煤氣化制甲醇工藝原料煤消耗的影響因素

田希源

（兗礦國宏化工有限責任公司，山東鄒城 273500）

煤氣化甲醇工藝實際應用過程中，氣化原料煤占總能源消耗量的69%，對甲醇生產期間的整體經濟效益具有直接影響。為加快甲醇生產建設進程，需注重分析煤氣化制甲醇工藝的原料消耗情況，研究影響原料消耗量的影響因素，制定出與之相應的解決方案，切實提升煤氣化制甲醇工藝能源利用率，降低企業生產成本。

1 煤氣化制甲醇工藝概述

甲醇作為一種傳統化工原料，在化工行業中扮演的角色至關重要。隨著社會經濟逐漸趨向于新常態化發展，油價不斷上漲，甲醇應用范圍進一步拓展。為獲得最大化經濟效益，甲醇項目建設數量增多，約80%以上的甲醇均來源于煤炭轉化，因此煤炭供應量對甲醇生產質量及效率具有直接影響。

在甲醇生產過程中，下游化學衍生品數量十分豐富，通過有效利用，可以帶來巨大收益。從技術與經濟角度分析，甲醇經濟依然成為石油經濟的重要組成部分，大力發展以煤炭為基礎的甲醇產業，不斷擴展甲醇下游產品代替范圍，對推進社會可持續化發展具有重要意義。

2 煤氣化制甲醇工藝流程

2.1 氣化流程

首先配制煤漿，將原料煤輸送到棒磨機內，加入適量水，開展濕法磨煤工作。為保障煤漿穩定性，可以在研磨過程中加入添加劑，在煤漿濃度達到65%左右，將其降壓后送入到煤漿槽內準備氣化。

要求煤漿配制后的各項性能能夠滿足氣化標準，如將煤漿內的酸堿值維持在6～8。為根本上提升氣化環節的水資源利用率，可以將含有少量甲醇的沸水或甲醇精餾水作為煤漿用水。

氣化環節要求煤漿與氧氣進行充分的氧化反應，形成粗合成氣。氣體經過洗滌與冷卻后送至變換工段。氣化反應后的熔渣進入到激冷水室內分離。

2.2 變換環節

變換環節主要就是將氣體內的一氧化碳除去，通過過濾去除氣體內部雜質。在原料氣預熱裝置內部加熱到305℃后將一部分氣體送入變換爐，在水蒸氣及催化劑的作用下進行轉換，通過一系列的蒸汽過熱，控制溫度等方式，進入到中壓蒸汽發生裝置，最后冷卻到40℃后，進入低溫甲醇洗吸收系統內。另一部分氣體不進行變換反應，直接進入到低壓蒸汽發生裝置，待到溫度降至180℃后，進入到脫鹽水加熱器回收熱量，最后被傳輸至低溫甲醇洗吸收系統。

2.3 低溫甲醇洗環節

低溫甲醇洗環節主要分為吸收、溶液再生、氨壓縮制冷以及甲醇合成精餾環節，不同環節對煤氣化制甲醇工藝實施的正常質量與效率具有直接影響，需相關管理部門做好不同環節的生產管理工作，針對低溫甲醇洗環節特征，制定出相應的管理方案。舉例而言，在甲醇合成環節，應控制甲醇洗脫硫脫碳凈化后的氣壓數值，將甲醇合成循環器增壓至6.5MPa。利用氣冷反應裝置，將冷管預熱至235℃，使氣體進入到水冷反應裝置進行甲醇合成，將合成后的甲醇進行精餾處理，從根本上保障甲醇生產質量。

3 煤氣化制甲醇工藝原料煤消耗影響因素以及解決措施

3.1 煤質變化對原料煤消耗量的影響

為更好分析出各類變化因素對原料煤消耗量的影響，需收集原料煤消耗量與煤質等數據進行比較分析。以某生產企業階段性煤氣化制甲醇工藝實施期間的各類參數數值為例，原料煤消耗量的變化與煤自身低位發熱量的變化存在反比關系，在原料煤低位發熱量較高的情況下，煤耗量更低，氧氣的用量變低，則甲醇供應生產裝置運行效率變高。但由于發熱量較好的原料煤采購成本更大，為企業實際生產成本帶來較大負擔。

