【文章內(nèi)容簡介】 隨著由甲醇生產(chǎn)二甲醚和烯烴（ MTO 和 MTP）工藝技術(shù)的發(fā)展，提出了進(jìn)一步降低甲醇生產(chǎn)成本的必要性，同時(shí)隨著相關(guān)工業(yè)技術(shù)水平的不斷進(jìn)步，促進(jìn)了甲醇裝置大型和超大型化的可能性，因此，近年來那些集中向全球供應(yīng)甲醇的地區(qū)，或者與甲醇制二甲醚和烯烴（ MTO 和 MTP）裝置聯(lián)合建設(shè)的項(xiàng)目，有建設(shè)大型和超大型甲醇裝置的趨勢，國外 170 萬噸 /年的單系列甲醇生產(chǎn)裝置正在建設(shè)當(dāng)中。 甲醇裝置的大型化可以降低單位甲醇產(chǎn)品的投資費(fèi)用和財(cái)務(wù)費(fèi)用，從而降低甲醇的生產(chǎn)成本。甲醇裝置的經(jīng)濟(jì)規(guī)模除了和投資成本有關(guān)外，還和原料資源量、市場 銷售份額、建廠地點(diǎn)、交通運(yùn)輸?shù)确矫嬗嘘P(guān)。若建在資源地（如中東或南美等），并且市場銷售面向世界各地，則甲醇裝置規(guī)模在 100 萬噸 /年級左右是經(jīng)濟(jì)的。若建廠在個(gè)別地區(qū)或國家，并且市場銷售面向這個(gè)地區(qū)或國家，則甲醇裝置規(guī)模在 60～ 80 萬噸 /年是經(jīng)濟(jì)的、合理的。 目前國內(nèi)大型甲醇裝置的規(guī)模多數(shù)在 10～ 20 萬噸 /年之間，以煤為原料甲醇的單套最大規(guī)模為 20 萬噸 /年，裝置規(guī)模小，競爭力差。近期國內(nèi)新建甲醇裝置較多，規(guī)模有較大的提高，大型項(xiàng)目規(guī)模多在 20～ 60 萬噸 /年之間。 通過以上分析，本著技術(shù)先進(jìn)可靠、提高產(chǎn)品有競爭力的 原則，綜合考慮國內(nèi)市場、地區(qū)市場、建廠地點(diǎn)、交通運(yùn)輸、企業(yè)資源等方面的實(shí)際情況，本項(xiàng)目確定甲醇裝置建設(shè)規(guī)模為 30 萬噸 /年，已經(jīng)達(dá)到經(jīng)濟(jì)規(guī)模，將成為國內(nèi)最大的甲醇裝置之一。 4 工藝技術(shù)方案 生產(chǎn)工藝技術(shù)及比較 本項(xiàng)目采用以煤為原料生產(chǎn)甲醇，主要由煤氣化、甲醇合成和甲醇精餾等裝置構(gòu)成。 煤氣化 目前國際上先進(jìn)的煤氣化工藝技術(shù)主要是 Shell公司的 SCGP粉煤加壓氣化工藝、美國德士古公司的水煤漿加壓氣化工藝和德國未來能源公司的 GSP 粉煤加壓氣化工藝。 近十年來，在中國的化肥工業(yè)中，美國德士古 公司的水煤漿加壓氣化工藝已有四套應(yīng)用的業(yè)績，另外還有幾套裝置正在建設(shè)中。 Shell 公司的 SCGP 工藝是粉煤加壓氣化工藝，是近年發(fā)展起來的先進(jìn)煤氣化工藝之一，已成功地用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工廠的商業(yè)運(yùn)營。目前國內(nèi)已有湖北雙環(huán)、廣西柳化、湖南洞氮、湖北枝江等 13 套裝置在建或已簽合同。 GSP 工藝技術(shù)采用氣化爐頂干粉加料與反應(yīng)室周圍水冷壁結(jié)構(gòu)，是較為先進(jìn)的氣化技術(shù)。目前國內(nèi)多家企業(yè)計(jì)劃引進(jìn)該技術(shù)建設(shè)大型煤化工裝置。 根據(jù)本工程的特點(diǎn)，煤氣化工藝在 Texaco 工藝、 Shell 工藝和 GSP 工藝中選擇。 （ 1） Texaco 水煤漿氣化工藝 Texaco 工藝采用水煤漿進(jìn)料、液態(tài)排渣、在氣流床中加壓氣化，水煤漿與純氧在高溫高壓下反應(yīng)生成煤氣。