突破高壓煤氣化制甲醇技術(shù)瓶頸——記科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)8.7兆帕氣化煤制甲醇資源高效利用關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用

　　近日，蒲城清潔能源化工有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱蒲潔能化)、鄭州和易環(huán)保科技有限公司、陜西融泰能源控股有限公司聯(lián)合完成的“8.7兆帕氣化煤制甲醇資源高效利用關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用”獲得了陜西省科技獎(jiǎng)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

　　該成果攻克了世界首套8.7兆帕大型水煤漿高壓氣化制甲醇示范裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行、節(jié)能降耗、氨逃逸、一氧化碳超標(biāo)等多項(xiàng)行業(yè)難題，實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)能量高效回收和廢棄物資源化利用，推動(dòng)了我國煤制甲醇行業(yè)綠色低碳發(fā)展，形成了一套能量利用合理、資源利用充分、安全運(yùn)行可控的技術(shù)鏈群。

　　核心設(shè)備延長(zhǎng)運(yùn)行周期

　　在煤化工行業(yè)，常規(guī)煤基甲醇生產(chǎn)采用升壓法合成，即將原料合成氣升壓至7.1兆帕左右進(jìn)入甲醇合成塔。8.7兆帕水煤漿氣化等壓甲醇合成作為一種新型甲醇生產(chǎn)工藝，不僅省去了能耗較高的合成氣壓縮過程，同時(shí)還具有占地面積小、投資低等優(yōu)勢(shì)，是國內(nèi)外認(rèn)可的低能耗甲醇生產(chǎn)方法，有望成為煤制甲醇生產(chǎn)主流工藝。

　　作為國內(nèi)首家大型8.7兆帕水煤漿氣化等壓甲醇合成生產(chǎn)工藝的實(shí)踐者，蒲潔能化采用甲醇制烯烴(DMTO)二代技術(shù)建成的180萬噸/年甲醇、70萬噸/年聚烯烴示范項(xiàng)目建成運(yùn)行9年多。針對(duì)8.7兆帕高壓氣化制甲醇系統(tǒng)長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行存在的一些瓶頸，蒲潔能化成立技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，與相關(guān)單位合作組織實(shí)施了多項(xiàng)技術(shù)改造。

　　氣化是煤化工的“龍頭”，而氣化噴嘴是制約氣化爐穩(wěn)定運(yùn)行的核心關(guān)鍵設(shè)備之一。蒲潔能化基于系統(tǒng)熱監(jiān)測(cè)理論，開展系統(tǒng)內(nèi)關(guān)鍵設(shè)備抗壓防失穩(wěn)技術(shù)研究，形成“兩構(gòu)件一系統(tǒng)”的核心設(shè)備和技術(shù)。

　　“兩構(gòu)件即新型氣化噴嘴和射流冷卻裝備，一系統(tǒng)就是變換爐溫度精準(zhǔn)控制系統(tǒng)。”蒲潔能化副總經(jīng)理謝博濤介紹說，他們對(duì)8.7兆帕水煤漿氣化等壓甲醇合成過程進(jìn)行了系統(tǒng)研究，搭建“溫度—物相—元素”三維創(chuàng)新譜系，成功開發(fā)一種耐熱高霧化性能的燒嘴。

　　這種新型噴嘴應(yīng)用后，提高了傳熱效率，提升了燒嘴結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，改善了煤漿霧化效果，提升了耐磨性和壽命，減少了氣化爐停爐次數(shù)，還使得水煤氣中有效氣含量提升，氣化細(xì)渣殘?zhí)己拷档汀?/p>

　　射流冷卻器是在氣化爐托磚盤底部增加的一個(gè)新裝備，消除了因積灰引起氣化爐激冷室內(nèi)件高溫?zé)崾Х€(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)，解決了裝置易堵塞、冷卻不均，以及托磚盤溫度高制約氣化爐長(zhǎng)周期高負(fù)荷運(yùn)行等技術(shù)難題。與之前相比，采用該裝備每年減少氣化爐倒?fàn)t4次。

　　變換爐溫度精準(zhǔn)控制系統(tǒng)則通過工藝流程優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)變換爐溫精準(zhǔn)調(diào)控，延長(zhǎng)催化劑使用周期12個(gè)月以上，實(shí)現(xiàn)熱量循環(huán)回收利用。

　　氨氮高效脫除節(jié)能環(huán)保

　　合成氣中氨氮高效分離脫除是制約甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵。蒲潔能化與和易環(huán)保合作發(fā)明的氨雜質(zhì)分級(jí)分質(zhì)提取利用抗擾技術(shù)，采用高效碳氨捕集器和化學(xué)脫氨工藝，徹底解決了低溫甲醇洗酸性氣系統(tǒng)堵塞問題。

　　該成果采用兩級(jí)精制+氣化灰水閃蒸汽提質(zhì)供熱提氨工藝，實(shí)現(xiàn)廢水中氨的低能耗富集轉(zhuǎn)移以及二氧化碳、硫化氫等酸性氣體組分的高效分離，外排水氨氮含量降低，水系統(tǒng)全氨回收率達(dá)85%以上。同時(shí)，高濃度含氨甲醇酸化固氨技術(shù)使氨含量降低至50ppm；高濃度氣相粒子誘導(dǎo)成核截留捕集技術(shù)則使氣相中氨脫除效率超過84%。

　　碳?xì)浠厥绽米儚U為寶

　　氣化爐渣中含有一定的殘?zhí)剂浚话阕鳛楣腆w廢棄物填埋在渣場(chǎng)，既造成能源浪費(fèi)，又增加處理成本。蒲潔能化與融泰能源合作開發(fā)氣化黑水中重力旋分細(xì)渣提煤技術(shù)及裝備，建成5.4萬噸/年氣化細(xì)渣純化工業(yè)裝置，殘?zhí)蓟厥章蔬_(dá)85%，氣化渣回收提取的精煤用于鍋爐摻燒，實(shí)現(xiàn)變廢為寶。

　　蒲潔能化還與高校合作開發(fā)甲醇脫酸一氧化碳低能耗回收技術(shù)，采用兩級(jí)閃蒸+強(qiáng)化氣提+甲醇脫酸一氧化碳回收工藝，一氧化碳含量降至0.065%，壓縮機(jī)功耗降低50%以上，回收的一氧化碳用于甲醇生產(chǎn)。該技術(shù)在實(shí)現(xiàn)資源回收利用的同時(shí)，解決了低溫甲醇洗尾氣一氧化碳濃度高的環(huán)保難題。

　　針對(duì)現(xiàn)有甲醇合成單元的弛放氣中含有氫，蒲潔能化開發(fā)了低氫碳比甲醇合成耦合氫資源回收及高附加值利用技術(shù)，新建2400萬標(biāo)準(zhǔn)立方米/年高純氫示范裝置，甲醇合成弛放氣通過吸附分離生產(chǎn)燃料電池級(jí)、電子級(jí)高純氫兩種規(guī)格的氫氣產(chǎn)品，附加值明顯提升。

　　這些技術(shù)成果項(xiàng)目實(shí)施過程中，蒲潔能化獲專利授權(quán)16件，建成了多套示范裝置；在產(chǎn)能、能耗、資源回收利用等方面都產(chǎn)生了顯著效果，甲醇綜合能耗由1660.7千克標(biāo)煤/噸下降到1251.6千克標(biāo)煤/噸。

　　(本系列報(bào)道到此結(jié)束)