【正文】 第 6 頁(yè) 目前我國(guó)甲醇工業(yè)已基本使用了國(guó)外各種類型的傳統(tǒng)低壓氣相法反應(yīng)裝置；催化劑研制也達(dá)到國(guó)際最高水平；新工藝的研究也有較大的進(jìn)展，主要問題在于裝置的大型化。在不遠(yuǎn)的將來會(huì)與氣相合成工藝在工業(yè)上競(jìng)爭(zhēng)，并會(huì)趨于完善，循著類似低壓法代替高壓法的歷程逐漸取代氣相合成工藝。 CO2加氫合成甲醇、甲烷直接合成甲醇 是甲醇工業(yè)的熱點(diǎn)開發(fā)技術(shù)，一方面要跟蹤國(guó)外先進(jìn)技術(shù)；另一方面應(yīng)加大基礎(chǔ)研究工作，尤其是催化劑的研究開發(fā)。用煤和焦炭制甲醇的工藝路線包括燃料的氣化、氣體的脫硫、變換、脫碳及甲醇的合成與精制。氣化的主要設(shè)備是煤氣發(fā)生爐，按煤在爐中的運(yùn)動(dòng)方式，氣化方法可分為固定床（移動(dòng)床）氣化法、流化 床氣化法和氣流床氣化法。在國(guó)外對(duì)于煤的氣化，目前以工業(yè)化的煤氣爐有柯柏斯 托切克（ KoppersTotzek）、魯奇（ Lurgi）及溫克勒（ Winkler）三種。 用煤和焦炭制得的粗原料氣組分中氫碳比太低，故在氣體脫硫后要經(jīng)過變換工序。 原料氣經(jīng)過壓縮、甲 醇合成與精餾精制后制得甲醇。特點(diǎn)是煤和氣化劑（蒸汽和氧氣）在爐中逆流接觸，煤在爐中停留時(shí)間 1～ 3h，壓力 ～ 。 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 7 頁(yè) 魯奇煤氣化爐為立式圓筒形結(jié)構(gòu)（圖 2[ 魯奇煤氣化爐 ]爐體由耐熱鋼板制成，有水夾套副產(chǎn)蒸汽。氣化劑則由下而上通過煤床，在部分氧化和燃燒區(qū)與該區(qū)的煤層反應(yīng)放熱，達(dá)到最高溫度點(diǎn)并將熱量提供氣化、干餾和干燥用。煤層最高溫度點(diǎn)必須控制在煤的灰熔點(diǎn)以下。高溫區(qū)的氣體含有二氧化碳、一氧化碳和蒸汽，進(jìn)入氣化區(qū)進(jìn)行吸熱氣化反應(yīng)，再進(jìn)入干餾區(qū)，最后通過干燥區(qū)出爐。 魯奇爐由于出爐氣帶有大量水分和煤焦油、苯和酚等，冷凝和洗滌下來的污水處理系統(tǒng)比較復(fù)雜。魯奇爐是采用加壓氣化技術(shù)的一種爐型，氣化強(qiáng)度高。魯奇爐現(xiàn)已發(fā)展到 MarkⅤ 型，爐徑為 ,每臺(tái)產(chǎn)氣量可達(dá) 100000m /h，已分別應(yīng)用于美國(guó)、中國(guó)和南非。 流化床常見爐型 （ 1）溫克勒氣化爐 溫克勒氣化工藝是最早的以褐煤為氣化原料的常壓流化床氣化工藝。 溫克勒氣化爐采用粉煤為原料，粒度在 0～ 10mm 左右。對(duì)于黏結(jié)性煤，可能需要?dú)饬鬏斔拖到y(tǒng)，借以克服螺旋 給煤機(jī)端部容易出現(xiàn)堵塞的問題。一般沿簡(jiǎn)體圓周設(shè)置二到三個(gè)加料口，互成 180。 的角度有 利于煤在整個(gè)截面上的均勻分布。一般氣化劑總量的 60％～ 75％由下面送入，其余的氣化劑由燃料層上面 2 5～4m 處的許多噴嘴噴入，使煤在接近灰熔點(diǎn)的溫度下氣化，這可以提高氣化效率、有利于 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 9 頁(yè) 活性低的煤種氣化。較大的富灰顆粒比煤粒的密度大，因而沉到流化床底部，經(jīng)過螺旋排灰機(jī)排出。 氣化爐頂部裝有輻射鍋爐，是沿著內(nèi)壁設(shè)置的一些水冷管，用以回收出爐煤氣的顯熱，同時(shí)，由于溫度降低可能被部分熔融的灰顆粒在出氣化爐之前重新固化。它是采用比低溫溫克勒氣化法較高的壓力和溫度的一項(xiàng)氣化技術(shù)。 HTW 的工藝流程如圖所示 和低溫溫克勒氣化爐相比較，高溫溫克勒氣化爐的主要特點(diǎn)是出爐粗煤氣直接進(jìn)入兩級(jí)旋風(fēng)除塵器，一級(jí)除塵器分離的含碳量較高的顆粒返回到床內(nèi)進(jìn)一步氣化。 