1、职业教育应用化工技术专业教学资源库职业教育应用化工技术专业教学资源库甲醇生产技术甲醇生产技术课程课程模块一模块一 甲醇原料气的制造甲醇原料气的制造二、以固体燃料为原料制甲醇原料气二、以固体燃料为原料制甲醇原料气第二节第二节 以固体燃料为原料制甲醇原料气以固体燃料为原料制甲醇原料气制造甲醇的固体燃料主要指煤或焦炭固体燃料气化以蒸汽、氧气（或空气、富氧空气）为气化剂，对固体燃料进行加工，使其成为气体燃料的过程。一般称为煤气一、固体燃料气化的基本原理一、固体燃料气化的基本原理以合成甲醇为目的固体燃料气化一般采用固定层间歇式气化法，以白煤为原料，蒸汽为气化剂，在高温条件下进行气化反应，所得煤气称水煤气
2、水煤气。化学反应原理化学反应原理 利用高温下灼热的碳与水蒸气作用，生成一氧化碳和氢气，制取甲醇合成原料气。灼热的碳是利用空气燃烧部分碳而得到。因此，水煤气生产为两个过程，即吹风和制气过程。先通入空气，使煤燃烧，此过程为蓄热过程。然后通入蒸汽在高温下与碳反应生成一氧化碳和氢气，此过程为吸热过程 吹风过程化学反应方程式 C+O2=CO2+Q 2C+O2=2CO+Q 2CO+O2=2CO2+Q C+CO2=2CO Q 制气过程化学反应方程式 C+CO2=2CO Q C+H2Og=CO+H2 QC+2H2Og=CO2+2H2 QCO+H2Og=C02+H2+Q C+2H2g=CH4+Q二、工艺流程二、
3、工艺流程 1.固定层间歇式气化制气循环固定层间歇式气化制气循环吹风阶段蒸汽吹净阶段上吹制气阶段下吹制气阶段二次上吹制气阶段通入空气或富氧空气，燃烧部分煤碳，以升高炉温通入水蒸气进行气化，用所得水煤气将发生炉上方的含氮气吹风气带走，以保证水煤气质量主要制气阶段从发生炉上方吹入水蒸气，使燃料层高温区回到原来位置，稳定燃料层。同时制气用水蒸气吹走发生炉下部水煤气，防止空气吹入时与其混合爆炸吹净阶段通入空气或富氧空气，将系统中的水煤气送入气柜吹风阶段吹风阶段：鼓风机 煤气发生炉下部 燃烧室废热锅炉烟囱放空。蒸汽吹净阶段蒸汽吹净阶段：蒸汽缓冲罐煤气发生炉下部燃烧室（关闭二次空气）废热锅炉烟囱放空。上吹制
4、气阶段上吹制气阶段：蒸汽缓冲罐煤气发生炉下部燃烧室（关闭二次空气）废热锅炉洗气冷却塔气柜下吹制气阶段下吹制气阶段：蒸汽缓冲罐煤气发生炉下部集尘器洗气冷却塔气柜二次上吹制气阶段二次上吹制气阶段：蒸汽缓冲罐煤气发生炉下部燃烧室（关闭二次空气）废热锅炉洗气冷却箱气柜吹净阶段吹净阶段：鼓风机煤气发生炉下部燃烧室（关闭二次空气）废热锅炉洗气冷却塔气柜2.煤气生产各阶段流程煤气生产各阶段流程 3.工艺流程图工艺流程图三、主要设备及其作用三、主要设备及其作用 设备名称作 用煤气发生炉制造水煤气夹套锅炉汽包夹套锅炉供水源,聚集夹套锅炉副产蒸汽除尘器除尘安全槽检修时加满水与生产系统安全隔绝热管废热锅炉降温,回收
5、热量,副产蒸汽热管废热锅炉汽包热管废热锅炉提供水源,聚集热管废热锅炉副产蒸汽煤气洗涤塔煤气洗涤,降温,冷凝缓冲罐缓冲蒸汽系统压力空气鼓风机为生产提供空气来源烟囱有效放空夹套副产蒸汽四、工艺指标四、工艺指标 1.主要工艺指标主要工艺指标水煤气中氧气含量 O2 0.2%水煤气中二氧化碳含量 CO2 6 合成循环气中氢碳比 H2/CO+CO2:2.0 2.05 合成循环气中氢气含量 H2:62-66%(合成入塔气甲烷 12-8%时)制气循环时间 132S泵站油压 P：4.0 5.0Mpa缓冲罐压力 P：0.05 0.08Mpa炉上温度 T：280炉下温度 T：280煤气发生炉空程 1.7 0.1 米
