煤制甲醇工藝流程及離心壓縮機應用

摘要：作為化工生產中應用廣泛的原材料，甲醇同樣也是許多生產過程中必不可少的溶劑類型。由于化工生產中應用十分普遍，甲醇作為原材料遍及橡膠加工、香料、涂料、農藥、醫學等多個領域，在許多國家當中，甲醇的生產水平已經成為本地化工生產水平的基本標志。在煤制甲醇生產過程中，涉及十分復雜的生產工藝，為了探討離心壓縮機的應用情況，現就煤制甲醇生產的工藝特征分析如下。

關鍵詞：煤制甲醇生產;離心壓縮機;應用策略

引言

煤化工是將煤經過化學加工，使其轉化為所需產品的過程。甲醇是一種常用有機原材料，煤制甲醇生產具有成本低、材料來源廣泛的特征，可以獲得顯著的經濟效益，因此煤制甲醇對于行業發展的重要性也逐漸體現出來。

1煤制甲醇產品概述

甲醇作為一種重要的有機化工原材料，其同樣也是生產實踐中常用到的有機溶劑之一。目前，甲醇可以直接參與生產的產品種類達到數百種之多，廣泛的分布于染料、涂料、合成橡膠以及香料等產業當中，同時與醫藥、農藥等領域也具有密切的關聯。我國是一個煤炭大國，煤炭儲量豐富但是綜合利用效率不高的問題十分普遍，在一定程度上限制了我國化工行業的發展。

2煤制甲醇工藝流程及離心壓縮機應用

2.1煤制甲醇工藝流程

甲醇是最簡單的飽和醇，其工藝流程大致如下：（1）氣化將原料煤加水連同空分送來的高壓氧，在氣化爐中發生反應生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH2、H2S等氣體。本工藝流程一般配置空分裝置;在煤氣化過程中，有時要用高壓CO2載體輸送煤粉進氣化爐。在氣化爐中煤漿與氧發生如下主要化學反應：CmHnSr+m/2O2→mCO+（n/2-r）H2+rH2SCO+H2O→H2+CO2氣化反應在氣化爐反應段瞬間完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等氣體。離開氣化爐反應段的熱氣體和熔渣進入激冷室水浴，被水淬冷后溫度降低并被水蒸氣飽和后出氣化爐;氣體經文丘里洗滌器、碳洗塔洗滌除塵冷卻后送至變換工段。（2）變換由于氣化工段H2含量不足，所以在本工段將氣體中的CO部分變換成H2。主要化學反應為：CO+H2O→H2+CO2（3）低溫甲醇洗本工段采用低溫甲醇洗工藝脫除變換氣中CO2、全部硫化物、其他雜質和H2O。主要包括吸收系統、溶液再生系統和壓縮制冷系統。（4）甲醇合成及精餾經甲醇洗脫硫脫碳凈化后的合成氣，經過甲醇合成氣壓縮機壓縮后進入反應器進行甲醇合成，CO和H2在Cu-Zn催化劑作用下，合成粗甲醇，粗甲醇從甲醇分離器底部排出，經甲醇膨脹槽減壓釋放出溶解氣后送往甲醇精餾工段制得精甲醇。（5）空分裝置煤氣化需要空分裝置的氧氣，空分裝置主要包括分子篩凈化空氣、空氣增壓、氧氣和氮氣內/外壓縮流程等。原料空氣自吸入口吸入，經自潔式空氣過濾器除去灰塵及其他機械雜質。過濾后的空氣進入離心式空壓機經壓縮機壓縮到約0.57MPa（A），然后進入空氣冷卻塔冷卻。經空冷塔冷卻后的空氣進入切換使用的分子篩純化器，空氣中的二氧化碳、碳氫化合物和水分被吸附。凈化后的空氣抽出一小部分，作為儀表空氣和工廠空氣。其余空氣借助空氣增壓機及膨脹機等設備，在換熱器和精餾塔內冷卻液化餾分，制得液氧、液氮，然后根據具體工藝需要送至各種場合。

2.2空分壓縮機

其一，空氣增壓壓縮機。空分裝置在設備選取時需要根據制氧量的差異來進行控制。常規條件下，在制氧量要求不高的情況下，可以采取VK等系列的壓縮機，這些類型的壓縮機結構十分固定，都采用整體增速的模式來滿足生產要求。壓縮機當中采用多個中間冷卻器來進行冷卻處理，分別為半開放式的三元徑向輪和其他類型的半開放式三元徑向輪，能夠有效提升整體效率。一些入口部分安裝導向葉輪裝置后，能夠借助于葉片的開度進行調整，從而滿足壓縮機的性能要求。隨著制氧量的增加，對于空分壓縮機的技術水平也提出了更高的要求，所以這個階段應用較多的是MCO或者DMCL等類型的設備，這些屬于單缸單軸的多級結構，能夠滿足壓縮生產的實際要求。整個壓縮機組采用首級葉輪半開放高效三元混流葉輪，其他則設置為高效三元徑向葉輪，利用雙缸三段壓縮機能夠降低葉輪的尺寸，實現流量的科學調節。

2.3制冷壓縮機組

在甲醇洗單元，甲醇的低溫環境由制冷裝置來完成，通常制冷劑為NH3或丙烯。蒸發溫度一般約-40℃，從制冷點蒸發后的約-40℃氣體進入分離器，將氣體中的液粒分離出來后進入離心式制冷壓縮機壓縮至冷凝溫度對應的冷凝壓力，然后進入冷凝器。制冷劑氣體通過對冷卻水放熱冷凝成液體后，通過分配器送往各制冷設備。通過一套完整的制冷系統，給甲醇創造低溫環境。根據裝置規模的不同，冷量也會有所不同。丙烯壓縮機進出口壓力為0.14～1.8MPa（A），氨壓縮機進出口壓力為0.07～1.8MPa（A），中間可能根據工藝的需要還有別的蒸發溫度，一般會有中間加氣情況。對于丙烯壓縮機一般為單缸6～7級，氨壓縮機一般為雙缸12～14級。機殼采用水平剖分式焊接結構。當冷量加大時，壓縮機的機型也會增大，目前對于低溫制冷壓縮機沈陽鼓風機集團有限公司已研制過最大葉輪直徑達到1500mm左右的機型。另外為保證安全，防止氣體泄漏，壓縮機軸端采用性能可靠的串聯式帶中間迷宮密封的干氣密封。

結語

綜上所述，甲醇合成氣壓縮機為工藝流程中主要用到的關鍵動設備。然而，離心式壓縮機流量減少時，可能出現喘振現象，從而造成運行效率下降、能耗增大甚至引發事故。研究通過對某煤制甲醇合成氣壓縮機振動異常情況進行分析，結合甲醇合成反應的特點，考慮工藝氣組分對甲醇合成反應速率的影響，從而產生了異常振動。為此，探索出了新的解決問題的思路，即通過系統工藝氣組分的調整，使甲醇合成反應速度基本保持穩定，消除了甲醇合成壓縮機的振動異常現象。

參考文獻：

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[2]劉洋，史金龍，金鑫.170萬t/a煤制甲醇及轉化烯烴項目合成氣壓縮機的研制[J].通用機械，2019（05）：30-32.

作者簡介：劉宏圖（1994），男，民族：漢，籍貫：甘肅省鎮原縣，本科，任職：助理工程師，新疆廣匯單位：新能源有限公司，研究方向：煤化工生產技術

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