整個(gè)氣化系統(tǒng)是在一個(gè)密閉的壓力系統(tǒng)中進(jìn)行的，加煤、氣化、出塵均在加壓下進(jìn)行。為提高煤的灰熔點(diǎn)而按一定比例配入的添加劑 （主要是石灰石、石灰或白云石）也經(jīng)給料機(jī)加入爐內(nèi)。和由螺旋給料機(jī)加入的煤料并流氣化。如圖， 0～ 6mm 的煤通過鎖斗系統(tǒng)加到氣化爐內(nèi)。操作壓力在 345～ 2412KPa 范圍變化。由中心進(jìn)入氣體的氧 /汽比較大，故床底中心區(qū)溫度較 高，當(dāng)達(dá)到灰的初始軟化溫度時(shí)，灰粒選擇性地和別的顆粒團(tuán)聚起來。也就是說，由于氣流的擾動(dòng)使碳粒從團(tuán)聚物中分離出來。控制中心管的氣流速度，可達(dá)到控制排灰量的多少。 提高碳轉(zhuǎn)化率的另一措施是帶出物經(jīng)過兩段旋風(fēng)分離器分離后返回流化床內(nèi)，第二段分出的細(xì)灰進(jìn)入排灰區(qū)域，經(jīng)過氣化和團(tuán)聚成灰渣顆粒排出。 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 11 頁(yè) KRW 爐采用類似的辦法，使碳利用率達(dá) 90～ 95％，團(tuán)聚灰含灰 90％以上。每個(gè)爐頭裝有相鄰的兩個(gè)噴嘴，并與對(duì)面的爐頭的噴嘴處于同一條直線上，以使火焰噴不到對(duì)面的爐壁，噴出的煤粉在自己的火焰區(qū)尚未燃盡時(shí)，可進(jìn)入對(duì)方的火焰中氣化。火焰溫度 2020℃，火焰末端即爐中部溫度為 1500～ 1600℃。其余灰分被氣體帶走。 S 左右。爐上部的廢熱鍋爐回收出爐熱煤氣的 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 顯熱（ 1400～ 1500℃），煤氣先在輻射段被冷到 1100℃以下，然后在上部對(duì)流段冷到低于 300℃，廢熱鍋爐產(chǎn) 10MPa 高壓蒸氣。 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 13 頁(yè) 兩種爐型下部合成氣的冷卻方式不同，但爐子上部氣化段的氣化工藝是相同的。合格的水煤漿原料同氧氣從氣化爐頂部進(jìn)入。氧氣和霧化后的水煤漿在爐內(nèi)受到高溫襯里的輻射作用，迅速進(jìn)行著一系列的物理、化學(xué)變化：預(yù)熱、水分蒸發(fā)、煤的干餾、揮發(fā)物的裂解燃燒以及碳的氣化等。氣體夾帶灰分并流而下，粗合成氣在冷卻后，從爐子的底部排出。煤由常壓煤倉(cāng)進(jìn)加壓煤倉(cāng)，粉煤用氮?dú)鉂庀噍斔停?400kg/m3）入氣化爐。熔化煤灰沿爐壁流入水浴固化，通過鎖斗而排出。 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) (GSP)氣化技術(shù) 西門子 (GSP)氣化技術(shù)是采用干粉進(jìn)料、純氧氣化、液態(tài)排渣、粗合成氣激冷工藝流程的氣流床氣化技術(shù)。圖 2 西門子 (GSP)氣化工藝流程。表 1 西門子 (GSP)氣化燃料分析表，表 2 西門子 (GSP)氣化合成氣組成 (干基 )。此系統(tǒng)包括儲(chǔ)倉(cāng)、鎖斗和密相流化床加料斗。粉煤流量通過入爐煤粉管線上的流量計(jì)測(cè)量。 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 氣化與激冷系統(tǒng) 載氣輸送過來的加壓干煤粉，氧氣及少量蒸汽（對(duì)不同的煤種有不同的要求）通過組合噴嘴進(jìn)入到氣化爐中。圖 4 氣化與激冷系統(tǒng)。根據(jù)煤粉的灰熔特性，氣化操作溫度控制在 1350℃～ 1750℃之間。 從激冷室出來的達(dá) 到飽和的粗合成氣輸送到下游的合成氣凈化單元。凈化后的合成氣含塵量設(shè)計(jì)值小于 1mg/Nm3，輸送到下游 黑水處理系統(tǒng) 系統(tǒng)產(chǎn)生的黑水經(jīng)減壓后送入兩級(jí)閃蒸罐去除黑水中的氣體成分，閃蒸罐內(nèi)的黑水則送入沉降槽，加入少量絮凝劑以加速灰水中細(xì)渣的絮凝沉降。