煤制甲醇项目的煤气化技术选择

摘 要：随着经济的迅速发展以及科学技术水平的不断提高，我国的煤制甲醇技术取得了一定程度上的进步。而在煤制甲醇的项目之中，对于煤气化技术的选择十分重要。本文主要针对煤制甲醇项目的煤气化技术选择进行相应的的研究与分析。首先，我们对发展煤制甲醇的重要性进行了阐述。然后，选取煤制二甲醚作为实例来对不同煤气化技术对装置规模、技术路线以及技术经济的影响进行一定程度上的分析。经过研究，我们发现：如果能够保证相关的原料煤成浆性良好，那么从各个方面的指标对比来看，水煤浆气化技术较为优越。

关键词：煤制甲醇；煤气化；二甲醚；技术经济

中图分类号：TQ351.27+4 文献标识码：A

1概述

近几年来，随着经济的迅速发展以及工业水平的进一步提高，人们对于石油的需求量提出了新的要求。这样一来，就促使石油的价格迅速增加。而且对于石油来说，它是一种不可再生资源，因此，各个国家都在努力寻求新能源对石油进行替代，并且竞争日益激烈。而在诸多替代能源之中，甲醇以简便性以及现实性受到了广泛的青睐，甲醇可以通过工业程序进行大规模的合成，而且它是一种有机化合物。目前状况下，对于甲醇的使用主要分为两类，分别是直接使用以及间接使用，而对于直接使用，又可以对其进行细分，分为全额甲醛以及部分掺混两种形式。而对于间接使用来说，它可以实现对于能量的转化，转化过程主要是将相应的甲醇转化为二甲醚、甲基叔丁基醚和烯烃等。所以，为了适应国家能源安全的发展需要，应当加强煤制甲醇的发展力度，同时对其进行有效的加工，使其成为能够替代石油的燃料。这样一来，也会促进我国工业的高速发展。

2煤制甲醇的工艺技术

目前状况下，以煤作为原料来进行对于甲醇的生产过程之中，存在着一定的关键工艺技术，而这一关键工艺技术设计了多个方面的技术，主要有空分、煤气化、变换、酸性气体脱除、制冷、甲醇合成以及相应的甲醇转化技术。而在这一系列的技术当中，煤气化技术是最重要最很核心的部分。因为煤气化技术可以对其它相关工艺技术的规模以及路线起到一定程度上的决定性作用。所以，对于煤制甲醇方案的确定，主要是通过优化选择相应的煤气化技术方案来进行的。

对于块(碎)煤气化技术来说，Lurgi气化技术为第一代气化技术，BGL气化技术是以Lurgi气化技术为基础并对其进行一定程度上的发展而产生的第二代气化技术，它具有一系列的优点，主要体现在能耗低、副产品少、废水量少；而对于水煤浆气化技术来说，国外具有代表性的有美国GE公司的单喷嘴水煤浆气化工艺，国内有华东理工大学和兖矿联合开发的多喷嘴对置式水煤浆气化技术；对于粉煤气化技术来说，具有代表性的是Shell干煤粉气化技术。通过对多喷嘴对置式水煤浆气化技术、BGL块(碎)煤气化技术以及Shell干粉煤气化技术的综合性对比分析， 找出最合适的煤制甲醇技术。

3技术方案

本文主要以年产300万t的二甲醚作为相应的研究实例，以煤原料进行对于甲醇的生产，甲醇再转化生产二甲醚。主要存在着以下三种方案，下面我们做具体介绍。

3.1 方案一

采用相应的水煤浆气化工艺进行对于合成气的生产，然后对其进行一定程度上的气化处理。在上述操作完成之后，再实现对于甲醇的合成，最后再通过甲醇生产相应的二甲醚。

3.2 方案二

采用BGL块(碎)煤熔渣气化技术生产合成气，净化后合成甲醇，再由甲醇生产二甲醚。由于BGL气化炉产生合成气组分中甲烷含量相对较高，可加以回收利用。因此根据方案的具体情况， 采用PSA富集驰放气中的甲烷， 对富甲烷气进行非催化部分氧化处理，生成的合成气并入粗合成气净化系统。

