水煤浆加压气化制甲醇工艺及经济分析
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甲醇合成的工艺流程:水煤浆经新型气化炉加压气化制取的水煤气,经净化处理制得总硫含量小于0.1 ppm,氢碳比(H2-CO2)/(CO+CO2) =2.05~2.15的合格合成气。
经透平压缩机压缩段5级叶轮加压后,在缸内与甲醇分离器来的循环气(40℃,4.6Mpa)按一定比例混合,经过循环段1级叶轮加压至5.20Mpa后,送入缓冲槽中,获得压力为5.15MPa,温度约为60℃的入塔气。
入塔气以每小时528903Nm3的流量进入入塔预热器的壳程,被来自合成塔反应后的出塔热气体加热到225℃后,进入合成塔顶部。
合成塔为立式绝热管壳型反应器。
管内装有NC306型低压合成甲醇催化剂。
当合成气进入催化剂床层后,在5.10MPa,220~260℃下CO、CO2与H2反应生成甲醇和水,同时还有微量的其它有机杂质生成。
合成甲醇的两个反应都是强放热反应,反应释放出的热大部分由合成塔壳侧的沸腾水带走。
通过控制汽包压力来控制催化剂层温度及合成塔出口温度。
从合成塔出来的热反应气体进入入塔预热器的管程与入塔合成气逆流换热,被冷却到90℃左右,此时有一部分甲醇被冷凝成液体。
该气液混合物再经水冷器进一步冷凝,冷却到≤40℃,再进入甲醇分离器分离出粗甲醇。
分离出粗甲醇后的气体,压力约为4.60MPa,温度约为40℃,返回循环段,经加压后循环使用系统。
为了防止合成系统中惰性的积累,要连续从系统中排放少量的循环气体:一部分直接排放至精馏工段,另一部分经水洗塔洗涤甲醇后作为弛放气体送往燃气发电管网,整个合成系统的压力由弛放气排放调节阀来控制。
分离出的粗甲醇和水洗塔塔底排出粗甲醇液体,减压至0.4MPa后,进入甲醇膨胀槽,以除去溶解在粗甲醇中大部分气体,然后直接送往甲醇工段或粗甲醇贮槽。
汽包与甲醇合成塔壳侧由二根下水管和六根汽液上升管连接形成一自然循环锅炉,付产4.0MPa中压蒸汽减压至1.3MPa后送入蒸汽管网。
汽包用的锅炉给水来自锅炉给水总管,温度为104℃,压力为5.0MPa。
水煤浆气化制甲醇装置变换工段工业运行分析张言村薛蓓摘要:利用水煤浆气化制甲醇时会有一些副产物,需要对副产物进行反应处理,对于这些工序可以进行变换以达到最优的反映效果以及经济效益,对于装置变换后选择的副产品也可以进行改进,由中压蒸汽变为高压蒸汽虽然前期会增加投入,但是这些投资在一年多就可以收回然后持续产生经济效益,整体来说是值得投入的。
关键词:水煤浆气化;变换;换热网络集成;流程模拟前言:在水煤浆气化制甲醇装置中,一氧化碳变换工段的目的是调整合成气的氢碳比。
粗合成气中的一氧化碳含量和水气比都很高,变换反应和冷却变换气/非变换气放出的热量很大。
有效利用煤制甲醇装置变换工段的工艺余热,是降低煤制甲醇装置能耗的关键点之一。
本文对水煤浆制甲醇装置的变换工艺流程进行计算分析,并利用夹点技术对变换工艺换热网络进行了优化,提出了副产高压蒸汽和低压蒸汽的工艺余热利用方案,并对其可行性和经济效益进行了论证。
1、一氧化碳变换工序简介1.1变换工序的作用1.1.1调整氢碳比使用水煤浆气化制造甲醇其中氢碳元素的理论比为二比一,但是由于反应不充分一般来说工业生产上采用的比例为2.05:1,而在水煤浆气化制造甲醇中调整工序就是为了调整粗合成气中氢气与一氧化碳的比例,水煤浆气化制甲醇的生产反应中,会产生一定量的硫元素以及硫化物,这些硫化物会产生污染造成很大的危害,而变换生产工艺将氢化反应放在后边与将硫化物反应生成无污染无危害的硫化氢,更加安全环保。
1.1.2回收利用工艺余热水煤浆气化制造甲醇的工艺中,气化炉产生的水煤气中的一氧化碳含量偏高,为了满足甲醇合成时的反应配比,需要将一部分的一氧化碳与水蒸气进行催化反应生成二氧化碳以及氢气,在此过程中会产生很多的能量,根据能量转化的原理,降低反应温度可以促进该反应向正方向移动,更容易发生反应生成二氧化碳,但是较低的温度会降低反应速度;而升高反应温度则会提高反应速率,但不利于一氧化碳的转化,所以针对这一反应工序需要合理的安排反应温度,保证反应速率与一氧化碳的转化比率,所以在该工序进行处就需要设计余热回收流程,在调整碳氢比例的同时也能够对余热进行利用,有效的达到节约能源的目的。
煤制甲醇主要生产工艺技术一、煤制甲醇的背景随着能源需求的不断增加和环境污染问题的严重性,寻找可再生能源和清洁能源的途径变得越来越重要。
煤炭作为我国主要的能源来源之一,其利用率和清洁化程度一直是研究的重点。
煤制甲醇技术作为一种重要的清洁能源技术,具有巨大的潜力和应用前景。
