煤制甲醇、乙二醇聯合生產裝置優質運行技術探討

摘 ?要：河南能源化工集團新鄉中新化工有限責任公司煤制甲醇、乙二醇項目，項目原設計為200 kt/a煤制甲醇，后期在原設計基礎上增加200 kt/a煤制乙二醇裝置，因前期設計未考慮到乙二醇項目，兩套裝置在聯合生產過程中存在諸多問題，主要包括公用工程蒸汽、氧氣、氮氣和煤氣調配等方面優化磨合，通過實施技術改造，將兩套裝置產能和效能達到最優運行狀態。

關鍵詞：高負荷;瓶頸;收率;能耗

1 裝置概況

河南能源新鄉化工園區是河南能源化工集團的全資二級子公司，該園區擁有年產20萬噸甲醇及20萬噸乙二醇兩套主生產裝置，其中甲醇裝置于2011年9月投產、乙二醇裝置于2012年3月投產。乙二醇裝置為河南能源的首套投入生產運行的項目，為集團其他四套乙二醇項目的開車運行有很大的示范作用，同時作為河南能源化工產業調整產業結構的重點項目，一時間備受業界關注。

新鄉化工園區為兩套主產品生產裝置配套建設有2臺750t/d粉煤加壓航天氣化爐、4臺150t/h循環流化床鍋爐、40000Nm3/h空分裝置、低水氣比變換裝置、大連理工技術低溫甲醇洗裝置以及79200Nm3/h變壓吸附制備高純度的CO、H2產品氣裝置等，整套生產系統全部工藝設計國產化、設備國產化率達到90%以上，屬綜合性現代煤化工企業。

2 生產運行瓶頸和優化方案

兩臺航天粉煤加壓氣化爐為該技術的工業化生產首套推廣裝置，設計單臺投氧量15500Nm3/h，出系統干基氣量只有95000Nm3/h左右，后系統產能利用率不高。此情況，氣化爐的負荷提升就顯得尤為迫切。匹配到相關的氧量、氮氣量等物料也需相應優化提升，最終最大限度的釋放裝置產能，實現效益最大化。

2.1氣化爐的負荷提升

現狀：氣化雙爐達到110%高負荷穩定運行，單爐干基煤氣量最高達到65000Nm3/h，最低62000Nm3/h，出氣化干基氣量總和在125000Nm3/h以上，比設計值增加20%。本系統兩臺氣化爐運行配備一套渣水處理系統，在高負荷運行下水質問題一直困擾長周期運行，在2018年之前氣化雙爐A級運行最高不超過70天，運行到60天以后氣化爐下降管與上升管之間積灰嚴重，氣化爐激冷室液位偏低，渣口壓差最高到達200KPa，出口溫度最高達220℃以上（正常運行210℃以內）。

目標：最終目標實現氣化雙爐負荷提升至113%，干基總量提升至130000Nm3/h，長周期穩定運行。

存在問題：配套渣水系統處理能力偏低，水質指標不合格，導致氣化爐不能實現長周期、高負荷運行。

解決辦法：2018年開始針對灰水硬度偏高增設了一套灰水除硬裝置，投運后灰水硬度由2000mg/l以上降低至500mg/l以內，達到預期效果，另一方面嚴格水質管控，針對絮凝劑和分散劑的添加量制定完善的管理制度，降低了加藥成本，改善了水質。

穩定煤質，因前期煤炭采購困難，2018年上半年以前氣化爐入爐煤種最少需要3種煤種進行摻配，常用煤種更是達到15種之多，經常兩三天更換一次煤種，煤質變化非常不利于氣化爐工況穩定運行，渣口壓差最高上漲到200kpa以上，通過長期合同穩定煤炭采購，目前基本上保存兩個煤礦為主力煤種，煤質的穩定大大降低了爐況的波動。

