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甲醇不僅是重要的化工原料，也是潔凈燃料。發(fā)展大型煤制甲醇，并加工為烯烴和替代燃料，以煤代替石油，是國(guó)家能源安全的需要，也是化學(xué)工業(yè)高速發(fā)展的需要。隨著煤氣化技術(shù)、甲醇合成技術(shù)和設(shè)備、機(jī)械加工技術(shù)的進(jìn)步，甲醇的裝置平均生產(chǎn)規(guī)模已達(dá)2000~3000t/d，最大已達(dá)7000t/d。
生產(chǎn)甲醇的原料有煤、焦炭、天然氣、石油液體烴（石腦油、減壓渣油）及含有H2/CO或CO-CO2的工業(yè)尾氣等。不同原料、不同規(guī)模、不同投入下的甲醇生產(chǎn)可以有不同的技術(shù)選擇。由于我國(guó)“富煤貧油少氣”，因此，煤制甲醇取代天然氣制甲醇成為甲醇生產(chǎn)的主要方式。
二、工藝流程簡(jiǎn)介
煤制甲醇生產(chǎn)工序主要分為原料氣制備、變換和脫碳、氣體凈化、氣體壓縮、甲醇合成、粗甲醇精餾以及涉及安全環(huán)境保護(hù)（如廢催化劑回收、水處理）等工序。原料氣制備方法主要有煤氣化法（德士古TEXACO水煤漿氣化、謝爾SHELL干粉煤氣化、GSP干粉煤氣化、魯奇碎煤氣化和UGI常壓氣化）、天然氣轉(zhuǎn)化法、焦?fàn)t煤氣法；原料氣處理、精制、壓縮工藝的生產(chǎn)則同傳統(tǒng)的合成氨生產(chǎn)工藝類似；甲醇合成工藝則有：ICI低壓甲醇合成工藝、Lurgi低壓甲醇合成工藝、TEC的新型反應(yīng)器以及正趨向成熟的液相法甲醇合成工藝。
由煤經(jīng)煤氣化制取合成氣，再由合成氣在銅基催化劑條件下合成甲醇的典型流程見(jiàn)圖1。
煤與來(lái)自空分的氧氣在氣化爐內(nèi)制得高CO含量的粗煤氣，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，再經(jīng)凈化工序?qū)⒍嘤嗟?SPAN lang=EN-US>CO2和硫化物脫除后得到甲醇合成氣。由于煤制甲醇碳多氫少，必需從合成弛放氣中回收氫來(lái)降低煤耗和能耗�；厥盏臍錃馀c凈化后的氣體形成甲醇所需的合成氣，即(H2-CO2)/(CO+CO2)＝2.00~2.05，經(jīng)過(guò)壓縮、合成等工序制得含水粗甲醇，經(jīng)過(guò)精餾工序精制得到產(chǎn)品甲醇。上述八個(gè)工序中的氣化和合成是二個(gè)決定性的工藝；而空分、變換、凈化、壓縮、氫回收、精餾均為常見(jiàn)工藝，與相關(guān)行業(yè)（如冶金、合成氨工業(yè)）的工藝基本一致。
3.1 針對(duì)Texaco氣化爐的控制方案
德士古氣化爐控制主要包括常規(guī)控制、順序控制和安全儀表系統(tǒng)，安全儀表系統(tǒng)是其控制難點(diǎn)與重點(diǎn)。
德士古氣化爐常規(guī)控制以簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)為主，有一些測(cè)量具有一定的特點(diǎn)。如氣化爐溫度測(cè)量，冷激室液位測(cè)量等涉及安全，控制主要為保證安全，具有一定的特殊性，爐內(nèi)測(cè)溫電偶多重、液位測(cè)量常配備三臺(tái)液位計(jì)，控制時(shí)可以選用不同的測(cè)量值作為SP值。
氧煤比及負(fù)荷升降調(diào)節(jié)是控制中較為復(fù)雜的一個(gè)回路，流程圖如圖2所示，控制框圖如圖3所示。
3.2 針對(duì)SHELL氣化爐的控制方案
粉煤流量的中值選擇——粉煤流量的控制采用煤粉調(diào)節(jié)閥或改變發(fā)料罐壓力進(jìn)行控制，對(duì)粉煤流量設(shè)計(jì)了中值選擇回路，將粉煤流量三選二后取中值進(jìn)行PID調(diào)節(jié)控制發(fā)料罐的壓力或煤粉調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。
氧氣流量的補(bǔ)償和純度校正——入爐氧氣流量是影響氣化爐溫度的關(guān)鍵因素，氧氣流量的準(zhǔn)確性尤為重要，設(shè)置了氧氣流量的溫度，壓力補(bǔ)償，補(bǔ)償計(jì)算得到的補(bǔ)償流量與氧氣純度進(jìn)行校正，最終得到氧氣流量來(lái)進(jìn)行控制。
氧煤比控制——氧煤比控制采用標(biāo)準(zhǔn)比例功能和內(nèi)部?jī)x表的比例計(jì)算保證氧煤比的穩(wěn)定，氧煤比給出值經(jīng)過(guò)乘法器計(jì)算氧氣流量OSP，作為氧氣回路的遠(yuǎn)程給定，取倒數(shù)后經(jīng)乘法器計(jì)算出粉煤流量，作為煤粉單參數(shù)回路的遠(yuǎn)程給定，從而實(shí)現(xiàn)交互控制。煤粉流量發(fā)生變化，通過(guò)氧煤比自動(dòng)控制，通過(guò)實(shí)測(cè)的煤粉流量計(jì)算氧氣流量，通過(guò)PID調(diào)節(jié)輸出值控制氧氣自調(diào)閥動(dòng)作。
氧氣流量發(fā)生變化，通過(guò)氧煤比自動(dòng)控制，計(jì)算對(duì)應(yīng)煤粉量，通過(guò)PID調(diào)節(jié)后的輸出值控制煤粉調(diào)節(jié)閥，使粉煤流量按氧煤比變化。
氣化爐負(fù)荷控制由給出，為了防止氣化爐負(fù)荷過(guò)大，設(shè)置了速度限制器，將負(fù)荷的每分鐘變化限制在一定的范圍內(nèi)。為防止氧氣過(guò)量設(shè)置高低選擇器，在粉煤回路上設(shè)置高選器，將測(cè)量出的煤粉量與負(fù)荷給定的煤粉量進(jìn)行比較，取高者作為煤粉回路的遠(yuǎn)程給定的最終值，在氧氣回路上設(shè)置了低選器，將測(cè)量出的煤粉量與負(fù)荷給定的煤粉量進(jìn)行比較，將其低者作為氧氣回路的給定值。
3.3 甲醇合成工序控制方案
甲醇合成部分控制以簡(jiǎn)單控制為主，包括馳放氣一次減壓后壓力、馳放氣二次減壓后壓力、出工段副產(chǎn)中壓蒸汽壓、閃蒸槽液位調(diào)節(jié)、甲醇分離器液位、洗醇塔液位調(diào)節(jié)、洗醇塔底馳放氣手動(dòng)、進(jìn)工段合成手動(dòng)遙控、出工段循環(huán)氣手動(dòng)遙控、粗甲醇緩沖槽液位調(diào)節(jié)、廢熱鍋爐出口轉(zhuǎn)化氣溫度、鍋爐給水預(yù)熱器出口水、汽包操作壓力、升溫氣體壓力等。
復(fù)雜回路控制主要有鍋爐液位三沖量控制。內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)的是進(jìn)鍋爐工段給水流量，外環(huán)調(diào)節(jié)的是汽包液位，前饋是出工段副產(chǎn)中壓蒸汽流量，如圖4所示。
