陈峻贤， 高志刚
（神华包头煤化工有限责任公司，内蒙古 包头014010）
［摘 要］某1 800 kt/a煤制甲醇装置气化黑水高压闪蒸气及变换冷凝液闪蒸气（含氨不凝气）原始设计为送硫回收装置处理，实际生产中出现了诸多问题，虽经整改仍存在较大隐患。经论证，此两股闪蒸气中含有大量的有效气（CO和H2），通过增设1套闪蒸气回收利用系统，可将气化黑水高压闪蒸气及变换冷凝液闪蒸气回收后用作生产甲醇的原料气。闪蒸气回收利用系统投运后，性能考核、效益评估及生产实践表明，本技改项目取得了良好的经济效益和环保效益，达到了节能减排、增产增效的目的。
［关键词］煤制甲醇装置；气化黑水闪蒸气；变换冷凝液闪蒸气；回收利用；闪蒸气压缩机；性能考核；效益分析
［中图分类号］TQ223.12+1 ［文献标志码］B ［文章编号］1004-9932（2020）06-0015-03
0 引 言
水煤浆气化装置生产中，粗合成气洗涤产生的高温高压黑水中溶解有大量的合成气和少量有毒有害气体，气化黑水闪蒸处理过程中，溶解在其中的气体会解吸出来，这部分闪蒸气目前通常并没有得到充分回收利用，一般是通过火炬燃烧后直接放空，既造成有效气（CO+H2）的浪费，又不利于环境保护。此外，粗合成气经变换后产生的变换冷凝液中也富含大量的合成气成分，一般是通过蒸汽汽提后送往硫回收装置回收其中的硫组分，其有效气组分也同样没有得到有效地回收利用，造成原料合成气的白白浪费。
近年来，随着国内大型煤化工项目的蓬勃发展，煤化工项目工艺技术日趋成熟，国家对企业清洁生产水平的要求也不断提高。因此，为了保护环境、减排增效，对气化黑水闪蒸气及变换冷凝液闪蒸气实现资源化回收利用具有重要的意义。以下对某1 800 kt/a煤制甲醇装置气化黑水闪蒸气及变换冷凝液闪蒸气回收利用技改项目作一简介，以期为业内提供一点参考与借鉴。
1 系统概况
1.1 气化黑水高压闪蒸气
该1 800 kt/a煤制甲醇项目气化装置共有7台GE水煤浆气化炉，采用顶喷式单喷嘴、激冷流程，正常生产时水煤浆气化炉五开二备，每台气化炉对应一套黑水四级闪蒸系统；5台气化炉设计投煤量共7 500 t/d（干基），有效气产量为530 km3/h。净化装置配2套变换系统及热回收系统，采用废锅-配气耐硫变换流程，通过控制进变换炉的气量及配气流量满足变换系统对合成气的氢碳比要求。
气化炉底部排放的高温高压黑水（压力6.5 MPa、温度240 ℃，流量190 t/h）和洗涤塔底部排放的高温高压黑水（压力6.5 MPa、温度240 ℃，流量50 t/h）一并进入闪蒸系统进行处理:黑水先进入高压闪蒸罐，通过一级闪蒸压力降至0.8 MPa、温度降至170 ℃，此过程闪蒸出大量的水蒸气和溶解的合成气，之后高压闪蒸气通过高压灰水换热器回收热量后进入循环水冷却器，进一步冷却后送往硫回收装置。高压闪蒸气压力0.4 MPa、温度50 ℃，流量（湿基）3 700 m3/h，组分（体积分数）为CO 27.02%、CO2 20.23%、H2 18.27%、N2 0.11%、Ar 0.06%、H2S 0.36%、COS 0.05%、NH3 0.04%、H2O 33.63%。
由于高压闪蒸气压力低、组分复杂，不能直接回收利用，因而原始设计气化黑水高压闪蒸气送往硫回收装置，经急冷塔、吸收塔吸收后进入尾气焚烧炉内燃烧，但由于气化黑水高压闪蒸气中含有一定量的灰分及水分，会给硫回收装置带来以下影响：① 大量的水被带入蒸汽发生器，与加氢尾气混合后形成酸性水，造成蒸汽发生器封头腐蚀；② 高压闪蒸气中夹带煤灰较多，长时间运行后会导致吸收塔胺液污染，急冷塔和吸收塔塔盘堵塞严重且压差上涨，烟气中SO2排放浓度也随之上涨。
据气化黑水高压闪蒸气的实际组分情况，为避免其对硫回收装置的稳定运行造成影响，实际运行中高压闪蒸气其实是全部通过控制调节阀送往高压富氢火炬燃烧，但这种方式不仅造成环保压力，而且气化黑水高压闪蒸气中含有的水分、灰分和NH3易在火炬管线内冷凝、沉积以及铵盐结晶，对火炬系统的安全、稳定运行也有一定的危害，增大了装置运行的风险性。
1.2 变换冷凝液闪蒸气
变换热回收系统原始设计低温变换冷凝液闪蒸气和高温变换冷凝液闪蒸气一并送入变换冷凝液汽提塔，用0.46 MPa饱和蒸汽进行汽提，塔顶汽提出的含氨不凝气送往硫回收装置处理，变换冷凝液则经冷凝液泵升压后送往气化装置。实际运行中，变换系统含氨不凝气中CO2、H2O含量较高，气量大，在进入硫回收装置制硫炉时，由于不凝气中的惰性气成分高、空速大，造成制硫炉温度偏低，影响制硫效率；后来进行了技改，将高温、低温变换冷凝液先进行闪蒸，将溶解于其中的部分CO2、H2及CO解吸出来，进一步浓缩低温变换冷凝液中的NH3后，再送入冷凝液汽提塔提取其中的NH3作为制造碳铵产品的原料气。
2 改造方案
气化黑水高压闪蒸气和变换系统高温/低温变换冷凝液闪蒸气中含有大量的CO和H2，通过净化处理，可以作为生产甲醇的原料气，因此予以回收利用具有积极意义，同时可减少对环境的危害。2016年该企业进行立项技改，通过增设低温变换冷凝液闪蒸槽、闪蒸气洗涤塔和气液分离器以及闪蒸气压缩机等设备，将变换热回收系统高温变换冷凝液闪蒸槽闪蒸出的闪蒸气、变换第五水分离器和洗氨塔来的低温变换冷凝液再次进行降压闪蒸处理所得闪蒸气与气化黑水高压闪蒸气一并送入闪蒸气洗涤塔底部，经洗涤塔水浴后上升，与洗涤塔塔盘洗涤水（采用气化装置低压灰水和脱盐水）进行逆向接触，洗涤除去闪蒸气中夹带的灰粒，洗涤后的洗涤水经新增的洗涤塔液位控制阀送往沉降槽；净化后的闪蒸气由新增的气液分离罐分离水分后进入闪蒸气压缩机，加压至6.5 MPa后送往变换Ⅰ系列脱盐水加热器前，继而进入变换气系统回用。闪蒸气压缩机采用四级往复式压缩机，各级分离罐分离出的冷凝液经液位控制阀送往沉降槽；闪蒸气压缩机进气压力通过压缩机入口压力调节阀和闪蒸气压缩机四回一调节阀进行控制。闪蒸气回收利用系统流程如图1。
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