煤制甲醇、乙二醇联合生产装置优质运行技术探讨

摘  要：河南能源化工集团新乡中新化工有限责任公司煤制甲醇、乙二醇项目，项目原设计为200 kt/a煤制甲醇，后期在原设计基础上增加200 kt/a煤制乙二醇装置，因前期设计未考虑到乙二醇项目，两套装置在联合生产过程中存在诸多问题，主要包括公用工程蒸汽、氧气、氮气和煤气调配等方面优化磨合，通过实施技术改造，将两套装置产能和效能达到最优运行状态。

关键词：高负荷;瓶颈;收率;能耗

1 装置概况

河南能源新乡化工园区是河南能源化工集团的全资二级子公司，该园区拥有年产20万吨甲醇及20万吨乙二醇两套主生产装置，其中甲醇装置于2011年9月投产、乙二醇装置于2012年3月投产。乙二醇装置为河南能源的首套投入生产运行的项目，为集团其他四套乙二醇项目的开车运行有很大的示范作用，同时作为河南能源化工产业调整产业结构的重点项目，一时间备受业界关注。

新乡化工园区为两套主产品生产装置配套建设有2台750t/d粉煤加压航天气化炉、4台150t/h循环流化床锅炉、40000Nm3/h空分装置、低水气比变换装置、大连理工技术低温甲醇洗装置以及79200Nm3/h变压吸附制备高纯度的CO、H2产品气装置等，整套生产系统全部工艺设计国产化、设备国产化率达到90%以上，属综合性现代煤化工企业。

2 生产运行瓶颈和优化方案

两台航天粉煤加压气化炉为该技术的工业化生产首套推广装置，设计单台投氧量15500Nm3/h，出系统干基气量只有95000Nm3/h左右，后系统产能利用率不高。此情况，气化炉的负荷提升就显得尤为迫切。匹配到相关的氧量、氮气量等物料也需相应优化提升，最终最大限度的释放装置产能，实现效益最大化。

2.1气化炉的负荷提升

现状：气化双炉达到110%高负荷稳定运行，单炉干基煤气量最高达到65000Nm3/h，最低62000Nm3/h，出气化干基气量总和在125000Nm3/h以上，比设计值增加20%。本系统两台气化炉运行配备一套渣水处理系统，在高负荷运行下水质问题一直困扰长周期运行，在2018年之前气化双炉A级运行最高不超过70天，运行到60天以后气化炉下降管与上升管之间积灰严重，气化炉激冷室液位偏低，渣口压差最高到达200KPa，出口温度最高达220℃以上（正常运行210℃以内）。

目标：最终目标实现气化双炉负荷提升至113%，干基总量提升至130000Nm3/h，长周期稳定运行。

存在问题：配套渣水系统处理能力偏低，水质指标不合格，导致气化炉不能实现长周期、高负荷运行。

解决办法：2018年开始针对灰水硬度偏高增设了一套灰水除硬装置，投运后灰水硬度由2000mg/l以上降低至500mg/l以内，达到预期效果，另一方面严格水质管控，针对絮凝剂和分散剂的添加量制定完善的管理制度，降低了加药成本，改善了水质。

稳定煤质，因前期煤炭采购困难，2018年上半年以前气化炉入炉煤种最少需要3种煤种进行掺配，常用煤种更是达到15种之多，经常两三天更换一次煤种，煤质变化非常不利于气化炉工况稳定运行，渣口压差最高上涨到200kpa以上，通过长期合同稳定煤炭采购，目前基本上保存两个煤矿为主力煤种，煤质的稳定大大降低了炉况的波动。

经过各方面的努力在2019年2月装置开车后气化双炉110%高负荷A级运行达到103天。（气化炉况停车前工况非常稳定，因后系统问题被迫短停检修）

2.2氮气的负荷提升瓶颈及改造方案

瓶颈：目前空分中压氮气流量达到17500Nm3/h以上，原设计在12000Nm3/h，实际使用量已经远超设计值，由于中压氮气产出量远超设计值导致低压板式换热器温差增大超出设计值4℃，长期运行有可能导致低板因温差产生应力导致板换泄漏。

改造方案：新增一台低压氮气压缩机，计划从空分上塔顶部低低压氮气管线（50KPA）抽出一股氮气8000Nm3/h左右，经过氮压机加压至0.8MPa并入0.44MPa、0.7MPa管网降低中压氮气采出量。（低低氮总量在20000Nm3/h左右，正常送水冷塔，抽出量不影响水冷塔减温）

2.3氧气负荷优化提升

现状：因气化负荷提升和乙二醇用氧影响，氧量需要维持在39500Nm3/h以上，空分装置设计氧负荷为40000Nm3/h，目前已经基本达到满负荷运行。

目标：气化氧负荷提升至17500Nm3/h、乙二醇氧量提升至5000Nm3/h。空分至少需要达到40000Nm3/h氧气外送才能满足两套装置高负荷生产需要。考虑到管网消耗和氧负荷变化需要提供41000Nm3/h外送氧气才能确保装置稳定生产。

存在问题：增压机负荷提升后机组主推温度和轴承位移逐步增大，负荷提升困难，难以满足41000Nm3/h氧气需要。

解决措施：

1、更换增压机轴瓦及干气密封。

2、增加一台低压氧泵（因乙二醇使用氧气压力为0.5MPa）从液氧储罐直接加压后供给乙二醇使用，大大降低了空分装置的运行难度，使两种产品的产能达到最大。

2.4氨冰机负荷再平衡

现状：因装置改造后系统扩能等原因，导致冰机负荷能力不足，设计最大制冷量为4400KW，实际运行时在夏季最高冷量需求约为4700KW，制约了装置在高温天气下的运行负荷，为此需要对系统的冷量进行再平衡。

解决措施：首先，定期对机组水冷器进行彻底物理清洗，保证最佳运行效果;其次，对低温甲醇洗装置的四台氨冷器冷量重新调配，优先保证吸收塔主洗段和硫化氢吸收段的两台氨冷器的冷量需求，适当降低甲醇中压闪蒸段的氨冷器负荷，在不增加冷量需求的基礎上进行冷量优化，使吸收塔进塔甲醇温度下降近1.5℃。

空分装置预冷系统使用氨冰机来4℃液氨提供冷量，将脱盐水多介质产水由22℃降低至7℃，装置生产进入夏季后系统冷量不足一直困扰负荷提升，增加溴化锂制冷机组后将氨冷器停用，氨冰机负荷明显降低，且溴化锂能满足空分降温需要。

3 结束语

随着近几年乙二醇工艺的不断升级改造，更趋于适应工业化生产需要，但煤制乙二醇装置的大量上马，成本优势更加凸显出来，只有更经济、更节能、更环保的装置才能适应国内煤制乙二醇生存、发展的要求，新乡中新化工有限责任公司200 kt/a煤制甲醇、乙二醇装置经历八年左右的时间沉淀，从系统稳定性和节能优化改造上敢于尝试，通过不断探索和努力，两套系统更加安全、高效运行，提高了装置整体竞争力。

参考文献

[1]  李建峰.煤制乙二醇项目变压吸附装置综合改造总结[J].中氮肥，2019（03）：72-75.

[2]  张爱民，赵韵.煤制乙二醇变压吸附CO产品气产量提升的探索与实践[J].化工管理，2018（33）：216-217.

作者简介：申曌，河南信阳，助理工程师，毕业于河南工业大学应用化工工艺专业，现任新乡中新化工有限责任公司甲醇分厂工艺副厂长，长期从事化工生产工作。