李天斌 王如琪

摘 要： 隨著煤制天然氣的廣泛應(yīng)用，對煤制天然氣低溫甲醇洗工藝進行不定期改進和升級，對提升煤制天然氣的產(chǎn)量和純度顯得十分重要。本文在對煤制天然氣低溫甲醇洗工藝流程和特點進行綜合分析的基礎(chǔ)上，分析了煤制天然氣低溫甲醇洗工藝存在的問題，并闡述了具體的優(yōu)化方案，以期為相關(guān)人士提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞： 煤制天然氣；低溫甲醇洗；優(yōu)化方案

前言：隨著環(huán)保觀念在社會的廣泛流傳，對煤制天然氣的研發(fā)力度也陸續(xù)增大，低溫甲醇洗工藝是煤制天然氣的主要生成工藝，然而，現(xiàn)階段，該工藝還存在一定的不足之處，因此，探析煤制天然氣低溫甲醇洗工藝的改進對策，具有十分重要的現(xiàn)實意義。

一、煤制天然氣低溫甲醇洗工藝流程與特點分析

煤制天然氣通常指采用已開采原煤，經(jīng)過氣化工藝來制造合成天然氣，在實踐中，業(yè)界往往把煤地下氣化也作為煤制天然氣的一種，全世界已投產(chǎn)的工業(yè)級煤制天然氣裝置較少，而中國的煤制天然氣在規(guī)劃產(chǎn)能層面規(guī)模列世界之最[1]?，F(xiàn)階段，低溫甲醇洗工藝已經(jīng)生產(chǎn)煤制天然氣的主要方法，筆者將就其工藝特點與流程進行綜合闡述：

（一）工藝流程

本研究以新疆伊犁新天煤化工有限公司為例，該企業(yè)的煤制天然氣年產(chǎn)量達到了20億m3，在氣頭上主要采用了賽鼎工程公司中的煤氣加壓技術(shù)。該工程項目的起建時間為2010年，到2016年年底竣工，2017年3月開始正式生產(chǎn)。在低溫甲醇洗裝過程中，林德五塔中的工藝技術(shù)較為成熟。由于在碎煤加壓氣化操作過程中的溫度較低，而且煤氣之中還含有大量的烴化物等。為了將上述問題解決，該企業(yè)對煤氣預(yù)洗系統(tǒng)進行了深入開發(fā)，最終實現(xiàn)了低溫甲醇洗工藝生產(chǎn)。而在萃取室之中的操作，由于該種工藝屬于是第一次在工業(yè)之中進行應(yīng)用，很容易出現(xiàn)一些新的問題，如投料試車不穩(wěn)定等等。為此，該企業(yè)在后續(xù)工作之中采取了一系列改進措施，并取得了很好的應(yīng)用效果。整體來看，當(dāng)原料氣經(jīng)過降溫之后，首先進行的程序為甲醇洗滌脫烴，之后在出塔凈煤氣復(fù)熱之后進入到下游裝置之中，進而產(chǎn)生二氧化碳氣體。除此之外，甲醇洗滌塔在預(yù)熱階段之中會產(chǎn)生大量的脫酸性氣體，為了提升應(yīng)用效果，人們需要在降溫之后對其進行升華處理。

（二）工藝特點

新疆伊犁新天煤化工有限公司在整個甲醇洗滌過程中具備以下特點：第一，甲醇洗滌塔為1臺，在工作過程中保持自上而下的利用特點，對甲醇進行選擇性吸收，將其中的硫化氫、二氧化碳等物質(zhì)去除。在塔內(nèi)，主要以固定閥和規(guī)整填料為主，上下塔徑保持一定的同步。其次，在輕烴提取過程中，需要的操作壓力為0.9MPa，節(jié)省了很多操作流程，如甲醇水泵的應(yīng)用等，使得整體結(jié)果得到了簡化。再次，富流甲醇經(jīng)過串聯(lián)的兩塔氮氣進行濃縮，進而對硫化氫物質(zhì)進行控制。另外，在甲醇和水的分離過程中，甲醇蒸汽將會直接進入到再生塔之中，之后對冷凝器塔頂進行設(shè)計，在降低能源消耗量的同時，降低了企業(yè)在生產(chǎn)中的成本投入。為了進一步提升分離效果，相關(guān)工作人員還會在塔頂設(shè)計一個泠凝器，將回流泵等設(shè)備的安裝省去，此時，冷卻水的來源轉(zhuǎn)移到增壓泵之中，確保整個回流比與具體要求相符。最后，人們進行了原料氣氨預(yù)洗塔的設(shè)計，最終實現(xiàn)系統(tǒng)氨和塵含量的有效降低。

