煤制天然氣低溫甲醇洗工藝改進(jìn)與優(yōu)化的分析

李天斌 王如琪

摘 要： 隨著煤制天然氣的廣泛應(yīng)用，對(duì)煤制天然氣低溫甲醇洗工藝進(jìn)行不定期改進(jìn)和升級(jí)，對(duì)提升煤制天然氣的產(chǎn)量和純度顯得十分重要。本文在對(duì)煤制天然氣低溫甲醇洗工藝流程和特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析的基礎(chǔ)上，分析了煤制天然氣低溫甲醇洗工藝存在的問(wèn)題，并闡述了具體的優(yōu)化方案，以期為相關(guān)人士提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞： 煤制天然氣；低溫甲醇洗；優(yōu)化方案

前言：隨著環(huán)保觀念在社會(huì)的廣泛流傳，對(duì)煤制天然氣的研發(fā)力度也陸續(xù)增大，低溫甲醇洗工藝是煤制天然氣的主要生成工藝，然而，現(xiàn)階段，該工藝還存在一定的不足之處，因此，探析煤制天然氣低溫甲醇洗工藝的改進(jìn)對(duì)策，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、煤制天然氣低溫甲醇洗工藝流程與特點(diǎn)分析

煤制天然氣通常指采用已開(kāi)采原煤，經(jīng)過(guò)氣化工藝來(lái)制造合成天然氣，在實(shí)踐中，業(yè)界往往把煤地下氣化也作為煤制天然氣的一種，全世界已投產(chǎn)的工業(yè)級(jí)煤制天然氣裝置較少，而中國(guó)的煤制天然氣在規(guī)劃產(chǎn)能層面規(guī)模列世界之最[1]。現(xiàn)階段，低溫甲醇洗工藝已經(jīng)生產(chǎn)煤制天然氣的主要方法，筆者將就其工藝特點(diǎn)與流程進(jìn)行綜合闡述：

（一）工藝流程

本研究以新疆伊犁新天煤化工有限公司為例，該企業(yè)的煤制天然氣年產(chǎn)量達(dá)到了20億m3，在氣頭上主要采用了賽鼎工程公司中的煤氣加壓技術(shù)。該工程項(xiàng)目的起建時(shí)間為2010年，到2016年年底竣工，2017年3月開(kāi)始正式生產(chǎn)。在低溫甲醇洗裝過(guò)程中，林德五塔中的工藝技術(shù)較為成熟。由于在碎煤加壓氣化操作過(guò)程中的溫度較低，而且煤氣之中還含有大量的烴化物等。為了將上述問(wèn)題解決，該企業(yè)對(duì)煤氣預(yù)洗系統(tǒng)進(jìn)行了深入開(kāi)發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)了低溫甲醇洗工藝生產(chǎn)。而在萃取室之中的操作，由于該種工藝屬于是第一次在工業(yè)之中進(jìn)行應(yīng)用，很容易出現(xiàn)一些新的問(wèn)題，如投料試車(chē)不穩(wěn)定等等。為此，該企業(yè)在后續(xù)工作之中采取了一系列改進(jìn)措施，并取得了很好的應(yīng)用效果。整體來(lái)看，當(dāng)原料氣經(jīng)過(guò)降溫之后，首先進(jìn)行的程序?yàn)榧状枷礈烀摕N，之后在出塔凈煤氣復(fù)熱之后進(jìn)入到下游裝置之中，進(jìn)而產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。除此之外，甲醇洗滌塔在預(yù)熱階段之中會(huì)產(chǎn)生大量的脫酸性氣體，為了提升應(yīng)用效果，人們需要在降溫之后對(duì)其進(jìn)行升華處理。

（二）工藝特點(diǎn)