國內(nèi)引進(jìn)的渭河、魯南、上海焦化、淮南四套裝置，現(xiàn)均已投運(yùn)， Texaco 水煤漿氣化工藝具有如下特點(diǎn)： ★ 對煤種有一定適應(yīng)性。國內(nèi)企業(yè)運(yùn)行證實(shí)水煤漿氣化對使用煤質(zhì)有一定的選擇性：氣化用煤的灰熔點(diǎn)溫度 t3值低于 1350℃ 時(shí)有利于氣化；煤中灰分含量不超過 15%為宜，越低越好，煤的熱值高于 26000kJ/kg，并有較好的成漿性能，使用能制成 60～ 65%濃度的水煤漿之煤種，才能使運(yùn)行穩(wěn)定。 ★ 氣化壓力高。 工業(yè)裝置使用壓力在 ～ 之間，可根據(jù)使用煤氣的需要來選擇。 ★ 氣化技術(shù)成熟。制備的水煤漿可用隔膜泵來輸送，操作安全又便于計(jì)量控制。氣化爐為專門設(shè)計(jì)的熱壁爐，為維持 1350～ 1400℃ 溫度下反應(yīng)，燃燒室內(nèi)由多層特種耐火磚砌筑。熱回收有激冷和廢鍋兩種類型，可以煤氣用途加以選擇。 ★ 合成氣質(zhì)量較好。其有效組分（ CO+H2）含量占 80%，甲烷量 %。碳轉(zhuǎn)化率 95～ 98%。冷煤氣效率 70～ 76%，氣化指標(biāo)較為先進(jìn)。由于水煤漿中含有 35～40%水分，因而氧氣用量較大。 ★ 對環(huán)境影響較小。氣化過程不產(chǎn) 生焦油、萘、酚等污染物，故廢水治理簡單，易達(dá)到排放指標(biāo)。高溫排出的融渣，冷卻固化后可用于建筑材料，填埋時(shí)對環(huán)境也無影響。 ★ 國產(chǎn)化程度高，投資較低。國內(nèi)已經(jīng)完全掌握了 Texaco 氣化工藝，主要設(shè)備都可以國產(chǎn)化，只引進(jìn)燒嘴、煤漿泵等少量設(shè)備，因此，投資省。 ★ 由于國內(nèi)已經(jīng)完全掌握了 Texaco 氣化工藝，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，因此設(shè)備制造、安裝和工程實(shí)施周期短，開車運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)時(shí)間短。 （ 2）殼牌（ Shell）干煤粉氣化工藝 殼牌（ Shell）干煤粉氣化工藝在 1972 年就開始基礎(chǔ)研究， 1993 年在荷蘭建成日處理煤量為 2020 噸的單系列大型氣化裝置。殼牌粉煤氣化工藝具有如下特點(diǎn)： ★ 采用干煤粉作氣化原料，煤粉用惰氣輸送，操作十分安全。對煤種的適應(yīng)性比較廣泛，從較差的褐煤、次煙煤、煙煤到石油焦均可使用；對煤的灰熔點(diǎn)適應(yīng)范圍比其它氣化工藝更寬，即使是高灰分、高水分、高硫的煤種也能使用。 ★ 氣化溫度高，一般在 1400～ 1600℃ ，碳轉(zhuǎn)化率高達(dá) 99%。煤氣中甲烷含量極少，不含重?zé)N， CO+H2達(dá)到 90%。 ★ 氧耗低。采用干煤粉進(jìn)料與水煤漿氣 化相比不需在爐內(nèi)蒸發(fā)水分，氧氣用量因而可減少 15～ 25%，從而降低了成本。配套空分裝置規(guī)模相對縮小，投資也可相應(yīng)降低。 ★ 氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無耐火磚襯里。水冷壁設(shè)計(jì)壽命按 25 年考慮。正常使用維護(hù)量很小，運(yùn)行周期長，也無需設(shè)置備用爐。 ★ 每臺(tái)氣化爐設(shè)有 4～ 6 個(gè)燒嘴，對生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)節(jié)更為靈活。 Shell 燒嘴保證壽命為 8000 小時(shí)，已超過連續(xù) 16000 小時(shí)運(yùn)行。 ★ 熱效率高。 Shell 煤氣化的冷煤氣效率達(dá)到 78～ 83%，其余～ 15%副產(chǎn)高壓或中壓蒸汽，總的原料煤的熱效率達(dá) 98%。 ★ 對環(huán)境影響小。氣化過程無廢氣 排放。系統(tǒng)排出的融渣和飛灰含碳低，可作為水泥等建筑材料，堆放時(shí)也無污染物滲出。氣化污水不含焦油、 酚等，容易處理，需要時(shí)可作到零排放。 ★ 國產(chǎn)化程度較低，投資較高。 Shell 氣化爐非常復(fù)雜，加工和制造難度大，主要設(shè)備如氣化爐內(nèi)件需從國外進(jìn)口，國產(chǎn)化程度較低，由此造成投資大，是Texaco 氣化工藝的 倍。 ★ 目前世界上僅有一套用于發(fā)電的 Shell 氣化爐在運(yùn)行， Shell 氣化爐用于化工生產(chǎn)尚無先例，因此，開車運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)少，可靠性有待驗(yàn)證。由于氣化爐龐大且復(fù)雜，在設(shè)備制造、安裝和工程實(shí)施方面難度大，周期 長，預(yù)計(jì)達(dá)標(biāo)達(dá)產(chǎn)時(shí)間也較長。 （ 3）未來能源 GSP 干煤粉氣化工藝 GSP 工藝技術(shù)于上世紀(jì) 70 年代末由前民主德國的德意志燃料研究所開發(fā)，目的是用高灰分褐煤生產(chǎn)民用煤氣。 1984 年，在黑水泵市（ SchwarZePumpe）的勞柏格（ Laubag）電廠建立了一套 130MW 冷壁爐的商業(yè)化裝置，原料處理能力為720 噸 /天，該裝置運(yùn)行了 10 多年，未更換過氣化爐燒嘴的主體和水冷壁。目前該技術(shù)屬于未來能源公司 GmbHF。 GSP 工藝技術(shù)有以下特點(diǎn)： ★GSP 氣化原料的適應(yīng)范圍廣，可以氣化褐煤、煙煤、無煙煤和石油焦，對煤的活性 基本沒有要求，對煤的灰熔點(diǎn)適應(yīng)范圍比其他氣化工藝更寬，對于高灰份、高水分、高含硫煤同樣適應(yīng)。 ★GSP 氣化工藝的氣化溫度為 14001600℃ ，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá) 99%以上，甲烷含量低，煤氣中有效組分（ CO+H2）達(dá) 90%以上，煤的消耗低。 ★GSP 氣化采用干粉進(jìn)料，與水煤漿相比氧耗降低 15%20%，可以減少空分能力，節(jié)約投資。 ★ 已投入運(yùn)行的氣化爐壓力為 ，單爐日處理煤 720 噸。可以設(shè)計(jì)20202500 噸 /天，甚至更大能力的氣化爐。 ★ 熱效率高，冷煤氣效率為 78%83%，其余 15%20%熱能 可通過副產(chǎn)蒸汽進(jìn)行回收，總氣化熱效率約為 98%。 ★GSP 氣化爐的開工率高，維修基本上是每年一次，燒嘴的設(shè)計(jì)壽命為 8000小時(shí)，實(shí)際使用以達(dá) 10 年未出現(xiàn)問題。氣化爐的開停車比較靈活，所需時(shí)間比較短。 ★ 氣化爐渣經(jīng)激冷后成玻璃狀顆粒，性質(zhì)穩(wěn)定，不污染環(huán)境。氣化污水少，有害組分低，容易處理，可達(dá)標(biāo)排放。 ★ 目前 GSP 氣化爐僅有一套 720 噸 /天的裝置運(yùn)行，裝置能力較小，工程放大還有一定風(fēng)險(xiǎn)。氣化爐的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需引進(jìn)，國產(chǎn)化程度較低。 ★ 與 Shell 氣化工藝相同， GSP 氣化爐用于化工生產(chǎn)尚無先例，開車運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)少 ，可靠性有待驗(yàn)證。 三種氣化工藝比較如下： 殼牌、德士古和 GSP 煤氣化工藝比較 序號 工藝名稱 殼 牌 德士古 GSP 序號 工藝名稱 殼 牌 德士古 GSP 1 氣化工藝 氣流床