濮阳龙宇煤制甲醇装置运行经验交流材料.docx

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濮阳龙宇煤制甲醇装置运行经验交流材料

濮阳龙宇煤制甲醇装置运行经验交流材料

一、项目简介

本项目是永煤集团采用北京航天万源煤化工装备工程公司自主研发的航天粉煤加压气化技术，在濮阳龙宇化工有限责任公司厂区内改造20万吨/年甲醇装置原料路线工程。

该工程利用本地煤为原料，生产甲醇原料气，其气化装置设计规模为年产甲醇15万吨。

送出气化界区的粗合成气正常量45778Nm3/h（干基），其中有效气体成份（CO+H2）量为41200Nm3/h（保证值），耗煤量（原料煤）正常情况为20.4万吨/年，年操作日330天。

该工程主要包括16000Nm3/h空分、煤储运、磨煤及干燥、煤的加压及输送、气化、变换、低温甲醇洗、CO2压缩、火炬、污水处理、消防水站等。

新建公用工程系统包括两套35吨/小时中压锅炉系统、循环水系统、变配电系统、外管网系统等。

工程后期增加了硫回收、合成气压缩改造、甲醇合成改造、10万吨/年甲醇精馏、煤库、10000精甲醇储罐及装车系统、循环水改造等建设内容。

项目从2007年3月1日正式启动，12月份完成土建工程，2008年1月开始安装，4月14日气化炉吊装成功，8月10日16000m3/h空分工序建成，9月份气化装置工程竣工，进行联动试车，同年11月份变换和低温甲醇洗工序安装结束，新精馏装置于2009年3月30日安装结束，煤库于2009年4月12日投用，成品库2009年6月17日建成投用。

主体工程从技术准备到项目完成历时18个月。

航天炉项目完成累计投资7.9868亿元。

二、装置试车情况

HT-L示范装置于2008年10月13日11点气化炉一次投料成功，截止2009年12月20日气化炉累计运行3420小时，其中较长时间停车有四次：

一是2009年1-2月公司竞争上岗未开车，二是由于空分增压机润滑油漏入高压空气导致高压板式换热器堵塞于2009年4月3号-5月9号停修，三是空分增压机震动于6月6号-8月13号停修，四是气化炉壳体变形于8月21-10月5号停修,累计长期停车共计140天。

开停车32次，其中工艺操作13次、设备故障8次、维修因素2次、仪表因素8次、电器因素1次，最长连续运行20天，累计生产甲醇5.85万吨。

期间试烧过神木煤，新桥煤，神木煤和新桥煤1：

1掺烧。

煤质分析主要指标如下

项目

神木煤

新桥煤

1：

1混合

全水Mt（%）

13.05

7.94

灰份Aad（%）

12.24

22.08

17.22

挥发份Vad（%）

29.91

7.65

24.01

固定碳Fcad（%）

52.79

69.38

57.13

流动温度FT℃

1349

>1520

1395

1、2009年以前气化采用神木煤

HT-L航天气化炉未经装置中试，直接推向工业生产，没有第一手运行数据，根据壳牌、德士古气化炉优选的煤种及周边煤种灰熔点的分析决定采用神木煤作为初步试车煤种。

本阶段是初步试车阶段控制负荷较低，最高负荷气化炉炉膛压力2.8MPaG，氧煤比=0.782，水氧比0.086，氧气流量12700Nm3/h，粉煤总流量21450kg/h；合成气流量76010Nm3/h，渣中碳含量4%左右，合成气分析H2:

27％，CO:

52.36％，CO2:

10.76％，CH4:

43ppm。

2、2009年1月2日开始试烧新桥煤，参入6%石灰石。

新桥煤灰分22.45%，流动温度>1520℃，固定碳69.38%，挥发份7.65%，全水7.94%掺入6%石灰石后灰熔点降到1407℃，1月3日对烧嘴及气化炉内壁挂渣情况进行经查，烧嘴头部烧蚀并产生裂纹，煤粉路内外唇环变形；气化炉内壁挂渣完好，渣口激冷环上方有部分固渣堆积，其它部位正常。

