浅谈煤制甲醇项目的煤气化技术选择

2014-03-12马俊MAJun

价值工程 2014年4期

马俊MA Jun

（国电中国石化宁夏能源化工有限公司，银川 751400）

（State Power SINOPEC Ningxia Energy Chemical Industry Co.，Ltd.，Yinchuan 751400，China）

0 引言

近些年来，全球经济水平得到了迅速的发展，工业水平也越来越成熟，与此同时，世界范围内对于石油的需求量也呈现出逐年攀升的趋势，这就导致石油的价格越来越高。同时，石油是作为一种不可再生资源，一旦发生石油危机，必然给世界经济带来深重的打击，在这一大环境之下，世界各个国家也寻求新能源的制造方法，也取得了初步的成效。就现阶段来看，在众多新能源之中，甲醇有着制作简易、价格低廉的特征，也能够通过工业合成实现大规模生产，因此，甲醇的大规模生产也受到了各个国家有关部门的高度重视。目前，甲醇的使用包括两种类型，即直接使用和间接使用，甲醇的直接使用又包括部分掺混与全额甲醇两种形式，在间接使用过程中，甲醇可以转化为烯烃、二甲醚以及甲基叔丁基醚等等。因此，各个国家为了解决能源问题，也采取各种各样的措施开展煤制甲醇，在这一方面，我国有关部门与各个工厂也进行了深入的研究，下面就针对煤制甲醇项目煤气化技术的选择进行深入的分析。

1 煤制甲醇工艺技术分析

就现阶段我国的实际情况来看，用煤作为原料生产甲醇过程中有着很多关键性的工艺与技术，这包括多个方面的内容，如煤气化技术、酸性气体的脱除、空分、甲醇的合成、甲醇的转化、制冷等等，其中，煤气化技术是作为关键的核心技术，究其根本原因，是由于煤气化技术对于酸性气体的脱除、空分、甲醇的合成、甲醇的转化、制冷有着决定性的作用，因此，在确定煤制甲醇方案时，就需要优化煤气化技术。煤气化的技术较多，早期的代表就是Lurgi 气化技术，经过了一段时期的发展，BGL 气化技术出现，该种技术是建立在早期Lurgi 气化技术基础上发展而来，与传统的Lurgi 气化技术相比而言，BGL 气化技术有着一系列的优点，如资源消耗量低、废水排放量与副产品量少。目前，西方发达国家常用的煤气化技术包括单喷嘴水煤浆气化工艺等技术。而我国使用较多的则是多喷嘴对置式水煤浆气化技术、Shell 干煤粉气化技术。下面就针对这几种技术进行深入的分析，根据我国的实际情况选择出最优的技术。

2 煤制甲醇煤气化技术方案分析

以年产量为300 万吨二甲醚作为研究对象，煤制甲醇项目煤气化技术主要包括几种方案，下面就对这几种方案进行深入的介绍：

2.1 第一种方案第一种方案就是使用水煤浆气化工艺来生产合成气，在对生产出的合成气进行转化、精制处理，待以上的工序完成之后，即可将甲醇生产为二甲醚。

2.2 第二种方案第二中方案即使用BGL 煤熔渣气化技术来生产合成气，合成气生产完成就即可将其转化成为甲醇，再利用甲醇来生产二甲醚。在这种制造方案之中，BGL 气化炉生产出的合成气之中，含有较高的甲烷成分，但这些甲烷成分是可以进行回收与利用的，因此，在生产完成之后，可以使用PSA 来收集合成气中的甲烷，再进行氧化，将生产出的合成气合并至系统中。

2.3 第三种方案第三种方案即使用Shell 技术将干煤粉转化为合成气，经过净化之后即可得到甲醇，再利用甲醇来生产二甲醚。

3 煤制甲醇煤气化技术方案经济指标分析

方案一、方案二与方案三建设范围大致相同，均包含工艺装置、总图运输、公用工程系统、热电联产、煤储运转运、辅助生产设施等等，方案二与方案一与方案三相比，需要额外增加污水预处理系统、型煤制备系统、甲烷非催化部分氧化系统以及PSA。为了从这三种方案中筛选出经济指标最为理想的方案，现将几种方案的指标统一化，假设方案一、方案二与方案三二甲醚销售量均为300 万t/a，方案一、方案二与方案三副产品均纳入制造成本中，通过计算与比较，可以得出各个方案的生产成本。目前国际油价为97.22 美元/桶，那么可以得出方案一、方案二与方案三的成本价格差别不大。

4 煤制甲醇煤气化技术方案的比较

4.1 原料适应性比较在使用多喷嘴对置式水煤浆气化工艺时，应该保证原料煤的成浆性，这样就可以有效的优化气化装置的工作效益，同时，还要控制好灰熔点FT，不宜过高，灰熔点FT 过高会影响设备的寿命，此外，还要采取科学的方法提高原料煤成浆性。对于BGL 而言，技术的关键就是控制好煤熔渣气化工艺，并将煤粒度控制在6-50mm。而Shell 粉煤气化工艺则对原料的含水量与灰分要求较高，需要将含水量控制在2%-5%，将灰分控制在10%-30%。

4.2 产品适应性比较采用多喷嘴对置式水煤浆气化工艺制得的合成气汽气比例为1.4:1，该种方式适宜用于甲醇、合成氨、羧基合成气、氢的生产之中，生产的用途十分广泛；采用BGL 煤熔渣气化工艺生产得出的合成气中甲烷质量分数为6%，因此，该种方式适宜用在合成天然气与燃料气的生产中，而使用该种方案时需要额外增加污水预处理系统、型煤制备系统、甲烷非催化部分氧化系统以及PSA，以便收集合成气体中的甲烷，因此，这种方案的资金投入较高，也较为复杂；Shell 工艺使用的是废锅流程，在变换的过程中需要低水汽比变换流程、水蒸汽等，这就会导致低温甲醇制造负荷增加。

4.3 各个方案资金投入情况分析从各个方案资金的投入情况来看，多喷嘴对置式水煤浆气化技术是最少的，Shell 工艺的投资最大，BGL 煤熔渣气化工艺介于两者之间，虽然从理论上而言，Shell 工艺不需要增加备炉，但是从国内外的实际生成情况来看，在生产的过程中还是需要增加少量备炉，这就会导致资金的投入量增加。

4.4 各个方案污水处理情况分析多喷嘴对置式水煤浆气化技术与Shell 技术都属于洁净生产技术，废气的排放量少，也容易处理，BGL 煤熔渣气化工艺的污水中则含有油、氨与酚，与多喷嘴对置式水煤浆气化技术与Shell 技术相比，废水处理量虽然少，但是处理难度较大。目前，我国在污水处理方面相关的工艺还不成熟，考虑到这一因素，在使用BGL 工艺时，需要控制好煤种，在试烧完成后才能够进行处理。