二、煤制甲醇的工艺流程煤制甲醇主要通过煤的气化和合成气的制备,再经过催化剂的作用将合成气转化为甲醇。
具体的工艺流程如下:1. 煤的气化:将煤通过高温和高压的条件下与氧气或水蒸气反应,生成合成气。
合成气主要由一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和氢气(H2)组成。
2. 合成气净化:合成气中的杂质如硫化物、氨、氯化物等需要进行深度净化,以保证催化剂的使用寿命和甲醇产品的质量。
3. 合成气的制备:净化后的合成气需要进行改性,使其符合甲醇合成的要求。
常用的改性方法有调节CO和H2的比例、调节反应温度和压力等。
4. 催化剂反应:将合成气经过催化剂床层,催化剂将合成气中的CO和CO2转化为甲醇。
常用的催化剂有铜基催化剂、锌基催化剂和铝基催化剂等。
5. 甲醇的分离和提纯:将催化剂反应产生的含甲醇气体进行冷却,使甲醇液体凝结出来,并经过蒸馏等工艺进行提纯,得到高纯度的甲醇产品。
三、煤制甲醇工艺技术的特点1. 煤制甲醇工艺技术可以充分利用煤炭资源,降低对石油和天然气等化石能源的依赖程度,具有可持续发展的优势。
2. 煤制甲醇工艺技术可以减少二氧化碳的排放,具有较好的环境效益。
煤炭气化过程中产生的二氧化碳可以进行回收利用,用于其他工业过程或注入地下储层。
3. 煤制甲醇工艺技术具有较高的能源转化效率,可实现综合利用。
合成气不仅可以制备甲醇,还可以用于生产合成油、合成烃等化工产品,提高资源的综合利用效率。
4. 煤制甲醇工艺技术具有灵活性和适应性强的特点,可以根据不同的煤种和气化条件进行调整和优化,适用于不同规模和地域的生产。
5. 煤制甲醇工艺技术对催化剂的要求较高,催化剂的选择和设计对工艺的效果和经济性有重要影响。
煤气化制甲醇工艺流程简述第一步:煤气化煤气化是将煤炭在高温下与氧气或水蒸气进行反应,生成含有一氧化碳、氢气等气体的化学反应。
这一步骤通常在高压、高温、高速的条件下进行。
常用的煤气化反应有煤气和蒸汽反应、煤气和空气反应等,这些反应都需要借助催化剂和高温条件才能进行。
煤气化一般分为固定床气化、流动床气化和煤浆气化等多种方法。
第二步:气体净化煤气化反应所产生的煤气中含有一些杂质,需要进行净化处理。
这些杂质包括硫化物、氯化物、灰分等。
气体净化的主要目的是除去这些杂质,以保证后续反应的正常进行。
常用的气体净化方法有吸收法、吸附法和催化法等。
吸收法通过溶剂吸收煤气中的杂质;吸附法通过吸附剂吸附煤气中的杂质;催化法则通过催化剂催化反应,使杂质发生化学变化从而除去。
第三步:甲醇合成经过气体净化的煤气进入合成塔进行甲醇合成。
合成塔一般由多个催化剂床层组成,煤气会在催化剂上发生一系列反应,生成甲醇。
催化剂一般是由几种金属如铜、锌、铝等组成的合金。
合成塔内温度和压力等条件需要通过控制来促进甲醇合成的进行。
甲醇合成反应是一个放热的反应,所以通过控制合成塔的冷却来控制反应的热平衡。
第四步:甲醇精制甲醇合成后,还需要进行精制以提高甲醇的纯度。
甲醇精制的主要目标是除去水和其他杂质,以得到高纯度的甲醇。
甲醇精制一般包括蒸馏、吸附、结晶等多个步骤。
其中,蒸馏是通过调节温度和压力,使低沸点的物质如水蒸发,从而实现甲醇的分离纯化;吸附通过吸附剂吸附杂质,从而去除杂质;结晶则是通过控制温度和浓度使甲醇结晶,从而提高纯度。
综上所述,煤气化制甲醇工艺流程主要包括煤气化、气体净化、甲醇合成和甲醇精制四个主要步骤。
每个步骤通过不同的反应方式和工艺条件来实现。
煤气化制甲醇工艺的优点是可以利用煤炭等非化石能源进行甲醇生产,具有资源丰富、原料适用范围广的优势。
但同时也面临着高能耗、高运营成本等挑战,所以在实际应用中还需要进一步进行优化和改进。
对煤制甲醇气化工艺选择阐述摘要:本文主要分析了煤制甲醇气化工艺流程,重点介绍了煤制甲醇气化工艺对比,它不仅可以确保煤制甲醇气化工艺的顺利进行,而且还可以有效提高甲醇的生产效率和稳定性。
通过对煤制甲醇气化工艺选择进行阐述,以期为甲醇的安全生产提供可靠的保障,创造出最大化的经济与社会效益。
关键词:煤制甲醇气化;工艺流程;对比1.煤制甲醇气化工艺流程1.1煤炭的气化1.1.1煤浆制备将原料煤干基(<25mm)借助输送系统送至煤斗,通过称重给料机来对输送量进行控制后进入棒磨机,然后按照相关规范和要求添加一定量的水和添加剂,以达到原料煤干基在棒磨机中湿磨的效果。
为了实现对煤浆PH值的调整,还需要加入适量的碱液。
同时,还需要借助相关措施将出棒磨机的煤浆浓度控制在65%左右,通过加压处理后,将煤浆送至气化工段煤浆槽。
实际上,湿法磨煤不仅可以防止粉尘飞扬,而且还可以避免造成对周围环境的污染。