6、鼓风机出口压力 P:26KPa污水泵压力 P:0.3KPa 2.煤气生产各阶段时间分配煤气生产各阶段时间分配 吹风阶段：3442s 蒸汽吹净阶段：35s 上吹制气阶段：3440s 下吹制气阶段：5057s 二次上吹制气阶段：914s 吹净阶段：36s五、正常操作要点五、正常操作要点 1.提高发气量能力，保证有效气体成分含量 根据原料煤的灰熔点，尽可能提高气化层温度提高气化层温度以降低水煤气中的二氧化碳含量，提高有效气体（H2+CO）含量。根据原料煤质量及蒸汽情况，及时调整吹风时间及上、下吹时间分配时间分配 定时加炭、下灰：定时加炭、下灰：根据煤气炉内炭层分布及灰渣含炭量，调节炉条机转速，使气化
7、层厚度及所处位置相对稳定，保持煤气炉始终处于良好的运行状态。根据指标，控制好炉上下温度，保证造气炉良好的蓄热状态 保证蒸汽质量，防止蒸汽带水，提高蒸汽分解率，保证造气炉发气量。勤检查原料煤的质量原料煤的质量，做到煤干、粉净，石头少，发现问题及时与有关单位与人员联系。保证造气炉的炉况，防止出现炉温过低，出现风洞与吹翻现象。对吹风阀、下行阀、点火阀，特别是上行和上行切断阀要经常检查，防止内漏，做到定期检修与更换。确保氧含量 0.2%。2.氧含量的控制氧含量的控制3.防止跑气和漏气防止跑气和漏气 经常检查洗气塔及气柜、水封的溢流情况防止跑气。经常检查各煤气发生炉的炉盖、下灰元门、各液压阀的填料密封等
8、情况防止漏气。经常检查各设备管道排污点是否有漏气现象。经常检查系统各点的温度与压力。经常检查汽包压力与液位高低。勤检查泵站油位、油压及油泵的运转情况。每半小时检查一次炉条机变速箱、蜗轮、调速电机和链条的运转情况，及各液压阀门的起落情况。鼓风机岗位经常检查前、后轴瓦温度、出口压力、油位、水压情况。每小时检查一次洗气塔水流情况。每小时检查一次气柜进出口水封及气柜水槽溢流情况，观察气柜导轮导轨吻合情况，并每天气柜导轨涂油一次。按时对汽水分离器、缓冲罐及夹套进行排污一次。对照操作记录表，按时将检查结果记录完好。4.保证良好的润滑保证良好的润滑 经常检查炉条机液压阀的润滑情况，定期向各注油点加油，保证良
9、好的润滑。5.巡回检查巡回检查 六、开停车操作步骤六、开停车操作步骤 1.正常开车（1）开车前的准备：对照图纸检查和验收系统内所有的设备、管道、阀门、分析取样点及电器、仪表等必须正常完好。检查系统内所有阀门的开关位置，应符合开车要求。与供电、供水、供汽部门及脱硫工段联系，做好开车准备。（2）开车前的置换 系统未经检修、煤气发生炉不熄火状况下的开车，不需置换。系统检修后，煤气发生炉不熄火状况下的开车，需先进行试漏和置换，其方法同原始开车。（3）开车系统未经检修，煤气发生炉不熄火状况下的开车A.调节汽包液位至指标之内。B.洗气塔上水溢流正常。C.微机调整好时间百分比并处于正常停车位置。D.调节减压
