摘要：我国在世界上已率先实现了煤制乙二醇（CO气相催化合成草酸酯和草酸酯催化加氢合成乙二醇）成套技术的工业化应用。煤制乙二醇路线系通过CO气相偶联合成草酸酯，草酸酯再加氢制取乙二醇。实践表明：草酸酯转化率可达100%，乙二醇选择性高于95%。由于石油资源的短缺和天然气资源相对丰富，因而开发以合成气为基础的各种新乙二醇生产工艺引人关注，更是受到各化工企业的看好。基于此，本文主要对合成气制取装置航天炉的运行情况及煤种适应性进行分析探讨。
关键词：航天炉；运行情况；煤种适应性；分析
1、航天炉运行情况
航天炉2015年7月7日23：50点火成功，7月8日03：52投煤成功。航天炉投料成功后经过6～8h稳定挂渣后逐渐趋于稳定，目前炉况比较稳定，单炉日投煤量为1200t左右，干气产量为90000～95000m3/h（标态），粗煤气中有效气体（CO+H2）体积分数为84%～89%，CH4体积分数为（400～700）×10－6。现总结了开车试运行期间开停车情况（数据统计时间为2015年7月）见表1。
表1 航天炉运行情况
从表1可看出：开车试运行期间气化炉共停车6次，其中因为二氧化碳压缩机原因造成的停车有两次次；氨压机故障造成停车一次，空分增压机故障造成停车一次，气化炉本身造成的停车有两次次，全部都是因为灰水硬度高而造成联锁停车。经过对气化炉系统的氧煤比调整和灰水系统的改进，目前灰水有关指标（硬度、pH等）得到了有效控制，排水量由原来的150m3/h降至100m3/h，渣水系统平稳运行。
2、存在的问题与技术改造
2.1磨煤系统堵煤
原料煤的品质决定了磨煤系统的运行稳定情况，原煤的粒度分布、含水量及杂质均对原煤仓的下料稳定性造成一定的影响。为此，严格把关原料煤，先后进行了一系列改进。
（1）原料煤皮带输送机增加用于除杂的耙子。从现场实际运行来看，原料煤在运输过程中经常夹杂塑料袋、纤维绳等杂物，这些杂物在振动料斗处堆积，造成下煤不畅，甚至堵煤，故在原料煤皮带输送机上增设移动式耙子，不但能有效去除原煤中杂物，而且使用方便、安全。
（2）严格控制入厂原料煤中水含量。如果原料煤中含水量超标，在振动料斗处易发生堵煤，轻者造成气化炉生产负荷降低，重者造成气化炉断煤、跳车，故入厂原料煤中含水质量分数应严格控制在＜10%，严禁将水含量不合格的原料煤送入原煤仓。
（3）给煤机入口侧增加通煤孔。为了在发生堵煤事故时能够进行有效疏通和减少员工的工作量，同时降低系统运行风险，根据给煤机入口振动料斗内部结构增设了若干个通煤孔。发生堵煤时，打开通煤孔可直接进行疏通，避免了其他现场被迫停磨疏通的困境。实践证明，这些通煤孔使用效果良好。
2.2给料罐顶部过滤器滤棒损坏
在气化系统开、停车过程中，发现粉煤给料罐处于高压状态下，粉煤贮罐质量不断上升且给料罐连续料位计缓慢下降。经计算，粉煤贮罐的粉煤流量约为20t/h，判断为给料罐顶部过滤器滤棒损坏，导致粉煤外漏至粉煤贮罐。通过对全过程进行分析，应该是给料罐连续料位计测量不准确导致给料罐内料位过高，充压时没有缓冲空间所致。为防止类似事故发生，严格控制粉煤给料罐内的料位（＜100t），同时要求操作人员密切注意给料罐顶部过滤器进、出口滤棒的压差，一旦其压差＞20kPa，应立即通过人为操作降低给料罐内料位。目前，过滤器进、出口滤棒压差在正常范围（＜20kPa）内，过滤器没有发生类似超压事故。
3、航天炉煤种适应性分析
3.1工艺介绍
（1）磨煤系统。本系统由磨煤、惰性气体、粉煤过滤3个单元组成，将原煤研磨成合格的粉煤。
（2）粉煤加压机输送系统。将磨煤系统研磨合格的粉煤，通过粉煤储罐、粉煤储罐过滤器、粉煤锁斗、粉煤给料罐经过氮气输送，将粉煤输送至气化炉中。