为了降低煤浆粘度,需加入适量的添加剂,一般选择木质磺酸类添加剂,以保证煤浆具有良好的流动性。
1.1.2气化处理水煤浆与氧发生局部氧化反应后可以制成粗合成气。
通过煤浆加压泵加压后,可以使煤浆槽中的煤浆连同空分传输而来的高压氧一起通过烧嘴进入气化炉,随后可以使煤浆与氧气发生如下反映:瞬间完成,并生成以及少量的气体。
热气体和熔渣离开气化炉后,将会进入激冷室水浴,以达到降低热气体和熔渣温度的目的。
热气体先通过文丘里洗涤器,随后通过碳洗塔洗涤除尘冷却处理后将会被传输至变换工段。
同时,在气化炉反应过程中所产生的熔渣将会通过激冷室水浴后分离出来进入锁斗,并达到一定的量后排入渣池,最后借助扒渣机捞出后装车运走。
1.1.3灰水处理将上一个环节气化处理后所得到的黑水进行渣水分离,此时所达到的处理水可以继续循环使用。
1.1.4CO变换通过下述反应可以把气体中的CO转化成H2。
的净化在煤制甲醇气化过程中,可以选择低温甲醇洗工艺来使变换气中的全部硫化物、CO2、其它杂质和H20全部脱除。
煤气化制甲醇的重要意义及基本的工艺流程1. 引言1.1 煤气化制甲醇的重要意义煤气化制甲醇是一种重要的化工生产方法,具有着重要的经济意义和社会意义。
煤气化制甲醇可以有效利用煤炭这种资源丰富的化石能源。
随着石油资源的逐渐枯竭,煤炭成为了我国最主要的能源资源之一。
利用煤气化技术生产甲醇,不仅可以实现资源的有效利用,还可以降低对天然气和石油等其他能源资源的依赖程度。
煤气化制甲醇可以促进我国能源结构的优化和升级。
通过将煤炭转化为甲醇这种清洁高效的化工产品,可以减少对传统的煤炭燃烧方式带来的环境污染,提高能源利用效率,推动我国能源结构向多元化、清洁化的方向发展。
煤气化制甲醇还可以创造就业机会,促进经济发展。
随着煤气化制甲醇技术的不断完善和推广,相信其在我国的发展前景将会更加广阔。
2. 正文2.1 煤气化制甲醇的工艺流程煤气化制甲醇的工艺流程是一个复杂而精细的过程,涉及到多个阶段和反应。
在整个过程中,需要严格控制各种参数,以确保最终的产物质量和产量。
首先是原料准备阶段,这一阶段主要是将煤炭等原料进行预处理,使其适合进入气化反应器。
原料的选择和处理对最终产物的质量有着至关重要的影响。
接下来是气化阶段,这是煤气化制甲醇过程中最关键的步骤。
在气化反应器中,煤炭等原料会被加热至高温,同时注入氧气或水蒸气,从而产生合成气。
合成气净化阶段是为了除去合成气中的杂质和有害物质,以提高甲醇的产物纯度。
这一步骤通常包括若干种净化设备和工艺,如吸收塔、凝结器等。
最后是甲醇合成阶段,这是整个工艺的最后一道工序。
在甲醇合成反应器中,合成气会经过催化剂的作用,产生甲醇作为最终产物。
煤气化制甲醇的工艺流程是一个复杂而精密的过程,需要多个阶段的处理和控制。
通过不断优化和改进工艺流程,可以提高甲醇的产量和质量,为相关领域的发展做出贡献。
2.2 原料准备阶段原料准备阶段是煤气化制甲醇过程中至关重要的一步。
在这个阶段,首先需要准备煤作为主要原料。
煤制甲醇技术经济分析甲醇生产所用原料主要有煤炭、焦炭、天然气、重油、石脑油、焦炉煤气、乙炔尾气等。
我国能源资源现状是缺油、少气、富煤。
以煤为原料生产甲醇、合成氨是我国的主流,在今后一个相当长的时期内不会有大的改变。
天然气是生产甲醇、合成氨的清洁原料,具有投资少、能耗低、污染小的优势,世界甲醇生产有90%以上是以天然气为原料的,但在我国由于受天然气资源和价格的制约,国家已经限制用天然气生产化工产品,优先用于城市作燃料,除特殊情况外,用天然气生产甲醇的可能性很小。
近几年来世界市场石油价格猛涨,已突破每桶原油100美元大关,今年3月12日纽约商品交易所4月份期货价格最高飙升到110.2美元,低价石油的时代已经一去不复返了。
因此,今后用石油为原料生产甲醇、合成氨的可能性几乎不存在了。
我国以煤为原料生产甲醇的经济性如何?与国际上天然气制甲醇比较有无竞争能力,是业内人士关心和讨论的问题。
本文尝试从技术经济的角度作一些粗浅的分析,供大家参考。
1.甲醇生产现状及发展预测1.1世界甲醇生产与消费状况根据美国休斯敦石化咨询公司发布的2006年全球甲醇分析报告预测,2006年全球甲醇需求量为3800万t左右,2006~2010年世界甲醇需求年均增长率为3%~4.5%,北美和西欧甲醇需求量将减少360万t,中东和亚洲需求增长较快,2006~2010年全球甲醇需求预测增加870~900万t。
由于受未来甲醇制烯烃(MTO、MTP)的驱动,2010~2015世界甲醇需求年均增长率为4.6%~5.0%,预计2010年世界甲醇产能将达到6400万t,2015年将达到7200万t,生产能力大于市场需求,将加剧市场竞争。
