淺談煤制甲醇項目的煤氣化技術選擇

馬俊MA Jun

（國電中國石化寧夏能源化工有限公司，銀川 751400）

（State Power SINOPEC Ningxia Energy Chemical Industry Co.，Ltd.，Yinchuan 751400，China）

0 引言

近些年來，全球經濟水平得到了迅速的發展，工業水平也越來越成熟，與此同時，世界范圍內對于石油的需求量也呈現出逐年攀升的趨勢，這就導致石油的價格越來越高。同時，石油是作為一種不可再生資源，一旦發生石油危機，必然給世界經濟帶來深重的打擊，在這一大環境之下，世界各個國家也尋求新能源的制造方法，也取得了初步的成效。就現階段來看，在眾多新能源之中，甲醇有著制作簡易、價格低廉的特征，也能夠通過工業合成實現大規模生產，因此，甲醇的大規模生產也受到了各個國家有關部門的高度重視。目前，甲醇的使用包括兩種類型，即直接使用和間接使用，甲醇的直接使用又包括部分摻混與全額甲醇兩種形式，在間接使用過程中，甲醇可以轉化為烯烴、二甲醚以及甲基叔丁基醚等等。因此，各個國家為了解決能源問題，也采取各種各樣的措施開展煤制甲醇，在這一方面，我國有關部門與各個工廠也進行了深入的研究，下面就針對煤制甲醇項目煤氣化技術的選擇進行深入的分析。

1 煤制甲醇工藝技術分析

就現階段我國的實際情況來看，用煤作為原料生產甲醇過程中有著很多關鍵性的工藝與技術，這包括多個方面的內容，如煤氣化技術、酸性氣體的脫除、空分、甲醇的合成、甲醇的轉化、制冷等等，其中，煤氣化技術是作為關鍵的核心技術，究其根本原因，是由于煤氣化技術對于酸性氣體的脫除、空分、甲醇的合成、甲醇的轉化、制冷有著決定性的作用，因此，在確定煤制甲醇方案時，就需要優化煤氣化技術。煤氣化的技術較多，早期的代表就是Lurgi 氣化技術，經過了一段時期的發展，BGL 氣化技術出現，該種技術是建立在早期Lurgi 氣化技術基礎上發展而來，與傳統的Lurgi 氣化技術相比而言，BGL 氣化技術有著一系列的優點，如資源消耗量低、廢水排放量與副產品量少。目前，西方發達國家常用的煤氣化技術包括單噴嘴水煤漿氣化工藝等技術。而我國使用較多的則是多噴嘴對置式水煤漿氣化技術、Shell 干煤粉氣化技術。下面就針對這幾種技術進行深入的分析，根據我國的實際情況選擇出最優的技術。

2 煤制甲醇煤氣化技術方案分析

以年產量為300 萬噸二甲醚作為研究對象，煤制甲醇項目煤氣化技術主要包括幾種方案，下面就對這幾種方案進行深入的介紹：

2.1 第一種方案 第一種方案就是使用水煤漿氣化工藝來生產合成氣，在對生產出的合成氣進行轉化、精制處理，待以上的工序完成之后，即可將甲醇生產為二甲醚。

2.2 第二種方案 第二中方案即使用BGL 煤熔渣氣化技術來生產合成氣，合成氣生產完成就即可將其轉化成為甲醇，再利用甲醇來生產二甲醚。在這種制造方案之中，BGL 氣化爐生產出的合成氣之中，含有較高的甲烷成分，但這些甲烷成分是可以進行回收與利用的，因此，在生產完成之后，可以使用PSA 來收集合成氣中的甲烷，再進行氧化，將生產出的合成氣合并至系統中。

2.3 第三種方案 第三種方案即使用Shell 技術將干煤粉轉化為合成氣，經過凈化之后即可得到甲醇，再利用甲醇來生產二甲醚。

3 煤制甲醇煤氣化技術方案經濟指標分析

方案一、方案二與方案三建設范圍大致相同，均包含工藝裝置、總圖運輸、公用工程系統、熱電聯產、煤儲運轉運、輔助生產設施等等，方案二與方案一與方案三相比，需要額外增加污水預處理系統、型煤制備系統、甲烷非催化部分氧化系統以及PSA。為了從這三種方案中篩選出經濟指標最為理想的方案，現將幾種方案的指標統一化，假設方案一、方案二與方案三二甲醚銷售量均為300 萬t/a，方案一、方案二與方案三副產品均納入制造成本中，通過計算與比較，可以得出各個方案的生產成本。目前國際油價為97.22 美元/桶，那么可以得出方案一、方案二與方案三的成本價格差別不大。

4 煤制甲醇煤氣化技術方案的比較

4.1 原料適應性比較 在使用多噴嘴對置式水煤漿氣化工藝時，應該保證原料煤的成漿性，這樣就可以有效的優化氣化裝置的工作效益，同時，還要控制好灰熔點FT，不宜過高，灰熔點FT 過高會影響設備的壽命，此外，還要采取科學的方法提高原料煤成漿性。對于BGL 而言，技術的關鍵就是控制好煤熔渣氣化工藝，并將煤粒度控制在6-50mm。而Shell 粉煤氣化工藝則對原料的含水量與灰分要求較高，需要將含水量控制在2%-5%，將灰分控制在10%-30%。

4.2 產品適應性比較 采用多噴嘴對置式水煤漿氣化工藝制得的合成氣汽氣比例為1.4:1，該種方式適宜用于甲醇、合成氨、羧基合成氣、氫的生產之中，生產的用途十分廣泛；采用BGL 煤熔渣氣化工藝生產得出的合成氣中甲烷質量分數為6%，因此，該種方式適宜用在合成天然氣與燃料氣的生產中，而使用該種方案時需要額外增加污水預處理系統、型煤制備系統、甲烷非催化部分氧化系統以及PSA，以便收集合成氣體中的甲烷，因此，這種方案的資金投入較高，也較為復雜；Shell 工藝使用的是廢鍋流程，在變換的過程中需要低水汽比變換流程、水蒸汽等，這就會導致低溫甲醇制造負荷增加。

4.3 各個方案資金投入情況分析 從各個方案資金的投入情況來看，多噴嘴對置式水煤漿氣化技術是最少的，Shell 工藝的投資最大，BGL 煤熔渣氣化工藝介于兩者之間，雖然從理論上而言，Shell 工藝不需要增加備爐，但是從國內外的實際生成情況來看，在生產的過程中還是需要增加少量備爐，這就會導致資金的投入量增加。

4.4 各個方案污水處理情況分析 多噴嘴對置式水煤漿氣化技術與Shell 技術都屬于潔凈生產技術，廢氣的排放量少，也容易處理，BGL 煤熔渣氣化工藝的污水中則含有油、氨與酚，與多噴嘴對置式水煤漿氣化技術與Shell 技術相比，廢水處理量雖然少，但是處理難度較大。目前，我國在污水處理方面相關的工藝還不成熟，考慮到這一因素，在使用BGL 工藝時，需要控制好煤種，在試燒完成后才能夠進行處理。

5 結語

本文對比了多噴嘴對置式水煤漿氣化技術、Shell 技術、BGL 煤熔渣氣化工藝的生產成本與技術要求，從原料、產品與投資方面進行了綜合的分析與比較，比較結果顯示，在保證原料質量的前提條件之下，多噴嘴對置式水煤漿氣化技術最為理想，該種生產方式是值得進行推廣與使用的。

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