摘要：本文分析淮北矿业集团临涣焦化股份有限公司焦炉煤气制甲醇系统补氧所存在的主要问题，提出了增氧改造技术措施，分析了改造后的技术经济效果。
关键词：焦炉煤气制甲醇；补氧；问题；技术改造
引言：
淮北矿业集团临涣焦化股份有限公司主要利用焦炉煤气为原料，采用低压法生产甲醇，所配套的空气分离装置则为系统提供氧气，而供焦炉煤气中的主要成分甲烷发生自热式转化。由于甲烷自身燃烧放出了大量热，从而促使了甲烷转化为甲醇合成的有效气体成分，同时利用低压液氧储罐回收排放的1％液氧。其中空气分离系统以空气透平压缩机组、增压透平膨胀机组、分馏系统、氧气透平压缩机组等为主要核心设备。但是，在实际生产实践中，由于原料焦炉煤气的量较设计值有所提高，而原空气分离系统出现了能力偏小的问题。为此，不得不进行系统改造，以解决这些矛盾。改造后，空分装置供氧能力的提高，从而也能为焦炉煤气制甲醇系统补充了充足的氧气，使生产工艺更加趋于合理，并能提高产品的生产质量。
1 生产系统所存在的主要问题
早期虽然对焦炉煤气压缩机进行了改造，也在湿脱硫工段投用口管冷却器，合成工段也增加了甲醇合成塔。系列技术改造，使得加工焦炉煤气量、转化工段用氧量也显著增加。而空分系统原有的氧气产量已无法满足了供氧的需求。由于转化炉上部氧气量供给不足，CH4不能充分燃烧，从而导致转化炉炉膛温度低，进而也影响到了甲烷在转化炉触媒层转化反应的进行，使CO含量下降，合成气中的有效气体成分含量降低，导致甲烷含量超标。为进一步提高产能，这就需要对增氧系统进行改造，使生产系统合成气体得以优化平衡。合成气有效成分含量低、甲烷含量超标，这都导致粗甲醇产量降低，并制约着甲醇的高效生产。显然，氧气供给量不足的问题就需要解决。
2 增氧改造技术措施
因焦炉煤气制甲醇生产中空分系统液氧汽化装置存在供氧能力不足的问题，如此可在原有液氧汽化装置基础上进行技术改造。这可通过新增一台离心式液氧泵、一个水浴汽化器、一个中压液氧储罐以及改造部分的管路等辅件，从而弥补原系统氧量不足的问题，有效促进甲烷向甲醇合成气体成分的转化，这也能提高甲醇产量，并创造更好的经济效益。具体改造可按两个方案进行：一是新增一套制氧机，以补充原氧气的缺口，多余的氧气可放掉。此费用较大些，还要配备相应的操作人员；二是利用原有的液氧汽化装置进行改造，所需费用小，改造简单易行。因此鉴于第二种改造方案因工艺操作简单、安全系数高、投资费用低、方便快捷，又可提高甲醇的产量，同时达到了节约能源和降低成本的目的，所以采用该方案是可行的。改造时可结合现有液氧汽化装置的具体条件，以能实现所需液氧来自空分工段分馏塔自产液氧，另来自外购补充，使得能满足装置长时间连续运行的需要。
1）改造的方向与目标。利用原装置空分系统配备的一套液氧汽化装置（包括柱塞式液氧泵、水浴式液氧汽化器、液氧储罐），从而对系统实施进行改造。为确保液氧汽化装置能够连续稳定的运转，新增一台离心式液氧泵、一个水浴式汽化器和一个中压液氧储罐。储罐内的液氧则可以通过液氧泵加压后，经中压储罐、液氧汽化器汽化后送入管网。由于液氧汽化器采用了水浴加热方式，这样使来自液氧储罐的液氧升温汽化，并通过控制加热蒸汽量，使水浴温度保持在50℃-60℃之间；通过调节汽化器出口阀开度的大小，以便调节汽化氧气量。但是，通过调节汽化器进口阀开度大小，能使进入氧压机入口的汽化氧气压力保持在0.03MPa(g)左右，期间通过调节液氧泵进出口阀门和中压储罐内压力，可使氧压机出口的汽化氧气压力保持在2.5MPa(g)，从而满足了生产系统要求。
2）改造原理与预期效果。对液氧汽化装置改造的原理和流程，见示意图图1所示。改造的预期效果：①增设液氧汽化器。氧压机的液氧经入口前管道，不再经过原柱塞式液氧泵加压了，直接由液氧储罐经原有液氧汽化器汽化后，补充到氧压机进口管路，这与空分精馏塔产出的氧气一并进入氧压机，压缩后进入了管网。②增加液氧储罐管路。这可使双路液氧储罐管路，能够进入液氧储罐，也可以直接通过液氧汽化器进行汽化后进入氧压机进口，经压缩后再送入管网之中。③增设液氧泵。增设液氧泵之后进入中压液氧储罐管路，其中压储罐内的压力可由自动调节阀控制。这样液氧经液氧泵加压后，进入中压液氧储罐，由调节阀控制罐内压力至氧气管网压力，待压力平稳之后，经过新增液氧汽化器再送入管网，从而确保了管网的压力稳定。④并联水浴式汽化器。在原有液氧汽化器的基础上，再并联一个水浴式汽化器，这样可以互为备用了。⑤并联离心式液氧泵。在原有两台柱塞式液氧泵的基础上，在并联一台离心式液氧泵，以便保证供氧的连续和稳定性。⑥增设自调阀。在原有的蒸汽管道上，增设一台自调阀，这样可以自动控制水浴汽化器内温度，以保障进入水浴汽化器内的液氧能够全部汽化为氧气，不至于浪费。
3 改造后的技术经济效果分析
1）甲醇生产工艺的技术效果。在空分液氧汽化项目改造后，则可根据生产的实际需要，以调整液氧汽化量（以获取需要的液氧量、压力和一定纯度的氧气）。也可通过将液氧加压，汽化出压力为2.5MPa、纯度约为99.6％氧气。这样一来，就有效地解决了转化炉炉膛温度低、出口甲烷含量高的问题，从而能提高合成气中有效成分H2、C0、CO2的含量了。
2）获得的经济效益。空分液氧汽化项目的技术改造，既满足了转化装置对氧气的需求量，同时又有效提高了甲醇的产量，从而创造了较好的经济效益。经初步测算，液氧汽化改造投用后，甲醇日产量明显提高，一年能增产近15t，创效益近300万元。
结束语：
焦化厂甲醇系统采用液氧汽化向系统补氧的方法生产，并利用现有的工艺条件和合理的控制手段，同时再注重工艺参数的优化，这可有效地解决转化炉膛温度低、出口甲烷含量高的问题，从而大大提高了甲醇的产量，创造了较好的效益。改造后系统内的碳源得到利用和转化，这也充分利用了现有资源，并实现了节能增效的效果。总而言之，在该补氧方法的流程装置上要注重安全，本着操作简单、稳定可靠和满足实际生产的连续性及供氧需要的原则进行，不能对空分系统进行盲目的改造。
参考文献
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论文作者:杨艳
论文发表刊物:《知识-力量》2019年10月42期
论文发表时间:2019/9/27
标签：液氧论文; 汽化器论文; 甲醇论文; 焦炉论文; 氧气论文; 系统论文; 储罐论文; 《知识-力量》2019年10月42期论文;