煤制甲醇工藝流程及離心壓縮機(jī)應(yīng)用

摘要：作為化工生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的原材料，甲醇同樣也是許多生產(chǎn)過(guò)程中必不可少的溶劑類型。由于化工生產(chǎn)中應(yīng)用十分普遍，甲醇作為原材料遍及橡膠加工、香料、涂料、農(nóng)藥、醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，在許多國(guó)家當(dāng)中，甲醇的生產(chǎn)水平已經(jīng)成為本地化工生產(chǎn)水平的基本標(biāo)志。在煤制甲醇生產(chǎn)過(guò)程中，涉及十分復(fù)雜的生產(chǎn)工藝，為了探討離心壓縮機(jī)的應(yīng)用情況，現(xiàn)就煤制甲醇生產(chǎn)的工藝特征分析如下。

關(guān)鍵詞：煤制甲醇生產(chǎn);離心壓縮機(jī);應(yīng)用策略

引言

煤化工是將煤經(jīng)過(guò)化學(xué)加工，使其轉(zhuǎn)化為所需產(chǎn)品的過(guò)程。甲醇是一種常用有機(jī)原材料，煤制甲醇生產(chǎn)具有成本低、材料來(lái)源廣泛的特征，可以獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，因此煤制甲醇對(duì)于行業(yè)發(fā)展的重要性也逐漸體現(xiàn)出來(lái)。

1煤制甲醇產(chǎn)品概述

甲醇作為一種重要的有機(jī)化工原材料，其同樣也是生產(chǎn)實(shí)踐中常用到的有機(jī)溶劑之一。目前，甲醇可以直接參與生產(chǎn)的產(chǎn)品種類達(dá)到數(shù)百種之多，廣泛的分布于染料、涂料、合成橡膠以及香料等產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，同時(shí)與醫(yī)藥、農(nóng)藥等領(lǐng)域也具有密切的關(guān)聯(lián)。我國(guó)是一個(gè)煤炭大國(guó)，煤炭?jī)?chǔ)量豐富但是綜合利用效率不高的問(wèn)題十分普遍，在一定程度上限制了我國(guó)化工行業(yè)的發(fā)展。

2煤制甲醇工藝流程及離心壓縮機(jī)應(yīng)用

2.1煤制甲醇工藝流程

甲醇是最簡(jiǎn)單的飽和醇，其工藝流程大致如下：（1）氣化將原料煤加水連同空分送來(lái)的高壓氧，在氣化爐中發(fā)生反應(yīng)生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH2、H2S等氣體。本工藝流程一般配置空分裝置;在煤氣化過(guò)程中，有時(shí)要用高壓CO2載體輸送煤粉進(jìn)氣化爐。在氣化爐中煤漿與氧發(fā)生如下主要化學(xué)反應(yīng)：CmHnSr+m/2O2→mCO+（n/2-r）H2+rH2SCO+H2O→H2+CO2氣化反應(yīng)在氣化爐反應(yīng)段瞬間完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等氣體。離開(kāi)氣化爐反應(yīng)段的熱氣體和熔渣進(jìn)入激冷室水浴，被水淬冷后溫度降低并被水蒸氣飽和后出氣化爐;氣體經(jīng)文丘里洗滌器、碳洗塔洗滌除塵冷卻后送至變換工段。（2）變換由于氣化工段H2含量不足，所以在本工段將氣體中的CO部分變換成H2。主要化學(xué)反應(yīng)為：CO+H2O→H2+CO2（3）低溫甲醇洗本工段采用低溫甲醇洗工藝脫除變換氣中CO2、全部硫化物、其他雜質(zhì)和H2O。主要包括吸收系統(tǒng)、溶液再生系統(tǒng)和壓縮制冷系統(tǒng)。（4）甲醇合成及精餾經(jīng)甲醇洗脫硫脫碳凈化后的合成氣，經(jīng)過(guò)甲醇合成氣壓縮機(jī)壓縮后進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行甲醇合成，CO和H2在Cu-Zn催化劑作用下，合成粗甲醇，粗甲醇從甲醇分離器底部排出，經(jīng)甲醇膨脹槽減壓釋放出溶解氣后送往甲醇精餾工段制得精甲醇。（5）空分裝置煤氣化需要空分裝置的氧氣，空分裝置主要包括分子篩凈化空氣、空氣增壓、氧氣和氮?dú)鈨?nèi)/外壓縮流程等。原料空氣自吸入口吸入，經(jīng)自潔式空氣過(guò)濾器除去灰塵及其他機(jī)械雜質(zhì)。過(guò)濾后的空氣進(jìn)入離心式空壓機(jī)經(jīng)壓縮機(jī)壓縮到約0.57MPa（A），然后進(jìn)入空氣冷卻塔冷卻。經(jīng)空冷塔冷卻后的空氣進(jìn)入切換使用的分子篩純化器，空氣中的二氧化碳、碳?xì)浠衔锖退直晃健艋蟮目諝獬槌鲆恍〔糠郑鳛閮x表空氣和工廠空氣。其余空氣借助空氣增壓機(jī)及膨脹機(jī)等設(shè)備，在換熱器和精餾塔內(nèi)冷卻液化餾分，制得液氧、液氮，然后根據(jù)具體工藝需要送至各種場(chǎng)合。

