1、以煤為原料甲醇裝置凈化新工藝的探討劉衛(wèi)平（山東紅日阿康化工股份有限公司 山東臨沂市 276021）我國甲醇工業(yè)開始于1957年。90年代以來，甲醇工業(yè)發(fā)展很快，且中小型裝置的廠約占88%，其生產(chǎn)能力約占40%。生產(chǎn)原料路線則以煤為主，煤占生產(chǎn)能力的77，天然氣占10.3，乙炔占3.4，重油占9.3，由于我國天然氣價格較高，因此，在很長一段時期內(nèi)，我國甲醇生產(chǎn)原料路線基本以煤為主。1我國初期的甲醇生產(chǎn)以聯(lián)醇為主，產(chǎn)量較低，多數(shù)生產(chǎn)能力在50kt/a以下。隨著低壓甲醇生產(chǎn)技術(shù)的日臻成熟，及市場需求的不斷擴大，國內(nèi)許多企業(yè)正在興建100kt/a 200 kt/a甚至更高能力的單醇生產(chǎn)裝置。對于目前的

2、單醇生產(chǎn)裝置，在設(shè)備工藝方案等很多方面相應(yīng)是借鑒合成氨及聯(lián)醇生產(chǎn)裝置，但對于甲醇而言，采用聯(lián)醇裝置生產(chǎn)和采用單醇裝置生產(chǎn)，畢竟從裝置規(guī)模和生產(chǎn)工藝等方面是有較大區(qū)別的，有些方面是可以合理借鑒，有些是值得探討和改進的。本文僅對目前甲醇生產(chǎn)工藝中凈化工段生產(chǎn)工藝提出一些新的看法和思路，從而達到優(yōu)化工藝，降低消耗的目的。一：甲醇生產(chǎn)裝置凈化所采用的現(xiàn)有工藝目前，以煤為原料，采用固定床間歇氣化裝置生產(chǎn)甲醇的單醇生產(chǎn)裝置，在單醇的生產(chǎn)裝置中占主導(dǎo)地位，采用此種方法的甲醇裝置，其凈化工段的生產(chǎn)工藝基本采用以下工藝流程：氣柜來水煤氣 脫硫 壓縮 變換 變脫 脫碳 精脫硫 目前，在甲醇裝置中水煤氣的脫硫基本采

3、用濕法脫硫，隨著甲醇工業(yè)的發(fā)展，使用于濕法的各種脫硫劑不斷得到應(yīng)用，脫硫劑的脫硫效果也越來越好。有些廠家水煤氣脫硫后，氣體中硫含量低于50甚至40 mg/Nm3。甲醇裝置的變換工藝主要有中低低 中串低 全低變 等工藝，由于全低變工藝具有能耗低、設(shè)備能力發(fā)揮大、投資省和適用于高硫化氫氣體等優(yōu)勢，使其得到了較快的發(fā)展，同時，全低變工藝也是能體現(xiàn)和發(fā)揮鈷鉬催化劑性能優(yōu)勢且能耗最低的變換工藝，從而使其在甲醇生產(chǎn)裝置中逐漸取得了主導(dǎo)地位。在全低變工藝中，為了防止變換催化劑反硫化現(xiàn)象，均要求進變換爐氣體中硫含量不低于一定指標，根據(jù)不同的變換催化劑生產(chǎn)廠家的要求，該指標從80mg/Nm3到 150 mg/N

4、m3不等，而且氣體中硫含量增高，對催化劑的使用壽命和使用效果沒有影響。二：甲醇生產(chǎn)裝置凈化的幾種新工藝對于采用全低變工藝的甲醇裝置而言，脫硫工段的主要作用是脫除氣體中所含的硫，但變換供電所用的鈷鉬系耐硫變換催化劑則要求氣體中硫含量不低于一定的數(shù)值，否則容易造成催化劑的反硫化，這兩個工段的要求存在一定的矛盾；另一方面，水煤氣脫硫和變換后的脫硫，多數(shù)廠家采用同樣脫硫方式，但這兩個脫硫工段由于氣體潔凈度不同，在設(shè)備和布置方面是分開的，對管理和操作帶來不便，且增加運行費用；基于以上情況，筆者提出了凈化工段以下新的工藝流程。（一）取消水煤氣脫硫塔的工藝流程目前甲醇裝置的脫硫主要采用以下工藝：氣柜來水煤氣

