煤氣化制甲醇工藝中二氧化碳替代氮氣作為煤粉輸送氣和反吹氣的方法
2023-07-22 10:10:01
專利名稱：煤氣化制甲醇工藝中二氧化碳替代氮氣作為煤粉輸送氣和反吹氣的方法
技術領域：
本發明涉及一種煤氣化制甲醇工藝，尤其涉及一種殼牌煤氣化制甲醇工藝中氣體輸送和超高壓反吹的方法。
背景技術：
在殼牌煤氣化行業中，尤其是在氣化爐的正常生產過程中，粉煤從磨煤系統被輸送到粉煤儲倉中，從粉煤儲倉進入粉煤排放罐是靠重力流入。該工作完成後粉煤排放罐與所有的低壓設備隔離並充壓，直到其罐內壓力與粉煤給料罐相同，之後兩罐之間的平衡閥、 連通閥被先後打開，粉煤就從粉煤排放罐進入粉煤給料罐中。這個過程中需要大量的惰性氣體，以達到粉煤排放罐充、洩壓和穩定煤給料罐壓力的目的。粉煤從粉煤給料罐進入氣化爐煤燒嘴需要大量的惰性氣體進行流化以及輸送。為防止氣化爐激冷段及過熱段積灰、結垢而導致堵塞，殼牌設計用8. IMPa的超高壓氮氣對該部位進行定期反吹，此外飛灰過濾器濾芯的清理再生所用的惰性氣體也是8. IMI^a的超高壓氮氣。在粉煤排放罐的充壓、粉煤給料罐壓力的穩定、煤粉管線的粉煤輸送及氣化爐激冷段及過熱段、飛灰過濾器的超高壓反吹均需要大量的惰性氣體。上述氣體均採用空分裝置所分離出來的氮氣。利用氮氣作為煤粉輸送氣和超高壓反吹氣的缺點明顯1、大量的氮氣需要空分提高自身負荷，造成資源浪費。2、大量氮氣進入氣化爐中，與合成氣(主要為C0、H2)發生反應生成大量氨氮，造成合成氣的浪費，並給溼洗系統及汙水處理系統帶來很大難度。3、低溫甲醇洗所產生的二氧化碳氣體大量放空一方面造成浪費，另一方面給環境帶來不利的影響，與我國節能減排的政策相牴觸，增加了企業節能減排的壓力。發明內容
本發明要解決的技術問題為了解決煤氣化制甲醇初始工藝中使用大量氮氣造成的浪費和不利影響，本發明提供一種降低能耗和汙染、提高煤氣化效率的殼牌煤氣化制甲醇工藝中氣體輸送和反吹氣的方法。
本發明的技術方案煤氣化制甲醇工藝中二氧化碳替代氮氣作為煤粉輸送氣和反吹氣的方法，所述煤氣化制甲醇包括氣化工序、幹法除灰工序、溼洗工序、變換工序、低溫甲醇洗工序、甲醇合成及精餾工序，隨著甲醇合成系統的開車，低溫甲醇洗工段開始吸收並富集合成氣中的CO2，經甲醇再生釋放吸收CO2,把這部分(X)2回收後送往壓縮機與空分裝置產生的隊形成混合氣， 混合氣經壓縮機加壓後作為煤粉的輸送氣和反吹氣，將輸送氣和反吹氣以及煤粉送入氣化爐，隨著氣化爐合成氣中CO2的含量逐漸升高，低溫甲醇洗工序分離出來的CO2也逐漸增多， 逐漸減少混合氣中N2的量，直到完全用(X)2替代N2作為煤粉的輸送氣和反吹氣。
所述合成氣中H2S、COS的體積總含量低於0. 5%。
所用壓縮機入口氣體的壓力不低於0. 02MPa ；所述反吹氣為氣化爐用反吹氣體和飛灰過濾器用反吹氣體；混合氣經壓縮機壓縮後的設計壓力為8. IMPa0
所述氣化工序是把乾燥的煤粉在氣化爐中與氧氣、水蒸汽反應，生成3. 7MPa的粗煤氣，粗煤氣的主要成分為CO和吐；所述甲醇合成工序是將純淨的CO和吐在5. OMPa, 225 °C、銅催化劑條件下合成甲醇。
本發明的積極效果(1)本發明利用低溫甲醇洗副產物CO2，加壓後替代隊作為煤粉的輸送氣和反吹氣，部分ω2在高溫下與煤粉發生還原反應生成C0，增加了合成氣中有效氣體CO的量，減少了 N2 含量，本發明方法在甲醇工藝中能增加甲醇產量，減少CO2氣體排放，同時解決了大量氮氣參與反應生成氨氮、造成汙水處理難度增大及對環境不利的問題，實現了降低汙染、提高產能和生產效率的目的。