我国将是甲醇需求增长最快的重点地区。
表1-1 世界甲醇产量及需求量预测表1.2中国甲醇生产与消费状况甲醇不仅是重要的化工原料,作为清洁燃料也越来越受到重视。
因受国际石油价格高涨的影响,我国石油进口快速增长的压力加大,为保障能源安全,国家提出了重点发展煤基醇醚燃料、甲醇制烯烃及煤制油的战略设想,并已开始进行工程开发示范。
煤气化制甲醇的重要意义及基本的工艺流程煤气化制甲醇是一种重要的化工生产方式,它利用煤炭等碳源通过气化反应产生的合成气作为原料,经过催化反应制备甲醇。
煤气化制甲醇不仅可以充分利用煤炭资源,降低煤炭资源的浪费,还可以解决能源短缺和环境污染的问题,具有重要的经济和社会意义。
本文将重点介绍煤气化制甲醇的重要意义及基本的工艺流程。
煤气化制甲醇具有重要的经济意义。
煤炭是世界上最主要的能源资源之一,而且它分布广泛、储量丰富。
煤炭的利用存在着一系列的问题,比如煤炭燃烧会产生大量的二氧化碳、硫化物等有害气体,严重污染环境。
而煤气化制甲醇可以充分利用煤炭资源,使煤炭资源得到有效利用,提高资源利用率,降低能源成本,从而具有重要的经济意义。
下面,我们将重点介绍煤气化制甲醇的基本工艺流程。
煤气化制甲醇的工艺流程主要包括气化系统、合成气净化系统、甲醇合成系统和甲醇精制系统。
气化系统是将煤炭等碳源转化为合成气的核心环节,合成气主要由一氧化碳、氢气、二氧化碳和少量其他气体组成。
气化系统通常采用固定床气化或流化床气化工艺,通过高温和催化剂的作用,将煤炭等碳源转化为合成气。
合成气净化系统是对合成气进行净化处理,主要包括除尘、脱硫、脱氮、脱苯、富氧等处理过程,以提高合成气的纯度和稳定性。
甲醇合成系统是将净化后的合成气与催化剂进行反应,生成甲醇的工艺环节,常用的催化剂主要有铜基和铝基催化剂,通过一系列的反应步骤,将合成气转化为甲醇。
甲醇精制系统是对合成的甲醇进行脱水、脱气、脱气化等处理,以得到高纯度和高品质的甲醇产品。
煤气化制甲醇具有重要的经济和社会意义,它不仅可以充分利用煤炭等碳源,解决能源短缺和环境污染的问题,还可以带动地方产业发展,促进经济发展和社会进步。
而且煤气化制甲醇的工艺流程简单、可行性强,具有广阔的应用前景。
相信随着技术的进步和工艺的完善,煤气化制甲醇将在未来得到更加广泛的发展和应用。
甲醇合成的工艺流程:水煤浆经新型气化炉加压气化制取的水煤气,经净化处理制得总硫含量小于0.1 ppm,氢碳比(H2-CO2)/(CO+CO2) =2.05~2.15的合格合成气。
经透平压缩机压缩段5级叶轮加压后,在缸内与甲醇分离器来的循环气(40℃,4.6Mpa)按一定比例混合,经过循环段1级叶轮加压至5.20Mpa后,送入缓冲槽中,获得压力为5.15MPa,温度约为60℃的入塔气。
入塔气以每小时528903Nm3的流量进入入塔预热器的壳程,被来自合成塔反应后的出塔热气体加热到225℃后,进入合成塔顶部。
合成塔为立式绝热管壳型反应器。
管内装有NC306型低压合成甲醇催化剂。
当合成气进入催化剂床层后,在5.10MPa,220~260℃下CO、CO2与H2反应生成甲醇和水,同时还有微量的其它有机杂质生成。
合成甲醇的两个反应都是强放热反应,反应释放出的热大部分由合成塔壳侧的沸腾水带走。
通过控制汽包压力来控制催化剂层温度及合成塔出口温度。
从合成塔出来的热反应气体进入入塔预热器的管程与入塔合成气逆流换热,被冷却到90℃左右,此时有一部分甲醇被冷凝成液体。
该气液混合物再经水冷器进一步冷凝,冷却到≤40℃,再进入甲醇分离器分离出粗甲醇。
分离出粗甲醇后的气体,压力约为4.60MPa,温度约为40℃,返回循环段,经加压后循环使用系统。
为了防止合成系统中惰性的积累,要连续从系统中排放少量的循环气体:一部分直接排放至精馏工段,另一部分经水洗塔洗涤甲醇后作为弛放气体送往燃气发电管网,整个合成系统的压力由弛放气排放调节阀来控制。
分离出的粗甲醇和水洗塔塔底排出粗甲醇液体,减压至0.4MPa后,进入甲醇膨胀槽,以除去溶解在粗甲醇中大部分气体,然后直接送往甲醇工段或粗甲醇贮槽。
汽包与甲醇合成塔壳侧由二根下水管和六根汽液上升管连接形成一自然循环锅炉,付产4.0MPa中压蒸汽减压至1.3MPa后送入蒸汽管网。
汽包用的锅炉给水来自锅炉给水总管,温度为104℃,压力为5.0MPa。
煤气化制甲醇的重要意义及基本的工艺流程【摘要】现代工业中,煤气化制甲醇技术具有重要意义。
本文介绍了煤气化制甲醇的工艺流程,包括原料气净化、合成气生成、甲醇合成反应以及甲醇的提纯过程。
通过对这些环节的详细讲解,读者能够了解煤气化制甲醇的整个生产过程。
文章还探讨了煤气化制甲醇的前景展望和发展趋势,指出该技术在未来的应用和发展中将发挥重要作用。
