煤制甲醇项目的煤气化技术选择

煤制甲醇项目的煤气化技术选择

马雄

陕西延长石油榆林凯越煤化有限责任公司  陕西榆林  719000

摘要：传统甲醇生产以石油资源为主，实际生产效率不足，生产期间的经济效益无法得到根本管控。为使甲醇生产项目切实满足可持续化发展要求，还需要着重开发煤制甲醇项目，选择适宜的煤气化技术手段。基于此，首先分析了煤制甲醇工艺技术流程，提出煤制甲醇技术方案，评判综合技术应用指标，对比分析各煤气化技术的原材料适应性、产品适应性、投资总额、副产品生产加工情况、大型化及应用程度、污水处理流程等环节，以选择适宜的煤气化技术手段。

关键词：现代煤气化技术；对比分析

煤制甲醇生产工艺主要以煤为原材料，其关键工艺主要包括空分、煤气化、转变以及酸性气体脱除，生成甲醇制二甲醚以及甲醇制烯烃。煤气化技术是甲醇生产重要内容，不同的气化技术会受到生产技术规格以及技术路线因素影响，因此需要借助煤制甲醇生产要求选择适宜的煤气化技术手段。依照进料角度分析，气化技术可分为块煤气化技术、水煤浆气化技术、干煤粉气化技术三种。不同煤气化技术涉及的流程不同，流体力学条件以及技术来源存在较大差异。

1煤气化应用现状

我国煤化工产品种类繁多，煤化工工艺过程结合各地资源禀赋特点各不相同，应根据所用煤的性质和原料气要求对气化条件以及气化反应器的结构进行调整，这必然要求煤气化技术多元化发展以适应不同煤质和煤化工产品路线的要求。在我国实现工业化应用的煤气化技术约有30多种，仅占全球煤气化技术的1/3左右，已投产和正在建设的气化炉达700余台，且60%以上的气化炉已投产运行。

目前通用的处理方式是采用水气分离的方式将酚、氨回收处理，处理难度大，难以做到达标排放，导致废水处理投资和成本提高，一定程度上影响了固定床气化技术的投资回报率。

2煤制甲醇煤气化技术对比

2.1甲醇煤气化技术选择原则

甲醇煤气化技术的应用水平可直接影响到甲醇生产效率以及甲醇生产系统运行过程中的安全性与可靠性，需要在煤气化技术选择过程中，严格遵循以下原则，确保选择出的煤气化技术具备运行效率高、能耗量低、安全可靠性能。（1）安全环保原则。在甲醇煤气化生产过程中，生产出的煤渣、煤灰、废气的处理难度较大。在处理工作没有得到严格管控的情况下，会对实际生产质量造成严重不利影响。因此在选择煤气化技术手段时，需要着重关注安全环保工作，开展清洁型生产，控制废弃物排量。

（2）适用性原则。不同地区煤矿资源存储量不同，需要着重分析煤气化技术应用期间的适用性原则。结合地区具体条件、实际生产情况，对煤气化技术进行灵活选择。（3）先进性原则。为从根本上提高生产企业综合竞争水平，在选择煤气化技术过程中还需要确保选择的技术手段具有较高的先进性，能够切实提升实际生产效率，使甲醇项目开展全过程均能够得到严格把控。（4）可靠性原则。要求选择出的煤气化系统始终保持安全、可靠的运行状态，切实提升实际生产质量的效率，降低设备实际使用期间的故障问题发生概率。

2.2技术对比

以年产量为300万t的二甲醚生产项目为例，该生产环节的主要原材料为煤。经过甲醇转化后会生产出二甲醚。

1）生产技术方案主要就是使用多喷嘴对置气化工艺，将合成后的气体通过净化形成甲醇，将甲醇作为生产原材料生产二甲醚。结合多喷嘴对置气化技术手段，对技术方案进行合理判定。

2）生产技术方案主要就是使用BGL气化工艺生成合成气体，将气体净化后生成甲醇。以甲醇作为原材料继续生产二甲醚。BGL气化技术在气体合成过程中具备较高含量的甲烷，甲烷也可以进行回收利用。使用PSA甲烷，氧化处理富甲烷气体中的非催化部分，也可以生成合成气体，并将此气体再传输到粗合成气的进化系统中。

