一、前言

    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、機械加工技術(shù)的進步，甲醇的裝置平均生產(chǎn)規(guī)模已達2000~3000t/d，最大已達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“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（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圖1。

    煤與來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來實現(xiàn)甲醇合成時所需的氫碳比，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降低煤耗和能耗。回收的氫氣與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)過壓縮、合成等工序制得含水粗甲醇，經(jīng)過精餾工序精制得到產(chǎn)品甲醇。上述八個工序中的氣化和合成是二個決定性的工藝；而空分、變換、凈化、壓縮、氫回收、精餾均為常見工藝，與相關(guān)行業(yè)（如冶金、合成氨工業(yè)）的工藝基本一致。

三、控制方案

3.1 針對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)是其控制難點與重點。

    德士古氣化爐常規(guī)控制以簡單調(diào)節(jié)為主，有一些測量具有一定的特點。如氣化爐溫度測量，冷激室液位測量等涉及安全，控制主要為保證安全，具有一定的特殊性，爐內(nèi)測溫電偶多重、液位測量常配備三臺液位計，控制時可以選用不同的測量值作為SP值。

    氧煤比及負荷升降調(diào)節(jié)是控制中較為復(fù)雜的一個回路，流程圖如圖2所示，控制框圖如圖3所示。

3.2  針對SHELL氣化爐的控制方案

• 氧煤比控制系統(tǒng)

    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)料罐壓力進行控制，對粉煤流量設(shè)計了中值選擇回路，將粉煤流量三選二后取中值進行PID調(diào)節(jié)控制發(fā)料罐的壓力或煤粉調(diào)節(jié)閥的開度。

    氧氣流量的補償和純度校正——入爐氧氣流量是影響氣化爐溫度的關(guān)鍵因素，氧氣流量的準確性尤為重要，設(shè)置了氧氣流量的溫度，壓力補償，補償計算得到的補償流量與氧氣純度進行校正，最終得到氧氣流量來進行控制。

    氧煤比控制——氧煤比控制采用標準比例功能和內(nèi)部儀表的比例計算保證氧煤比的穩(wěn)定，氧煤比給出值經(jīng)過乘法器計算氧氣流量OSP，作為氧氣回路的遠程給定，取倒數(shù)后經(jīng)乘法器計算出粉煤流量，作為煤粉單參數(shù)回路的遠程給定，從而實現(xiàn)交互控制。煤粉流量發(fā)生變化，通過氧煤比自動控制，通過實測的煤粉流量計算氧氣流量，通過PID調(diào)節(jié)輸出值控制氧氣自調(diào)閥動作。

    氧氣流量發(fā)生變化，通過氧煤比自動控制，計算對應(yīng)煤粉量，通過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。

• 氣化爐負荷控制

    氣化爐負荷控制由給出，為了防止氣化爐負荷過大，設(shè)置了速度限制器，將負荷的每分鐘變化限制在一定的范圍內(nèi)。為防止氧氣過量設(shè)置高低選擇器，在粉煤回路上設(shè)置高選器，將測量出的煤粉量與負荷給定的煤粉量進行比較，取高者作為煤粉回路的遠程給定的最終值，在氧氣回路上設(shè)置了低選器，將測量出的煤粉量與負荷給定的煤粉量進行比較，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、進工段合成手動遙控、出工段循環(huán)氣手動遙控、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，聯(lián)鎖動作，停原料氣壓縮機和合成氣壓縮機，如圖5所示。

四、典型業(yè)績

    中控在甲醇行業(yè)部分典型業(yè)績?nèi)绫硭�示�?SPAN lang=EN-US>