合成工段涉及的安全聯(lián)鎖是在汽包液位低低（小于規(guī)定值）時(shí)，聯(lián)鎖動(dòng)作，停原料氣壓縮機(jī)和合成氣壓縮機(jī)，如圖5所示。
中控在甲醇行業(yè)部分典型業(yè)績(jī)?nèi)绫硭荆?SPAN lang=EN-US>
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典型用戶 |
項(xiàng)目名稱 |
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山東魯西化工股份有限公司 |
20萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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湖南智成化工有限公司 |
12萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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七臺(tái)河寶泰隆甲醇有限公司 |
10萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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榆林市煤化科技有限責(zé)任公司 |
10萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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陜西黑貓焦化有限責(zé)任公司 |
10萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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山西大川中天煤化工有限公司 |
10萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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山西豐喜肥業(yè)臨猗分公司 |
10萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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內(nèi)蒙古烏拉山化肥有限責(zé)任公司 |
10萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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哈爾濱氣化廠 |
8萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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宜賓天科煤化工有限公司 |
7.5萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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新鄉(xiāng)燃料化肥廠 |
5萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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大同煤礦集團(tuán)大優(yōu)化工有限責(zé)任公司 |
5萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司煤氣廠 |
5萬(wàn)噸/年甲醇填平補(bǔ)齊工程 |
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山西省霍州市化學(xué)工業(yè)有限責(zé)任公司 |
5萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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山東明水化肥廠 |
3.5萬(wàn)噸/年精醇工程 |
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安徽昊源化工集團(tuán)有限公司 |
3萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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開(kāi)封晉開(kāi)化工有限責(zé)任公司 |
3萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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四川智捷天然氣化工有限公司 |
3萬(wàn)噸/年甲醇技術(shù)改造工程 |
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江蘇恒盛化肥有限公司 |
3萬(wàn)噸/年精甲醇工程 |
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南京紅太陽(yáng)集團(tuán)股份有限公司 |
2萬(wàn)噸/年甲醇精餾及乙醇精餾工程 |
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邯鄲市新陽(yáng)光化工有限公司 |
2萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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安陽(yáng)市貞元集團(tuán) |
1萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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建滔（高密）化工有限公司 |
1萬(wàn)噸/年甲醇工程 |
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