（3）气化及洗涤系统。磨煤系统生产的合格粉煤经加压与空分生产的氧气，由粉煤烧嘴喷入气化炉，在4.0Mpa（g）压力、1400～1700℃高温下充分混合，进行部分氧化反应，生产以氢气、一氧化碳、二氧化碳为主要成分的合成气。经降温、增湿、除尘后送去下游工序。
（4）渣及灰水处理系统。气化过程产生的黑水送去闪蒸、沉降系统，以达到除去灰渣、回收热量及黑水再生循环使用的目的。
3.2工艺运行情况
该项目采用航天粉煤加压气化技术、低水气比耐硫宽温变换技术、低温甲醇洗脱硫脱碳技术和5A分子筛型变压吸附工艺，制取高纯CO和H2作为生产乙二醇的原料气。变压吸附装置要求原料气组分为（按体积比）CO：30%～33%；H2：65.81%～68.81%；CO2：≤50mg/m3；N2+Ar：≤1.10%；CH4：≤0.06%；甲醇：≤0.02%；总硫：≤0.1mg/m3。气化装置在试生产运行期间原料气的主要成分为：CO：31.16%；H2：66.95%；CO2：10.10mg/m3；N2+Ar：1.50%；CH4：0.36%；甲醇：0.02%；总硫未检出。由于原料气中甲烷与设计值偏差高达6倍，致使CO产品中甲烷含量达到1.35%，已严重影响到乙二醇装置的负荷率和生产成本。结合航天炉的实际情况（高温区极不易挂渣，水冷壁采用Φ89不锈钢321卷制而成，相对应力大），只能烧相对高灰熔点的原料煤（年代相对老的烟煤）以降低原料气中的甲烷含量。经不断的调整煤种、煤质和优化工艺操作，重点试烧了神木煤、神木和彬县掺混煤、彬县煤、下沟煤等一些煤种，并对气化炉试烧期间的运行情况、合成气组分、滤渣和滤饼残碳含量、千标方有效气耗原煤、千标方有效气耗氧量及灰水运行情况进行了分析，取得了初步成效，选定了现阶段适用的原料煤。
3.3试烧的运行总结
（1）通过煤质分析和粗煤气分析对比可以看出：有效降低粗煤气中甲烷含量的途径之一是使用较高灰熔点的煤种，提高反应温度。
（2）通过试烧时气化炉运行情况的分析对比可以看出：高灰熔点的煤不易在气化炉水冷壁上形成渣层，起不到“以渣抗渣”的作用，炉温波动大，极易烧坏气化炉水冷壁。
（3）对比下沟煤、彬县煤和黄陵煤，灰熔点相差不大，但是下沟煤试烧时气化炉比较稳定，而彬县煤、黄陵煤表现为气化炉不稳定，炉温波动大。可以推断，下沟煤的操作窗口较宽，便于操作。
（4）通过煤质分析和炉渣、滤饼中残炭的分析对比不难看出，灰熔点高的煤在炉内燃烧不充分，残炭较多。
（5）通过渣水水质的分析对比可知，下沟煤试烧后的渣水更容易处理，为装置长周期运行奠定了坚实的基础。
4、结语
通过以上五种煤炭在航天炉装置上的试烧对比分析可以得出：在对气体成分中甲烷含量要求较低和装置长周期较经济运行的情况下，使用下沟煤较为理想，可以有效地从源头控制合成气中CH4含量，有利于后工段CO的提纯，大大地降低了CO提纯装置的负荷，节约了生产成本。但是在下沟煤使用过程中如何进一步提高碳的转化率仍是一个问题。
参考文献：
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[3] 孟广银，吴文慧，王志勇，等.航天炉粉煤加压气化装置运行及改进总结[J].小氮肥，2015，43（03）：18-21.
论文作者:李鹏冲
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/18
标签：粉煤论文; 原料论文; 航天论文; 合成气论文; 装置论文; 情况论文; 原煤论文; 《基层建设》2018年第31期论文;