引入碎煤熔渣加壓氣化爐煙氣縮短粗甲醇系統(tǒng)開車時間

郭云霞（云南解化清潔能源開發(fā)有限公司解化化工分公司 云南開遠661600）

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引入碎煤熔渣加壓氣化爐煙氣縮短粗甲醇系統(tǒng)開車時間

郭云霞
（云南解化清潔能源開發(fā)有限公司解化化工分公司 云南開遠661600）

云南解化清潔能源開發(fā)有限公司解化化工分公司（以下簡稱解化化工分公司）200 kt/a甲醇裝置以小龍?zhí)逗置簽樵希捎盟槊喝墼訅簹饣癄t（YM爐）制得原料氣，通過變換、冷卻調(diào)節(jié)氫碳比、低溫甲醇洗脫硫脫碳凈化后得到的凈化氣，經(jīng)合成氣壓縮機加壓進入合成塔制得粗甲醇。甲醇合成系統(tǒng)采用國內(nèi)自行開發(fā)的低壓合成技術(shù)，甲醇反應(yīng)器采用管殼式等溫反應(yīng)器，生產(chǎn)質(zhì)量分數(shù)為95%以上的粗甲醇。粗甲醇系統(tǒng)按常規(guī)開車后、YM爐送出煤氣前，低溫甲醇洗系統(tǒng)開車用高壓氮氣沖壓后保壓循環(huán)降溫，再導(dǎo)入煤氣，待低溫甲醇洗系統(tǒng)制得微量合格的凈化氣后方能送入后系統(tǒng)，在此期間放空量大；凈化氣中氮氣含量高，系統(tǒng)消耗高。

1　甲醇合成反應(yīng)原理

低溫甲醇洗系統(tǒng)出口合格的凈化氣由合成氣壓縮機加壓、氣氣換熱器預(yù)熱后進入甲醇合成塔，在催化劑的作用下進行甲醇合成反應(yīng)生成粗甲醇，化學反應(yīng)方程式為：上述化學反應(yīng)為可逆、放熱反應(yīng)，且是體積縮小的反應(yīng)。

在甲醇合成過程中，還有如下副反應(yīng)：

由以上反應(yīng)式可以看出，合成甲醇的有效氣體成分為CO，H2及CO2。

2　改造前狀況

解化化工分公司粗甲醇系統(tǒng)YM爐冷備開爐從點火至送出煤氣約需5.0 h，熱備開爐約需2.5 h，其間煙氣全部放空，1臺YM爐煙氣量約為4 000 m3/h（標態(tài)）。YM爐切氧煤氣進入低溫甲醇洗系統(tǒng)至出口凈化氣微量合格約需2.0 h，煤氣全部從火炬放空，按YM爐氧負荷4 500 m3/h（標態(tài)）計，放空量約為30 000 m3/h（標態(tài)）。

按常規(guī)開車，低溫甲醇洗系統(tǒng)利用高壓氮氣沖壓開車、建立循環(huán)，降溫時間長，系統(tǒng)恢復(fù)初期凈化氣中氮氣含量高、氣質(zhì)差，噸粗甲醇耗凈化氣高達3 278 m3；除此之外，開車時YM爐只能1臺爐點火，待低溫甲醇洗系統(tǒng)出口凈化氣微量合格、產(chǎn)出粗甲醇后逐步實現(xiàn)3臺爐運行，系統(tǒng)恢復(fù)時間約需8.0 h，導(dǎo)致系統(tǒng)開車消耗高。待低溫甲醇洗系統(tǒng)出口凈化氣微量合格前，所有煤氣放空、機組全部運轉(zhuǎn)，消耗的蒸汽量和電量情況見表1。

表1　消耗的蒸汽量和電量情況

煙氣中含有合成甲醇的有效氣體成分，YM爐點火1.0 h后，煙氣中氧含量已經(jīng)合格。YM爐煙氣組分（體積分數(shù)）：CO15%～20%，H210%～15%，CH42%，CO210%，O20.003%。

3　改造方法

為解決系統(tǒng)開車時間長、消耗高等問題，解化化工分公司決定將YM爐空氣升溫階段的煙氣引入低溫甲醇洗系統(tǒng)，用煙氣建立循環(huán)，提前降溫、微量合格，從而實現(xiàn)縮短系統(tǒng)開車時間、降低開車消耗；同時，煙氣中有效氣體在合成塔中也能反應(yīng)生成甲醇，可提高裝置的生產(chǎn)效率。

4　改造效果及效益分析

4.1改造效果

2014以來，粗甲醇系統(tǒng)開車均將YM爐煙氣引入低溫甲醇洗系統(tǒng)，減少了煙氣、煤氣放空量，降低了開車消耗，提高了裝置開車效率，開車至恢復(fù)3臺爐運行由原來的8.0 h縮短至4.0 h，粗甲醇系統(tǒng)開車恢復(fù)時間縮短了4.0 h，達到了預(yù)期的目標。

4.2社會效益

煙氣引入系統(tǒng)后，可實現(xiàn)2臺爐同時點火，減少煙氣排放量16 000 m3（標態(tài)）。煙氣引入系統(tǒng)后，在YM爐切氧送出煤氣前低溫甲醇洗系統(tǒng)出口凈化氣微量已合格，避免了煤氣并入系統(tǒng)后的大量放空，可減少放空量約60 000 m3（標態(tài)）。排放總量減少約76 000 m3（標態(tài)），改善了現(xiàn)場操作環(huán)境，同時也減輕了環(huán)保壓力。

4.3經(jīng)濟效益

4.3.1增加粗甲醇產(chǎn)量

煙氣引入系統(tǒng)開車，系統(tǒng)恢復(fù)時間節(jié)約4.0 h，按目前粗甲醇產(chǎn)量30 t/h計，可增產(chǎn)粗甲醇120 t。YM爐送出煙氣至切氧送出煤氣期間，煙氣中有效成分可合成甲醇約3 t/h，可增產(chǎn)粗甲醇6 t。常規(guī)開車只能1臺爐點火，引入煙氣開車可實現(xiàn)2臺爐同時點火，此運行方式可多產(chǎn)粗甲醇約80 t。因此，整個過程可增產(chǎn)粗甲醇約206 t，折合二甲醚138.255 t，經(jīng)濟效益為55.302萬元。

4.3.2開車消耗大大降低

改造前、后粗甲醇系統(tǒng)噸粗甲醇開車消耗如表2所示。

表2　改造前、后粗甲醇系統(tǒng)噸粗甲醇開車消耗

由表2可知：改造后，粗甲醇系統(tǒng)開車各項消耗均有不同程度的下降，整個過程節(jié)約蒸汽、電、煤折合約30.580萬元。綜上所述，整個過程可實現(xiàn)經(jīng)濟效益85.882萬元。2014年，粗甲醇系統(tǒng)因各種因素影響停車8次，按每次開車增加經(jīng)濟效益85.882萬元計，每年共增加收入687.056萬元。

收稿日期（2015-07-17）