沉降槽上部的灰水與濾液一起送回激冷室作激冷水使用，為控制水中總鹽的含量，需將少量污水送界區(qū)外的全廠污水處理系統(tǒng)，并在系統(tǒng)中補(bǔ)充新鮮的軟化 水。 以富氧（體積分?jǐn)?shù)為 %）為氣化劑，碳與氧氣之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)中含 C、CO、 CO O2四種主要物質(zhì)， C、 O 兩種元素，故系統(tǒng)獨(dú)立反應(yīng)個(gè)數(shù)為 2，一般取以下兩式為獨(dú)立反應(yīng)： C + O2 CO2 C + CO2 2CO 以水蒸汽為氣化劑，碳與水蒸汽之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)中含 C、 H2O、 CO、 CO HCH4六種組分， C、 O、 H 三種元素，故系統(tǒng)中獨(dú)立反應(yīng)數(shù)為 3，一般取以下三式為獨(dú)立 反應(yīng)： C + H2O CO + H2 CO + H2O CO2 + H2 C + 2H2 CH4 灰熔聚流化床煤氣化技術(shù)概述 一般流化床煤氣化爐要保持床層爐料高的碳灰比，而且使碳灰混合均勻以維持穩(wěn)定的不結(jié)渣操作。針對(duì)上述問題提出了灰熔聚（或稱灰團(tuán)聚、灰黏聚）的排灰方式。 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) ICC 灰熔聚流化床煤氣化工藝 ⑴ ICC 氣化爐 ICC 灰熔聚流化床粉煤氣化爐以空氣或氧氣和水蒸汽為氣化劑，在適當(dāng)?shù)拿毫６群蜌馑傧拢勾矊又蟹勖悍序v，氣固兩相充分混合接觸，在部分燃燒產(chǎn)生的高溫下進(jìn)行煤的氣化。 ② 進(jìn)料系統(tǒng) 儲(chǔ)存在煤倉(cāng)的原料煤經(jīng)電磁振動(dòng)給料器、斗式提升機(jī)依次進(jìn)入進(jìn)煤系統(tǒng)，由螺旋給料器控制，氣力輸送原料煤進(jìn)入氣化爐下部。 1— 氣化爐； 2— 螺旋給料機(jī)； 3— 一級(jí)旋風(fēng)分離器； 4— 二級(jí)旋風(fēng)分離器； 5— 料閥 圖 ICC灰熔聚流化床煤氣爐 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) ④ 氣化系統(tǒng) 干碎煤在氣化爐中與氣化劑氧氣 蒸汽進(jìn)行反應(yīng)，生成 CO、 H CHCO H2S 等氣體。在反應(yīng)區(qū)中，由分布板進(jìn)入蒸汽和氧氣，使煤粒流化。生成的灰渣經(jīng)過環(huán)形射流管、上、下灰斗定時(shí)排出系統(tǒng)，由機(jī)動(dòng)車運(yùn)往渣場(chǎng)。從第一級(jí)分離器分離出的熱飛灰，由料閥控制，經(jīng)料腿用水蒸氣吹入氣化爐下部進(jìn)一步燃燒、氣化、以提高碳轉(zhuǎn)化率。 ⑥ 廢熱回收系統(tǒng)及煤氣凈化系統(tǒng) 通過旋風(fēng)除塵的熱煤氣依次進(jìn)入廢熱鍋爐、蒸汽過熱器和脫氧水預(yù)熱器，最后進(jìn)入洗滌冷卻系統(tǒng)，所得煤氣送至下一工段。 1— 皮帶輸送機(jī)； 2— 破碎機(jī)； 3— 刮板輸送機(jī)； 4— 篩分機(jī)； 5— 烘干機(jī)； 6— 刮板輸送機(jī)； 7— 煤倉(cāng)； 8— 焦倉(cāng) ； 9— 振動(dòng)給料機(jī)； 10— 提升機(jī)； 11— 配料系統(tǒng)； 12— 螺旋給料機(jī)； 13— 氣化爐； 14— 排灰系統(tǒng)； 15— 一級(jí)旋風(fēng)分離器； 16— 二級(jí)旋風(fēng)分離器； 17— 廢熱鍋爐； 18— 空氣預(yù)熱器； 19— 粗煤氣洗氣塔； 20— 蒸汽分離器； 21— 供氧系統(tǒng) ICC灰熔聚流化床煤氣化工藝流程圖 年產(chǎn) 20 萬噸煤制甲醇生產(chǎn)工藝初步設(shè)計(jì)