煤气化制甲醇不仅能够有效利用煤炭等资源,还可以生产甲醇这一重要的化工产品,为现代工业的发展提供重要支持。
通过煤气化制甲醇技术的不断优化和创新,将有助于推动化工行业的发展,并为我国的经济转型和可持续发展做出贡献。
【关键词】煤气化、甲醇、工艺流程、原料气净化、合成气、合成反应、提纯、前景展望、发展趋势1. 引言1.1 介绍煤气化制甲醇的背景煤气化制甲醇是利用煤等碳质资源进行气化反应,生成合成气后再进行催化合成甲醇的过程。
煤气化制甲醇技术被广泛应用于能源化工领域,具有重要的经济和社会意义。
煤气化制甲醇的背景可以追溯到20世纪初,当时煤炭资源丰富但利用率低,而甲醇是一种重要的基础化工产品,可广泛用于合成其他化工产品,如塑料、涂料、溶剂等。
煤气化制甲醇技术的发展,为解决煤炭资源高效利用和化工产品生产提供了重要的途径。
随着石油资源的日益枯竭和环境问题的加剧,煤气化制甲醇技术受到了更多关注和重视。
通过煤气化制甲醇,不仅可以实现煤炭资源转化为清洁能源和化工产品的目标,还可以减少对传统能源的依赖,促进能源结构的多样化和环境保护。
煤气化制甲醇被认为是未来能源化工发展的重要方向之一。
1.2 阐述煤气化制甲醇的重要性煤气化制甲醇是一种重要的工业化学过程,其重要性体现在以下几个方面:煤气化制甲醇是有效利用煤炭资源的重要途径。
煤炭是我国主要的能源资源,通过煤气化制甲醇,可以充分利用煤炭资源,实现资源的可持续利用,并减少对石油等有限资源的依赖。
煤气化制甲醇还具有环保的优势。
与传统的煤炭燃烧过程相比,煤气化制甲醇过程产生的废气较少,对环境影响较小,可以减少大气污染,并符合国家对环保要求的趋势。
水煤浆气化制甲醇装置变换工段工业运行分析摘要:在本研究中通过对水煤浆气化制甲醇装置变换工段的实际生产情况,通过选择合适的加工工艺,确定最佳的全气量变换方案,能够比较变换催化剂,最终选择耐硫变换催化剂,通过工厂运行结果发现,针对水煤浆气化制备甲醇装置变换工段选择全气量变换,这种方案是切实可行的。
在设备运行过程中变换炉的入水口/气为0.55,而入口温度为230℃,床层热点温度低于460℃,整体的设备运行情况比较稳定,且没有产生甲烷副反应,基本能够满足有关行业对于甲醇的生产标准。
关键词:水煤浆气化;甲醇;装置;变换工段;工业运行在本研究中,我们以某化工企业作为研究对象,该企业甲醇装置选择煤作为原材料,水煤浆气化之后接入一氧化碳耐硫变换,低温甲醇洗,脱硫,脱炭,精脱硫,甲醇这一工艺流程。
由于变换压力,高原材料中的一氧化碳体积分数变化较大,水气比高,同时当采用低硫煤进行生产时,其中的硫化氢相对质量分数较低。
因此,目前该化工企业在甲醇装置变换工序过程中,针对如何进行工业流程优化,选择合适的反应催化剂,防止处于低硫状态下催化剂反硫化或者出现甲烷化副反应的问题。
在本研究中甲醇装置变换工段选择耐硫变换催化剂,经过多次启、停车,在运行过程中调整负荷,保证耐硫变换催化剂床层热点温度和压力差不变,床层的出口位置一氧化碳指标能满足相应的生产工艺需求,当前该装置已经运行持续五年时间,本研究将深入探讨水煤浆气化制甲醇装置的运行情况。
1 选择变换工段工艺流程方案的优化确定。
通过研究发现,在比较多种工艺时最终该化工企业选择全气量变换方案,主要是由于在变换工段时中部进气副线,炉外副线,在实际生产中比较容易调节,主要是由于在生产之前需要控制进口水气比和温度,在中后期阶段中需要提高水气比,尽可能降低进气量,延长催化剂的使用时间,增加中部进气管线能够在导气和硫化过程中有效控制催化剂的床层温度,防止出现超温的问题。
催化剂反硫化问题。
在硫化过程中使用钴钼催化剂时具有较高的催化活性,且随着原材料中硫化氢气体的增加,催化剂的活性也会显著提升,因此对于原材料中硫化氢含量没有具体要求,但该催化剂活性物质中要求硫化氢气体存在水解平衡。
甲醇生产工艺经济与成本分析甲醇是重要的有机化工基础原料,可用于生产甲醛、醋酸、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、对邻苯二甲酸二甲酯(DMT)等多种化工产品。
中国甲醇消费结构为:MTBE、二甲醚和掺混燃料占33%,甲醛占30%,醋酸占12%,酯类(包括碳酸二甲酯(DMC)、DMT、MMA和丙烯酸甲酯等)占10%,农药占6%,医药占6%。
国外甲醇消费结构见表1。
甲醇生产工艺有两种,即煤气化工艺和天然气制甲醇工艺。
欧美国家主要采用天然气为原料生产甲醇,该工艺具备投资低、无污染的优点,且无需过多考虑副产物销路。
但我国缺少廉价的天然气资源,而煤储量相对丰富,所以大部分甲醇产能来自煤气化工艺。