5、 靜電除塵器 羅茨鼓風(fēng)機 洗氣塔 脫硫塔 洗氣塔 靜電除塵器 壓縮工段在該工藝中，由于脫硫后的氣體夾帶有一定量的單質(zhì)硫，因此脫硫后氣體應(yīng)采用洗氣塔和靜電除塵器除去氣體中的雜質(zhì)，同時降低進壓縮機氣體溫度，增加壓縮機運行穩(wěn)定性和設(shè)備能力。取消脫硫塔以后，脫硫可采用以下新工藝：氣柜來水煤氣 靜電除焦器 羅茨鼓風(fēng)機 洗氣塔 壓縮機1 對該工藝的幾點說明（1）取消了脫硫塔，對于脫硫工段而言，也就是水煤氣不經(jīng)過脫硫直接進入壓縮工段，由此含硫高的水煤氣相應(yīng)對設(shè)備和管道及裝置的操作是否會帶來影響是該工藝的關(guān)鍵問題。通過與上海壓縮機廠、沈陽鼓風(fēng)機廠等國內(nèi)知名的壓縮機生產(chǎn)廠家的技術(shù)部門多次聯(lián)系咨詢得知，對于目前國

6、內(nèi)通用的適用于甲醇裝置的往復(fù)式壓縮機，只要進口氣體中硫含量小于1，即15000 mg/Nm3，即可按常規(guī)進行設(shè)計，無需因為氣體中硫含量增加而在設(shè)備材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等方面進行改變。在我國，造氣原料如果采用低硫煤，則水煤氣中硫含量約800-1000 mg/Nm3，如果采用高硫煤，則水煤氣中硫含量可達3000-8000 mg/Nm3，均小于15000 mg/Nm3，因此，取消脫硫塔，壓縮機在設(shè)備型號和材質(zhì)等方面無需改變即可滿足要求。（2）眾所周知，水煤氣在進入脫硫工段前后，水煤氣管道材質(zhì)是相同的，均采用碳鋼材質(zhì)，因此，取消脫硫塔以后，由于氣體的氣量、溫度、壓力等參數(shù)沒有改變，僅僅是氣體中硫含量的改變，相應(yīng)

7、管道材質(zhì)、規(guī)格等方面無需改變。（3）對于變換工段而言，由于水煤氣沒有脫硫，進口硫含量較高，無需考慮硫含量對變換催化劑的影響，但從變換工段出來進入變換后脫硫即變脫工段負荷增加，該工段相當(dāng)于合并了以前工藝中水煤氣脫硫和變換氣脫硫兩部分的能力，變脫泵要增加或加大泵流量，變脫塔要增加能力，滿足工藝要求。（4）由于水煤氣脫硫塔取消，脫硫放在了變換后，因此，原放在水煤氣脫硫工段的硫回收裝置應(yīng)相應(yīng)布置在變換后，便于操作和管理。2 采用該工藝所具有的優(yōu)勢（1）工藝流程縮短，降低投資和占地這是該工藝一個非常明顯的優(yōu)勢，相當(dāng)于把水煤氣脫硫工段的脫硫塔與變換后脫硫的變脫塔合并，使水煤氣工段與脫硫相關(guān)的設(shè)備：水煤氣脫