新疆伊犁新天煤化工有限公司在整個(gè)甲醇洗滌過(guò)程中具備以下特點(diǎn)：第一，甲醇洗滌塔為1臺(tái)，在工作過(guò)程中保持自上而下的利用特點(diǎn)，對(duì)甲醇進(jìn)行選擇性吸收，將其中的硫化氫、二氧化碳等物質(zhì)去除。在塔內(nèi)，主要以固定閥和規(guī)整填料為主，上下塔徑保持一定的同步。其次，在輕烴提取過(guò)程中，需要的操作壓力為0.9MPa，節(jié)省了很多操作流程，如甲醇水泵的應(yīng)用等，使得整體結(jié)果得到了簡(jiǎn)化。再次，富流甲醇經(jīng)過(guò)串聯(lián)的兩塔氮?dú)膺M(jìn)行濃縮，進(jìn)而對(duì)硫化氫物質(zhì)進(jìn)行控制。另外，在甲醇和水的分離過(guò)程中，甲醇蒸汽將會(huì)直接進(jìn)入到再生塔之中，之后對(duì)冷凝器塔頂進(jìn)行設(shè)計(jì)，在降低能源消耗量的同時(shí)，降低了企業(yè)在生產(chǎn)中的成本投入。為了進(jìn)一步提升分離效果，相關(guān)工作人員還會(huì)在塔頂設(shè)計(jì)一個(gè)泠凝器，將回流泵等設(shè)備的安裝省去，此時(shí)，冷卻水的來(lái)源轉(zhuǎn)移到增壓泵之中，確保整個(gè)回流比與具體要求相符。最后，人們進(jìn)行了原料氣氨預(yù)洗塔的設(shè)計(jì)，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)氨和塵含量的有效降低。

二、煤制天然氣低溫甲醇洗運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題

筆者在深入調(diào)研煤制天然氣低溫甲醇洗運(yùn)行過(guò)程中存在的問(wèn)題后，共總結(jié)為以下幾點(diǎn)：第一，設(shè)計(jì)人員未將事故噴淋甲醇管安裝在冷卻器內(nèi)，若生產(chǎn)環(huán)節(jié)一旦發(fā)生異常，極容易因結(jié)冰導(dǎo)致冷卻管內(nèi)外部壓力差瞬時(shí)升高，這也在一定程度上增加了停車(chē)事故的發(fā)生概率，在首次開(kāi)車(chē)導(dǎo)氣候，冷卻器因內(nèi)外部壓力差過(guò)高，發(fā)生了結(jié)冰堵塞現(xiàn)象。第二，由于萃取器的容積較小，使得原料在萃取器中的停留時(shí)間較短，若萃取室中的甲醇水發(fā)生溢流，容易對(duì)其分離和萃取過(guò)程產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響，且容易導(dǎo)致操作符合無(wú)限期增大。在調(diào)研溢流的原因后發(fā)現(xiàn)，漏斗放置位置過(guò)高是溢流發(fā)生的主要原因，因此，工作人員應(yīng)對(duì)漏斗的位置進(jìn)行合理放置，嚴(yán)格執(zhí)行三查四對(duì)操作，提升萃取過(guò)程的規(guī)范性。第三，在提餾階段為設(shè)置加堿系統(tǒng)，使得分離塔無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)酸性物質(zhì)的有效分離，對(duì)下一環(huán)節(jié)的生產(chǎn)操作產(chǎn)生了嚴(yán)重的不良影響。第四，本工藝系統(tǒng)中含有3個(gè)精餾塔，再沸器采取單臺(tái)配置的形式，這也使得粉塵油膩容易對(duì)再沸器造成堵塞，使得蒸汽大量進(jìn)入甲醇中，這也容易導(dǎo)致甲醇的含水量超出標(biāo)準(zhǔn)要求。

基于以上問(wèn)題，筆者認(rèn)為，為了確保生產(chǎn)的正常運(yùn)行，對(duì)煤制天然氣低溫甲醇洗工藝進(jìn)行及時(shí)改進(jìn)，顯得十分必要。