1 煤气化以煤为原料制取合成气的技术主要有4种:德士古(Dexaco)水煤浆气化、谢尔干粉煤气化、鲁奇(Lurgi)碎煤气化和UGI常压气化。
UGI常压气化技术成熟、工艺可靠,但必须使用无烟块煤,而且存在设计能力有限、三废排放量大等缺点,不能满足大型化生产的需要。
鲁奇气化技术虽然技术成熟,在我国已有大型化装置运行,但最大的缺点是气化温度低,产生的焦油、废水等有害物质难以处理,污染大,原料可利用率低,粗合成气中甲烷含量高,只适用作城市煤气,不宜作合成气。
谢尔煤气化工艺(SCGP)是目前世界较为先进的煤气化技术,在安全、高效和环境保护等方面达到了新水平,产生的高质量气体完全可以作为合成氨和合成甲醇的原料气,水冷壁寿命为25年,喷嘴设计寿命为1年。
但由于是干粉进料,气化压力不能太高,操作有一定难度。
水煤浆加压气化由美国德士古公司在上世纪70年代开发成功,并于80年代初建成第一套示范性大型商业化装置,目前在我国已得到成功应用。
该技术除氧耗高外,有如下特点:(1)单台炉处理煤量大,生产能力高;(2)气化压力高、功耗省,有效气(CO+H2)含量高,适于作合成气;(3)原料适用性好、利用率高;(4)三废少;(5)用户多,设备国产化率高。
德士古工艺的最大缺点是,烧嘴寿命短,仅为45天,耐火砖每年需更换一次,更换时间为45天。
煤气化制甲醇的重要意义及基本的工艺流程摘要:甲醇作为一种极其重要的化工原料,对我国能源结构的调整和减轻能源紧缺压力都有着极其深远的意义,本文概述了煤气化制甲醇的重要意义以及煤制甲醇基本的工艺流程并指出如何根据实际情况来选择合适的工艺流程。
关键词:甲醇气化合成空分一、煤气化制甲醇的重要意义作为一种传统的化工原料,甲醇在化工行业中一直扮演着极其重要的角色。
随着油价的日益上涨和甲醇应用领域的不断拓展,甲醇及其衍生品的应用也越来越受到人们的重视。
在市场需求的推动下,甲醇及其衍生物的生产迎来了发展的黄金时期。
在我国,80%以上的甲醇来源于煤炭转化,充足的煤炭供应是甲醇经济发展的基础。
据国有资产管理委员会发布的数据,我国累计探明可供建井的煤炭储量多达2000多亿吨,占全国已探明储量的90%以上,按近些年平均20亿吨/年的开采量计算,仅目前探明的储量就可以开采一百年以上。
甲醇作为极其重要的一种化工原料,其下游衍生品也很丰富,这也是煤基甲醇化工可以代替部分石油化工的原因。
传统工艺上甲醇可以用来生产甲醛、合成橡胶、甲基叔丁基醚、对苯二甲酸二甲脂、氯甲烷、甲基丙烯酸甲脂、醋酸、甲胺等一系列有机化工产品。
除了传统应用,甲醇化工应用技术近期还取得了不少新的突破。
中科院福建物质结构研究所和上海金煤化工合作研发的煤基甲醇制乙二醇技术处于世界领先地位,并成功应用于内蒙古通辽经济开发区已开工的20万吨/年乙二醇项目。
神华集团的百万吨级甲醇制烯烃项目运行平稳,兖矿集团国宏化工有限责任公司的甲醇制二甲醚的项目也将于近期开工。
除了化工应用外,甲醇作为替代燃料近年来发展也很迅猛,源于甲醇的替代燃料主要包括甲醇掺混汽油、甲醇制汽油和燃料电池等。
甲醇掺混汽油是指在汽油中掺入5%、15%、25%和85%等不同比例的甲醇。
07年8月份,奇瑞甲醇燃料汽车的技术改造基本完成,由奇瑞研制的10辆M85高比例甲醇燃料样车已在山西进入试用阶段。
而早在2005年10月至2006年6月,山西省已在阳泉、临汾、晋城进行M15低比例甲醇汽油的试点封闭运作。
关于煤制甲醇工艺设备及能耗的几点分析摘要:当前甲醇工艺的制作主要以煤炭作为基本的原材料,本文也是在煤制甲醇工艺制造的基础上,对其生产工艺进行了详细化的探析,并对水煤浆加压气化制备工艺进行了简单的介绍,重点放在了工艺设备及耗能的分析方面,希望可以高效地提升煤制甲醇工艺的产能效果,以供参考。
关键词:煤制甲醇;工艺设备;能耗制甲醇工艺在我国起步较早,技术比较成熟。
在近几年的发展当中,可以实现对酸性气体的净化处理,并能够制备出纯度较高的甲醇,不仅可以代替汽油成为车载能源,还可以为电池提供超高纯度的燃料。
所以,制甲醇工艺具有节能减排的效果,是一种高效的能源,可以大范围的推广与应用。
一、煤制甲醇的制备过程(一)煤气化在高温的作用下,煤气融合之后会形成一种可燃性气体,这个过程被称之为煤气化。
这是水蒸气和可燃气混合的一种气体,在经过煤气化的过程中会获得组成甲醇的主要燃料,这种燃料被称之为合成气。
水煤浆和氧气进入高温气化炉后,水分迅速蒸发为水蒸气,热解并释放出挥发分,迅速燃烧放出大量热量;裂解后的煤焦继续与残余的氧气和水蒸气反应;通过一系列的吸热、放热反应,在氧气不充足的情况下生成CO、CO2和H2,为甲醇合成的原料气。
在甲醇的制造过程中,氢气和一氧化碳的体积要达到占比要求,而氢气与一氧化碳之间的摩尔比也会因为催化剂的原因而进行调解,从而保证其比值得到很好地满足。