3、3月12日开始试掺烧神木煤和新桥煤1：

1。

神木煤和新桥煤1：

1掺后的灰熔点1416℃，灰分17.22%，固定碳58.6%，期间气化炉压力3.6Mpa，氧煤比=0.707，水氧比0.07，氧气流量13423Nm3/h，粉煤总流量27546kg/h；合成气流量86585Nm3/h，渣中碳含量2～6%左右，滤饼中碳含量30～55%左右，合成气分析H2:

22.34％CO:

70.22％CO2:

7.70％CH4:

137.3ppm。

截至目前气化一直采用1：

1掺烧神木煤和新桥煤

2009年4月份以来全部试烧永城新桥煤，该煤种灰分高达26%，灰熔点高达1570℃，参烧6%的石灰石后，气化炉运行正常，最高负荷炉膛压力3.65MPaG，氧煤比=0.712，水氧比0.066，氧气流量13400Nm3/h，粉煤总流量27325kg/h；合成气流量46087Nm3/h，渣中碳含量4%左右，合成气分析H2:

26.48％CO:

62.56％CO2:

6.11％CH4:

21.84ppmO2:

0.2％。

进人11月份装置连续运行能力明显提高，负荷稳定上升，精甲醇产量最高达到152吨/班和453吨/日，煤转化率和气化气体成分均达到设计指标。

经与设计单位沟通，并请示集团公司同意后，于2009年12月17日0:

00-20日0:

00对装置进行了72小时考核。

三、试车过程中装置出现的问题及处理

试车过程中反应出的主要问题。

2009年3月份前，装置的主要问题集中在锅炉上，设计缺陷导致蒸汽出力不足，辅机不能连续运行，经过对风帽改造，辅机更换，锅炉能满足稳定运行需要；2009年3月份和5月份，装置问题集中在煤粉输送和低温甲醇洗冷量不足上，经过对冰机系统改造，基本能满足装置运行，但仍存在合成气中CO2高的问题；5月份低变换温度不稳造成气体泄漏，流程更改后现运行稳定；6月份空分空压机空气带油进入分馏塔、蒸汽换热器漏，影响近两个月时间；在项目建设时期职工培训人员少，开始试车时才从后勤科室和生产岗位抽调部分人员充实进来未经培训就上岗。

试车以来，磕磕碰碰，原因是多方面的，我们进行了认真总结，对存在问题一一整改，前前后后共进行技术改造达100多项，虽然取得了许多好的经验，但也付出了很大的代价。

主要问题及处理情况如下：

1、磨煤干燥系统密封空气量及风压不足。

密封风机设计压头9Kpa,实际运行最高达4Kpa，影响了磨煤机磨辊及主传动正常运行，且系统制惰需要3小时。

用污氮气作为密封气，磨煤机磨辊和主传动运行正常，同时制惰时间缩短到0.5小时。

2、粉煤螺旋输送机轴长14m，在一定温度下运行过程中挠性过大，导致输煤不畅。

将粉煤螺旋输送机从分成两节改造，至今未出现事故。

3、粉煤密度计以前用的厂家是美国热电，用伽马射线采取信号，信号波动较大影响粉煤控制，难以调整。

更换为斯威尔的粉煤密度计，采用微波采取信号，信号稳定，粉煤流量容易控制。

4、火焰检测的改进。

气化炉用天然气点火后，由于天然气火焰较短，火焰检测仪检测不到信号气化炉跳车。

将监控摄像头安装在其中的一个火检，能够直观地观察到炉内的着火情况，使开车能够顺利进行。

5、烧嘴氧气通道入气化炉角度的调整。

通过几次炉内观察发现上部挂渣较薄，不利于上部水冷壁盘管的保护。

增大烧嘴原料入炉角度，效果明显，延长了水冷壁的使用寿命。

6、气化炉壳体变形。

仪表工在现场检修激冷水流量计时一次元件脱落大量激冷水外泄，使入气化炉激冷水短时间没有流量下降管被烧开一个孔洞，部分1500℃高温煤气未经过激冷水水浴从孔洞吹到气化炉内壁，造成气化炉壳体变形，于8月21进行停车检修，拆换下降管割补气化炉，10月5号检修完毕。