8、硫塔、常脫噴射再生槽、貧液槽、貧液泵、富液泵均可取消，同時由于沒有脫硫塔，原工藝中脫硫后洗氣塔、靜電除塵器也同時取消掉。 以我公司10萬噸甲醇裝置為例，整個脫硫裝置界區(qū)內(nèi)占地60×32米，計1920平方米，脫硫工段與脫硫相關(guān)的設(shè)備為：水煤氣脫硫塔（1臺）、常脫噴射再生槽（1臺）、貧液槽（1臺）、貧液泵（3臺/2開1備）、富液泵（3臺/2開1備）、脫硫后洗氣塔（1臺）、脫硫后靜電除塵器（1臺）合計11臺/套，采用新工藝以后，以上所列11臺設(shè)備均可取消。在占地方面，設(shè)備減少后，占地可減少60%以上，雖然變脫工段要相應(yīng)增加能力，但僅為增加設(shè)備能力，設(shè)備數(shù)量無需增加，因此裝置占地可減少800

9、平方以上。在投資方面，僅以上所列11臺設(shè)備的取消，單純設(shè)備方面的投資就可減少340萬元，考慮相應(yīng)土建、工藝、電器、儀表等方面的投資，合計投資可減少500萬元以上。（2）工藝流程縮短，優(yōu)化工藝指標，提高生產(chǎn)能力。 設(shè)備的減少，流程的縮短，所帶來的工藝指標的優(yōu)化也是非常明顯的。由于流程縮短，控制指標相應(yīng)減少，而且裝置阻力相應(yīng)降低。仍以10萬噸甲醇為例，由于前述11臺設(shè)備的取消，相應(yīng)的設(shè)備的溫度壓力流量電流電壓等控制點可減少17個以上，簡化了操作。對于系統(tǒng)阻力，羅茨風(fēng)機出口壓力一般為控制在35Kpa左右，風(fēng)機后水煤氣脫硫塔壓差約4Kpa，取消脫硫塔以后，系統(tǒng)阻力可降低4Kpa，即進入壓縮工段氣體壓力

10、增加4Kpa，提高壓縮機打氣能力。按10萬噸甲醇裝置的氣量為4萬標方計算，僅系統(tǒng)阻力降低4Kpa，便可提高設(shè)備能力3%，可增產(chǎn)甲醇3000噸，按每噸收入200元計算，每年增加效益60萬元。（3）便于設(shè)備布置，提高管理效益，降低運行成本。在以前的甲醇凈化裝置的設(shè)備布置中，由于水煤氣脫硫和變換后脫硫采用的壓力不同，中間有一個壓縮過程，因此，這兩個脫硫的設(shè)備是分開布置的，分別放在水煤氣脫硫工段和變換工段，中間隔著壓縮工段，因此從設(shè)備布置位置來考慮，這兩個脫硫可放在脫硫和變換兩個工段分開管理。但由于這兩個脫硫均采用濕法脫硫，脫硫方法相同，所用設(shè)備也大同小異，因此從人員配備和設(shè)備性質(zhì)方面來講，這兩個脫硫

11、應(yīng)均屬于水煤氣脫硫工段統(tǒng)一管理。采用新工藝以后，上述矛盾即可取消，兩個脫硫可統(tǒng)一管理，并減少操作人員，降低設(shè)備維修維護強度，從成本來講，減少人員工資和動力設(shè)備的電耗。以我公司10萬噸甲醇為例，脫硫工段包括水煤氣脫硫和變換后的脫硫及硫磺回收，目前采用人員28人，分為4班，每班7人，若采用新工藝，則每班可設(shè)5人，共減少操作人員8人，僅工人工資一項，便可每年減少管理費用10萬以上。這還不包括由于設(shè)備減少帶來設(shè)備維修維護費用的降低。（二）取消水煤氣脫硫塔和羅茨風(fēng)機的工藝流程在甲醇裝置以往的工藝中，水煤氣脫硫工段的羅茨風(fēng)機主要作用是提高氣柜出口水煤氣的壓頭，用來克服氣體脫硫過程和管道輸送的阻力，使脫硫后

