煤制甲醇安全生產(chǎn)及安全隱患

魏甜甜

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037009)

引 言

在新經(jīng)濟(jì)常態(tài)下，工業(yè)生產(chǎn)為經(jīng)濟(jì)發(fā)展所做出的貢獻(xiàn)與日俱增，雖然一些新興產(chǎn)業(yè)不斷出現(xiàn)，但是，工業(yè)生產(chǎn)的地位仍不可忽視。煤制甲醇是對煤的一種深加工和再處理，來獲得所需的化學(xué)制劑，為工業(yè)發(fā)展提供支持。具體開展過程中，要消除安全隱患，保證煤提煉的高效性，節(jié)約能源。為此，筆者對煤制甲醇生產(chǎn)中的安全隱患與應(yīng)對方案的有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了深度研究，助力于該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 煤制甲醇工藝流程設(shè)計

在進(jìn)行煤制甲醇的生產(chǎn)過程中，主要的原料就是煤，但是，在現(xiàn)實中各地方煤的品質(zhì)是不同的，所以，在生產(chǎn)甲醇的過程中，其工藝流程需要根據(jù)實際情況來進(jìn)行具體調(diào)整。一般而言，煤制甲醇使用的是固定床氣化法先合成水煤氣，為甲醇生產(chǎn)提供原料，使用的工藝主要是單醇技術(shù)和合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇工藝[1]。其中，合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇工藝的生產(chǎn)效能較低，每年在10萬t左右。還有一種是使用氣流床氣化法制備水煤氣，產(chǎn)能較大，單套裝置的產(chǎn)能可以達(dá)到20萬t/a，主要工藝包括氣化環(huán)節(jié)、凈化環(huán)節(jié)、甲醇合成環(huán)節(jié)、甲醇精制環(huán)節(jié)，具體流程如圖1所示。

2 煤制甲醇安全生產(chǎn)操作過程

2.1 氣化過程

首先，進(jìn)行煤漿制備，主要的流程是由煤運(yùn)系統(tǒng)將煤干基輸送到煤貯斗，然后經(jīng)過稱重給料機(jī)對輸送質(zhì)量進(jìn)行調(diào)控，符合要求之后，送入棒磨機(jī)(需要加入一定的清水，濕法研磨)，加入添加劑，控制pH在6～8左右。出棒磨機(jī)的煤漿濃度控制在65%左右，然后經(jīng)過加壓輸送至氣化工段煤漿槽；其次，進(jìn)行氣化。這一過程中，煤漿與氧氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，產(chǎn)生粗合成氣體，然后進(jìn)入氣化爐中。反應(yīng)時的具體參數(shù)設(shè)置：壓力6.5 MPa(G)，溫度控制在1 350 ℃～1 400 ℃。具體反應(yīng)方程式如式(1)、式(2)。

圖1 煤制甲醇工藝流程圖

(1)

(2)

其三，進(jìn)行灰水處理，將氣化過程中產(chǎn)生的灰水進(jìn)行渣水分離，為了降低能源浪費(fèi)，維護(hù)生態(tài)環(huán)境，處理后的水在檢驗之后循環(huán)使用。

在實踐當(dāng)中，對于氣化的方法主要有德士古水煤漿氣化和Shell氣化兩種。總結(jié)其優(yōu)缺點如第120頁表1所示。

2.2 低溫甲醇洗

這一過程中，主要是設(shè)置一定的低溫環(huán)境，然后進(jìn)行清洗，清洗的主要目標(biāo)是脫除變換氣中的CO2、全部硫化物、其他雜質(zhì)和水，具體步驟如下：

表1 不同氣化方法的優(yōu)缺點

第一，吸收系統(tǒng)。對于變換氣體，先進(jìn)入一級冷卻器、氨冷器、分離器進(jìn)行處理，然后，進(jìn)入二級冷卻器進(jìn)行冷卻，冷卻標(biāo)準(zhǔn)為-20 ℃，經(jīng)過變換器甲醇吸收塔處理之后，依次脫除H2S+COS、COS，然后，再從吸收塔中輸出。輸出后在溫度為-49 ℃的條件下由二級原料氣冷卻器進(jìn)行冷卻處理，一級原料氣冷卻器對其進(jìn)行加熱，去除甲醇合成單元。最后，進(jìn)行檢測，標(biāo)準(zhǔn)為CO2體積分?jǐn)?shù)保持在3.4%，(H2S+COS)體積分?jǐn)?shù)<0.1×10-6；第二，溶液再生環(huán)節(jié)。將高壓閃蒸器上部和底部產(chǎn)生的無硫甲醇富液，含硫甲醇富液導(dǎo)入H2S濃縮塔當(dāng)中，進(jìn)行閃蒸汽提，使用的主要方式是低壓氮?dú)馄岱āz測的標(biāo)準(zhǔn)是，如果塔底流出的甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)在100×10-6以下，那么需要進(jìn)行再次處理，將其輸送至煤漿制備工序或者是全廠的污水處理系統(tǒng)[2]。低溫甲醇洗預(yù)洗再生系統(tǒng)見圖2。

