煤化工装置排放废气综合治理改造实践研究.pdf
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1、Industrial Technology Innovation产业科技创新 2023,5(3):5052甲醇作为十分重要的化学工业基础物料,其消耗量与乙烯、丙烯并列,绝大部分的甲醇在化工行业中被用于合成、制造甲醛(POM)、氢气与乙二醇等化学用剂。同时,甲醇也具备较好的溶解性,能够加进汽油中,合成绿色燃料。另外,考虑到我国煤产充足而油产较少的状况,近年来,煤制甲醇、甲醇制烯烃技术的研究与发展能够进一步优化国家的能源调配。当下,甲醇化工在我国的应用日益广泛,其发展空间也在逐步扩大,国家以甲醇作为主要物料的工业产品多达 30 多种,以甲醇作为主要物料再深加工的化学产品已有 120 余种。某化工企
2、业的生产方向是以煤作为主要物料制备甲醇,企业现有三台水煤浆气化炉,日常作业中,两台开启一台备用,每台气化炉的用煤量有 1500t/d,制备的甲醇产量为 60 万 t/a。本项目在 2013 年 5 月份正式启动,一直处于满负荷工作,制备甲醇量约2000t/d,项目运行 1 个月之后,主要机械装置通过性能评估,并且投用于商业。当下,该装置的精甲醇制备量约有 2300t/d,已超过设计负荷。企业通过近年来的工作探究,其甲醇制备装置的运行已实现原设计目标,能够在高负荷的工作条件下,安全、稳定运行,然而,在装置工作期间也出现了许多问题,本文对于该甲醇制备装置在运行工作中主要的问题进行分析,并提出改造策
3、略,以供同类化工企业参考。1 煤制甲醇制备工艺的发展1.1 甲醇制备工艺的概述甲醇是合成气体通过离心式气压设备,再与循环压缩设备输入的循环气融合,融合后的气体经过料口的换热装置实施预热,然后进入甲醇制备器(合成塔)中。在制备器内,H2、CO 与 CO2依据以下公式制备成甲醇:CO+2H2 CH3OH+HEATCO2+3H2 CH3OH+H2O+HEATCO+H2O CO2+H2+HEAT另外,制备过程中会出现个别概率很低的副反应,所以会存在少量的杂质。普通的甲醇制备装置的关键工序,涵盖压缩混合气体、甲醇制备、甲醇蒸馏等。主要用于物料的气体与混合气的加压、制备与甲醇的精加工,并且还具备回收氢、蒸
4、汽等辅助功能。2 60 万 t/a 甲醇制备装置的主要流程该企业的 60 万 t/a 甲醇制备主要工艺的流程参考图 1 内容。图 1 甲醇制备工艺的流程从储存设备中输进的煤物料,通过两台棒磨设备加工成煤浆参数为 63%的煤浆液,煤浆液与氧气混合后,会在气化炉内制备成焦炉煤气,焦炉煤气通过宽温耐硫的转化,制备出氢碳体积比例为 2.2 1.0 的粗合成气,气体输入至低温甲醇洗工序中,将物料中的 CO2与影响甲醇制备 H2S 的有害物质去除。去除杂煤化工装置排放废气综合治理改造实践研究金南愚(海湾环境科技(北京)股份有限公司,北京100016)摘要:本文针对某化工有限公司 60 万 t/a 煤制甲醇
5、装置自投产运行以来,暴露出工艺烧嘴磨蚀损坏、洗涤塔排黑水管线堵塞、变换系统汽提塔塔顶冷凝器频繁内漏、渣水系统阀门出现冲蚀泄漏、2#合成装置进气调节阀故障、棒磨机进料鼓形给料系统频繁泄漏、精馏塔空冷器冷凝效果差等影响系统运行的问题,进行了原因分析和一系列相应的优化改造研究,基本实现了甲醇装置长周期安全稳定运行。关键词:煤制甲醇装置;烧嘴磨蚀;黑水管线堵塞;调节阀故障;泄漏;优化改造;长周期运行中图分类号:TQ05 文献标识码:A 文章编号:2096-6164(2023)03-0050-03作者简介:金南愚(1993-),男,朝鲜族,籍贯:朝鲜民主主义人民共和国,硕士,研究方向:大气污染。51第5
6、卷 第3期金南愚:煤化工装置排放废气综合治理改造实践研究质的 H2S 被输送至硫回收设备中,经过克劳斯制备装置,加工成硫磺。混合气通过压缩设备的加压之后,被输送到甲醇制备器内,通过高温、高压的加工,制备成粗甲醇,粗甲醇再经过四塔的蒸馏精加工,最后形成精甲醇。本项目的气体化工阶段使用规格为 6.5MPa 的 GE煤浆液气化技术、除杂阶段使用低温甲醇洗 Linde 技术、制备与精加工阶段使用 Casale 技术(参考图 2),皆为国内外甲醇主要制备工艺。图 2 甲醇制备 Casale 技术3 存在的问题及技术改造3.1 工艺烧嘴磨蚀损坏气化炉的烧嘴在一般工况运行中,其使用寿命为两个月左右,后期运行
7、的烧嘴喷头被严重磨蚀,雾化功能不佳,极易发生煤浆渗漏的问题,此外,烧嘴的冷却管道始终处于温度高且压力大的作业环境中,极易出现锈蚀问题1。图 3 为作业期间烧嘴喷头发生磨蚀、冷却管道锈蚀的示意图。图 3 烧嘴喷头发生磨蚀、冷却管道锈蚀的示意图解决策略:第一,可以把冷却管道的镍基合金管材从原有的 Inconel600 更改为 Inconel625。第二,把烧嘴部位的压力差从原有的 0.4MPa 提升为 0.6MPa。再整改烧嘴处的空隙与安装角度,烧嘴的外侧喷头空隙调整为 5.30.2mm,中间喷头安装深度调整为 8.40.3mm,内侧喷头安装深度调整为73.90.5mm,外氧端口的直径调整为 65
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