水煤漿氣化生產甲醇配套變換工藝與布置探討

劉廣業 馬華鋒（陜西煤化能源有限公司，陜西咸陽713600）

水煤漿氣化生產甲醇配套變換工藝與布置探討

劉廣業 馬華鋒（陜西煤化能源有限公司，陜西咸陽713600）

文章將水煤漿氣化生產甲醇的工藝流程進行解釋，同時對此套變換工藝設備的布置特點進行了合理化的分析，接著開展了有關于CO變換工藝條件的選擇。希望大家對于甲醇配套變換工藝有一個較為全面的了解，同時能夠掌握此套工藝的主要特點，對于工藝的選擇有一個基礎的保障，從而達到對設備的最優處理，使得設備可以安全平穩運行，消除一些不必要的安全隱患，幫助更好的使用此種工藝進行生產。

水煤漿；生產；甲醇；配套變換工藝；布置

隨著國家經濟的快速發展，資源結構的變化越來越不穩定，同時國際原油的價格也在不斷進行浮動，這對我國經濟的發展起到了至關重要的影響，目前我國的煤化工技術處于一個相對成熟的階段，對于煤的深度加工已經較為熟練地進行了掌握，水煤漿氣化生產甲醇技術就是其中最為成熟的方式之一。配套變換是整個工程的核心所在，在變換的過程中可以對煤氣中氫氣和一氧化碳的比例進行較好的調節。以下就是具體的施工工藝和方法措施。

1 工藝流程概述及分析

1.1 主工藝流程概述

此項目的生產規模是180萬噸甲醇，雙系列設置是目前常見的工藝標準。部分耐硫變換流程是主要要求：對于煤氣化的粗煤氣一部分經廢熱鍋爐降溫、分離冷凝液后進入變換爐參與變換反應，其余的粗煤氣起到調節的作用，可以對鍋爐進行降溫處理、繼而與氣體進行變換，通過對爐子中流量的具體分配，從而可以保證甲醇過程中的原材料的控制。產生的變換氣可以實現后期的甲醇降溫使用。[1]

1.2 CO變換工藝條件的選擇

最佳的工藝條件是實現CO變換的基礎要求。在選擇好工藝條件的過程中，要保證CO的產量和質量，除此以外對于甲醇的產量也可以進行較好的提升，使用更低的能耗。在選取工藝條件的過程中必須綜合實際情況，選擇最優。

2 變換工藝的具體參數

2.1 變換壓力

由于轉化的存在，CO屬于等分子反應，轉化反應在所有氣體分子發生之后，氣體的量是恒定的，總的來說，總體積不會發生過大變化。因此，在正常運行的情況下，可以忽略變換壓力的效果。但在實驗條件下，為了保證轉化的效率，施加適當的壓力對轉化反應往往是會產生一定影響的。[2]

在整個施工過程中，一旦壓力發生提升，使得反應的速度不斷增加，針對此種情況，增加壓力的過程中也可以使得催化劑的效果得到充分的發揮。有一些數據表明，在4兆帕的變換條件之下，6.5兆帕的配套，對于催化劑的節約程度一般可以減少三分之一的數量。對于一些系統的熱回收可以起到較好的幫助。同等規模甲醇產量下，壓力越高就對于水蒸氣的產量越高，可以起到較好的節能減排作用。未來8.7兆帕的水煤漿氣化在未來會有很好的發展空間。

2.2 變換溫度

由于CO變換反應比較特殊，屬于可逆放熱反應，溫度的升高同時對變換反應速率和化學平衡會產生比較大的影響，所以在這種情況下，試劑和催化劑的條件一般是保持不變的，往往會調節反應的溫度，從而使得在轉換反應中釋放大量的熱，再出現故障的情況下可以用溫度來進行調節，從而可以起到真正的變換效果。因此，在實際的實踐中，溫度控制應遵循以下原則：首先，我們必須保證反應溫度在正常的操作溫度范圍內；其次要對于溫度和反應的熱量進行及時的調節，保持反應溫度是最合適的，例如冷卻等等，產生的變換氣可以實現后期的甲醇降溫使用。最后是催化劑的應用，充分利用其活初始溫度、操作溫度，一般控制在20-40攝氏度，值得一提的是，催化劑的使用可延長使用壽命和提高經濟效益。

3 工藝設備布置特點

3.1 傳統布置方案存在的問題

(1)由于粗煤氣的數量比較多，所以在處理工藝的過程中會存在比較多的占地面積。最大為DN900，最小也為DN600。管道的材料一般是不銹鋼，所以管壁往往比較厚。一般是按照實際的工藝流程對管道進行安排的。由于工藝流程較長，所以設備占地的面積是比較大的，前期的投資數量也比較大。

(2)變換爐操作檢修不便

變換爐是主要設備，在使用前需要向其中加入催化劑，同時中途需要更換催化劑，在實際操作的工作中，需要對溫度和壓力進行詳細的關注和理解。由此可見，在實際操作的過程中，要給后期的維修進行空間預留。舊方式中是將變換爐布置在框架內，變換爐四周都是管道，這對后期的維修以及實際的管理加催化劑都起到了極為不良影響。

3.2 布置工藝的改造

根據設備的實際特點，可以將其大致分為兩類：其中第一類的立式設備，變換爐、水分離器等是最主要的設備；第二類就是臥式設備，臥式儲槽、廢熱鍋爐和加熱器是主要的使用設備。由于操作的壓力是比較大的，在換熱的設備中需要使用焊接的操作，使得使用穩定，不至于產生裂縫。全焊接的方式可以不用預留裝修空間，只需要保留操作空間就可以。

優化后的配套變換工藝設備采用新型的框架式集成布置，通過上高層擴展的方式有效提高空間利用率，減少對于土地的占用。通過優化可以吧變換爐改造為平地，多余的地點可以作為通車通道。一般的立式設備往往是在同一條直線上，整體美觀，廢熱爐底部的管道可以適當放低，但是要保持高于水分離器的入口，如此就會從鍋爐的低端直接“步步低”的規律逐漸接入水分離器的入口。保證冷凝水可以順暢流到底部，對于底部“積液”的現象可以較好的避免。在將廢鍋轉移到位于框架頂部的平臺之后，這樣可以使得安全法的位置高于頂部的平臺，從而排放的效果可以更好的完善。

4 結語

目前我國的煤化工技術處于一個相對成熟的階段，對于煤的深度加工已經較為熟練地進行了掌握，水煤漿氣化生產甲醇技術就是其中最為成熟的方式之一,文章對有關于CO變換工藝條件的選擇進行了分析。希望大家對于甲醇配套變換工藝有一個較為全面的了解，同時能夠掌握此套工藝的主要特點。

[1] 向國軍.水煤漿氣化生產甲醇配套變換工藝與布置探討[J].廣東化工,2016,43(7):165-166.

[2] 孫銘緒,趙黎明,林彬彬等.水煤漿氣化生產甲醇配套變換工藝[J].化學工程,2015,39(11):99-102.