二年一次的中國國際煤化工大會將于本月召開，中國是煤化工大國，近幾年引進數(shù)十套國外煤化工技術和設備，短短幾年形成數(shù)千萬噸甲醇裝置生產能力，這次會議將有眾多跨國公司介紹他們的先進新技術，我國也將有一大批煤化工企業(yè)參會，特別是當前世界各國高度重視節(jié)約能源和環(huán)境保護的背景下，我們期望國外公司給我們帶來新的技術成果和工程業(yè)績，介紹國外引進先進技術投運后實際所達到的效果和具體運行數(shù)據(jù)，以便更好地學習國外先進技術，使我國煤化工走上高效低耗、節(jié)能環(huán)保、經濟的健康道路，從而避免像有的化工界領導和專家所言花巨資引進的不是先進技術。

    我國領導多次強調“我們要引進和學習世界上先進的科技成果，但更重要的是要立足自主創(chuàng)新”、“必需將增強自主創(chuàng)新能力作為國家戰(zhàn)略”。我國在大力發(fā)展煤化工中在采用國外引進和自主創(chuàng)新方面實際情況究竟如何呢？這在最近出版的一本煤化工專著《現(xiàn)代煤化工新技術》一書中提出不少值得深思的問題和觀點。該書在“大型合成氨和甲醇沒有能夠實現(xiàn)國產化的原因“中指出”三十多年來，我國三十多套合成氨技術全部是成套引進的”、“在當前的甲醇熱中，我國正在建設幾千萬噸的甲醇生產能力，基本上也是成套引進天然氣制甲醇裝置，或者引進煤制甲醇中的合成回路，沒有能夠做到大型化的國產化，甲醇的大型化走的是合成氨的老路，在技術上同樣受到西方廠商的控制。我們提供了近四十年的氨合成和甲醇合成市場，但是沒有換來技術”。在談到“國內甲醇合成不能大型化原因”第1條就是“長期依賴國外思想”，其他是管理體制在技術上缺乏信心和能力等原因。

    客觀地說，我國甲醇合成國產化要比氨合成要好一些，從所建裝置數(shù)量上看，還是采用國產化技術多，從規(guī)模上看，年產二、三十萬噸或更大一些的也采用了國產技術，國家也將單臺年產60萬噸甲醇合成項目列入國家支撐計劃。在一些年產60萬噸甚至百萬噸級大甲醇項目中國內技術開發(fā)商也有進行技術交流或邀請參與投標的機會，但是正是該書中指出，至今已投運的60萬噸以上甲醇合成幾乎都是國外引進技術。

    造成我國大甲醇合成裝置不能國產化的基本原因，是在上大甲醇項目時認為國內技術不行，只有國外技術好，有的大甲醇項目中即使與國內公司進行充分技術交流，發(fā)標書邀請參與投標后，最后還只請了幾家國外公司，認為國內公司沒有投標的資格，當前我們是否應該實事求是分析一下這些引進技術是否都是值得花巨資的先進技術。因此我們需要用事實數(shù)據(jù)來回答是否大力引進的國外技術一定是先進技術。對于大型甲醇合成技術的先進性，按照高效、節(jié)能、低耗、環(huán)保、經濟的要求，主要可以從下述五個方面的技術數(shù)據(jù)和性能來評定：

    目前國外大型合成塔都向上述目標努力，國外引進的主要大甲醇技術方案有：

    1、L公司管殼水冷－氣冷塔組合方案：采用水冷－氣冷聯(lián)合反應器技術，在國外Atlas有日產5000噸大甲醇裝置投產，采用一臺氣冷與二臺并聯(lián)管殼式串聯(lián)，三臺均為軸向塔，在國外投運的該公司日產5000噸技術中，用德國南方公司專為此工藝開發(fā)的Megamax 700催化劑300多M3，二臺并聯(lián)管殼塔共100多M3，與一臺氣冷塔(裝200多M3)串聯(lián)。催化劑床總高達10多米，采用降低循環(huán)比到2.18以減少進塔氣量降低塔壓降。即使循環(huán)比降低一半，塔壓降仍＞0.4MPa。在我國引進的日產5000噸煤制甲醇裝置中，在上述水冷－氣冷塔之間串聯(lián)了一臺進出塔中間換熱器，使聯(lián)合反應器組總壓降高達7.6bar。

    L公司聯(lián)合反應器技術在我國大甲醇裝置中受到兩點限制：一是要求催化劑溫區(qū)要寬（200～280℃），這是因為：氣冷反應器是逆流冷管型，底部催化劑溫度低，故要求催化劑低溫活性好，而水冷反應器控制在較高溫度下。對于國內催化劑，低溫230～250℃活性相對較好、使用時間長，在250℃以上使用溫度下使催化劑活性下降明顯，甲醇轉化率低、副反應增加。