检修时间45天。

7、空分冷箱内高压板式换热器堵塞。

空分增压机润滑油漏入高压空气导致高压板式换热器堵塞，4月3号停车用四氯化碳对高压空气系统进行清洗，5月9号处理完毕，全厂装置停车1个多月。

8、空分增压机轴震动大。

空分增压机轴振动较高，最高时达到100um，正常值为＜60um，轴振动值高增压机无法提高负荷装置不能正常进行，于6月6号停车检修，将转子送到厂家进行校验动平衡，同时对汽轮机进行检修，8月13号检修完毕。

全厂装置停车2个多月。

9、空分分子筛再生气蒸汽加热器管程泄露。

在空分装置试车期间分子筛纯化后空气CO2含量长时间偏高，经分析分子筛再生气露点偏高，打开再生气蒸汽加热器检查发现有25根内管漏气，经处理后再生气露点正常。

10、空分出空冷塔空气温度高。

将空冷塔改造为上下两段，下段是循环水冷却上段是冷冻脱盐水冷却，增加水冷塔高度，同时将冷冻循环水改为闭环式的循环脱盐水，大大降低了冷量的损失，空冷塔出口温度降到了8℃以下。

11、变换工艺系统的改造。

根据原设计变换炉温度难以控制，变换炉温度高时达到630℃，系统温度高热应力增大使换热器法兰处外漏煤气，对变换工艺进行改造，改造后温度控制到430℃以下，操作方便，运行稳定。

12、低温甲醇洗精脱硫槽脱硫剂的更换。

由于进入精脱硫槽的净化气温度较低，脱硫剂氧化锌反应率较低，净化气硫含量难以达到指标。

将脱硫槽上部的氧化锌更换为活性炭，使净化气体硫含量达到了指标。

四、目前存在问题及拟定措施

目前装置仍存在一些问题，影响着装置长期稳定运行，同时为了降本增效，必须进行改造。

对装置运行中出现的问题进行了分析、研究，同时与设计院、设备厂家、同行业专家、集团公司兄弟单位的咨询探讨。

对存在问题及拟定措施如下：

1、高压CO2输送问题

装置现有两台4M20型CO2压缩机两台，单台输气量6000m3/h，电机功率1250KW，设计为一开一备。

气化实际运行用量为8000m3/h左右，迫使两台CO2压缩机运行，没有备机，增加了装置运行的不稳定性和电耗。

目前拟定了两种方案，一种是在原有两台4M20型压缩机基础上，再增建一台CO2压缩机输气量为3000m3/h，一大一小运行，一大备用，这样既保证了输气量，有降低了电耗；二是在现有压缩机进口增加一台离心风机将压缩机进口压力增加到0.16Mpa,一、二级气缸改造，单台压缩机输气量增加到7800Nm3/h，也可满足生产要求，就方案二和压缩机改造单位沟通确定详细的技术改造方案。

2、粗合成气带灰问题

粗煤气中煤灰携带量设计值为小于1mg/m3,由于缺乏检测手段，实际煤灰含量未能检测出来。

但是从低温甲醇洗甲醇系统出现煤灰堵塞泵的情况看，煤灰携带量较多，同时煤灰沉积在塔盘上降低了甲醇液层高达，影响了酸性气体的吸收，煤灰形成的污垢降低了换热效果。

同时对变换废锅、换热器、催化剂造成堵塞影响装置长期运行。

决定从气化炉洗气塔上部注入一路脱盐水，进一步用脱盐水洗涤净化出系统煤气。

同时在热再生塔进料泵前增加￠800聚结式过滤器，对甲醇液细灰进行过滤排除。

3、配煤问题

当使用新桥煤为原料时，灰熔点高达1570℃以上，参加石灰石时不能实现自动化控制，两种煤混烧时，上煤是用铲车交替将两种煤送人料斗，混合不均匀，气化炉压力、温度、产气量波动大，操作不稳定。