(2)本發明用CO2替代隊作為煤粉輸送氣和反吹氣對增產甲醇的效果非常明顯，隨著副產物(X)2氣體的增加，增產甲醇的量也就越多。以煤氣化制甲醇年產50萬噸的甲醇廠為例，按100%滿負荷計算，每年可多生產甲醇約5萬噸，按每噸觀00元計算，可增加1. 4億元的收入，效益明顯；同時放空(X)2的量大幅度減少，按此計算，每年可少向大氣中排放(X)2 氣體16萬噸，有突出的環保優勢。
(3)本發明利用(X)2替代N2作為煤粉輸送氣和反吹氣，避免了大量使用氮氣而造成空分裝置的浪費問題，同時大量氮氣進入氣化爐造成合成氣的浪費，產品能耗大大降低， 本發明有突出的節能降耗優勢。
圖1 殼牌煤氣化制甲醇工藝流程簡圖。
具體實施方式
實施例1 殼牌煤氣化制甲醇工藝中二氧化碳替代氮氣作為煤粉輸送氣和反吹氣的方法煤氣化制甲醇方法包括氣化工序、幹法除灰工序、溼洗工序、變換工序、低溫甲醇洗工序、甲醇合成及精餾工序，參見圖1。
氣化工序主要是把乾燥的煤粉，在氣化爐中與氣化劑(氧氣、水蒸汽)反應，生成約 3. 7MPa的粗煤氣(主要成分是CO和H2)；粗煤氣經過合成氣冷卻器降溫後，經由幹法除灰工序中的高溫高壓飛灰過濾器除去粗煤氣中夾雜的大部分飛灰；然後，粗煤氣經過溼洗工序進一步降溫、除灰，溫度降至168°C，送至甲醇裝置變換工序，進行CO變換，以調整原料氣中 ⑶和吐比例至1:2 ；變換工序後，粗煤氣送至低溫甲醇洗工序去除原料氣中的硫化物、過多的CO2,之後，純淨的CO和吐經壓縮機壓縮後送至甲醇合成工序，在5. OMPa壓力、225 °C、銅催化條件下合成甲醇，由冷凝氣化狀態下的甲醇蒸氣而後得到粗甲醇，粗甲醇經精餾工序去除高、低沸點雜質後得到精甲醇產品。在低溫甲醇洗工序去除的送到硫回收工序副產硫磺。
在氣化工段初始開車時，由於甲醇系統還沒有處於生產狀態，此時甲醇系統沒有大量的CO2富集。氣化所用的煤粉輸送氣和反吹氣主要用空分裝置產生的低壓N2,經高壓 C02/N2壓縮機加壓後變成8. IMPa的超高壓氮氣。4
隨著甲醇系統開車，低溫甲醇洗工段開始吸收並富集合成氣中的CO2，經甲醇再生釋放吸收的CO2，把這部分(X)2回收後送到高壓CO2/ N2壓縮機和空分裝置產生的隊一起被加壓。當含有(X)2的高壓N2用來作為煤粉的輸送氣和反吹氣進入氣化爐後，氣化合成氣中 CO2的含量會逐漸升高，低溫甲醇洗工序分離出來的(X)2越多；隨著(X)2的逐漸富集，相應慢慢減少空分裝置中去高壓C02/N2壓縮機的低壓氮氣量，直到實現最終的平衡。
1.殼牌煤氣化裝置接受CO2應具備的條件(1)對CO2氣品質的要求=CO2中(H2S+C0S)體積總含量要小於0.5% ；(2)0)2壓縮機入口低壓氮氣的壓力為0.0210^(壓力不低於此數值)，為了防止管網波動及(X)2配比適中，CO2的壓力也應控制在0. 02MPa左右；(3)氣化裝置汽包小室的飽和蒸汽產汽量指示準確(控制在4.5kg/s以下)；(4)多條煤線同時生產時，各條煤線應穩定且處於串級控制狀態；(5)甲烷分析儀、二氧化碳分析儀準確，二氧化碳氣體無帶液現象。
2.殼牌煤氣化裝置接受CO2時的注意事項(1)甲醇廠二氧化碳壓縮機壓縮氣由隊切換為(X)2是一個逐漸完成的過程，由於裝置的運行負荷比較低，二氧化碳的產量不高，在切換初期N2不會全部被(X)2代替，隨著(X)2的逐漸富集，二氧化碳壓縮機的壓縮氣中(X)2的含量會逐漸增加；(2)在整個氮氣切換為二氧化碳的過程中，及時分析二氧化碳壓縮機送氣化的氣體中氮氣、二氧化碳的含量，並對各條煤線作出及時調整，調整配比應逐步進行。比如混合氣CO2 含量配到30%，應穩定幾小時，再逐漸增大CO2的量，以防煤線及氣化爐工況變化過快，加大操作難度；(3)正常運行期間，要求高壓^/(X)2緩衝罐內的高壓氣體(隊/0)2)溫度大於110°C；如溫度較低，及時聯繫調度，提高壓縮機的送氣溫度；(4)每兩個小時對高壓^/CO2緩衝罐進行一次排液，如發現導淋中排出液體，應及時提高壓縮機的出口溫度。
