蝶閥在煤制甲醇工藝系統(tǒng)的應(yīng)用

2/2蝶閥在煤制甲醇工藝系統(tǒng)的應(yīng)用如今煤化工產(chǎn)業(yè)線遍布全世界各地，煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的產(chǎn)品和我們生活息息相關(guān)。煤化工是以煤為原料，通過(guò)各種工藝對(duì)煤進(jìn)行深、淺加工獲得不同的煤化工制品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，和煤化工相關(guān)的產(chǎn)品有數(shù)千種，知名企業(yè)神華包頭煤化工煤制烯烴產(chǎn)線是把煤變成甲醇，再把甲醇轉(zhuǎn)化成烯烴，煤制甲醇是一個(gè)中間環(huán)節(jié)產(chǎn)品；另有陜西榆林煤制甲醇項(xiàng)目，煤制甲醇時(shí)最終產(chǎn)品。在煤制甲醇產(chǎn)線中需要用到各種設(shè)備，如泵，閥門，壓縮機(jī)等等，本文具體討論蝶閥在煤制甲醇工藝的應(yīng)用。1煤制甲醇生產(chǎn)工藝甲醇是一種重要的有機(jī)化工原料，而煤是甲醇一個(gè)重要原料，甲醇下游產(chǎn)品有甲醛、醋酸、甲胺、對(duì)苯二甲酸二甲脂、甲基叔丁基醚等一系列有機(jī)化工產(chǎn)品，在石油資源日益緊張大環(huán)境下，甲醇還可作為石化原料來(lái)源，當(dāng)前甲醇生產(chǎn)工藝路線主要有如下四種：1)木材或者木質(zhì)素干餾法此工藝方法是傳統(tǒng)工藝方法，需要消耗大量的木材，這和當(dāng)前我們提倡退耕還林，保護(hù)環(huán)境趨勢(shì)不符，而且生產(chǎn)效率極其低下，因此此工藝很少應(yīng)用。2)氯甲烷水解法氯甲烷水解生產(chǎn)效率較高，產(chǎn)品純度也高，但是生產(chǎn)成本昂貴，應(yīng)用場(chǎng)合有限。3)甲烷部分氧化法當(dāng)前此方法生產(chǎn)技術(shù)難度不大，但產(chǎn)品純度不高，因此應(yīng)用較少。4)合成氣化學(xué)法合成氣來(lái)源于煤，焦?fàn)t煤氣，天然氣，生產(chǎn)效率高，甲醇純度高，成本不高，是當(dāng)前主流生產(chǎn)甲醇工藝方法。本文討論合成氣化學(xué)法，合成氣化學(xué)法制甲醇是德國(guó)巴斯夫發(fā)明的工藝方法。合成氣化學(xué)法生產(chǎn)甲醇的工藝流程如下：▲甲醇生產(chǎn)流程圖—原料氣制備甲醇合成的原料氣主要成分是C0,C02,