(二)甲醇的合成氢气与一氧化反应后生产甲醇的过程是可逆性反应,想要确保甲醇的产率,减少反应时所产生的副反应,应该对其温度、压力以及催化剂等进行严格的控制,在一般的情况要按照压力8.5MPa,温度230℃-260℃范围内进行控制。
而在甲醇合成的这个反应过程中,要尽可能地降低其温度,控制合适的压力,这样能够很好地起到降低能耗的作用,使其反应速度逐渐地控制下来,所以应该选择最适合的催化剂。
在合成甲醇的过程中原料气配比是非常重要的,要保证一氧化碳和氢气的体积比能够控制在1:2左右,避免出现一氧化碳含量过高的情况,这样很容易影响到温度控制,不利于催化剂活性的正常发挥,所以在适当情况在增加氢气的占比是非常关键的。
探索德士古水煤浆加压气化工艺摘要:水煤浆是由70%左右的煤炭、30%的水和少量添加剂组成,德士古水煤浆加压气化工艺是在重油气化基础上发展起来的第二代煤气化技术,是一种简单、成熟、方便的煤气化工业应用技术,而且相比于传统方式而言,水煤浆还有环保、节能的优势,其主要工艺流程包括制备水煤浆、煤浆储存和运输、水煤浆气化和水处理4道工序,本文简要分析了德士古水煤浆加压气化工艺的优缺点和工艺流程。
关键词:德士古;水煤浆、加压气化;工艺流程德士古水煤浆加压气化的基本工艺过程是使用煤浆泵将煤浆送入德士古烧嘴中,同时将空气中的高压氧也送入其中,两者一同进入气化炉中,充分混合雾化,在1400摄氏度温度下进行气化反应,生成的高温合成气和残渣一起进入冷激室,将合成器经过冷却、除尘等工序装瓶,将残渣冷却后沉积在底部,实现有效气与残渣的分离。
一、德士古水煤浆加压气化工艺优缺点1.优点:(1)煤种适应范围广,理论上可以利用高水分、高灰份、高粘结性的煤种,既不受熔点限制,也不受煤块度大小限制,其最终都会湿磨成水煤浆。
(2)资源利用率高,液氧泵提供,一般其压力等级为 2.7MPa、4.0MPa、6.7MPa、8.5MPa等,气化压力高,减少后续不必要的工序。
同时热能利用率高,水煤浆气化通常在1400摄氏度下进行,常利用冷激的方式回收利用热能。
(3)化工污染物少,由于该工艺是在1400摄氏度下进行,产物中不含有焦油等污染物,同时废水中的主要成分是含氰化合物,易于处理。
2.缺点:(1)工作噪音大。
(2)需热备用炉,气化炉一般工作两个月左右就要单炉停车检修,而备用炉需要在1000摄氏度以上温度下才可以正常投料,因此在正常工作时,也要保持备用炉处在热备用状态,增加耗能。
(3)工艺烧嘴寿命短,在高温和煤浆持续冲刷下,烧嘴的使用寿命不超过2个月。
(4)黑水管线易堵塞、结垢,气化炉和碳洗塔排出的黑水中固体废渣含量非常多,经常堵塞黑水管,影响设施正常运行。
水煤浆加压气化制甲醇工艺及经济分析
摘要:在本研究中,针对当前国内外几种甲醇制备方式进行阐述,并对水煤浆
加压气化进行甲醇制备的工艺路线和特点进行分析,提出了使用该工艺的成本构
成和经济分析,希望能给相关工作人员提供帮助。
关键字:水煤浆加压气化;甲醇;工艺及经济分析
1 国内外甲醇制备的方法分析
目前国内外在甲醇制备过程中,根据其生产原料可分为以下几种方式,油头
气化制备甲醇,煤头气化制备甲醇以及气头部分氧化制甲醇等多种方法。
而根据
甲醇合成方法,可将其分为几下几种:高压,中压以及低压法。
在我国煤是重要
的自然能源,我国很多甲醇在生产过程中主要是以煤作为原材料进行甲醇制备,
但由于国内甲醇生产厂普遍规模较小,目前最大规模为每天生产两百kt,而且一
般来说现有甲醇生产厂成本较高,使其市场核心竞争力降低。
因此为能够提高甲
醇生产厂的生产规模,以及开发具有较为先进的甲醇市场供应是当前国内甲醇工
业的主要发展方向。
某厂主要以煤作为材料进行甲醇制备,经过多年的生产实践
证明,采用水煤浆加压气化的方式进行甲醇制备时,相比其他方法来说,能够生
产出质量符合条件的精甲醇产品。
2 甲醇生产工艺路线和特点分析
在某厂进行甲醇制备中主要是以水煤浆加压气化的方式,采用国内研发的低
压羰基合成方式,利用铜基低压合成催化剂,选择国内研发的绝热管壳式低压低
温合成反应器,其合成压力为5.3 MPa,反应温度为250℃,采用国际领先的三塔精馏工艺进行产品精馏过程,能够使最终精甲醇及纯度高于99.99%。
这种方式下
生产的甲醇产品质量能够达到美国aa级精甲醇相关生产标准,满足国家有关标
准中对于精酿纯优等品的相关制度和要求,其具体的工艺流程如下。
通过德士古气化炉气化进行水煤气的制备,能够通过气化获得水煤气,其压
力值为2.75MPa,反应温度为200℃,水气比为1.4,利用废锅换热进行热量回收,能够降低水汽比,使其达到0.36,进入变换炉中在变换炉中完成一氧化碳的变换
