流化床锅炉杂醇浓缩掺烧应用研究

郭振宇

流化床锅炉杂醇浓缩掺烧应用研究

郭振宇

（河南能源化工集团濮阳龙宇化工有限责任公司，河南 濮阳 457000）

介绍濮阳龙宇二甲醚、精馏杂醇组成及采出情况，分析了杂醇浓缩方案、所需设施及杂醇浓缩设施改造后的运行情况，探讨了杂醇浓缩后送入锅炉燃烧的设计思路、详细改造方案及运行效果。

杂醇；浓缩；甲醇

濮阳龙宇化工有限责任公司前身为濮阳市甲醇厂（成立于1998年），于2007年被永城煤电控股集团有限公司收购。濮阳龙宇化工由航天炉粉煤加压气化生产合成气，采用低压合成法年产20万t甲醇，甲醇深加工年产10万t二甲醚及副产3万t硫磺。甲醇精馏及二甲醚装置使用原料皆为甲醇合成装置所产粗甲醇。粗甲醇中除含有甲醇和水外还含有少量乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、石蜡等高级烃类，这些杂质沸点处于甲醇与水之间，目前装置采取在精馏第四塔塔顶、二甲醚气提塔塔顶采出。在日常生产过程中存在采出量大、杂醇浓度低，致使该部分采出物无实际利用价值，存在处理难的问题[1-2]。

1 运行情况

濮阳龙宇公司现有两套年产量10万t的甲醇精馏装置和一套年产量10万t的二甲醚装置。通常精馏装置一开一备，或根据市场售价调节精甲醇与二甲醚的产量分配。

精馏采用四塔精馏，四塔内件皆为浮阀塔盘，在预塔顶脱除轻组分，第二塔为加压精馏，第三塔为常压精馏，第二塔塔顶冷凝器作为第三塔塔底再沸器，用于节能。在加压塔与常压塔塔顶冷凝采出精甲醇，常压塔塔底水及杂醇送入第四塔，第四塔为常压操作，在塔顶采出杂醇送入杂醇罐，废水由塔底排出送入厂内污水处理装置。由于第四塔设计较低，仅25米，塔盘45层，杂醇与水分离效果较差，塔底废水控制COD在1 500 mg·L-1时塔顶杂醇质量分数仅达到5%。每天实际采出量为3 t[3-4]。

二甲醚装置采用氧化铝催化剂用粗甲醇制取二甲醚，粗甲醇在气化塔中实现甲醇与水和杂醇分离，杂醇和水被送入气提塔，在气提塔中杂醇与水分离，塔底废水送入厂内污水处理装置，塔顶杂醇送入甲醇精馏装置杂醇罐，每天采出量为2.5 t。二甲醚装置气提塔设计存在与甲醇精馏装置第四塔一样的问题，致使塔顶杂醇含量低，无利用价值。

精馏与二甲醚采出的杂醇主要成分为甲醇和其他少量杂醇，质量分数为5%。杂醇质量分数高于60%可作为副产品销售，质量分数低于20%只能作为危废处理。为解决这一难题，设计将杂醇浓缩后销售或引入到锅炉作为燃料燃烧，实现变废为宝，再次利用。

2 设计依据

杂醇掺烧设计适用于3 台流化床锅炉污甲醇掺烧系统，并且完全符合以下技术标准：《锅炉燃烧器耐热铸钢喷嘴》（ZB J98007—88）、《火力发电厂热工自动化技术规定》（NDGJ16—89）、《火力发电厂煤粉锅炉燃烧室防爆规程》（DL435—91）、《火力发电厂设计技术规程》（SDJ1）、《钢结构管道安装技术规程》（YB/T9256）、《火力发电厂燃煤电站锅炉热工检测控制技术导则》（DL/T589—1996）、《国家电气规范》（ANSI/NFPA 70）。

3 设计方案

通过对杂醇组成及性质分析和甲醇精馏操作的对比，设计如下方案：根据目前龙宇公司装置现状，长期有一套年产10万t甲醇精馏装置闲置，计划将其中一套精馏常压塔改为杂醇浓缩塔（相关设备参数如表1所示），将杂醇引入杂醇浓缩塔进行精馏操作，实现杂醇与废水分离。运行操作方式借鉴精馏常压塔操作，根据杂醇罐杂醇库存量采取间断式操作，控制塔顶压力10 kPa、塔底温度110 ℃，分析塔顶质量分数＞80%外采至新杂醇罐，塔底废水醇含量＜1 000 mg·L-1时排放至污水处理装置。

表1 常压精馏塔设备情况一览表

改造后的工艺流程：二甲醚和精馏的杂醇进入杂醇罐储存，经杂醇浓缩塔进料泵增压后进入杂醇浓缩塔，通过加热和冷凝后，塔顶质量分数≥80%的杂醇一部分作为回流液，一部分做为产品采出，塔底合格废水排向厂内污水处理装置。

浓缩杂醇进入杂醇罐，作为原料送入锅炉燃烧。从浓缩杂醇罐离心泵至锅炉引一条DN40管路，在3台流化床锅炉（1#炉、2#炉、3#炉）引入接口，接口阀门（DN25）每台炉一只。现场压缩空气由原有空气脱销枪处引出一条支管，采用DN25管道，在2#、3#锅炉平台中间，入料口选择在二次风管齐平处，安装掺烧喷枪进行掺烧。

4 改造后的效果与效益

该设备的功能设计、结构、安装和试验等方面的技术要求符合河南能源濮阳龙宇化工有限公司流化床锅炉杂醇掺烧系统工程。

该方案实施后，回收利用了杂醇油热值，减少了对环境的污染，每月生产质量分数≥80%的杂醇11 t，杂醇进入锅炉燃烧每天可节约燃煤量1 t，以每年连续生产330天计算（330×660=21.78万元），可降低生产费用21.78万元。杂醇浓缩前每吨需要支付200元的废水处理费用，此项改造实施后就每年可节约费用36万元，改造产生了良好的环境效益和经济效益。

[1] 董迎召，郭振宇，李港桥.甲醇精馏和二甲醚生产中杂醇油的提浓回收[J].辽宁化工，2015，44（5）：544-545.

[2] 尚增辉.甲醇四塔精馏模拟研究[J].当代化工，2016，45（5）：1029-1031.

[3] 高怀，曹志华.流程模拟软件在甲醇精馏塔中的应用[J].当代化工，2017，46（5）：962-964.

[4] 杨铁魁.大型甲醇精馏装置无废水排放模拟研究[J].当代化工，2014，43（4）：652-654.

Research on Application of Fusel Concentration and Mixed

Combustion in Fluidized Bed Boilers

(Henan Energy Chemical Industry Group Puyang Longyu Chemical Co., Ltd., Puyang Henan 457000, China)

The composition and production of dimethyl ether and rectified fusel in Puyang Longyu company were introduced. The fusel concentration plan, the required facilities and the operation of the fusel concentration facility after the transformation were analyzed, and design ideas, detailed transformation schemes and operational effects of the fusel concentration for combustion in the boiler for were discussed.

Fusel oil; concentration; Methanol

2020-12-29

郭振宇（1976-），男，河南省濮阳市人，工程师，1995毕业于濮阳师范化学专业，研究方向：煤化工工作。

TQ013.1

A

1004-0935（2021）06-0803-02