原料煤內部灰塵的變化與煤總體消耗量存在密切關聯，原料煤內部灰分含量越大，煤消耗量越大，原則上灰分含量控制在8%以內，隨著原料煤內部溶渣量的提升，耐火磚表面的沖刷與腐蝕顯著增加，導致耐火磚使用壽命縮短。

原料煤內部水分變化可直接決定煤漿生產期間的質量與效率。原料煤內水少，煤漿的黏稠度越小，流動性突出，可以制成濃度更高的水煤漿。

原料煤的進料粒度10mm透篩率達到90%以上，可以使水煤漿達到適合的粒度分布狀態，使磨機運行能耗量降低。在原料煤粗顆粒較多的情況下，煤漿表面黏度下降，流動性更佳。但由于受到粒子重力作用的影響，粗顆粒之間的凝聚作用更加顯著，引發煤漿分層、沉降等問題。

3.2 煤漿濃度對原料煤消耗量的影響

在煤氣化制甲醇工藝應用過程中，煤漿濃度越大，原料煤的實際消耗量越小。同時，煤漿濃度還可直接影響到泵送、氣化期間的能源利用率。在煤漿濃度較低的情況下，雖然能夠提升泵送效率，但進入到氣化過程中時的水分增加，為保持氣化反應溫度，則氧氣消耗量增多。在煤漿濃度過高的情況下，泵送會使煤漿出現分層或沉降等問題，導致泵送設備運行壽命縮短。

為解決煤漿濃度對原料煤消耗量及氣化爐產氣量等影響，建議將煤漿濃度控制在61%～65%。

3.3 甲醇合成氣成分對原料煤耗量的影響

煤氣化制甲醇工藝的合成階段，有效氣體中H2、CO的比例會直接影響甲醇合成的速率，H/C比例失調合成甲醇會大受影響，同時造成系統壓力波動合成氣放空。放空氣體量增加，原料煤單耗大幅增長。因此對甲醇合成階段的設施與流程進行不斷優化，減少甲醇合成期間的有效氣損失，提升原料煤實際使用效率，控制原料煤的消耗量。

3.4 生產管理對原料煤消耗量的影響

煤氣化制甲醇工藝實施的過程中，頻繁更換煤種會造成生產設備運行狀態不穩定，原料煤的消耗量增加，生產成本利用率降低。因此要結合氣化爐運行工藝指標與實際生產需求，選擇適宜的原料煤品種，合理配煤摻燒，根據黏溫曲線、灰熔點、灰分成分分析等指標合理調整氣化爐工況，確保原料煤綜合利用率。

煤氣化制甲醇期間的氣壓與溫度控制不到位，會導致煤耗指標不斷變化，使設備在運行過程中面臨著更大的故障隱患。為避免管理不當對原料煤消耗量造成的影響，嚴格生產期間工藝指標控制，合理控制煤氣內甲烷含量，提升氣體分解率，使煤耗量得到顯著控制。對生產設施進行定期運維，及時發現與解決設備運行過程中的故障問題。

注重提升煤渣質量，找尋到造成煤渣質量下降的癥結所在，對煤渣內的炭含量進行監測，嚴格控制渣中可燃物，及時調整氣化爐工況，提高原料煤消耗量的控制效果，對甲醇各生產環節進行深入分析，制定出有效解決方案。

4 結束語

總而言之，甲醇生產具有較高的專業性與連續性特征，注重控制煤氣化制甲醇工藝實施期間的原料煤消耗量，能夠更好節省實際生產期間的成本，幫助企業獲得最大化經濟效益。同時，相關管理部門也需加強甲醇生產期間的管理力度，控制煤氣化制甲醇工藝實施指標，確保甲醇生產高效穩定開展。