煤气化制甲醇工艺原料煤消耗的影响因素

田希源

（兖矿国宏化工有限责任公司，山东邹城 273500）

煤气化甲醇工艺实际应用过程中，气化原料煤占总能源消耗量的69%，对甲醇生产期间的整体经济效益具有直接影响。为加快甲醇生产建设进程，需注重分析煤气化制甲醇工艺的原料消耗情况，研究影响原料消耗量的影响因素，制定出与之相应的解决方案，切实提升煤气化制甲醇工艺能源利用率，降低企业生产成本。

1 煤气化制甲醇工艺概述

甲醇作为一种传统化工原料，在化工行业中扮演的角色至关重要。随着社会经济逐渐趋向于新常态化发展，油价不断上涨，甲醇应用范围进一步拓展。为获得最大化经济效益，甲醇项目建设数量增多，约80%以上的甲醇均来源于煤炭转化，因此煤炭供应量对甲醇生产质量及效率具有直接影响。

在甲醇生产过程中，下游化学衍生品数量十分丰富，通过有效利用，可以带来巨大收益。从技术与经济角度分析，甲醇经济依然成为石油经济的重要组成部分，大力发展以煤炭为基础的甲醇产业，不断扩展甲醇下游产品代替范围，对推进社会可持续化发展具有重要意义。

2 煤气化制甲醇工艺流程

2.1 气化流程

首先配制煤浆，将原料煤输送到棒磨机内，加入适量水，开展湿法磨煤工作。为保障煤浆稳定性，可以在研磨过程中加入添加剂，在煤浆浓度达到65%左右，将其降压后送入到煤浆槽内准备气化。

要求煤浆配制后的各项性能能够满足气化标准，如将煤浆内的酸碱值维持在6～8。为根本上提升气化环节的水资源利用率，可以将含有少量甲醇的沸水或甲醇精馏水作为煤浆用水。

气化环节要求煤浆与氧气进行充分的氧化反应，形成粗合成气。气体经过洗涤与冷却后送至变换工段。气化反应后的熔渣进入到激冷水室内分离。

2.2 变换环节

变换环节主要就是将气体内的一氧化碳除去，通过过滤去除气体内部杂质。在原料气预热装置内部加热到305℃后将一部分气体送入变换炉，在水蒸气及催化剂的作用下进行转换，通过一系列的蒸汽过热，控制温度等方式，进入到中压蒸汽发生装置，最后冷却到40℃后，进入低温甲醇洗吸收系统内。另一部分气体不进行变换反应，直接进入到低压蒸汽发生装置，待到温度降至180℃后，进入到脱盐水加热器回收热量，最后被传输至低温甲醇洗吸收系统。

2.3 低温甲醇洗环节

低温甲醇洗环节主要分为吸收、溶液再生、氨压缩制冷以及甲醇合成精馏环节，不同环节对煤气化制甲醇工艺实施的正常质量与效率具有直接影响，需相关管理部门做好不同环节的生产管理工作，针对低温甲醇洗环节特征，制定出相应的管理方案。举例而言，在甲醇合成环节，应控制甲醇洗脱硫脱碳净化后的气压数值，将甲醇合成循环器增压至6.5MPa。利用气冷反应装置，将冷管预热至235℃，使气体进入到水冷反应装置进行甲醇合成，将合成后的甲醇进行精馏处理，从根本上保障甲醇生产质量。

3 煤气化制甲醇工艺原料煤消耗影响因素以及解决措施

3.1 煤质变化对原料煤消耗量的影响

为更好分析出各类变化因素对原料煤消耗量的影响，需收集原料煤消耗量与煤质等数据进行比较分析。以某生产企业阶段性煤气化制甲醇工艺实施期间的各类参数数值为例，原料煤消耗量的变化与煤自身低位发热量的变化存在反比关系，在原料煤低位发热量较高的情况下，煤耗量更低，氧气的用量变低，则甲醇供应生产装置运行效率变高。但由于发热量较好的原料煤采购成本更大，为企业实际生产成本带来较大负担。

原料煤内部灰尘的变化与煤总体消耗量存在密切关联，原料煤内部灰分含量越大，煤消耗量越大，原则上灰分含量控制在8%以内，随着原料煤内部溶渣量的提升，耐火砖表面的冲刷与腐蚀显著增加，导致耐火砖使用寿命缩短。

原料煤内部水分变化可直接决定煤浆生产期间的质量与效率。原料煤内水少，煤浆的黏稠度越小，流动性突出，可以制成浓度更高的水煤浆。

原料煤的进料粒度10mm透筛率达到90%以上，可以使水煤浆达到适合的粒度分布状态，使磨机运行能耗量降低。在原料煤粗颗粒较多的情况下，煤浆表面黏度下降，流动性更佳。但由于受到粒子重力作用的影响，粗颗粒之间的凝聚作用更加显著，引发煤浆分层、沉降等问题。

3.2 煤浆浓度对原料煤消耗量的影响

在煤气化制甲醇工艺应用过程中，煤浆浓度越大，原料煤的实际消耗量越小。同时，煤浆浓度还可直接影响到泵送、气化期间的能源利用率。在煤浆浓度较低的情况下，虽然能够提升泵送效率，但进入到气化过程中时的水分增加，为保持气化反应温度，则氧气消耗量增多。在煤浆浓度过高的情况下，泵送会使煤浆出现分层或沉降等问题，导致泵送设备运行寿命缩短。

为解决煤浆浓度对原料煤消耗量及气化炉产气量等影响，建议将煤浆浓度控制在61%～65%。

3.3 甲醇合成气成分对原料煤耗量的影响

煤气化制甲醇工艺的合成阶段，有效气体中H2、CO的比例会直接影响甲醇合成的速率，H/C比例失调合成甲醇会大受影响，同时造成系统压力波动合成气放空。放空气体量增加，原料煤单耗大幅增长。因此对甲醇合成阶段的设施与流程进行不断优化，减少甲醇合成期间的有效气损失，提升原料煤实际使用效率，控制原料煤的消耗量。

3.4 生产管理对原料煤消耗量的影响

煤气化制甲醇工艺实施的过程中，频繁更换煤种会造成生产设备运行状态不稳定，原料煤的消耗量增加，生产成本利用率降低。因此要结合气化炉运行工艺指标与实际生产需求，选择适宜的原料煤品种，合理配煤掺烧，根据黏温曲线、灰熔点、灰分成分分析等指标合理调整气化炉工况，确保原料煤综合利用率。

煤气化制甲醇期间的气压与温度控制不到位，会导致煤耗指标不断变化，使设备在运行过程中面临着更大的故障隐患。为避免管理不当对原料煤消耗量造成的影响，严格生产期间工艺指标控制，合理控制煤气内甲烷含量，提升气体分解率，使煤耗量得到显著控制。对生产设施进行定期运维，及时发现与解决设备运行过程中的故障问题。

注重提升煤渣质量，找寻到造成煤渣质量下降的症结所在，对煤渣内的炭含量进行监测，严格控制渣中可燃物，及时调整气化炉工况，提高原料煤消耗量的控制效果，对甲醇各生产环节进行深入分析，制定出有效解决方案。

4 结束语

总而言之，甲醇生产具有较高的专业性与连续性特征，注重控制煤气化制甲醇工艺实施期间的原料煤消耗量，能够更好节省实际生产期间的成本，帮助企业获得最大化经济效益。同时，相关管理部门也需加强甲醇生产期间的管理力度，控制煤气化制甲醇工艺实施指标，确保甲醇生产高效稳定开展。