醇，其工艺流程大致如下：（1）气化将原料煤加水连同空分送来的高压氧，在气化炉中发生反应生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH2、H2S等气体。本工艺流程一般配置空分装置;在煤气化过程中，有时要用高压CO2载体输送煤粉进气化炉。在气化炉中煤浆与氧发生如下主要化学反应：CmHnSr+m/2O2→mCO+（n/2-r）H2+rH2SCO+H2O→H2+CO2气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸气饱和后出气化炉;气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。（2）变换由于气化工段H2含量不足，所以在本工段将气体中的CO部分变换成H2。主要化学反应为：CO+H2O→H2+CO2（3）低溫甲醇洗本工段采用低温甲醇洗工艺脱除变换气中CO2、全部硫化物、其他杂质和H2O。主要包括吸收系统、溶液再生系统和压缩制冷系统。（4）甲醇合成及精馏经甲醇洗脱硫脱碳净化后的合成气，经过甲醇合成气压缩机压缩后进入反应器进行甲醇合成，CO和H2在Cu-Zn催化剂作用下，合成粗甲醇，粗甲醇从甲醇分离器底部排出，经甲醇膨胀槽减压释放出溶解气后送往甲醇精馏工段制得精甲醇。（5）空分装置煤气化需要空分装置的氧气，空分装置主要包括分子筛净化空气、空气增压、氧气和氮气内/外压缩流程等。原料空气自吸入口吸入，经自洁式空气过滤器除去灰尘及其他机械杂质。过滤后的空气进入离心式空压机经压缩机压缩到约0.57MPa（A），然后进入空气冷却塔冷却。经空冷塔冷却后的空气进入切换使用的分子筛纯化器，空气中的二氧化碳、碳氢化合物和水分被吸附。净化后的空气抽出一小部分，作为仪表空气和工厂空气。其余空气借助空气增压机及膨胀机等设备，在换热器和精馏塔内冷却液化馏分，制得液氧、液氮，然后根据具体工艺需要送至各种场合。

2.2空分压缩机

其一，空气增压压缩机。空分装置在设备选取时需要根据制氧量的差异来进行控制。常规条件下，在制氧量要求不高的情况下，可以采取VK等系列的压缩机，这些类型的压缩机结构十分固定，都采用整体增速的模式来满足生产要求。压缩机当中采用多个中间冷却器来进行冷却处理，分别为半开放式的三元径向轮和其他类型的半开放式三元径向轮，能够有效提升整体效率。一些入口部分安装导向叶轮装置后，能够借助于叶片的开度进行调整，从而满足压缩机的性能要求。随着制氧量的增加，对于空分压缩机的技术水平也提出了更高的要求，所以这个阶段应用较多的是MCO或者DMCL等类型的设备，这些属于单缸单轴的多级结构，能够满足压缩生产的实际要求。整个压缩机组采用首级叶轮半开放高效三元混流叶轮，其他则设置为高效三元径向叶轮，利用双缸三段压缩机能够降低叶轮的尺寸，实现流量的科学调节。

2.3制冷压缩机组

在甲醇洗单元，甲醇的低温环境由制冷装置来完成，通常制冷剂为NH3或丙烯。蒸发温度一般约-40℃，从制冷点蒸发后的约-40℃气体进入分离器，将气体中的液粒分离出来后进入离心式制冷压缩机压缩至冷凝温度对应的冷凝压力，然后进入冷凝器。制冷剂气体通过对冷却水放热冷凝成液体后，通过分配器送往各制冷设备。通过一套完整的制冷系统，给甲醇创造低温环境。根据装置规模的不同，冷量也会有所不同。丙烯压缩机进出口压力为0.14～1.8MPa（A），氨压缩机进出口压力为0.07～1.8MPa（A），中间可能根据工艺的需要还有别的蒸发温度，一般会有中间加气情况。对于丙烯压缩机一般为单缸6～7级，氨压缩机一般为双缸12～14级。机壳采用水平剖分式焊接结构。当冷量加大时，压缩机的机型也会增大，目前对于低温制冷压缩机沈阳鼓风机集团有限公司已研制过最大叶轮直径达到1500mm左右的机型。另外为保证安全，防止气体泄漏，压缩机轴端采用性能可靠的串联式带中间迷宫密封的干气密封。

结语

综上所述，甲醇合成气压缩机为工艺流程中主要用到的关键动设备。然而，离心式压缩机流量减少时，可能出现喘振现象，从而造成运行效率下降、能耗增大甚至引发事故。研究通过对某煤制甲醇合成气压缩机振动异常情况进行分析，结合甲醇合成反应的特点，考虑工艺气组分对甲醇合成反应速率的影响，从而产生了异常振动。为此，探索出了新的解决问题的思路，即通过系统工艺气组分的调整，使甲醇合成反应速度基本保持稳定，消除了甲醇合成压缩机的振动异常现象。

参考文献：

[1]康晓飞.煤制甲醇工艺流程及离心压缩机应用[J].化学工程与装备，2019（05）：20-21.

[2]刘洋，史金龙，金鑫.170万t/a煤制甲醇及转化烯烃项目合成气压缩机的研制[J].通用机械，2019（05）：30-32.

作者简介：刘宏图（1994），男，民族：汉，籍贯：甘肃省镇原县，本科，任职：助理工程师，新疆广汇单位：新能源有限公司，研究方向：煤化工生产技术

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