煤制甲醇安全生产及安全隐患

2018-05-28魏甜甜

山西化工 2018年2期

魏甜甜

(同煤广发化学工业有限公司，山西大同 037009)

引言

在新经济常态下，工业生产为经济发展所做出的贡献与日俱增，虽然一些新兴产业不断出现，但是，工业生产的地位仍不可忽视。煤制甲醇是对煤的一种深加工和再处理，来获得所需的化学制剂，为工业发展提供支持。具体开展过程中，要消除安全隐患，保证煤提炼的高效性，节约能源。为此，笔者对煤制甲醇生产中的安全隐患与应对方案的有关内容进行了深度研究，助力于该产业的发展。

1 煤制甲醇工艺流程设计

在进行煤制甲醇的生产过程中，主要的原料就是煤，但是，在现实中各地方煤的品质是不同的，所以，在生产甲醇的过程中，其工艺流程需要根据实际情况来进行具体调整。一般而言，煤制甲醇使用的是固定床气化法先合成水煤气，为甲醇生产提供原料，使用的工艺主要是单醇技术和合成氨联产甲醇工艺[1]。其中，合成氨联产甲醇工艺的生产效能较低，每年在10万t左右。还有一种是使用气流床气化法制备水煤气，产能较大，单套装置的产能可以达到20万t/a，主要工艺包括气化环节、净化环节、甲醇合成环节、甲醇精制环节，具体流程如图1所示。

2 煤制甲醇安全生产操作过程

2.1 气化过程

首先，进行煤浆制备，主要的流程是由煤运系统将煤干基输送到煤贮斗，然后经过称重给料机对输送质量进行调控，符合要求之后，送入棒磨机(需要加入一定的清水，湿法研磨)，加入添加剂，控制pH在6～8左右。出棒磨机的煤浆浓度控制在65%左右，然后经过加压输送至气化工段煤浆槽；其次，进行气化。这一过程中，煤浆与氧气进行氧化反应，产生粗合成气体，然后进入气化炉中。反应时的具体参数设置：压力6.5 MPa(G)，温度控制在1 350 ℃～1 400 ℃。具体反应方程式如式(1)、式(2)。

图1 煤制甲醇工艺流程图

(1)

(2)

其三，进行灰水处理，将气化过程中产生的灰水进行渣水分离，为了降低能源浪费，维护生态环境，处理后的水在检验之后循环使用。

在实践当中，对于气化的方法主要有德士古水煤浆气化和Shell气化两种。总结其优缺点如第120页表1所示。

2.2 低温甲醇洗

这一过程中，主要是设置一定的低温环境，然后进行清洗，清洗的主要目标是脱除变换气中的CO2、全部硫化物、其他杂质和水，具体步骤如下：

表1 不同气化方法的优缺点

第一，吸收系统。对于变换气体，先进入一级冷却器、氨冷器、分离器进行处理，然后，进入二级冷却器进行冷却，冷却标准为-20 ℃，经过变换器甲醇吸收塔处理之后，依次脱除H2S+COS、COS，然后，再从吸收塔中输出。输出后在温度为-49 ℃的条件下由二级原料气冷却器进行冷却处理，一级原料气冷却器对其进行加热，去除甲醇合成单元。最后，进行检测，标准为CO2体积分数保持在3.4%，(H2S+COS)体积分数<0.1×10-6；第二，溶液再生环节。将高压闪蒸器上部和底部产生的无硫甲醇富液，含硫甲醇富液导入H2S浓缩塔当中，进行闪蒸汽提，使用的主要方式是低压氮气汽提法。检测的标准是，如果塔底流出的甲醇质量分数在100×10-6以下，那么需要进行再次处理，将其输送至煤浆制备工序或者是全厂的污水处理系统[2]。低温甲醇洗预洗再生系统见图2。

2.3 甲醇合成及精馏

合成气压力保持在5.6 MPa左右，并与甲醇合成循环气混合，然后由压缩机对其进行加压，使压力达到6.5 MPa，经过冷管反应器预热，温度为235 ℃，在水冷反应器作用下合成甲醇，而对于CO、CO2以及H2则是在Cu-Zn催化下，形成粗甲醇，反应温度为240 ℃，气体出口温度保持在250 ℃，将其经过低压蒸馏发生器等进行冷却，温度为40 ℃，然后由甲醇分离器对其分离。对于甲醇精馏，主要是对粗甲醇进行精馏系统处理，然后合成出符合浓度要求的甲醇，精馏系统主要由预精馏塔、加压塔、常压塔组成[3]，见图3。

图3 甲醇精馏装置工艺图

3 生产过程中的安全隐患及应对措施

3.1 安全隐患

煤制甲醇生产过程中，主要的安全隐患表现为：由于整个生产过程中，相应的气体都具有易燃易爆的特性，所以发生火灾和爆炸的风险较大；一些气体为有毒气体，容易产生窒息和中毒，对操作人员生命危害严重；生产过程中，需要进行冷却和加热，且低温和高温的温度都相对较高，如果操作不当，将会造成烫伤和冻伤；整个生产流程设备较多，组成复杂，且设备高度较大，高空作业环节较多，存在一定的坠落风险；生产过程中的机械操作和用电设备较多，操作不当会产生机械损伤和一定的触电危险。

3.2 防范措施

首先，在生产之前，要对相关人员进行上岗前培训，培训的主要内容包括安全生产知识、设备使用技术、突发情况应对方法、自救能力提升等，并对培训结果进行考核，不符合要求的人员不允许从事有关工作；其次，加强生产过程中的监督和检查，实施全过程的动态监管，并采取责任制模式，对有关情况进行及时汇报，保证机械设备、电力设备、防护设备等的使用性能；第三，设置合理的应急救助方案，对于可能发生的风险进行防护方案的制定，以保证人身安全为基本原则，降低事故发生的影响范围；其四，使用一些性能较好的高端设备，对相应的工艺设计进行优化，将安全生产作为设计的主要原则，消除片面的以经济目标为主要原则的思想，这样才能提高安全生产能力；其五，对于国家有关方面的政策要加强学习，如，《化学品生产单位特殊作业规范》、《中华人民共和国爆炸场所电气安全规程》等，加强安全生产的意识[4]。