H2以及少量的CH4和N2，來(lái)源于煤炭，焦炭等，主要步驟如下：1)煤與空氣中的氧氣在煤氣化爐內(nèi)制得高CO含量的粗煤氣；2)經(jīng)高溫變換將CO變換為H2來(lái)實(shí)現(xiàn)甲醇合成時(shí)所需的氫碳比。在合成甲醇?xì)怏w工藝中，影響合成氣制甲醇有兩大因素。第一大因素是催化劑因素：工業(yè)應(yīng)用中常用催化劑有銅基催化劑，此外還有未工業(yè)化的鈀系催化劑，低溫液相催化劑。第二大因素是空速：空速直接關(guān)系到催化劑的生產(chǎn)能力和單位時(shí)間的放熱量，適宜的空速與催化劑的活性、反應(yīng)溫度以及原料氣體組成有關(guān)?！獌艋I(yè)凈化甲醇從兩個(gè)方面凈化1)脫除對(duì)甲醇合成不利的雜質(zhì)例如硫化物類雜質(zhì)，工業(yè)生產(chǎn)甲醇要求進(jìn)入反應(yīng)塔的硫含量需小于0.2PPm，脫硫方法有干法和濕法。2)調(diào)節(jié)原料氣的組成氫氣和氮?dú)庑枰{(diào)配成合成甲醇所需的比例，調(diào)節(jié)方法有兩種：第一種方法是把原料氣體中含量過(guò)高的一氧化碳通過(guò)蒸汽部分轉(zhuǎn)換方法獲得更多的氫氣。第二種方法是把原料氣體中含量過(guò)高二氧化碳通過(guò)溶液吸收方法脫碳?！獕嚎s通過(guò)壓縮機(jī)將凈化后的合成氣壓縮成合成甲醇所需的壓力，高壓法需要25-30MPa的壓力，中壓法需要10-15MPa的壓力，低壓法需要5MPa的壓力?！铣赏ㄟ^(guò)催化劑在不同壓力溫度下合成甲醇，因?yàn)樵诤铣杉状贾胁豢杀苊猱a(chǎn)生一些副反應(yīng)，所以合成的產(chǎn)品是甲醇，水以及其他的有機(jī)雜質(zhì)混合物，即本環(huán)節(jié)生產(chǎn)的甲醇屬于粗甲醇?！s在上一環(huán)節(jié)的合成的粗甲醇里面包含的水和其他的有機(jī)雜質(zhì)需要除去，我們可通過(guò)精餾法除去雜質(zhì)，值得注意的是經(jīng)過(guò)精餾后的甲醇仍然會(huì)含有少量的水和其他有機(jī)物雜質(zhì)。當(dāng)前工業(yè)上精餾甲醇采用兩塔流程和三塔流程，兩塔流程已經(jīng)可以精餾出純度很高的甲醇，但是能耗大，三塔流程將以往的主精餾塔分為加壓精餾塔和常壓精餾塔，將加壓精餾塔塔頂出來(lái)的甲醇蒸汽作為常壓精餾塔的熱源，降低了蒸汽消耗，通常情況下可降低能耗30%。2煤制甲醇工藝系統(tǒng)對(duì)蝶閥的要求煤制甲醇工藝中用到離心泵、壓縮機(jī)、蝶閥，球閥等設(shè)備，蝶閥在工藝線中實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)截流和流量控制功能，那么蝶閥需要滿足哪些應(yīng)用要求呢？下文從幾個(gè)方面講述。1)優(yōu)良的密封性因?yàn)槊褐萍状加袣錃饨橘|(zhì)，氫氣是易燃易爆物，所以對(duì)蝶閥有非常高的密封要求。比如符合EN12266P12,ISO15848等密封要求。2)抗靜電要求氫氣介質(zhì)不僅需要遠(yuǎn)離火源，還需要防靜電發(fā)生。3)自動(dòng)化趨勢(shì)傳統(tǒng)的蝶閥是通過(guò)人工操作蝶閥，如通過(guò)手柄和手動(dòng)齒輪機(jī)構(gòu)操作，隨著科技發(fā)展以及對(duì)生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全更高的要求，蝶閥需要自動(dòng)化控制開(kāi)關(guān)截流和流量調(diào)節(jié)，采用電動(dòng)，氣動(dòng)，液壓遠(yuǎn)程控制蝶閥。4)高可靠性在煤制甲醇生產(chǎn)線中，如果某個(gè)環(huán)節(jié)出了問(wèn)題導(dǎo)致停產(chǎn)檢修成本是相當(dāng)大的，所以蝶閥需要優(yōu)良的可靠性，減少維修停機(jī)成本。5)良好的耐腐蝕性眾所周知甲醇對(duì)鉛、鎳、銅鎳合金、鑄鐵和高硅鑄鐵除外,銅(或銅合金)、鋁等金屬有腐蝕，所以需要耐腐蝕性的蝶閥。3Garlock蝶閥在煤制甲醇工藝系統(tǒng)的應(yīng)用案例Garlock有4種類型襯里蝶閥，分別是GAR-SEAL?、SAFTY-SEAL?、MOBILE-SEAL?、STERILE-SEAL?，這4種蝶閥介紹請(qǐng)見(jiàn)如下：Garlock每一臺(tái)蝶閥出廠前都做了測(cè)試，確保閥座氣密性符合EN12266P12LeakrateA要求、閥體強(qiáng)度符合EN12266P10要求，閥體氣密性EN符合12266P11要求。對(duì)于SAFETY-SEAL蝶閥需通過(guò)導(dǎo)電測(cè)試，確保蝶閥在運(yùn)行期間靜電荷是安全放電。下圖是上文所述的EN12266測(cè)試和導(dǎo)電測(cè)試。

應(yīng)用案例：某個(gè)煤制甲醇工藝中在合成氣體進(jìn)入壓縮機(jī)增壓前管線需要用到控制蝶閥，此階段工藝系統(tǒng)壓力低，但是所用蝶閥需要符合抗靜電功能，并且需要密封性能滿足EN12266P12LeakrateA或同等密封等級(jí)，耐腐蝕性強(qiáng)，采用氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制蝶閥。應(yīng)用工況：壓力：6bar溫度：135℃介質(zhì)：合成氣蝶閥尺寸：6''最大流量：220m3/h,最小流量25m3/h根據(jù)以上要求，首先考慮抗靜電，Garlock選用蝶閥方案是SAFETY-SEAL?蝶閥，匹配氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電磁閥和定位器。▲圖1流量與開(kāi)度曲線▲圖2防靜電PTFE此型號(hào)控制蝶閥的流量與開(kāi)度關(guān)系如圖1所示，閥體材質(zhì)采用球墨鑄鐵，所用的PTFE