8.7MPa水煤漿加壓氣化技術工業化應用技術研究總結

毛凱 張君 閆來洲（蒲城清潔能源化工有限責任公司，陜西蒲城715500）

0 引言

蒲城清潔能源化工有限責任公司由陜西煤業化工集團公司和中國長江三峽集團公司共同出資設立，注冊資本70億元，負責建設和運營180萬噸/年甲醇、70萬噸/年聚烯烴項目，廠址位于陜西蒲城渭北煤化工業園區。項目總投資199.5 億元，2010年開工建設，2014年底建成投產。

項目主要工藝過程為：以煤為原料，經水煤漿加壓氣化制取合成氣，經變換、凈化及甲醇合成得到中間產品甲醇，采用DMTO二代技術生產乙烯、丙烯并經聚合最終生產聚乙烯、聚丙烯產品。主要產品為：30 萬噸/年聚乙烯（PE）、40 萬噸/年聚丙烯（PP）。

作為全球首套使用DMTO-II 技術和首次在同類裝置采用8.7MPa水煤漿加壓氣化技術的大型現代煤化工項目，對于升級和發展新型煤化工產業具有極為顯著的示范引領作用。以陜西神木豐富的長焰煤為原料，采用國內外先進、成熟的工藝技術，通過生產甲醇制取烯烴，實現了煤炭資源的高效、清潔轉化利用，具有技術裝備先進、自動化程度高、綜合能耗低、水資源豐富、交通物流便捷等多方面的顯著優勢。

公司氣化裝置采用8.7MPa德士古水煤漿氣化技術，共設置6 臺氣化爐（4 開2 備）；單臺氣化爐投煤量約2400t/d，為目前在運德士古氣化工藝中壓力等級最高，單爐投煤量最大的裝置。為保證氣化裝置的安全、穩定、高負荷運行，自我公司2014 年10 月份氣化爐首次投料成功至今，一直致力于8.7MPa 水煤漿氣化工藝的工業化應用研究之中；截止目前為止，共完成包括工藝燒嘴改造研究、氣化爐下降管改型、激冷水泵攻關、鎖斗循環泵變頻改造等多項技術革新，創造了氣化裝置連續運行459天，氣化爐單臺運行最長81天的成績。

通過8.7MPa水煤漿氣化工藝的工業化研究的推進，保證了我公司甲醇中心的連續、穩定、高負荷運行；氣化爐倒爐及檢修頻次大大降低，從而大大降低了檢修費用。為整個行業提供了實際運行數據，為高壓煤氣化技術趨向成熟化給與了強有力的支撐，使行業推行大型化工生產奠定了基礎。

1 技術研究內容

根據公司工藝特點，在2010 年進行充分調研后，對比各個氣化工藝特點，我公司選用德士古8.7MPa 水煤漿加壓氣化技術，該工藝創造了水煤漿氣化壓力等級最高、單爐生產能力世界最大、氣化裝置總生產能力最大的“世界三最”。為做好該項目的工業化運行，我公司自2014 年10 月氣化爐首次投料成功后一直致力于8.7MPa水煤漿氣化工藝的工業化應用研究之中。

我公司的氣化裝置主要任務是原料煤經煤漿制備、煤漿氣化、粗工藝氣洗滌、一氧化碳變換等工序，產出工藝氣并初步處理，把合格工藝氣送往低溫甲醇洗，最終為甲醇合成提供原料氣。同時通過灰水處理等工序回收熱量和水，排出固體廢棄物。主裝置包括原料儲存與準備、煤漿制備、氣化、灰水處理、變換、沉渣池等工段。本裝置設置的設計能力大約為9588噸干基煤。一共設有6個氣化系列，6臺φ3200×4150mm氣化爐，4臺運行，2 臺備用，氣化壓力為8.7Mpa（A）。系統設置6 套氣化爐系統、2 套變換系統、灰水處理6 套高、中、低、真空閃蒸系統與氣化爐一對一、共用3套細灰沉降系統。