經過各方面的努力在2019年2月裝置開車后氣化雙爐110%高負荷A級運行達到103天。（氣化爐況停車前工況非常穩定，因后系統問題被迫短停檢修）

2.2氮氣的負荷提升瓶頸及改造方案

瓶頸：目前空分中壓氮氣流量達到17500Nm3/h以上，原設計在12000Nm3/h，實際使用量已經遠超設計值，由于中壓氮氣產出量遠超設計值導致低壓板式換熱器溫差增大超出設計值4℃，長期運行有可能導致低板因溫差產生應力導致板換泄漏。

改造方案：新增一臺低壓氮氣壓縮機，計劃從空分上塔頂部低低壓氮氣管線（50KPA）抽出一股氮氣8000Nm3/h左右，經過氮壓機加壓至0.8MPa并入0.44MPa、0.7MPa管網降低中壓氮氣采出量。（低低氮總量在20000Nm3/h左右，正常送水冷塔，抽出量不影響水冷塔減溫）

2.3氧氣負荷優化提升

現狀：因氣化負荷提升和乙二醇用氧影響，氧量需要維持在39500Nm3/h以上，空分裝置設計氧負荷為40000Nm3/h，目前已經基本達到滿負荷運行。

目標：氣化氧負荷提升至17500Nm3/h、乙二醇氧量提升至5000Nm3/h。空分至少需要達到40000Nm3/h氧氣外送才能滿足兩套裝置高負荷生產需要。考慮到管網消耗和氧負荷變化需要提供41000Nm3/h外送氧氣才能確保裝置穩定生產。

存在問題：增壓機負荷提升后機組主推溫度和軸承位移逐步增大，負荷提升困難，難以滿足41000Nm3/h氧氣需要。

解決措施：

1、更換增壓機軸瓦及干氣密封。

2、增加一臺低壓氧泵（因乙二醇使用氧氣壓力為0.5MPa）從液氧儲罐直接加壓后供給乙二醇使用，大大降低了空分裝置的運行難度，使兩種產品的產能達到最大。

2.4氨冰機負荷再平衡

現狀：因裝置改造后系統擴能等原因，導致冰機負荷能力不足，設計最大制冷量為4400KW，實際運行時在夏季最高冷量需求約為4700KW，制約了裝置在高溫天氣下的運行負荷，為此需要對系統的冷量進行再平衡。

解決措施：首先，定期對機組水冷器進行徹底物理清洗，保證最佳運行效果;其次，對低溫甲醇洗裝置的四臺氨冷器冷量重新調配，優先保證吸收塔主洗段和硫化氫吸收段的兩臺氨冷器的冷量需求，適當降低甲醇中壓閃蒸段的氨冷器負荷，在不增加冷量需求的基礎上進行冷量優化，使吸收塔進塔甲醇溫度下降近1.5℃。

空分裝置預冷系統使用氨冰機來4℃液氨提供冷量，將脫鹽水多介質產水由22℃降低至7℃，裝置生產進入夏季后系統冷量不足一直困擾負荷提升，增加溴化鋰制冷機組后將氨冷器停用，氨冰機負荷明顯降低，且溴化鋰能滿足空分降溫需要。

3 結束語

隨著近幾年乙二醇工藝的不斷升級改造，更趨于適應工業化生產需要，但煤制乙二醇裝置的大量上馬，成本優勢更加凸顯出來，只有更經濟、更節能、更環保的裝置才能適應國內煤制乙二醇生存、發展的要求，新鄉中新化工有限責任公司200 kt/a煤制甲醇、乙二醇裝置經歷八年左右的時間沉淀，從系統穩定性和節能優化改造上敢于嘗試，通過不斷探索和努力，兩套系統更加安全、高效運行，提高了裝置整體競爭力。

參考文獻

[1] ?李建峰.煤制乙二醇項目變壓吸附裝置綜合改造總結[J].中氮肥，2019（03）：72-75.

[2] ?張愛民，趙韻.煤制乙二醇變壓吸附CO產品氣產量提升的探索與實踐[J].化工管理，2018（33）：216-217.

作者簡介：申曌，河南信陽，助理工程師，畢業于河南工業大學應用化工工藝專業，現任新鄉中新化工有限責任公司甲醇分廠工藝副廠長，長期從事化工生產工作。