2.2空分壓縮機(jī)

其一，空氣增壓壓縮機(jī)。空分裝置在設(shè)備選取時(shí)需要根據(jù)制氧量的差異來(lái)進(jìn)行控制。常規(guī)條件下，在制氧量要求不高的情況下，可以采取VK等系列的壓縮機(jī)，這些類型的壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)十分固定，都采用整體增速的模式來(lái)滿足生產(chǎn)要求。壓縮機(jī)當(dāng)中采用多個(gè)中間冷卻器來(lái)進(jìn)行冷卻處理，分別為半開(kāi)放式的三元徑向輪和其他類型的半開(kāi)放式三元徑向輪，能夠有效提升整體效率。一些入口部分安裝導(dǎo)向葉輪裝置后，能夠借助于葉片的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整，從而滿足壓縮機(jī)的性能要求。隨著制氧量的增加，對(duì)于空分壓縮機(jī)的技術(shù)水平也提出了更高的要求，所以這個(gè)階段應(yīng)用較多的是MCO或者DMCL等類型的設(shè)備，這些屬于單缸單軸的多級(jí)結(jié)構(gòu)，能夠滿足壓縮生產(chǎn)的實(shí)際要求。整個(gè)壓縮機(jī)組采用首級(jí)葉輪半開(kāi)放高效三元混流葉輪，其他則設(shè)置為高效三元徑向葉輪，利用雙缸三段壓縮機(jī)能夠降低葉輪的尺寸，實(shí)現(xiàn)流量的科學(xué)調(diào)節(jié)。

2.3制冷壓縮機(jī)組

在甲醇洗單元，甲醇的低溫環(huán)境由制冷裝置來(lái)完成，通常制冷劑為NH3或丙烯。蒸發(fā)溫度一般約-40℃，從制冷點(diǎn)蒸發(fā)后的約-40℃氣體進(jìn)入分離器，將氣體中的液粒分離出來(lái)后進(jìn)入離心式制冷壓縮機(jī)壓縮至冷凝溫度對(duì)應(yīng)的冷凝壓力，然后進(jìn)入冷凝器。制冷劑氣體通過(guò)對(duì)冷卻水放熱冷凝成液體后，通過(guò)分配器送往各制冷設(shè)備。通過(guò)一套完整的制冷系統(tǒng)，給甲醇創(chuàng)造低溫環(huán)境。根據(jù)裝置規(guī)模的不同，冷量也會(huì)有所不同。丙烯壓縮機(jī)進(jìn)出口壓力為0.14～1.8MPa（A），氨壓縮機(jī)進(jìn)出口壓力為0.07～1.8MPa（A），中間可能根據(jù)工藝的需要還有別的蒸發(fā)溫度，一般會(huì)有中間加氣情況。對(duì)于丙烯壓縮機(jī)一般為單缸6～7級(jí)，氨壓縮機(jī)一般為雙缸12～14級(jí)。機(jī)殼采用水平剖分式焊接結(jié)構(gòu)。當(dāng)冷量加大時(shí)，壓縮機(jī)的機(jī)型也會(huì)增大，目前對(duì)于低溫制冷壓縮機(jī)沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)有限公司已研制過(guò)最大葉輪直徑達(dá)到1500mm左右的機(jī)型。另外為保證安全，防止氣體泄漏，壓縮機(jī)軸端采用性能可靠的串聯(lián)式帶中間迷宮密封的干氣密封。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，甲醇合成氣壓縮機(jī)為工藝流程中主要用到的關(guān)鍵動(dòng)設(shè)備。然而，離心式壓縮機(jī)流量減少時(shí)，可能出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，從而造成運(yùn)行效率下降、能耗增大甚至引發(fā)事故。研究通過(guò)對(duì)某煤制甲醇合成氣壓縮機(jī)振動(dòng)異常情況進(jìn)行分析，結(jié)合甲醇合成反應(yīng)的特點(diǎn)，考慮工藝氣組分對(duì)甲醇合成反應(yīng)速率的影響，從而產(chǎn)生了異常振動(dòng)。為此，探索出了新的解決問(wèn)題的思路，即通過(guò)系統(tǒng)工藝氣組分的調(diào)整，使甲醇合成反應(yīng)速度基本保持穩(wěn)定，消除了甲醇合成壓縮機(jī)的振動(dòng)異常現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：劉宏圖（1994），男，民族：漢，籍貫：甘肅省鎮(zhèn)原縣，本科，任職：助理工程師，新疆廣匯單位：新能源有限公司，研究方向：煤化工生產(chǎn)技術(shù)

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