4、激冷水量问题

气化炉激冷水量设计值为130m3/h,实际运行过程中为保护激冷环和下降管（我公司烧毁1次，安徽临泉烧毁2次），激冷水量增加至170m3/h，导致渣水处理系统高压闪蒸罐富产0.5MPa蒸汽多达8t/h,高出设计值3吨之多，由于该蒸汽含H2S气体，只能送气化除氧器使用，造成较大浪费。

拟在新建氨吸收制冷装置中将该蒸汽消化。

5、渣水处理系统问题

设计使用煤种为鹤壁煤，其灰分为14-17%，实际使用新桥煤，灰分高达26%，添加5-6%石灰石后，灰分达到30%以上，造成渣水处理系统管道、阀门磨蚀严重，且沉降槽耙料机、底流泵和真空带式过滤机超负荷运行，已不能满足造成运行。

同时高灰分导致废水增加，设计值为13m3/h，实际达到35m3/h，增加了污水处理的负荷。

决定新增一套真空带式过滤机和对泥浆输送系统改造，来满足因煤灰分含量高灰处理系统负荷增大的需要。

6、密封水泵问题

密封水设计值为15m3/h，实际运行过程中出现高速泵机械密封泄漏，当开两台泵时，没有此类现象发生。

目前两台密封水泵全开，但是没有备泵使装置运行的安全系数降低。

拟上一台10m3/h密封水泵以解决密封水量不足的问题。

一大一小运行，一大备用，这样既保证了密封水量，有降低了电耗。

7、磨煤机运行问题

设计煤种的全水为8%，磨煤系统排水量为3.14t/h（水汽），单台热风炉出力4MW,由于实际用煤全水达到13%甚至更高，为了输送煤粉的稳定、安全性，目前两台磨煤机全开，增加电负荷830KW。

两套磨煤机同时运行是因为原煤中水份含量严重超标，要求集团公司物流严格控制原料煤入厂质量，总水量应控制在10wt%以下，灰份控制在20wt%以内，同时在煤场场地允许的情况下进行摊晒。

8、空分当前问题

1）空分水冷塔问题

空分水冷塔原设计为ф2800，H=13.7m，内装聚丙烯鲍尔环64m3，后增加1.4m高度，但是进出水温差只有9℃，比设计值低近10℃，降温效果差。

2）空气增压机问题

设计高压空气量为29000Nm3/h,实际最大量只有26500Nm3/h，造成主冷集液困难。

3）空分装置出氧量不足

空分设计能力为16000Nm3/h，操作弹性为70-105%、实际运行只能达到13000Nm3/h氧气。

高、低压板式换热器换热效果差，冷量损失严重。

拟新增一套溴化锂制冷装置利用冷凝液的热量能源制取冷量供空分空气降温，同时节省了冷水机组的用电。

空分装置制氧能力没有达到设计能力等其他问题，由濮阳龙宇，东京空分和设计单位共同对装置进行会诊，提出处理措施。

9、低温甲醇洗装置冷量不足

低温甲醇洗装置设计处理气量72000Nm3/h，CO2由35%降至3%，配氨冷200万Kcal。

实际运行冷量不足，当甲醇循环量在120m3/h时，吸收塔温度只有-41℃，安徽临泉氨冷240万Kcal。

决定利用系统富裕蒸汽，新增一套氨吸收制冷装置并配套一台氨冷器，来解决低温甲醇洗装置冷量不足。

10、CO2再生塔N2气提问题

CO2再生塔气提N2设计值为3000Nm3/h，实际流量只有1500Nm3/h，约有1500Nm3/hCO2从热再生塔析出，造成冷量浪费，同时增加了热再生的蒸汽消耗。