反应,经过降温之后能够使气体进入有机硫槽中,能够使一部分有机硫转为无机硫,再进入NHD脱硫和脱碳系统中,以去除硫化氢气体和二氧化碳气体,最后经过精脱硫槽,能够使总硫低于0.1 x10-6,进而获得合格的合成气,将其送入联合
压缩机中,经过加压使其压力值达5.3MPa,最后需要与循环段中的循环器共同作用下进入甲醇合成塔中制备粗甲醇洗甲醇含量为95%。
减压压力使其达到0.4MPa,之后完成精馏工序,剩余气体进入压缩机的循环段。
精馏工艺采用国内三塔精馏
馏程,具体包括预精馏塔,加压塔,常压塔,能够最终获取精甲醇其纯度高于99.99%。
某厂当前甲醇装置具备下列特点:首先采用的是德士古水煤浆的加压方
式进行气化制气,煤气成分相对比较好。
在变换系统中采用全气量的方式完成部
分变换工艺,通过水气比的控制以控制一氧化碳的变换率,进一步能够达到甲醇
合成所需的原料成分。
控制方法相对比较简便,采用最新研发的高温抗硫酸盐化
有机硫水减剂的方式转化有机硫,脱硫脱碳采用的是NHD脱硫脱氮技术,这种方法属于物理吸收法,具有较高净化度,而且生产工艺能耗较低,再经脱硫系统中
采用夹心饼的精脱硫方式,能够确保净化出口总硫量低于百分0.1 x10-6。
甲醇合
成塔采用国内研发的绝热管壳是低温低压低温合成反应器,这种反应器的床层温
度相对来看比较均匀,能够具有良好的甲醇收率,催化剂的使用量较小,而且设
备使用寿命长,选择性好,能够合理回收能量,这种反应器生产程度相对较高,
采用国内研发的三塔精馏工艺,最终生产的产品质量好,能够获得较高的甲醇回
收率,三废排放指标较低。
3 甲醇制备装置在试车中存在的问题分析
该甲醇生产装置在试车过程中可能会存在下列问题,比如空气吹管过程中催
出塑料布不要换工序,采用工序指导的方式,加大空气量后,在中压废热锅炉中
变换器进口法兰处覆盖塑料布,主要是由于施工方在管道法兰焊接过程中采用的
是氩弧焊打底的方式,为节约施工步骤,将临时防风使用的废塑料布塞入管道中
用于氩气的堵塞。
然而在施工完成之后没有及时取出。
氮气循环风机口消音器焊
接开裂。
在变换中采用催化剂升温时,打开气液分离器去氮气循环风机的管道,
阀门上突然出现气流声,立即关闭阀门。
经过检查发性循环风机入口上出现裂缝
其长度为0.1米。
变换工序。
为保护硫化后催化剂并试压,采用氮气冲压控制室
打开放空阀门之后向火炬管线泄压,当看到气液分离器出口管道压力测点显示压
力值0.29MPa,此时发现现场和控制室没有排查其他点压力,误以为变换系统压
力达0.29 MPa,然而事实上压力测点是接在气液分离器出口管上手动阀管道上的,由于该手动阀开度,泄压较慢,此时压力值仍高于0.29MPa,使高压气体串入低
压气体中,导致消音器焊缝开裂。
中压废弃锅炉出气管存在积水。
中压废热锅炉
采用并联方式运行,其中一个出口煤气温度低于100℃,另一个为220℃,经现
场检测发现第一个出气管U形弯底部导淋法堵塞,怀疑U形管形成水封,使煤气
无法流通。
针对这种问题在堵塞导淋阀和配置管并接一只阀门,在新增阀门后增
加打压机,实现高压水疏通。
当疏通导淋阀后排出U形管的水,此时第一个出口
煤气温度能够逐渐升至220摄氏度,以恢复正常运行。
4 甲醇生产的成本构成和经济性分析
通过分析,当前某厂甲醇在制备过程中的初步设计参数如下表所示。
由于当前煤炭资源有限,因而煤价有一定程度上涨,通过我厂甲醇制备工艺
与流程,从其成本构成上来看,如上表,但事实上,目前实际运行成本高于初步
设计的成本。
小结
在甲醇制备工艺中采用水煤浆加压气化,这种方式是一种可行性强的工艺方法,由于目前煤炭价格较高使其在市场中受到了一定的竞争压力,采用煤作为原
材料,通过水煤浆加压气化的方式进行甲醇制备,这种工艺目前在国内已经具备
了足够的能力,然而针对该装置设计规模还需要进一步深入探究。
我国甲醇生产
厂采用水煤浆加压气化的方式进行甲醇制备,采用有别于国外专有技术,因此可
将该生产工艺在国内其他甲醇装置生产中进行推广应用。
各生产商需要综合分析
当地的原料情况,因地制宜选择合适的甲醇工艺路线,进一步实现企业生产效益
最大化。
此外,我国目前甲醇面临进口甲醇的制造压力,因此,研发具有低成本,高质量的甲醇装置势在必行,采用国内自主研发的多喷嘴对置式新型气化炉,能
够降低专利使用费用,打破国外垄断的局面,实现甲醇装置大型化,也是一种具
有广泛市场应用前景的工艺方法。
参考文献:
【1】相少华. 煤制甲醇工艺设备及能耗的几点分析[J]. 能源技术与管理,
2017(3).
【2】孔令鹏, 李超. 水煤浆加压气化制甲醇装置变换工序试车小结[J]. 中氮肥,
2015(3):60-62.。