8.7MPa水煤浆加压气化技术工业化应用技术研究总结

毛凯 张君 闫来洲（蒲城清洁能源化工有限责任公司，陕西蒲城715500）

0 引言

蒲城清洁能源化工有限责任公司由陕西煤业化工集团公司和中国长江三峡集团公司共同出资设立，注册资本70亿元，负责建设和运营180万吨/年甲醇、70万吨/年聚烯烃项目，厂址位于陕西蒲城渭北煤化工业园区。项目总投资199.5 亿元，2010年开工建设，2014年底建成投产。

项目主要工艺过程为：以煤为原料，经水煤浆加压气化制取合成气，经变换、净化及甲醇合成得到中间产品甲醇，采用DMTO二代技术生产乙烯、丙烯并经聚合最终生产聚乙烯、聚丙烯产品。主要产品为：30 万吨/年聚乙烯（PE）、40 万吨/年聚丙烯（PP）。

作为全球首套使用DMTO-II 技术和首次在同类装置采用8.7MPa水煤浆加压气化技术的大型现代煤化工项目，对于升级和发展新型煤化工产业具有极为显著的示范引领作用。以陕西神木丰富的长焰煤为原料，采用国内外先进、成熟的工艺技术，通过生产甲醇制取烯烃，实现了煤炭资源的高效、清洁转化利用，具有技术装备先进、自动化程度高、综合能耗低、水资源丰富、交通物流便捷等多方面的显著优势。

公司气化装置采用8.7MPa德士古水煤浆气化技术，共设置6 台气化炉（4 开2 备）；单台气化炉投煤量约2400t/d，为目前在运德士古气化工艺中压力等级最高，单炉投煤量最大的装置。为保证气化装置的安全、稳定、高负荷运行，自我公司2014 年10 月份气化炉首次投料成功至今，一直致力于8.7MPa 水煤浆气化工艺的工业化应用研究之中；截止目前为止，共完成包括工艺烧嘴改造研究、气化炉下降管改型、激冷水泵攻关、锁斗循环泵变频改造等多项技术革新，创造了气化装置连续运行459天，气化炉单台运行最长81天的成绩。

通过8.7MPa水煤浆气化工艺的工业化研究的推进，保证了我公司甲醇中心的连续、稳定、高负荷运行；气化炉倒炉及检修频次大大降低，从而大大降低了检修费用。为整个行业提供了实际运行数据，为高压煤气化技术趋向成熟化给与了强有力的支撑，使行业推行大型化工生产奠定了基础。

1 技术研究内容

根据公司工艺特点，在2010 年进行充分调研后，对比各个气化工艺特点，我公司选用德士古8.7MPa 水煤浆加压气化技术，该工艺创造了水煤浆气化压力等级最高、单炉生产能力世界最大、气化装置总生产能力最大的“世界三最”。为做好该项目的工业化运行，我公司自2014 年10 月气化炉首次投料成功后一直致力于8.7MPa水煤浆气化工艺的工业化应用研究之中。

我公司的气化装置主要任务是原料煤经煤浆制备、煤浆气化、粗工艺气洗涤、一氧化碳变换等工序，产出工艺气并初步处理，把合格工艺气送往低温甲醇洗，最终为甲醇合成提供原料气。同时通过灰水处理等工序回收热量和水，排出固体废弃物。主装置包括原料储存与准备、煤浆制备、气化、灰水处理、变换、沉渣池等工段。本装置设置的设计能力大约为9588吨干基煤。一共设有6个气化系列，6台φ3200×4150mm气化炉，4台运行，2 台备用，气化压力为8.7Mpa（A）。系统设置6 套气化炉系统、2 套变换系统、灰水处理6 套高、中、低、真空闪蒸系统与气化炉一对一、共用3套细灰沉降系统。

2 技术优势

（1）气化装置压力等级的提高更加有利于气化反应，比氧耗＜360Nm3/KNm3，比煤耗＜600kg/KNm3、碳转化率＞99.8%，均优于设计值，更优于6.5MPa的气化炉。

（2）同规模比6.5MPa 的气化装置减少一台气化炉，因此大规模气化装置选择高压力等级更加有利于工厂化运行。

（3）采取8.7Mpa 气化技术可实现甲醇的等压合成，减少了压缩机的投资及维护费用。

3 应用情况

针对8.7Mpa水煤浆气化工艺特点，结合我公司实际运行情况，自2014年10月首次运行至今，我公司针对气化装置工艺运行瓶颈，先后突破了工艺烧嘴运行周期短、激冷水泵气蚀、气化炉下降管变形、锁斗循环泵出口管线易磨穿改造等技术难题，具体情况如下：

（1）调整工艺烧嘴头部尺寸，将烧嘴环隙由4.16mm逐步调整为6.15mm，烧嘴冷却水夹套承插焊改为对接焊，并在焊缝处增设高温耐火毡保护层。经过改造后目前气化工艺烧嘴最长运行时间达到81天，平均运行时间由之前25天延长至60天。

（2）更改气化炉下降管强度，将气化炉下降管厚度由原设计的6mm更改为10mm，解决了气化炉投料过程中下降管频繁变形、损坏问题。

（3）根据激冷水泵性能曲线将低压灰水改造至激冷水泵入口，解决了气化炉在开停车阶段水温高、压力低易气蚀问题。

（4）更改磨煤机筒体螺栓形式，解决了磨煤机筒体漏浆严重问题；完成磨机主减速机改造，解决了磨机小齿轮断齿问题。

（5）更改锁斗循环水泵为变频泵，降低锁斗循环水泵出口流速，解决了锁斗循环管线磨穿问题。

（6）优化系统配置，将3台除氧水槽气、液相进行联通，解决了除氧槽操作压力不稳，除氧槽内件损坏导致的高压灰水泵损坏问题；将3台沉降槽进料管进行联通，改沉降槽运行模式为2开1备，确保了系统的稳定。

（7）将沉降槽底流泵出口管线由4″更改为6″降低管道流速，解决了此段管线易磨穿问题，将运行周期由半年提高至一年半。

（8）为解决高压气化灰水硬度高、NH4-N 值高等因素导致的，自2015年开始对灰水除硬、除氨进行技术研究，现已建成灰水蒸氨、除硬装置并投入运行，将灰水中总硬度由1800mg/L降至50mg/L 以下，将NH4-N 值由1200mg/L 降至300mg/L 以下，大大缓解灰水管道、设备的结垢。

（9）更改闪蒸系统减压角阀结构型式，延长角阀缓冲罐并更改缓冲罐内部堆焊材质，将其使用寿命由初期的20天延长至200天左右。

2014年10月26日至今，经过三年时间的不断摸索及研究，目前气化单炉运行平均时间由最初的20 天左右延长至60 天；气化炉单炉运行时间最长达到81天；气化装置连续运行时间达到359天；气化装置负荷平均达到105%；甲醇负荷达到115%。

4 结语

通过8.7MPa 水煤浆气化工艺的工业化研究的推进，保证了我公司甲醇中心的连续、稳定、高负荷运行；气化炉倒炉及检修频次大大降低，从而大大降低了检修费用。

通过8.7MPa 水煤浆气化工艺的工业化研究，为整个行业为提供了实际运行数据，为高压煤气化技术趋向成熟化给予了强有力的支撑，使行业推行大型化工生产奠定了基础，具有较高的示范意义。