大型煤制甲醇的气化和合成工艺选择.doc

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1、大型煤制甲醇的气化和合成工艺选择中国成达工程公司　曾纪龙摘要：本文阐述对大型煤制甲醇装置，煤气化和甲醇合成主要工序的工艺路线选择。关键词：煤制甲醇　工艺　选择1.　概述1.1　大型煤制甲醇是国情的需要我国煤资源量（2001年）达1万亿吨，约占世界煤储量的11～12%，名列世界第三，仅次于美国和俄罗斯。甲醇不仅是化工的重要原料，也是洁净的燃料。市场前景极为广阔。在美国能源军事化的今天，我国发展大型煤制甲醇，是国家能源安全的需要，是化工高速发展的需要。随着煤气化技术，甲醇合成技术和设备、机械加工技术的进步，甲醇的装置规模均在2000到300

2、0MTPD，最大已达7000MTPD。1.2　发展煤制大型甲醇的必要前提大型化甲醇与国内的联醇与中小型甲醇有很大的差别，在工艺选择时，必需考虑如下问题。（1）必需是低能耗，低三废排放；（2）必需有高的可靠性，安全性，能长周期运行；（3）必需具有高的自动化水平；（4）要考虑有合理、高效的蒸汽动力系统，最好能考虑循环经济。2.　煤制大型甲醇的典型流程由煤经煤气化制取合成气，再由合成气在铜基催化剂条件下合成甲醇的典型流程见下图2-1。产品甲醇空分气化变换净化压缩甲醇合成精馏氢回收氧气氢气空分煤渣CO2弛放气图2-1　煤制甲醇的典型流程从上图可

3、见，煤与空分的氧化在煤气化对制得高CO的粗煤气，再经高温变换将CO变换为H2来实现甲醇合成时所需的氢碳比，再经净化工序将多余的CO2和硫化物脱除后即是甲醇合成气，由于煤制甲醇碳多氢少，必需从合成弛放气中回收氢来降低煤耗和能耗。回收的氢气与净化后的甲醇合成气配得甲醇所需的合成气，即。甲醇合成的含水粗甲醇最后精制得产品甲醇。下面主要是讨论上述八个工序中的气化和合成二个决定性的工序工艺。至于空分，压缩和氢回收属于成熟的成套包。直接选用即可。其余的如变换净化及精馏均为常规设计。3.　煤气化技术路线的选择：3.1　煤气化的分类煤气化通常是按气化炉

4、的形式来划分。主要有三大类（也有资料将熔融床计入为四类）。即固定床、流化床和气流床。流化床（碎煤）固定床（块煤）气流床（粉煤）常压固定床（U.G.I炉，恩德炉）加压固定床（Lurgi炉）Winkler炉、U－Gas炉、HTW炉CFB炉（Lurgi）、灰熔聚炉干粉煤－Shell（SCGP）、GSP（德）、PRENFLO水煤浆－Texaco，DOW（LGTI）煤气化3.2　大型装置推荐选用气流床煤气化（1）固定床气化对于大型煤制甲醇装置，虽然常压固定床投资低，但其必须使用块煤、碳转化率低，能耗高，气化强度低，污水含焦油，酚处理复杂，而加压鲁

5、奇炉甲烷含量太高，一般不宜选用。（2）流化床气化炉通常也称第二代气化炉，较好的流化床气化炉，都使炉膛内的物料和飞灰返回炉膛再燃烧。具有对煤种适应性较强，燃烧效率较高，对环保的压力较小。在20世纪七十年代以来有较大的发展，我国也引进了美国能源部开发的U-Gas炉。在此基础上还开发了常压的灰熔聚炉和FM1.6（1-13mm）的流化床气化炉。国内灰熔聚流化床，有较好的发展前景，也有试验和一定生产经验。但仍没有大型使用经验，且在常压或接近于常压下生产，生产强度低，能耗高，碳转化率只有88～90%，气化温度略低，即使投资较省，但仍不宜在大型甲醇装

6、置中推荐采用。（3）气流床气化虽然流化床比固定床有较多的优点，可用小粒的原料煤、气化强度较大，但气化温度还是不能更高，要求煤具有高的反应性，气流床就是针对流化床的不足开发的先进气化技术。气流具有以下的特点：l采用＜0.2mm的粉煤；l气化温度达1400～1600℃，对环保很有利，没有酚、焦油，有机硫很少，且硫形态单一；l气化压力可达3.5～6.5Mpa，可大大节省合成气的压缩功；l碳转化率高，均大于95%，能耗低；l气化强度大；l但投资均较前两者高得多，尤其是shell粉煤气化。三种煤气化的比较见下表3-1表3-1　不同煤气化的技术参数

7、比较表气化炉类型固定床流化床气流床代表技术恩德炉鲁奇HTW灰熔聚ShellTexaco排渣方式干灰干灰干灰灰熔聚液态熔渣液态熔渣煤种无烟煤烟煤褐煤烟煤烟煤烟煤给煤形式块煤块煤碎煤碎煤干粉煤水煤浆进煤粒度mm4～105～500～60～6＜0.1＜0.1气化温度℃800～1000800～1000800～1000800～1100～1400～1400气化压力MPaG～0.022.241.00.032.5～33.4～6.5氧气/煤Nm3/kg0.640.410.370.4540.71.17蒸汽/煤kg/kg1.371.650.370.940.27

8、0.92粗煤气成分Vol.%CO48.224.832.163067.046.5H235.338.340.464023.9233.1CO213.825.821.48223.8519.0CH41.89.31.8