權利要求
1.煤氣化制甲醇工藝中二氧化碳替代氮氣作為煤粉輸送氣和反吹氣的方法，所述煤氣化制甲醇包括氣化工序、幹法除灰工序、溼洗工序、變換工序、低溫甲醇洗工序、甲醇合成及精餾工序，其特徵在於隨著甲醇合成系統的開車，低溫甲醇洗工段開始吸收並富集合成氣中的CO2,經甲醇再生釋放吸收CO2，把這部分(X)2回收後送往壓縮機與空分裝置產生的N2形成混合氣，混合氣經壓縮機加壓後作為煤粉的輸送氣和反吹氣，將輸送氣和反吹氣以及煤粉送入氣化爐，隨著氣化爐合成氣中(X)2的含量逐漸增加，低溫甲醇洗工序分離出來的CO2 也逐漸增多，逐漸減少混合氣中的N2量，直到完全用(X)2替代N2作為煤粉的輸送氣和反吹氣。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述合成氣中&S、COS的體積總含量低於 0. 5%O
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所用壓縮機入口氣體的壓力不低於 0.02MPa。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述反吹氣為氣化爐用反吹氣體。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述反吹氣為飛灰過濾器用反吹氣體。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於所述混合氣經壓縮機壓縮後的設計壓力為 8. IMPa。
7.如權利要求1-6任一項所述的方法，其特徵在於所述氣化工序是把乾燥的煤粉在氣化爐中與氧氣、水蒸汽反應，生成3. 7MPa的粗煤氣，粗煤氣的主要成分為CO和H2。
8.如權利要求1-6任一項所述的方法，其特徵在於所述甲醇合成工序是將純淨的CO 和H2在5. 0MPa、225°C、銅催化劑條件下合成甲醇。
全文摘要
本發明涉及一種殼牌煤氣化制甲醇工藝中氣體輸送和超高壓反吹的方法。該方法是隨著甲醇合成系統的開車，低溫甲醇洗工段開始吸收並富集合成氣中的CO2，經甲醇再生釋放吸收CO2，把CO2回收後送往壓縮機和空分產生的N2混合，混合氣經加壓後作為煤粉的輸送氣和反吹氣，將輸送氣和反吹氣以及煤粉送入氣化爐，隨著氣化爐中CO2含量增加，低溫甲醇洗工序分離出來的CO2也逐漸增多，逐漸減少壓縮機混合氣中的N2量，直到完全用CO2替代N2作為煤粉的輸送氣和反吹氣。本發明方法在甲醇工藝中能增加甲醇產量，減少CO2氣體排放，同時解決了大量氮氣參與反應生成氨氮、造成汙水處理難度增大及對環境不利的問題，實現了降低汙染、提高產能和生產效率的目的。
文檔編號C10J3/50GK102517086SQ20111038433
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月28日 優先權日2011年11月28日
發明者任曉旺, 侯劉濤, 劉振峰, 張愛民, 張霖, 李聖君, 梁寶劍, 段志廣, 沈小炎, 牛玉奇, 石自更, 袁志峰, 趙路忠, 閆軍 申請人:河南龍宇煤化工有限公司