12、氣體帶壓進入壓縮工段。如果脫硫塔取消，則脫硫工段的氣體阻力降低，氣體進入壓縮工段僅需要克服管道的阻力即可。對于甲醇裝置來說，氣柜出口氣體壓力一般為400mm水柱，只要設(shè)備布置得當(dāng)，設(shè)計合理，這個壓力完全可以克服進入管道阻力進入壓縮工段，因此，羅茨風(fēng)機的必要性就顯得不是那么重要了?？刹捎靡韵赂啙嵉牧鞒蹋簹夤駚硭簹?靜電除焦器 洗氣塔 壓縮工段1 對該工藝的幾點說明（1）如前所述，取消了羅茨風(fēng)機，對于凈化和壓縮工段來說，設(shè)備和管道的材質(zhì)無需改變，仍可采用以前材質(zhì)。（2）該工藝流程，僅考慮氣柜出口的氣體經(jīng)靜電除塵器凈化并經(jīng)過冷卻塔凈化降溫以后送入壓縮工段，可以說是更加徹底的取消了水煤氣脫硫工段，

13、把該工段的其它作用分別由壓縮工段和變換后脫硫工段來取代，進一步縮短工藝流程，優(yōu)化工藝指標。（3）羅茨風(fēng)機和壓縮機均具有給水煤氣加壓的作用，該工藝流程相當(dāng)于把這兩種設(shè)備用一種設(shè)備代替，因此要注意的是，在有羅茨風(fēng)機時，壓縮機進口壓力一般為22Kpa，即壓縮機進氣壓力要超過22Kpa，取消羅茨風(fēng)機以后，氣柜出口氣體壓力一般只有400mm水柱，即4Kpa，在氣柜和壓縮工段之間的設(shè)備和管道的阻力應(yīng)不超過2Kpa。因此，克服設(shè)備和管道阻力以后，氣體進入壓縮工段后，壓縮機應(yīng)按進口壓力約2Kpa進行設(shè)計制作，設(shè)備功率也應(yīng)相應(yīng)加大，以滿足要求。（4）羅茨風(fēng)機取消后，進入壓縮工段的管道內(nèi)氣體壓力降低，為降低阻力，

14、要相應(yīng)加大管道直徑，同時在設(shè)備布置上要讓壓縮工段盡量靠近氣柜，從而縮短氣體輸送管道的長度，降低阻力。2 該工藝具有的優(yōu)勢很明顯，比起僅取消水煤氣脫硫塔的工藝流程，取消水煤氣脫硫塔和羅茨風(fēng)機的工藝流程所具有的優(yōu)勢更加明顯突出。裝置占地、投資、配套操作人員、運行費用以及設(shè)備的維護強度等方面均有更明顯的優(yōu)勢。以我公司10萬噸甲醇為例，脫硫工段配備3臺羅茨風(fēng)機，設(shè)備投資166萬，設(shè)備配套功率480KW/臺，因此該新工藝在投資方面，僅羅茨風(fēng)機就可降低相當(dāng)?shù)耐顿Y，雖然壓縮機功率需增加，但總的來說，把羅茨風(fēng)機的作用附加到壓縮機上，設(shè)備減少，在投資、電耗、管理等方面，費用均大為降低。三：總結(jié)1 上述可知，取消脫硫塔的的甲醇凈化的新工藝，簡化了流程，無論從占地、投資、操作、管理等方面，均具有明顯優(yōu)勢，而且不同的工藝可以在舊裝置的改造和新裝置的設(shè)計中進行借鑒采納。2 以上所述的甲醇凈化工藝流程，不同的甲醇生產(chǎn)廠家，根據(jù)各廠實際情況，可能稍有不同，但基本原理相同的，在具體實施過程可根據(jù)實際情況進行相應(yīng)修改。3 對于采用以煤為原料的合成氨裝置和甲醇裝置，工藝有許多相近指出，且對于采用全低變工藝