近日，蒲城清潔能源化工有限責任公司(以下簡稱蒲潔能化)、鄭州和易環保科技有限公司、陜西融泰能源控股有限公司聯合完成的“8.7兆帕氣化煤制甲醇資源高效利用關鍵技術開發及工業應用”獲得了陜西省科技獎科學技術進步獎二等獎。
該成果攻克了世界首套8.7兆帕大型水煤漿高壓氣化制甲醇示范裝置長周期穩定運行、節能降耗、氨逃逸、一氧化碳超標等多項行業難題，實現全系統能量高效回收和廢棄物資源化利用，推動了我國煤制甲醇行業綠色低碳發展，形成了一套能量利用合理、資源利用充分、安全運行可控的技術鏈群。
核心設備延長運行周期
在煤化工行業，常規煤基甲醇生產采用升壓法合成，即將原料合成氣升壓至7.1兆帕左右進入甲醇合成塔。8.7兆帕水煤漿氣化等壓甲醇合成作為一種新型甲醇生產工藝，不僅省去了能耗較高的合成氣壓縮過程，同時還具有占地面積小、投資低等優勢，是國內外認可的低能耗甲醇生產方法，有望成為煤制甲醇生產主流工藝。
作為國內首家大型8.7兆帕水煤漿氣化等壓甲醇合成生產工藝的實踐者，蒲潔能化采用甲醇制烯烴(DMTO)二代技術建成的180萬噸/年甲醇、70萬噸/年聚烯烴示范項目建成運行9年多。針對8.7兆帕高壓氣化制甲醇系統長周期穩定運行存在的一些瓶頸，蒲潔能化成立技術攻關團隊，與相關單位合作組織實施了多項技術改造。
氣化是煤化工的“龍頭”，而氣化噴嘴是制約氣化爐穩定運行的核心關鍵設備之一。蒲潔能化基于系統熱監測理論，開展系統內關鍵設備抗壓防失穩技術研究，形成“兩構件一系統”的核心設備和技術。
“兩構件即新型氣化噴嘴和射流冷卻裝備，一系統就是變換爐溫度精準控制系統。”蒲潔能化副總經理謝博濤介紹說，他們對8.7兆帕水煤漿氣化等壓甲醇合成過程進行了系統研究，搭建“溫度—物相—元素”三維創新譜系，成功開發一種耐熱高霧化性能的燒嘴。
這種新型噴嘴應用后，提高了傳熱效率，提升了燒嘴結構強度，改善了煤漿霧化效果，提升了耐磨性和壽命，減少了氣化爐停爐次數，還使得水煤氣中有效氣含量提升，氣化細渣殘碳含量降低。
射流冷卻器是在氣化爐托磚盤底部增加的一個新裝備，消除了因積灰引起氣化爐激冷室內件高溫熱失穩的風險，解決了裝置易堵塞、冷卻不均，以及托磚盤溫度高制約氣化爐長周期高負荷運行等技術難題。與之前相比，采用該裝備每年減少氣化爐倒爐4次。
變換爐溫度精準控制系統則通過工藝流程優化，實現變換爐溫精準調控，延長催化劑使用周期12個月以上，實現熱量循環回收利用。
氨氮高效脫除節能環保
合成氣中氨氮高效分離脫除是制約甲醇生產系統的關鍵。蒲潔能化與和易環保合作發明的氨雜質分級分質提取利用抗擾技術，采用高效碳氨捕集器和化學脫氨工藝，徹底解決了低溫甲醇洗酸性氣系統堵塞問題。
該成果采用兩級精制+氣化灰水閃蒸汽提質供熱提氨工藝，實現廢水中氨的低能耗富集轉移以及二氧化碳、硫化氫等酸性氣體組分的高效分離，外排水氨氮含量降低，水系統全氨回收率達85%以上。同時，高濃度含氨甲醇酸化固氨技術使氨含量降低至50ppm；高濃度氣相粒子誘導成核截留捕集技術則使氣相中氨脫除效率超過84%。
碳氫回收利用變廢為寶
氣化爐渣中含有一定的殘碳量，一般作為固體廢棄物填埋在渣場，既造成能源浪費，又增加處理成本。蒲潔能化與融泰能源合作開發氣化黑水中重力旋分細渣提煤技術及裝備，建成5.4萬噸/年氣化細渣純化工業裝置，殘碳回收率達85%，氣化渣回收提取的精煤用于鍋爐摻燒，實現變廢為寶。
蒲潔能化還與高校合作開發甲醇脫酸一氧化碳低能耗回收技術，采用兩級閃蒸+強化氣提+甲醇脫酸一氧化碳回收工藝，一氧化碳含量降至0.065%，壓縮機功耗降低50%以上，回收的一氧化碳用于甲醇生產。該技術在實現資源回收利用的同時，解決了低溫甲醇洗尾氣一氧化碳濃度高的環保難題。
針對現有甲醇合成單元的弛放氣中含有氫，蒲潔能化開發了低氫碳比甲醇合成耦合氫資源回收及高附加值利用技術，新建2400萬標準立方米/年高純氫示范裝置，甲醇合成弛放氣通過吸附分離生產燃料電池級、電子級高純氫兩種規格的氫氣產品，附加值明顯提升。
這些技術成果項目實施過程中，蒲潔能化獲專利授權16件，建成了多套示范裝置；在產能、能耗、資源回收利用等方面都產生了顯著效果，甲醇綜合能耗由1660.7千克標煤/噸下降到1251.6千克標煤/噸。
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