3.3 方案三

采用Shell干煤粉气化技术生产合成气，净化后合成甲醇，再由甲醇生产二甲醚。

4综合技术经济指标

4.1 建设范围

3个方案的建设范围包括总图运输、煤储运转运、工艺装置、热电联产、公用工程系统和辅助生产设施等。与方案1、方案3相比， 方案2增加了型煤制备、污水预处理、PSA及甲烷非催化部分氧化等单元。

4.2 财务评价基础

为了便于3种技术方案比选， 统一评价标准， 取定各方案二甲醚的销售都为300万t/a，各方案其它产品都作为副产品在制造成本中扣除， 使得各方案销售收入一致，通过比较看出不同方案的相对制造成本水平， 便于各方案制造成本的对比。财务评价测算价格的取定是在国际油价60美元/桶的情况下测算的，各方案价格体系一致。

5.各种煤气化技术的综合比较分析

5.1 原料的适应性

对于多喷嘴对置式水煤浆气化工艺，选用的原料煤首先应具有较好的成浆性，以确保气化装置有较高的处理效率， 其次灰熔点FT不应过高， 以便延长耐火砖的使用寿命，原料煤的成浆性是选用水煤浆气化的关键；对于BGL(块)碎煤熔渣气化工艺进料要求为块煤(型煤) ， 煤的粒度为6～50mm，需增加型煤车间进行型煤制备；Shell粉煤气化工艺入炉前要求含水2%～5%的干粉煤， 灰分10%～30%。

5.2 产品的适应性

多喷嘴对置式水煤浆气化激冷工艺制得合成气， 汽气比达1.4，适合生产合成氨和甲醇，也可用作制氢、羰基合成气等，用途广泛;BGL块(碎)煤熔渣气化工艺气化炉出口合成气中甲烷质量分数高达6%左右，较适于作为IGCC 系统的燃料气和生产SNG(合成天然气)，生产甲醇则需处理合成气中的甲烷。因此，采用BGL气化工艺需增加PSA及非催化部分氧化装置， PSA 富集驰放气中的甲烷，对富甲烷气进行非催化部分氧化处理， 生成的合成气并入粗合成气净化系统，增加了系统的复杂程度及投资; She ll粉煤气化工艺采用废锅流程，变换需加入大量水蒸汽或采用多级喷水激冷或低水汽比变换流程，粗合成气中CO质量分数高达60%～65%，对CO变换的要求高，也增加了下游低温甲醇洗的负荷。

5.3 投资

从项目总投资情况来看，多喷嘴对置式水煤浆气化技术最低，BGL块(碎)煤熔渣气化技术居中，Shell粉煤气化技术最高。Shell粉煤气化技术理论上不需要备炉，但从近些年气化炉实际运行情况来看，少量的备炉还是需要的，考虑备用炉将进一步增加投资。

5.4 污水处理

多喷嘴水煤浆气化技术及She ll粉煤气化工艺都属于洁净煤气化技术， 具有气体有效成分高、三废排放较少且容易处理、气化压力范围大等优点;由于BGL块(碎)煤熔渣气化工艺的特点，决定了其排放废水中含有酚、氨和油， 废水处理量虽然少于Lurgi气化工艺， 但处理难度和Lurgi气化工艺排放的废水是完全相同的， 目前尚无成熟的废水处理工艺， 很难做到达标排放， 做到完全回用难度更大。因此，采用BGL气化工艺，对于拟采用的煤种必须在同类装置上进行试烧才能准确确定气化炉的生产能力、副产品的数量和组成，并且只有根据试烧后的废水组成，才能进行污水处理的设计，以期达标排放或回用。

结语

本文主要针对煤制甲醇项目的煤气化技术选择进行了一定程度上的分析与研究。首先，对煤制甲醇的工艺技术进行了简明扼要的阐述，然后结合实例，介绍了与之相关的三个方案，并基于这三个方案，从原料的适应性、产品的适应性以及投资三个方面进行了对于各种煤气化技术的综合比较分析。经过探讨研究，我们得出结论：如果能够保证相关的原料煤成浆性良好，那么从各个方面的指标对比来看，水煤浆气化技术最为优越。

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