三、煤制天然氣低溫甲醇洗工藝的改進(jìn)方案

（一）針對(duì)油室進(jìn)水問(wèn)題的改進(jìn)方案

油室進(jìn)水問(wèn)題現(xiàn)已成為煤制天然氣生產(chǎn)過(guò)程中的主要問(wèn)題之一，針對(duì)這一問(wèn)題，通過(guò)適量提升萃取器內(nèi)隔板的高度，則能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)進(jìn)水問(wèn)題的有效解決。實(shí)踐研究表明，通過(guò)將隔板高度加高5厘米，油室進(jìn)水問(wèn)題未再發(fā)生。

（二）針對(duì)冷卻器結(jié)冰堵塞問(wèn)題的解決方案

在實(shí)踐研究中，筆者發(fā)現(xiàn)，在開(kāi)車(chē)導(dǎo)氣后不久，隨著壓力差的增大，二氧化硫?yàn)槠浜烷W蒸氣的溫度逐漸下降結(jié)冰，考慮與原料冷卻器氣道結(jié)冰具有較強(qiáng)的相關(guān)性。而通過(guò)借用冷卻器I的排氣口，實(shí)施噴淋滑冰方式，僅僅用了2.5h，即實(shí)現(xiàn)了對(duì)冷卻器結(jié)冰堵塞問(wèn)題的有效解決，實(shí)現(xiàn)了對(duì)停車(chē)事故的有效預(yù)防。據(jù)此可認(rèn)為，將噴淋甲醇管線(xiàn)安裝于原料氣冷卻器中，具有較強(qiáng)的可行性。

（三）針對(duì)氨預(yù)洗塔的改進(jìn)方案

為了實(shí)現(xiàn)促進(jìn)氨預(yù)洗塔除油、除塵效果的充分提升，在確保原料氣管線(xiàn)在塔釜正常液面下方的基礎(chǔ)上，在管線(xiàn)頭設(shè)置篩孔，有助于促使原料氣進(jìn)入底部塔盤(pán)，借助于鍋爐水實(shí)現(xiàn)對(duì)氨氣的過(guò)濾[2]。實(shí)踐研究證實(shí)，在開(kāi)車(chē)負(fù)荷導(dǎo)氣后，發(fā)生了液泛現(xiàn)象，而原料氣管線(xiàn)若超出塔釜的正常頁(yè)面，則無(wú)液泛現(xiàn)象發(fā)生。因此，工作人員可采取適當(dāng)提升塔釜液位的方式，使氣管線(xiàn)始終高于液面，則能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)液泛?jiǎn)栴}的有效解決。在對(duì)液泛的原因進(jìn)行綜合分析的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，若液下管線(xiàn)的套筒管徑較小，無(wú)法為氣液混合物的排出提供途徑，使得液體下部的阻力較大，進(jìn)而誘發(fā)液泛現(xiàn)象。因此，工作人員可在拆除原有的套筒后，增設(shè)較大管徑的套筒，并在投入運(yùn)行后，適當(dāng)提高液位，以此來(lái)預(yù)防液泛的發(fā)生。

（四）針對(duì)熱再生塔回流泵的改進(jìn)方案

本次設(shè)計(jì)的熱再生塔回流泵管井較小，回流量有效，對(duì)甲醇再生形成了阻礙。因此，相關(guān)工作人員應(yīng)盡量選擇管線(xiàn)較長(zhǎng)、管徑較小和阻力較大的回流泵，將其與管徑為80mm的管線(xiàn)并聯(lián)，從而促進(jìn)回流量的充分提升。

結(jié)論：綜上所述，本研究所采用的低溫甲醇洗技術(shù)已經(jīng)趨近于完善，但仍存在一定程度上的缺陷，工作人員應(yīng)結(jié)合其運(yùn)行過(guò)程中的具體問(wèn)題，對(duì)該工藝流程進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，促使煤制天然氣的純度和生產(chǎn)效率能夠充分提升，提升企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)收益。

參考文獻(xiàn)

[1]王大利，王金艷.煤制天然氣低溫甲醇洗廢氣處理工藝[J].化工管理，2018（18）：168-169.

[2]郭建民，李永亭.煤制天然氣低溫甲醇洗工藝改進(jìn)與優(yōu)化探討[J].煤化工，2018，46（02）：10-12+16.