李金鳳

(西山煤電(集團(tuán))公司 環(huán)保處，山西 太原 030053)

自2004 年底世界上第一套年產(chǎn)8 萬t 焦?fàn)t煤氣制甲醇項(xiàng)目在云南曲靖建成投產(chǎn)以來，目前，國內(nèi)已有40 余套焦?fàn)t煤氣制甲醇裝置投入商業(yè)運(yùn)行，其規(guī)模大多在10 ～20 萬t/年。其中，生產(chǎn)能力最大的為神華烏海能源公司西來峰甲醇廠，該廠采用四川天一設(shè)計(jì)公司的工藝，其最大生產(chǎn)能力達(dá)30 萬t/年。山西焦煤集團(tuán)五麟煤焦開發(fā)有限責(zé)任公司(以下簡稱五麟公司)采用賽鼎工程有限公司(原化學(xué)工業(yè)第二設(shè)計(jì)院)設(shè)計(jì)的催化部分氧化工藝，年產(chǎn)甲醇10 萬t，2011 年10 月投產(chǎn)。運(yùn)行以來，通過對(duì)工藝操作要點(diǎn)和系統(tǒng)存問題進(jìn)行探討與改進(jìn)，使生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行，并實(shí)現(xiàn)了裝置節(jié)能降耗，減少了生產(chǎn)運(yùn)行成本。

1 焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝流程

焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝流程示意圖［1］見圖1。

圖1 焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝流程示意圖

從焦化來的含H2S 質(zhì)量濃度60 mg/m3以下的焦?fàn)t煤氣首先進(jìn)入30 000 m3干式螺旋氣柜，經(jīng)緩沖后，進(jìn)入3 臺(tái)往復(fù)式焦?fàn)t煤氣壓縮機(jī)(兩開一備)增壓到2.5 MPa、溫度40 ℃進(jìn)入精脫硫裝置，將煤氣中的總硫脫至0.1 ×10-6，脫硫后煤氣與來自空分裝置的氧氣和來自鍋爐車間的中壓蒸汽一并進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐，在轉(zhuǎn)化爐內(nèi)焦?fàn)t煤氣中的甲烷在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為H2和CO，經(jīng)合成氣壓縮機(jī)加壓至6.0 MPa，再進(jìn)入合成塔，進(jìn)行合成反應(yīng)生成粗甲醇，送至精餾裝置進(jìn)行精餾。精餾采用三塔流程制得精甲醇送至產(chǎn)品罐區(qū)貯存外運(yùn)。

2 節(jié)電裝置改造

2.1 氮?dú)夤艿栏脑?/h3>

通過新增液氮汽化器及二合一干氣密封專線，利用液氮汽化為二合一機(jī)組提供中壓氮?dú)?，減少氮壓機(jī)開啟時(shí)間，單機(jī)額定功率為55 kW，根據(jù)實(shí)際使用情況，每年可減少開啟時(shí)間約6 000 h，可節(jié)約用電量約33 萬kWh/年，見圖2。

2.2 儀表空氣管道改造

采用空分系統(tǒng)出分子篩純化器后的潔凈空氣提供全廠用儀表空氣，這樣在系統(tǒng)全面開車后可以停用儀表空壓機(jī)(單機(jī)額定功率為135 kW)，根據(jù)實(shí)際使用情況，每年可節(jié)約用電量約108 萬kW/h。管道流程為由分子篩純化器接DN200 管道至儀表空氣出口緩沖罐的進(jìn)口處。

圖2 液氮汽化器及二合一干氣密封專線示意圖

2.3 轉(zhuǎn)化爐燒嘴保護(hù)上、回水管道改造

針對(duì)轉(zhuǎn)化爐燒嘴保護(hù)泵在運(yùn)行過程中不穩(wěn)定問題，決定將鍋爐給水(溫度105℃)引至燒嘴保護(hù)泵出口管線的壓力表和流量計(jì)之前，將燒嘴保護(hù)回水引至脫鹽水預(yù)熱器出口脫鹽水管線上。通過半年運(yùn)行觀察，工藝穩(wěn)定，故拆除燒嘴保護(hù)泵進(jìn)出口管線。轉(zhuǎn)化爐燒嘴保護(hù)上、回水改造不僅便于轉(zhuǎn)化氣與脫鹽水出口溫度調(diào)節(jié)，還可停用燒嘴保護(hù)泵(額定功率45 kW)，可節(jié)約用電量36 萬kWh/年。見圖3。

圖3 轉(zhuǎn)化爐燒嘴保護(hù)上、回水管道改造流程示意圖

通過以上技術(shù)改造措施，全廠可節(jié)約用電量約177 萬kWh /年，甲醇用電單耗則由原設(shè)計(jì)的800 kWh/t 降低至約782 kWh/t，噸甲醇可節(jié)約成本約10 元。

3 節(jié)水裝置改造

1)鍋爐房灰?guī)鞌嚢杵饔盟脑?，利用鍋爐排污水和循環(huán)水替代生產(chǎn)水。

2)洗澡水回水引至循環(huán)水池充當(dāng)補(bǔ)水。

3)雨水排水引至事故水池供焦化熄焦用。

4)汽輪機(jī)冷凝液回收至脫鹽水站。

5)鍋爐排污水余熱再利用改造，利用余熱加熱木炭，從而可以減少約3/4 的啟爐時(shí)間。

這一系列技改不僅水資源可以重復(fù)使用，而且降低了生產(chǎn)成本，推進(jìn)了該廠實(shí)現(xiàn)環(huán)保型、節(jié)約型企業(yè)推進(jìn)了一步。

