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，通過各種工藝對煤進(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。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源。一、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)流程圖二、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)。三、凈化工業(yè)凈化甲醇從兩個(gè)方面凈化1、脫除對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高的一氧化碳通過蒸汽部分轉(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高二氧化碳通過溶液吸收方法脫碳。四、壓縮通過壓縮機(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。五、合成通過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)的甲醇屬于粗甲醇六、精餾在上一環(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，我們可通過精餾法除去雜質(zhì)，值得注意的是經(jīng)過精餾后的甲醇仍然會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%。煤制甲醇工藝系統(tǒng)對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。一、蝶閥的應(yīng)用要求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、自動化趨勢傳統(tǒng)的蝶閥是通過人工操作蝶閥，如通過手柄和手動齒輪機(jī)構(gòu)操作，隨著科技發(fā)展以及對生產(chǎn)效率和生產(chǎn)安全更高的要求，蝶閥需要自動化控制開關(guān)截流和流量調(diào)節(jié)，采用電動，氣動，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。Garlock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種蝶閥介紹請見如下Garlock每一臺蝶閥出廠前都做了測試，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。對于SAFETY-SEAL蝶閥需通過導(dǎo)電測試，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測試和導(dǎo)電測試。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，耐腐蝕性強(qiáng)，采用氣動執(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，匹配氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電磁閥和定位器?！鴪D1流量與開度曲線▲圖2防靜電PTF此型號控制蝶閥的流量與開度關(guān)系如圖1所示，閥體材質(zhì)采用球墨鑄鐵