10、后的蒸汽压力，应符合工艺指标。E.盖好探火孔，开启炉条机。F.将微机钮子打到运行状态，打开烟囱阀，气体对天放空，待炉温正常后，气体送入系统。系统检修后，煤气发生炉不熄火状况下的开车，系统置换合格后，按开车（l）的步骤进行。2 停车停车（1）短期停车）短期停车 单炉系统需检修而发生炉不熄火的停车A.待炉子运行至吹风阶段 10 秒时，将微机钮子打到加煤（停车）位置，安全停车，打开探火孔，点火，不能灭火。B.加水封单炉水封，与系统隔绝系统隔绝。C.停炉条机，关总蒸汽手轮阀。D.拆除需检修的通知一楼人员封安全水封进、出口,管道人孔进行空气置换，直至检修部分取样分析氧含量不小于 20%为合格。E.若洗气
11、塔需检修，置换时，在洗气塔放空口取样分析合格方可进行检修。系统需要检修的停车，按长期停车步骤进行。（2）紧急停车）紧急停车 在遇到紧急停电、重大设备、工艺事故等紧急情况须紧急停车时，按以下步骤停车 若微机有电时，可将微机打到安全停车位置，若微机停电，可直接把微机开关钮子打到加煤（停车）位置。迅速打开探火孔，点着火，用物将吹风总阀、烟囱阀支起。（根据实际情况，采取点火或闷炉）开启各汽包放空阀，关闭出口阀及汽包加水阀。关闭各减压阀，打开缓冲罐放空阀，进行泄压，并控制好汽包液位。将气柜进、出口水封封好。紧急停车后，也可根据具体情况按短期停车方法处理（3）长期停车）长期停车 系统惰性气体置换 置换前，
12、适当减少吹风时间，接到系统置换的通知后，将所要进行制惰性气的炉子，由制半水煤气转为制惰性气,对系统进行惰性气体置换，随时从气体出口取样分析直至分析合格为止。煤气发生炉熄火 在停炉前，控制炭层在较低的位置，按正常操作降炉温完毕后，开启炉条机，调整炉条机在较大转速并配合人工扒炉，定时下灰，直到炉内煤炭扒完为止。关闭汽包出口阀，打开放空阀，打开夹套排污阀，打开炉底各方门、圆门保持自然通风，在各项工作完毕后，封单炉水封，拆开系统所有人孔及盲板进行检修和清理。如系统空气置换 在系统置换合格后，将气柜中控制O2 含量20%为合格，气柜置换合格后，再对其余各组洗气塔进行倒置换直至合格。系统空气置换合格后，将
13、微机电源关闭，依次停下鼓风机、油泵、污水泵，将气柜降至最低限，打开放空阀，打开水槽排污阀，将水槽内水排净，然后拆开所有的人孔及盲板，进行检修和处理。七、常见事故及处理七、常见事故及处理 现象产生原因处理方法半水煤气中氧含量高a.炭层低、炉温低b.炉内有疤块、风洞c.吹风阀，下行阀或上行阀内漏或未关a.停炉提高碳层和温度b.停炉填平风洞消除疤块c.停炉检查吹风阀下行阀、上行阀停炉时炉口爆炸a.停炉时吸引阀未关或提前开,切断阀未关.b.吹净和吹风时间短，炉内煤气没吹净c.炉面温度过高，停炉时未点火d.炉况差出现吹翻、风洞、跑温等现象.a.停炉前检查吸引阀及切断阀开关情况.b.适当延长吹风时间c.控
14、制好炉上温度，停炉后点火d.控制好工艺指标,稳定炉况.炉底爆炸a.二上吹蒸汽量小或二上吹时二上吹蒸汽阀未开b.吹风阀内漏.c.炉底灰层内有大疤块炉底吹风气吹不净a.适当增加二次上吹蒸汽量，检查上吹蒸汽阀开关情况b.停炉检修吹风阀.c.根据情况适当处理造气炉结疤a.入炉蒸汽量小或送风量偏大b.煤种变化，操作条件未改变c.炉条机蜗轮坏或灰盘不转d.上、下吹时间分配不当a.调整蒸汽量与送风量b.根据煤种改变操作条件c.停炉检修炉条机、灰盘d.重新调整上、下吹时间现象现象产生原因产生原因处理方法处理方法停炉时炉口喷火a.未开吸引阀b.吹风阀上吹蒸汽阀内漏或未关c.洗气塔断水、煤气倒回a.打开吸引阀b.