2.3 甲醇合成及精餾

合成氣壓力保持在5.6 MPa左右，并與甲醇合成循環(huán)氣混合，然后由壓縮機(jī)對其進(jìn)行加壓，使壓力達(dá)到6.5 MPa，經(jīng)過冷管反應(yīng)器預(yù)熱，溫度為235 ℃，在水冷反應(yīng)器作用下合成甲醇，而對于CO、CO2以及H2則是在Cu-Zn催化下，形成粗甲醇，反應(yīng)溫度為240 ℃，氣體出口溫度保持在250 ℃，將其經(jīng)過低壓蒸餾發(fā)生器等進(jìn)行冷卻，溫度為40 ℃，然后由甲醇分離器對其分離。對于甲醇精餾，主要是對粗甲醇進(jìn)行精餾系統(tǒng)處理，然后合成出符合濃度要求的甲醇，精餾系統(tǒng)主要由預(yù)精餾塔、加壓塔、常壓塔組成[3]，見圖3。

圖3 甲醇精餾裝置工藝圖

3 生產(chǎn)過程中的安全隱患及應(yīng)對措施

3.1 安全隱患

煤制甲醇生產(chǎn)過程中，主要的安全隱患表現(xiàn)為：由于整個生產(chǎn)過程中，相應(yīng)的氣體都具有易燃易爆的特性，所以發(fā)生火災(zāi)和爆炸的風(fēng)險較大；一些氣體為有毒氣體，容易產(chǎn)生窒息和中毒，對操作人員生命危害嚴(yán)重；生產(chǎn)過程中，需要進(jìn)行冷卻和加熱，且低溫和高溫的溫度都相對較高，如果操作不當(dāng)，將會造成燙傷和凍傷；整個生產(chǎn)流程設(shè)備較多，組成復(fù)雜，且設(shè)備高度較大，高空作業(yè)環(huán)節(jié)較多，存在一定的墜落風(fēng)險；生產(chǎn)過程中的機(jī)械操作和用電設(shè)備較多，操作不當(dāng)會產(chǎn)生機(jī)械損傷和一定的觸電危險。

3.2 防范措施

首先，在生產(chǎn)之前，要對相關(guān)人員進(jìn)行上崗前培訓(xùn)，培訓(xùn)的主要內(nèi)容包括安全生產(chǎn)知識、設(shè)備使用技術(shù)、突發(fā)情況應(yīng)對方法、自救能力提升等，并對培訓(xùn)結(jié)果進(jìn)行考核，不符合要求的人員不允許從事有關(guān)工作；其次，加強(qiáng)生產(chǎn)過程中的監(jiān)督和檢查，實施全過程的動態(tài)監(jiān)管，并采取責(zé)任制模式，對有關(guān)情況進(jìn)行及時匯報，保證機(jī)械設(shè)備、電力設(shè)備、防護(hù)設(shè)備等的使用性能；第三，設(shè)置合理的應(yīng)急救助方案，對于可能發(fā)生的風(fēng)險進(jìn)行防護(hù)方案的制定，以保證人身安全為基本原則，降低事故發(fā)生的影響范圍；其四，使用一些性能較好的高端設(shè)備，對相應(yīng)的工藝設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化，將安全生產(chǎn)作為設(shè)計的主要原則，消除片面的以經(jīng)濟(jì)目標(biāo)為主要原則的思想，這樣才能提高安全生產(chǎn)能力；其五，對于國家有關(guān)方面的政策要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，如，《化學(xué)品生產(chǎn)單位特殊作業(yè)規(guī)范》、《中華人民共和國爆炸場所電氣安全規(guī)程》等，加強(qiáng)安全生產(chǎn)的意識[4]。

4 結(jié)語

對于煤制甲醇的安全生產(chǎn)工作要加強(qiáng)重視，制定科學(xué)可行的生產(chǎn)工藝，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、安全效益、質(zhì)量效益的統(tǒng)一，從人、機(jī)、料、法等各方面來提升安全生產(chǎn)能力，并加強(qiáng)過程管控，嚴(yán)格按照相關(guān)要求開展有關(guān)工作，為我國煤制甲醇產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展提供有力保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李宗鵬.煤制甲醇生產(chǎn)過程中存在的安全隱患及應(yīng)對措施[J].化工管理,2016(25):142.

[2] 邵永飛.煤制甲醇生產(chǎn)過程中存在的安全隱患及應(yīng)對措施[J].化工管理,2017(1):109.

[3] 樊明明.煤制甲醇生產(chǎn)過程中存在的安全隱患及應(yīng)對措施[J].石化技術(shù),2017,24(5):142.

[4] 王小潤.煤制甲醇生產(chǎn)過程中存在的安全隱患及應(yīng)對措施[J].工程技術(shù):全文版:124-125.