拟将气化用的低压N2并入到低温甲醇洗气提塔解决气提N2量不足问题，用CO2替代气化用低压N2。

11、甲醇/水分馏塔问题

由于没有回流，从甲醇/水分馏塔出来的贫甲醇水含量设计值为小于1%，实际运行为2.7%左右。

再生效果差影响了CO2的吸收。

决定对甲醇/水分馏塔进行技改，从H2S/CO2吸收塔进料泵后引一路贫甲醇从上部进入甲醇/水分馏塔作为回流提高出塔甲醇纯度。

12、合成循环压缩机振动问题

由于低温甲醇洗吸收效率低，合成气中CO2达到9%，合成气压缩因子增大，引起合成循环压缩机振动剧烈，已多次撕裂管道。

拟更换4#循环机电机，使其转速等同于其它3台循环机电机；在循环机出口原有缓冲罐基础上再增加一台缓冲罐；将循环气管道加粗，增加支承；减少管道上的弯头、异径管、阀门、附件等改造。

目前装置仍存在一些问题，但已不严重影响装置的稳定运行，在今后抓紧进行完善改造。

五、下一步计划

一年多的试车过程系统暴露了设计、安装、设备选型、生产准备及管理等问题，原因是多方面的，我们进行了认真总结，同时对发生的或者制约装置长期稳定运行的瓶颈问题进行了认真的分析并和设计单位、兄弟单位进行了沟通探讨。

试车过程中虽然解决了一部分问题，该装置毕竟是国内首套示范装置，还有一些潜在问题并未暴漏出来，不过我们已经取得了许多好的经验，我们有心理准备去面对新的问题挑战，我们有信心和决心在2010年生产经营战场上打场漂亮仗。

根据集团公司的要求，结合试车运行的实际情况以及当前甲醇化工市场行情的严酷性，2010年工作做如下具体安排。

1、夯实基础、创新机制、强化责任确保装置安全正常生产

加大职工培训力度一年来的试车工作经验来之不易，要将工作经验和教训教育到每位职工，进一步加强公司级、厂级培训深度和广度，定期由技术部门、厂专工、外聘专家对职工进行培训并严格考核，提高职工操作水平和问题应急处理能力，杜绝在试车期间出现的操作问题在2010年生产中重复出现。

创新完善机制强化责任进一步完善安全生产管理责任制、工作标准和考核办法、绩效考核办法等一系列生产管理办法，将生产制度从试车阶段推向生产经验阶段，责任到厂、责任到班、责任到人，违规必究，严格执行内部市场化考核制度多劳多得浪费不得的分配制度和奖励制度，充分调动每位员工生产管理的主动性和积极性，以确保2010年装置安全稳定生产。

2、2010年技改按计划落实

就装置试车过程中未解决问题已经制定出方案和实施计划（目前计划已报送集团公司待审批），这些问题制约着装置长周期运行或者影响到经济效益，2010年将全力推进技改计划的实施，尽快将项目落到实处收到成效。

3、以产学研活动为契机，发展下游产品项目提高企业核心竞争力

加强与高等院所可研单位联系，到西南研究院、山西煤化所、兰州物化所、西安超滤、北京化工大学、大连物化所、大连理工大学、天津大学、华东理工大学等大专院校、科研院所及科研中介机构进行调研，作好项目储备。

发展下游产品，拉长产品产业链条，提高企业核心竞争力。

六、建议

1、定期聘请有关煤气化专家授课及技术交流。

2、建议河南煤化集团公司化工事业部统一研究壳牌炉、航天炉的煤种适应问题。

在集团公司内部寻找确定全水≤10%、外水≤6%、8%≤灰分≤20%、灰熔点≤1450℃的煤种，保证气化炉长周期经济运行。

3、在河南煤业集团公司内部创办煤化工期刊（绝密），并推荐部分论文在国家级CN刊物发表。

4、定期进行各工种技术比武，提高技术人员的业务水平。

5、成立区域性研发组织，就煤盐等化工关键技术进行研究。

6、建立集团公司内部壳牌炉、航天炉配品配件调配机制，减少装置停车时间。