15、停炉检修吹风阀,上吹蒸汽阀c.立即封洗气塔出口水封夹套或废热锅炉缺水a.未及时加水b.夹套或废热锅炉内漏c.排污阀漏或排污时忘关缺水时间短及轻微时可进行补水，缺水严重时，应立即停炉降温后处理液压阀门不起或不落a.微机或电磁部分出现故障b.换向阀不换向 c.油压过低d.油缸内活塞脱落或阀杆备丝脱落e.填料紧或阀头卡a.联系仪表检查b.停炉检查换向阀c.将油压调整至指标范围内d.停炉检修油缸e.更换填料或停炉检修阀门油压过低或波动大a.油泵进口过滤网堵塞b.油泵进口密封不好或油泵出现故障c.阀门油缸内漏d.电磁阀或蓄能器坏.a.停泵清理或更换过滤网b.停泵检修c.停炉检修油缸d.检修电磁阀或蓄能器
16、气柜猛升或猛降a.烟囱阀、上行切断阀未关.b.洗气塔水量减少或断水c.下工序大幅度加减量或脱硫罗茨风机跳闸a.停炉检修烟囱阀,上行切断阀b.加大上水量或根据情况处理c.联系脱硫，根据情况进行处理八、其他固体燃料气化技术 目前国内中小型甲醇厂一般采用常压固定层间歇煤气化技术，该技术成熟可靠，投资较省，设备全部国产化，但需用无烟块煤或型煤，生产强度小，“三废”排放量大，原料利用率低，能耗高。其他常压气化技术还有K-T炉气化技术、恩德炉气化技术等等，与当代先进的煤气化技术相比均存在较大的差距，已经不是煤气化技术发展的主流。当代煤气化制甲醇合成气技术发展方向是纯氧加压连续气化，最具代表性的工艺有Tex
17、aco水煤浆气化技术、Shell干煤粉气化技术。Texaco水煤浆气化技术水煤浆气化技术 原料为水煤浆，采用纯氧气流床加压气化、液态排渣。国内引进的渭河、鲁南、上海焦化、淮南四套装置，现均已投运。其主要技术特点如下：（1）原料煤要求煤的灰熔点温度低于1350；煤中灰分含量以不超过15%为宜；煤的热值高于26000kJ/kg；有较好的成浆性能，能制成6065%浓度的水煤浆。气化压力可根据需要在2.86.5MPa之间选择。（2）合成气中有效组分（CO+H2）含量占80%，甲烷含量0.1%，碳转化率9598%，冷煤气效率7076%。（3）煤浆中含有3540%水分，因而氧气用量较大。（4）气化过程不产
18、生焦油、萘、酚等污染物，三废排放易于治理。Shell干煤粉气化技术干煤粉气化技术 原料为干煤粉，采用纯氧气流床加压气化、液态排渣，其主要技术特点如下：（1）采用加压二氧化碳气体输送干煤粉，气化温度约14001600，碳转化率高达99%，产品气体洁净，不含重烃，甲烷含量极低，煤气中有效气体（CO+H2）达到90%左右。煤种适应性广。（2）氧耗低，与水煤浆气化相比，氧耗低1525%（3单炉生产能力大，日处理煤量可达2000吨以上。（4）气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量较少，气化炉内无传动部件，运转周期长，无需备用炉。（5）气化炉烧嘴及控制系统安全可靠。Shell公司气化烧嘴设计寿命为80
19、00小时。（6）炉渣可用作水泥渗合剂或道路建造材料。气化炉高温排出的熔渣经激冷后成玻璃状颗粒，性质稳定，对环境几乎没有影响。气化污水中含氰化物少，容易处理。Shell煤气化技术与煤气化技术与Texaco水煤浆气化技术比较水煤浆气化技术比较 工艺名称ShellTexaco1 气化炉特点气流床液态排渣气流床液态排渣2 气化煤种褐煤、烟煤、无烟煤、石油焦各种烟煤、石油焦3 气化压力 MPa2.04.0常用2.86.54 气化温度 14001600130014005 气化剂氧蒸汽氧6 进料方式干煤粉65%水煤浆7 单炉最大投煤量 t/d20002000（废锅流程）8 每kNm3(CO+H2)氧气消耗Nm33303603804309 碳转化率%99959810 冷煤气效率%7883707611 煤气中CO+H2%9080 煤气中CH4%0.10.112 对环境影响低较低13 气化炉备用不需要需要