二、煤制天然氣低溫甲醇洗運行過程中存在的問題

筆者在深入調(diào)研煤制天然氣低溫甲醇洗運行過程中存在的問題后，共總結(jié)為以下幾點：第一，設(shè)計人員未將事故噴淋甲醇管安裝在冷卻器內(nèi)，若生產(chǎn)環(huán)節(jié)一旦發(fā)生異常，極容易因結(jié)冰導(dǎo)致冷卻管內(nèi)外部壓力差瞬時升高，這也在一定程度上增加了停車事故的發(fā)生概率，在首次開車導(dǎo)氣候，冷卻器因內(nèi)外部壓力差過高，發(fā)生了結(jié)冰堵塞現(xiàn)象。第二，由于萃取器的容積較小，使得原料在萃取器中的停留時間較短，若萃取室中的甲醇水發(fā)生溢流，容易對其分離和萃取過程產(chǎn)生嚴重的不良影響，且容易導(dǎo)致操作符合無限期增大。在調(diào)研溢流的原因后發(fā)現(xiàn)，漏斗放置位置過高是溢流發(fā)生的主要原因，因此，工作人員應(yīng)對漏斗的位置進行合理放置，嚴格執(zhí)行三查四對操作，提升萃取過程的規(guī)范性。第三，在提餾階段為設(shè)置加堿系統(tǒng)，使得分離塔無法實現(xiàn)對酸性物質(zhì)的有效分離，對下一環(huán)節(jié)的生產(chǎn)操作產(chǎn)生了嚴重的不良影響。第四，本工藝系統(tǒng)中含有3個精餾塔，再沸器采取單臺配置的形式，這也使得粉塵油膩容易對再沸器造成堵塞，使得蒸汽大量進入甲醇中，這也容易導(dǎo)致甲醇的含水量超出標準要求。

基于以上問題，筆者認為，為了確保生產(chǎn)的正常運行，對煤制天然氣低溫甲醇洗工藝進行及時改進，顯得十分必要。

三、煤制天然氣低溫甲醇洗工藝的改進方案

（一）針對油室進水問題的改進方案

油室進水問題現(xiàn)已成為煤制天然氣生產(chǎn)過程中的主要問題之一，針對這一問題，通過適量提升萃取器內(nèi)隔板的高度，則能夠?qū)崿F(xiàn)對進水問題的有效解決。實踐研究表明，通過將隔板高度加高5厘米，油室進水問題未再發(fā)生。

（二）針對冷卻器結(jié)冰堵塞問題的解決方案

在實踐研究中，筆者發(fā)現(xiàn)，在開車導(dǎo)氣后不久，隨著壓力差的增大，二氧化硫為其和閃蒸氣的溫度逐漸下降結(jié)冰，考慮與原料冷卻器氣道結(jié)冰具有較強的相關(guān)性。而通過借用冷卻器I的排氣口，實施噴淋滑冰方式，僅僅用了2.5h，即實現(xiàn)了對冷卻器結(jié)冰堵塞問題的有效解決，實現(xiàn)了對停車事故的有效預(yù)防。據(jù)此可認為，將噴淋甲醇管線安裝于原料氣冷卻器中，具有較強的可行性。

（三）針對氨預(yù)洗塔的改進方案

為了實現(xiàn)促進氨預(yù)洗塔除油、除塵效果的充分提升，在確保原料氣管線在塔釜正常液面下方的基礎(chǔ)上，在管線頭設(shè)置篩孔，有助于促使原料氣進入底部塔盤，借助于鍋爐水實現(xiàn)對氨氣的過濾[2]。實踐研究證實，在開車負荷導(dǎo)氣后，發(fā)生了液泛現(xiàn)象，而原料氣管線若超出塔釜的正常頁面，則無液泛現(xiàn)象發(fā)生。因此，工作人員可采取適當(dāng)提升塔釜液位的方式，使氣管線始終高于液面，則能夠?qū)崿F(xiàn)對液泛問題的有效解決。在對液泛的原因進行綜合分析的過程中發(fā)現(xiàn)，若液下管線的套筒管徑較小，無法為氣液混合物的排出提供途徑，使得液體下部的阻力較大，進而誘發(fā)液泛現(xiàn)象。因此，工作人員可在拆除原有的套筒后，增設(shè)較大管徑的套筒，并在投入運行后，適當(dāng)提高液位，以此來預(yù)防液泛的發(fā)生。

（四）針對熱再生塔回流泵的改進方案

本次設(shè)計的熱再生塔回流泵管井較小，回流量有效，對甲醇再生形成了阻礙。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)盡量選擇管線較長、管徑較小和阻力較大的回流泵，將其與管徑為80mm的管線并聯(lián)，從而促進回流量的充分提升。

結(jié)論：綜上所述，本研究所采用的低溫甲醇洗技術(shù)已經(jīng)趨近于完善，但仍存在一定程度上的缺陷，工作人員應(yīng)結(jié)合其運行過程中的具體問題，對該工藝流程進行改進和優(yōu)化，促使煤制天然氣的純度和生產(chǎn)效率能夠充分提升，提升企業(yè)的整體經(jīng)濟收益。

參考文獻

[1]王大利，王金艷.煤制天然氣低溫甲醇洗廢氣處理工藝[J].化工管理，2018（18）：168-169.

[2]郭建民，李永亭.煤制天然氣低溫甲醇洗工藝改進與優(yōu)化探討[J].煤化工，2018，46（02）：10-12+16.