3）生产技术方案主要就是使用Shell干煤粉气化工艺，甲醇气体可以作为原材料生产二甲醚。

4）不同生产技术手段下的气化装置、净化装置、甲醇装置、甲烷回收装置、催化及二甲醚装置结构不同，但空分装置多是用分子筛净化空气、空气增压，氧气压缩方式。借助氮气增压装置增加氮气流程中压空气增压，增流塔处使用规整填料手段。

5）从气化装置角度分析，使用多喷嘴水煤浆气化技术中的气化炉直径为3600mm，操作压力需要控制在6.5MPa。使用BGL熔渣气化技术，公称直径为3600mm，操作压力为4.0MPa。使用shell干煤粉气化技术，气化炉为4开无备用。公称直径为3800mm，实际操作压力为4.0MPa。

6）从净化装置角度分析：

（1）生产方式需要配合使用一氧化碳变换装置。低温甲醇洗技术需要使用三系统配置方式。丙烯离心压缩机应当提供给低温甲醇洗正常生产时所需的制冷量；（2）生产方式应当使用低水与低气比装置，采用4系统配置手段。酸性气体脱除时要使用低温甲醇洗技术以及四系统丙烯离心压缩机，确保低温甲醇洗生产时的温度始终处于适宜的冷量范围之内；（3）生产方式的一氧化碳变换需要使用高水与高气比装置，依照4系统配置手段开展配置工作。丙烯离心压缩机应当注重提供低温甲醇洗正常生产时所需的能量；7）从甲醇装置角度分析。第1种生产方式采用三个系统配置。第2种及第3种生产方式需要采用4个系列配置手段。8）从甲烷回收装置角度分析，第1种生产方式与第3种生产方式不必配置回收装置。第2种生产方式需要采用变压吸附式脱除惰性组分手段。9）从甲烷非催化部分氧化装置角度分析，第1种生产方式与第3种生产方式，不必配置非催化氧化设备。第2种生产方式需要收集副甲烷气体，并借助非催化部分氧化装置合成气体。

3煤制甲醇煤气化技术经济指标评估

3.1财务评价基础

通过对三种生产技术方案进行全方位评比，将每个生产方案的二甲醚销售量均设定为300万t。其他产品作为生产副产品，扣除其制造成本，使三个生产方案中的销售收入趋于一致。对比分析不同方案制造成本水平，并将对比分析结果作为实际生产期间的财务评价基础。煤制甲烷煤气化生产期间的生产原料以及生产副产品主要包括原水、原料煤、二甲醚、硫磺、粗轻油、氨水以及焦油等。财务评价测算价格需要取国际油价标准，以从根本上保障评价结果的全面性与可靠性。

3.2综合技术经济指标评价

煤制甲烷煤气化生产技术中的综合技术经济评价主要涉及原材料、燃料煤用量、主要公用工程用量、产品及副产品用量、生产体系总定员、总占地面积、投资估算、涉及内部收益率、年均净利润以及二甲醚成本的技术经济指标等。

4不同煤制甲烷煤气化技术的对比结果

通过从不同角度对煤制甲烷煤气化技术实际应用情况进行对比分析，发现Shell干煤粉气化技术虽然应用期间的优势较为凸显，但在具体应用期间的投资成本较高，经济效益无法得到根本保障。块煤熔渣气化技术的应用先进性及技术可行性均较低，且在具体使用期间需要浪费大量的水资源，不可使用在水资源紧缺地区。多喷嘴水煤浆气化技术实际应用期间的经济效益更为显著，在原料煤成浆条件较为良好的情况下，煤制甲醇项目开展效果更好，因此可以在具体生产过程中进行大规模投入使用。

5结语

甲醇生产水平直接影响到我国能源利用期间的安全性及可靠性。通过对甲醇进行可靠加工，能够代替石油资源完成各项生产任务，对实现地区可持续发展意义重大。现有煤制甲醇项目更为复杂，需要结合实际生产要求选择更加适宜的煤气化技术手段。通过对比分析多项煤气化技术，发现在保障原材料质量的前提下，多喷嘴对置式的水煤浆气化技术最为理想，可以得到全面推广及应用。

参考文献：

[1]王辅臣．煤气化技术在中国:回顾与展望［J］．洁净煤技术，2021，27(1):1－33．

[2]王智军.煤制甲醇项目的煤气化技术选择分析[J].中国石油和化工标准与质量，2020，40（10）：232-233.

[3]崔普选.煤制甲醇技术发展评述[J].现代化工，2020，40（5）：4-9.