周鹏
（神华包头煤化工有限责任公司，内蒙古 包头014000）
［摘 要］ 针对采用相同的水煤浆加压气化工艺及相同的甲醇合成工艺的B公司与X公司吨甲醇煤耗有明显差异的问题，从气化装置原料煤煤质、煤浆浓度、煤气组分、燃烧室面积等，以及甲醇合成工段的合成塔换热管数量、中间换热器换热面积、甲醇空冷器和甲醇水冷器换热面积等多方面进行对比分析，找出了两公司吨甲醇煤耗存在较大差异的主要原因，可为同类装置的设计及生产中避免出现上述缺陷或短板提供一些参考和借鉴。
［关键词］ 煤制甲醇；煤耗；影响因素；煤气化；甲醇合成；对比分析
［中图分类号］ TQ223.12+1［文献标志码］ B［文章编号］ 1004-9932（2018）04-0037-05
0 引 言
煤炭一直是我国经济社会发展的主要能源供应，占能源消费总量的约70%，主要原因是我国煤炭资源丰富，以煤炭作为能源经济性最好，其赋存量能够满足我国经济高速发展的需求［1］。
近10 a来，我国煤化工发展势头强劲，在煤的清洁高效利用中，煤制烯烃是公认的、可行的发展方向，而煤制烯烃生产过程中，甲醇是其中间产品，如果甲醇生产成本过高，将导致煤制烯烃路线在经济上相较于石脑油路线和天然气路线缺乏竞争力。因此，在煤炭产地附近建设工厂，以廉价的煤炭为原料，通过大型装置生产低成本的甲醇，成为煤制烯烃企业获得竞争力的有力手段。其中，对于前端的气化装置而言，原料煤煤质、气化炉的开停车次数、气化装置的投煤量及甲醇合成系统的效率等是影响吨甲醇煤耗的主要因素，也即甲醇生产成本的决定性因素之一。
行业中，企业之间会对相同或相近的生产装置进行技术对标，以衡量本企业的工艺和经济指标。2017年11月，B公司通过行业对标发现本企业的煤制甲醇（纯度大于99.9%的精甲醇，下同）单耗要明显高于X公司，B公司的吨甲醇原料煤耗为1.58 t（湿基，指由火车或汽车运输卸车后的含水含灰原料煤的质量，下同），高于X公司的吨甲醇原料煤耗1.48 t（湿基）；将原料煤中的灰分和水分剔除后，B公司的吨甲醇煤耗为1.22 t（无水无灰基，指将煤中所含灰分和全水分剔除后的煤的质量，下同），也远高于X公司的吨甲醇煤耗113 t（无水无灰基）。这表明在工艺设计或运行维护上，X公司一定有优于B公司的地方，而要探究其中的原因，就需对企业之间各工段进行技术对标。在获得B公司和X公司的生产数据后，笔者主要对两公司原料煤气化工段和甲醇合成工段进行技术对比，试图通过对生产数据的对比和分析，探究吨甲醇煤耗存在较大差异的原因及解决方案。
1 煤气化工段的技术对比与分析
B公司与X公司气化装置均采用相同的水煤浆加压气化技术，设计有效气（CO+H2）产量均为53×104 m3/h。
水煤浆和氧气在工艺烧嘴中充分混合雾化后进入气化炉的燃烧室内进行气化反应，生成以CO和H2为有效成分的粗合成气；气化炉出来的饱和合成气进入文丘里洗涤器，用激冷水泵送来的工艺水混合洗涤；从文丘里洗涤器出来的气液混合物进入洗涤塔内，沿下降管进入塔底部的水浴中，过程中粗合成气向上穿过水层，上升的粗合成气沿下降管和导气管的环隙向上流动，与变换冷凝液泵送来的高温高压变换冷凝液逆向接触，进一步洗涤除去其中的固体颗粒，大部分固体颗粒沉降到洗涤塔底部，实现固体颗粒与粗合成气的分离；洗涤塔顶部出来的粗合成气，经旋流板除沫器除去夹带的雾沫后送变换装置。
B公司与X公司气化装置正常生产状态下原料煤煤质及主要运行参数的对比见表1（X公司选取的是2017年11月18—27日的生产数据，B公司选取的是2017年11月1—10日的生产数据）。其对比分析如下。
1.1 煤的挥发分和固定碳含量对煤耗的影响
测定的挥发分，不是煤中固有挥发性物质的含量，而是在一定条件下加热煤炭时所产生的热分解物所占的百分比。挥发分主要由热解水和氢、碳的氧化物及碳氢氧化物组成［2］。
煤挥发时，剩下的不挥发物称为焦渣，焦渣减去灰分称为固定碳。固定碳就是煤在隔绝空气的高温条件下煤中有机质分解的残余物，即煤中固定碳含量可用如下公式表示：
FCad=100%-（Mad+Aad+Vad）
当分析煤样中碳酸盐二氧化碳含量［CO2ad（煤）］为2%～12%（质量分数，下同）时，则上述公式变为： FCad=100%-（Mad+Aad+Vad）-CO2ad（煤）。
X公司原料煤中的固定碳含量高于B公司，挥发分低于B公司，从这点上看，X公司原料煤的煤化程度要好于B公司。X公司原料煤中的碳元素含量略高于B公司，由煤炭的化学性质可知，煤化程度越高，煤中可挥发物含量越少，固定碳含量越高，固定碳含量与挥发分之比称为燃料比；当煤的煤化程度增高时，其燃料比也显著增加，因而煤的燃料比是煤炭分类及显示其特性的一个参数［3］。虽然X公司原料煤的煤化程度要略好于B公司，但由于两公司原料煤中碳元素和氢元素含量差距较小，热值也相近，且B公司原料煤的挥发分高（煤中挥发分高有利于煤的气化和碳转化率的提高），因此，
更多内容详见《中氮肥》2018年第4期