流化床鍋爐雜醇濃縮摻燒應用研究

郭振宇

流化床鍋爐雜醇濃縮摻燒應用研究

郭振宇

（河南能源化工集團濮陽龍宇化工有限責任公司，河南 濮陽 457000）

介紹濮陽龍宇二甲醚、精餾雜醇組成及采出情況，分析了雜醇濃縮方案、所需設施及雜醇濃縮設施改造后的運行情況，探討了雜醇濃縮后送入鍋爐燃燒的設計思路、詳細改造方案及運行效果。

雜醇；濃縮；甲醇

濮陽龍宇化工有限責任公司前身為濮陽市甲醇廠（成立于1998年），于2007年被永城煤電控股集團有限公司收購。濮陽龍宇化工由航天爐粉煤加壓氣化生產合成氣，采用低壓合成法年產20萬t甲醇，甲醇深加工年產10萬t二甲醚及副產3萬t硫磺。甲醇精餾及二甲醚裝置使用原料皆為甲醇合成裝置所產粗甲醇。粗甲醇中除含有甲醇和水外還含有少量乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、石蠟等高級烴類，這些雜質沸點處于甲醇與水之間，目前裝置采取在精餾第四塔塔頂、二甲醚氣提塔塔頂采出。在日常生產過程中存在采出量大、雜醇濃度低，致使該部分采出物無實際利用價值，存在處理難的問題[1-2]。

1 運行情況

濮陽龍宇公司現有兩套年產量10萬t的甲醇精餾裝置和一套年產量10萬t的二甲醚裝置。通常精餾裝置一開一備，或根據市場售價調節精甲醇與二甲醚的產量分配。

精餾采用四塔精餾，四塔內件皆為浮閥塔盤，在預塔頂脫除輕組分，第二塔為加壓精餾，第三塔為常壓精餾，第二塔塔頂冷凝器作為第三塔塔底再沸器，用于節能。在加壓塔與常壓塔塔頂冷凝采出精甲醇，常壓塔塔底水及雜醇送入第四塔，第四塔為常壓操作，在塔頂采出雜醇送入雜醇罐，廢水由塔底排出送入廠內污水處理裝置。由于第四塔設計較低，僅25米，塔盤45層，雜醇與水分離效果較差，塔底廢水控制COD在1 500 mg·L-1時塔頂雜醇質量分數僅達到5%。每天實際采出量為3 t[3-4]。

二甲醚裝置采用氧化鋁催化劑用粗甲醇制取二甲醚，粗甲醇在氣化塔中實現甲醇與水和雜醇分離，雜醇和水被送入氣提塔，在氣提塔中雜醇與水分離，塔底廢水送入廠內污水處理裝置，塔頂雜醇送入甲醇精餾裝置雜醇罐，每天采出量為2.5 t。二甲醚裝置氣提塔設計存在與甲醇精餾裝置第四塔一樣的問題，致使塔頂雜醇含量低，無利用價值。

精餾與二甲醚采出的雜醇主要成分為甲醇和其他少量雜醇，質量分數為5%。雜醇質量分數高于60%可作為副產品銷售，質量分數低于20%只能作為危廢處理。為解決這一難題，設計將雜醇濃縮后銷售或引入到鍋爐作為燃料燃燒，實現變廢為寶，再次利用。

2 設計依據

雜醇摻燒設計適用于3 臺流化床鍋爐污甲醇摻燒系統，并且完全符合以下技術標準：《鍋爐燃燒器耐熱鑄鋼噴嘴》（ZB J98007—88）、《火力發電廠熱工自動化技術規定》（NDGJ16—89）、《火力發電廠煤粉鍋爐燃燒室防爆規程》（DL435—91）、《火力發電廠設計技術規程》（SDJ1）、《鋼結構管道安裝技術規程》（YB/T9256）、《火力發電廠燃煤電站鍋爐熱工檢測控制技術導則》（DL/T589—1996）、《國家電氣規范》（ANSI/NFPA 70）。

3 設計方案

通過對雜醇組成及性質分析和甲醇精餾操作的對比，設計如下方案：根據目前龍宇公司裝置現狀，長期有一套年產10萬t甲醇精餾裝置閑置，計劃將其中一套精餾常壓塔改為雜醇濃縮塔（相關設備參數如表1所示），將雜醇引入雜醇濃縮塔進行精餾操作，實現雜醇與廢水分離。運行操作方式借鑒精餾常壓塔操作，根據雜醇罐雜醇庫存量采取間斷式操作，控制塔頂壓力10 kPa、塔底溫度110 ℃，分析塔頂質量分數＞80%外采至新雜醇罐，塔底廢水醇含量＜1 000 mg·L-1時排放至污水處理裝置。

表1 常壓精餾塔設備情況一覽表

改造后的工藝流程：二甲醚和精餾的雜醇進入雜醇罐儲存，經雜醇濃縮塔進料泵增壓后進入雜醇濃縮塔，通過加熱和冷凝后，塔頂質量分數≥80%的雜醇一部分作為回流液，一部分做為產品采出，塔底合格廢水排向廠內污水處理裝置。

濃縮雜醇進入雜醇罐，作為原料送入鍋爐燃燒。從濃縮雜醇罐離心泵至鍋爐引一條DN40管路，在3臺流化床鍋爐（1#爐、2#爐、3#爐）引入接口，接口閥門（DN25）每臺爐一只。現場壓縮空氣由原有空氣脫銷槍處引出一條支管，采用DN25管道，在2#、3#鍋爐平臺中間，入料口選擇在二次風管齊平處，安裝摻燒噴槍進行摻燒。

4 改造后的效果與效益

該設備的功能設計、結構、安裝和試驗等方面的技術要求符合河南能源濮陽龍宇化工有限公司流化床鍋爐雜醇摻燒系統工程。

該方案實施后，回收利用了雜醇油熱值，減少了對環境的污染，每月生產質量分數≥80%的雜醇11 t，雜醇進入鍋爐燃燒每天可節約燃煤量1 t，以每年連續生產330天計算（330×660=21.78萬元），可降低生產費用21.78萬元。雜醇濃縮前每噸需要支付200元的廢水處理費用，此項改造實施后就每年可節約費用36萬元，改造產生了良好的環境效益和經濟效益。

[1] 董迎召，郭振宇，李港橋.甲醇精餾和二甲醚生產中雜醇油的提濃回收[J].遼寧化工，2015，44（5）：544-545.

[2] 尚增輝.甲醇四塔精餾模擬研究[J].當代化工，2016，45（5）：1029-1031.

[3] 高懷，曹志華.流程模擬軟件在甲醇精餾塔中的應用[J].當代化工，2017，46（5）：962-964.

[4] 楊鐵魁.大型甲醇精餾裝置無廢水排放模擬研究[J].當代化工，2014，43（4）：652-654.

Research on Application of Fusel Concentration and Mixed

Combustion in Fluidized Bed Boilers

(Henan Energy Chemical Industry Group Puyang Longyu Chemical Co., Ltd., Puyang Henan 457000, China)

The composition and production of dimethyl ether and rectified fusel in Puyang Longyu company were introduced. The fusel concentration plan, the required facilities and the operation of the fusel concentration facility after the transformation were analyzed, and design ideas, detailed transformation schemes and operational effects of the fusel concentration for combustion in the boiler for were discussed.

Fusel oil; concentration; Methanol

2020-12-29

郭振宇（1976-），男，河南省濮陽市人，工程師，1995畢業于濮陽師范化學專業，研究方向：煤化工工作。

TQ013.1

A

1004-0935（2021）06-0803-02