4 結(jié)合實(shí)際工藝情況的建議

焦?fàn)t煤氣制甲醇不僅是一項(xiàng)焦化工程的環(huán)保項(xiàng)目，解決了焦?fàn)t氣放散污染的問題，而且是一個(gè)綜合利用焦?fàn)t氣，提高工廠經(jīng)濟(jì)效益的項(xiàng)目。通過該廠具體的開工情況及工藝運(yùn)轉(zhuǎn)情況，這套由化二院設(shè)計(jì)的加壓式催化部分氧化工藝基本運(yùn)行穩(wěn)定，各控制點(diǎn)合理，操作也相對(duì)成熟。

通過該廠實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)該項(xiàng)目做如下建議:

1)甲醇精餾裝置排放槽不凝氣的回收補(bǔ)碳利用［2］。

焦?fàn)t煤氣制甲醇合成氣成分中都是碳少氫多，補(bǔ)碳是降低消耗提高產(chǎn)量的好辦法，但該廠附近沒有可靠外來碳源，根據(jù)甲醇廠運(yùn)行以來的觀察分析，發(fā)現(xiàn)精餾工段排放槽以CO2為主，總碳含量大于90%的不凝氣體可回收作補(bǔ)碳來源。

排放槽不凝氣放空總流量為146 m3/h，(溫度40°、壓力10 kPa)。該不凝氣組成見表1。

建議把這部分氣體回收到焦?fàn)t煤氣壓縮機(jī)進(jìn)口總管經(jīng)凈化后作為系統(tǒng)的補(bǔ)碳?xì)庠?，這樣不僅可以減少碳排放，而且增加了甲醇產(chǎn)量且降低了甲醇單耗。

2)空分裝置增加1 臺(tái)液氮儲(chǔ)槽。

甲醇廠配置有2 臺(tái)ZR55 -7.5 型螺桿式氮?dú)鈮嚎s機(jī)，主要將空分所產(chǎn)氮?dú)饨?jīng)氮壓機(jī)加壓至0.7 MPa送往氮?dú)夤芫W(wǎng)，供甲醇系統(tǒng)吹掃、置換以及升溫還原時(shí)使用，另一路送至甲醇合成氣壓縮機(jī)崗位做密封氣。甲醇廠現(xiàn)有1 臺(tái)液氮儲(chǔ)槽(50 m3)作為合成氣壓縮機(jī)密封氣專線，但采滿1 罐液氮需要近10 天且只能使用20 天，同時(shí)要啟動(dòng)1 臺(tái)氮?dú)鈮嚎s機(jī)。

建議增加1 臺(tái)50 m3液氮儲(chǔ)槽(見圖4)，2 臺(tái)液氮儲(chǔ)槽交替使用，保證合成氣壓縮機(jī)密封氣穩(wěn)定供應(yīng)的同時(shí)又可以降低氮壓機(jī)運(yùn)行維修成本，同時(shí)每月可富余約30 m3液氮外售。

5 總 結(jié)

2012 年10 月以來，受世界經(jīng)濟(jì)動(dòng)蕩影響，我國工業(yè)增長速度大幅度回落，冶金、電力、鋼鐵等行業(yè)陷入全面虧損，國內(nèi)焦炭價(jià)格遠(yuǎn)高于世界焦炭價(jià)格，煤炭出口難、進(jìn)口量大，焦炭市場形勢變得更加嚴(yán)峻［3］。而應(yīng)對(duì)危機(jī)的根本途徑就是降低成本，提高后續(xù)化學(xué)產(chǎn)品收益。本文針對(duì)焦化循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈中甲醇生產(chǎn)環(huán)節(jié)，主要研究甲醇生產(chǎn)節(jié)能降耗及提高產(chǎn)量等方面采取的措施。提出通過工藝管道改造，提高空氣、氮?dú)狻⑺冉橘|(zhì)循環(huán)利用效率，減少氮壓機(jī)開機(jī)率，實(shí)現(xiàn)節(jié)支降耗。在后續(xù)發(fā)展方面，針對(duì)工藝系統(tǒng)運(yùn)行細(xì)節(jié)，對(duì)未來增產(chǎn)增收提出充分利用甲醇精餾裝置不凝氣補(bǔ)碳，增加液氮儲(chǔ)槽降低氮壓機(jī)運(yùn)行成本等建議。綜上所述，通過技術(shù)改造，降低甲醇生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收，緩解當(dāng)前嚴(yán)峻的焦化經(jīng)濟(jì)形勢。

表1 甲醇精餾不凝氣氣體組成表

圖4 新增液氮儲(chǔ)槽流程示意圖

［1］ 李建鎖，王憲貴，王曉琴.焦?fàn)t煤氣制甲醇技術(shù)［M］.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2009:35 -37.

［2］ 杜雅仁，張傳歧.焦?fàn)t煤氣制甲醇概述及裝置技改的實(shí)用效果［J］.煤化工，2011(3):14 -15.

［3］ 吳創(chuàng)明.焦?fàn)t煤氣制甲醇的工藝技術(shù)研究［J］.煤氣與熱力，2008(1):36 -37.