2 技術優勢

（1）氣化裝置壓力等級的提高更加有利于氣化反應，比氧耗＜360Nm3/KNm3，比煤耗＜600kg/KNm3、碳轉化率＞99.8%，均優于設計值，更優于6.5MPa的氣化爐。

（2）同規模比6.5MPa 的氣化裝置減少一臺氣化爐，因此大規模氣化裝置選擇高壓力等級更加有利于工廠化運行。

（3）采取8.7Mpa 氣化技術可實現甲醇的等壓合成，減少了壓縮機的投資及維護費用。

3 應用情況

針對8.7Mpa水煤漿氣化工藝特點，結合我公司實際運行情況，自2014年10月首次運行至今，我公司針對氣化裝置工藝運行瓶頸，先后突破了工藝燒嘴運行周期短、激冷水泵氣蝕、氣化爐下降管變形、鎖斗循環泵出口管線易磨穿改造等技術難題，具體情況如下：

（1）調整工藝燒嘴頭部尺寸，將燒嘴環隙由4.16mm逐步調整為6.15mm，燒嘴冷卻水夾套承插焊改為對接焊，并在焊縫處增設高溫耐火氈保護層。經過改造后目前氣化工藝燒嘴最長運行時間達到81天，平均運行時間由之前25天延長至60天。

（2）更改氣化爐下降管強度，將氣化爐下降管厚度由原設計的6mm更改為10mm，解決了氣化爐投料過程中下降管頻繁變形、損壞問題。

（3）根據激冷水泵性能曲線將低壓灰水改造至激冷水泵入口，解決了氣化爐在開停車階段水溫高、壓力低易氣蝕問題。

（4）更改磨煤機筒體螺栓形式，解決了磨煤機筒體漏漿嚴重問題；完成磨機主減速機改造，解決了磨機小齒輪斷齒問題。

（5）更改鎖斗循環水泵為變頻泵，降低鎖斗循環水泵出口流速，解決了鎖斗循環管線磨穿問題。

（6）優化系統配置，將3臺除氧水槽氣、液相進行聯通，解決了除氧槽操作壓力不穩，除氧槽內件損壞導致的高壓灰水泵損壞問題；將3臺沉降槽進料管進行聯通，改沉降槽運行模式為2開1備，確保了系統的穩定。

（7）將沉降槽底流泵出口管線由4″更改為6″降低管道流速，解決了此段管線易磨穿問題，將運行周期由半年提高至一年半。

（8）為解決高壓氣化灰水硬度高、NH4-N 值高等因素導致的，自2015年開始對灰水除硬、除氨進行技術研究，現已建成灰水蒸氨、除硬裝置并投入運行，將灰水中總硬度由1800mg/L降至50mg/L 以下，將NH4-N 值由1200mg/L 降至300mg/L 以下，大大緩解灰水管道、設備的結垢。

（9）更改閃蒸系統減壓角閥結構型式，延長角閥緩沖罐并更改緩沖罐內部堆焊材質，將其使用壽命由初期的20天延長至200天左右。

2014年10月26日至今，經過三年時間的不斷摸索及研究，目前氣化單爐運行平均時間由最初的20 天左右延長至60 天；氣化爐單爐運行時間最長達到81天；氣化裝置連續運行時間達到359天；氣化裝置負荷平均達到105%；甲醇負荷達到115%。

4 結語

通過8.7MPa 水煤漿氣化工藝的工業化研究的推進，保證了我公司甲醇中心的連續、穩定、高負荷運行；氣化爐倒爐及檢修頻次大大降低，從而大大降低了檢修費用。

通過8.7MPa 水煤漿氣化工藝的工業化研究，為整個行業為提供了實際運行數據，為高壓煤氣化技術趨向成熟化給予了強有力的支撐，使行業推行大型化工生產奠定了基礎，具有較高的示范意義。