甲醇是重要的基础化工原料、溶剂和优质燃料,甲醇在经济发展中占据重要的地位,基于甲醇生产来源渠道的不同,但是根据我国国情,煤制甲醇生产工艺比较广泛,因此我国甲醇生产主要是以煤为原料。然而煤制甲醇的生产工艺相对比较复杂,所以本文以某企业的煤制甲醇工艺技术为例进行分析。
1 制甲醇工艺流程介绍
该企业的煤制甲醇工艺主要包括以下流程:一是气化工序工艺流程。该流程主要是将原料煤制成浓度为62%的水煤浆与氧气在6.5MPaG、1347℃的气化炉中发生部分氧化反应制取粗原料气,有效气约77.5%的粗原料气经初步洗涤后送到变换单元;二是净化工序工艺流程。该流程主要是将进入甲醇主洗塔内的粗煤气进行净化处理,一般是利用高压、低温的甲醇溶液将粗煤气中的二氧化碳等清洗出去,并且在上塔脱离粗煤气中CO2组分,以此保证合格的气体进入下一工序;三是合成工序工艺。合成工序是甲醇制作工艺的关键环节,其主要是将新鲜气与氢气进行升压合成;四是精馏工序工艺;五是硫回收工序。将甲醇洗工序产生的含硫化氢酸性气体和一氧化碳变换工序的含酸性气体进入硫回收处理。
2 变换工序工艺优化方案
采取上述的煤制甲醇工艺,经过一段时间的投入生产之后,暴露出了设计偏差、煤质等差异,而且水煤气废锅压力低等问题,结果导致煤制甲醇装置一直处于高负荷的运作,影响设备的使用寿命,因此为了提高甲醇生产的质量,提高相关设备的使用寿命,需要对现有的生产工艺工序进行调整与优化:一是改变水煤气废锅管线,将管线由DN400改为DN600管线,并且将闸门改变为碟阀;二是在水煤气废锅煤气进口管线增加一DN700蝶阀以调节进水煤气废锅气量(见图1);三是将变换炉顶部20方催化剂卸除,保留底部42.3方活性较好的旧催化剂,回装35方新催化剂。
3 精馏回收塔技术改造分析
由于该企业的生产规模为60万吨/年甲醇,因此选择塔外热交换的生产工艺,此种方法的甲醇浓度比较高,因此需要增加合成塔的高度以及减少其壁厚的方式实现对甲醇生产工艺的控制。结合实践采取不同的甲醇生产工艺会得到不同的粗甲醇产品,例如选择锌铬催化剂生产的甲醇(杂质含量在2%)要远远高于铜基催化剂生产的甲醇(杂质含量不到1%),但是其精馏方法却基本相同,因此在选择甲醇精馏系统时需要考虑以下方面:一是根据甲醇的质量选择精馏过程的工艺;二是尽可能减少精馏过程中的热负荷;三是重视产品的回收与排污处理。经过对改造后的煤制甲醇生产工艺的结果分析,发现在生产过程中产生许多问题,因此需要对精馏回收塔进行改造。
(1)精馏回收塔改造的原因由于在煤制甲醇生产中甲醇原料中含有的乙醇杂质含量比较高,这样一来远远超过精馏装置设计的处理能力,基于实践工作需要,如果不对精馏回收塔进行改造,那么其处理能力不足会导致回收塔操作出现不稳定因素,进而导致回收塔塔底的废水出现甲醇超标的问题,增加了污水处理的难度。因此通过改造精馏塔不仅能够提高甲醇生产的质量,而且还减低了企业污水处理的费用,为企业的减排增效带来巨大的利益影响。
(2)精馏回收塔改造的方案为提高甲醇生产质量,降低企业费用支出,结合企业实际需要,对精馏塔进行技术改造,精馏塔改造的关键是降低回收塔废水中甲醇的含量,减少回收塔异丁基油量采取量:
①在回收塔的第二段填料上部、第26板、22板以及18板增设4个入料口,并且在各个新增的入料口增设一个DN50闸阀,新增的入料口管线在原入料管线上引出。同时在回收塔的另一侧增设三个采出口,其分别为第16、20、24板,新增的采出口设置型号为DN25的阀门,以此便于测线位置的选择切换。②3510泵出口去C3504管线上增加控制阀门,方便切换入料口时的操作。③准备相应的改造材料。准备以下材料:20个材质为304不锈钢的DN50管道、16个材质为304不锈钢的DN25管道、4个材质为不锈钢的DN50闸阀、3个不锈钢的DN25闸阀以及1个止逆阀等。
(3)精馏回收塔技术改造的效果分析在经过对精馏回收塔的技术改造之后,经过一段时间的运行之后,经过分析,其达到了预期的效果,具体见表1。
通过对表1的对比发现:回收塔侧采出口的增加,使回收塔侧采出来的乙醇量明显增加、回收塔塔底外排废水甲醇含量明显降低,分析数据结果未检出,说明甲醇回收效果较理想。而且废水甲醇含量的降低也为企业带来了巨大的经济效益,减少了环境的污染,实现了经济效益、社会效益以及生态效益的良性发展。
4 结语
总之,甲醇生产工艺复杂,高温高压,易燃易爆,有毒有害因素多,设计、工艺改进、精心操作和运行管理都很重要,只有充分论证、调研优化科学的工艺方案、精心设计,全力进行节能创效技术攻关,才能保证装置平稳、高效运行,为企业创造良好的效益。
摘要：甲醇是重要的基础化工原料,工业上煤制甲醇通常是煤出发制备煤气或焦炉气进而合成甲醇。降低甲醇的生产成本,甲醇生产装置的节能降耗,成为大家研究的焦点。
关键词：甲醇,煤化工,变换,精馏
参考文献
[1] 杜鹏,刘震.大型煤制甲醇工艺技术分析[J].中国化工贸易,2015,(36).
[2] 薛永刚,煤制甲醇工艺技术改造分析[D].河北科技大学硕士研究生论文,2015.