    2、對大型甲醇裝置D公司之前已開發(fā)了徑向蒸汽上升塔（RADIAL SRC），采用管內水冷產汽方式移熱，在特立尼達5400噸/日大甲醇上使用。該塔與L公司管殼一樣塔內水冷，但催化劑裝在管外，同等生產能力合成塔直徑比Lurgi管殼式小，氣體徑向流動，阻力小，據(jù)報導換熱管數(shù)和換熱面積也減小，比冷面僅為管殼式三分之一，SRC采用5MPa較低合成壓力、5以上較大的循環(huán)比和副產2.0MPa低壓蒸汽以控制催化劑層溫度。

    最近D公司提出水冷管殼塔在前串聯(lián)氣冷TCC的大型甲醇合成技術方案，來適應甲醇合成反應熱前大后小的情況，循環(huán)比可比徑向SRC降低，甲醇凈值可提高，但是該流程中經過水冷管殼塔反應氣需經塔外中間換熱器由250℃多降溫到100℃上下，再進氣冷TCC反應器的冷管吸收管外催化劑層反應熱達到200℃以上合成甲醇，這一甲醇塔組合的大甲醇方案中，存在的高溫水冷反應氣大幅度冷卻到低溫再進氣冷塔反應，顯然可見流程復雜，部分反應熱用于加熱冷氣，熱量回收和副產蒸汽量比單用水冷塔減少，同時若采用這一技術，甲醇塔由徑向SRC改為軸向管殼塔和軸向TCC串聯(lián)，合成塔阻力也增加幾倍。

    除上述二家國外最有代表性的大甲醇專利商外，我國引進的年產40萬噸MRF反應器由用戶的使用報告可見，使用國外最先進的甲醇催化劑KATALCO51-8 51M3多，循環(huán)比高達5.54，仍然移熱能力不足，反應溫度長期高達280℃多，上述最好的催化劑也用不到2年。我國在還沒有看到運行數(shù)據(jù)的情況下引進的用于我國煤制甲醇廠水冷板式甲醇塔，設計中循環(huán)比也降至2多，甲醇凈值10%以上，目前有廠投運多年，但至今未見具體的實際運行數(shù)據(jù)。而作為先進核心技術不肯向我國轉讓的日本超轉化率反應器SPC，據(jù)該公司提供年產15萬噸的運行數(shù)據(jù)，雖循環(huán)比降至2.4，在11MPa的高壓下，出塔甲醇也只有9.1%，雙套反應管長15M，塔壓差有3bar，噸醇付產蒸汽僅有0.8噸。在我國引進上述SPC塔用過的合成圈，采用我國自行開發(fā)具有自主知識產權的臥式水冷甲醇塔使用效果超過SPC，在去年我們召開的現(xiàn)場會前夕，該公司還到用戶了解技術運行情況。
 
    上述國產化技術于去年7月公開召開現(xiàn)場會的用戶提供了72小時考核的完整生產數(shù)據(jù)，該套裝置投運后合成壓力比SPC下降2MPa，循環(huán)比降至1.85，出塔甲醇含量比SPC提高3%達到12.37%，日產精醇超過720噸，而床層差降更低達0.01MPa，催化劑床層溫度均勻，溫差小。中國石化協(xié)會和眾多設計院及知名甲醇廠的專家代表到現(xiàn)場和DCS中央控制室詳細觀看實際情況，并評價稱，臥式水冷甲醇合成塔是甲醇合成技術一項革命性的突破，將循環(huán)比降到1.9、出塔氣甲醇平均含量達11.85%，醇凈值高、壓差小、溫差小、結構合理，技術指標超過國外先進技術，單臺能力不僅能達60萬噸，而且可達180萬噸。

    同樣使用天然氣轉化氣為原料的上述具有代表性的幾種國外甲醇合成先進技術和國產化技術，用上述五個方面技術性能和數(shù)據(jù)比較可見二者水平的高低。

1、國產化循環(huán)比降到小于2，國外均高于2；甲醇凈值高達12%，超過國外先進技術指標。
2、國產合成塔溫差小，溫度分布均勻，采用國產催化劑性能好，國外專利商的水冷氣冷合成技術催化劑溫度范圍要求200~280℃，必需用國外專用催化劑因而受其控制。國產化甲醇合成副產蒸汽達1.1噸，國外聯(lián)合反應器部分反應熱用于加熱合成氣，副產蒸汽只有0.8噸/噸。
3、國產塔CO單程轉化率高于88%，總轉化率高于99%，馳放氣量大幅減少，實現(xiàn)了節(jié)能降耗、減排環(huán)保。
4、國產臥式塔催化劑裝填系數(shù)高，且采用化整為零，殼體和內件優(yōu)化設計，單臺可達日產5000噸，而國外水冷－氣冷需要三臺。

    在上述《現(xiàn)代煤化工新技術》一書中，在談到大型合成氨和甲醇不能實現(xiàn)國產化的原因中提出國內對工藝和設備設計不足，大型設備制造能力和軟件開發(fā)技術水平的問題，我們承認國外有先進的技術，但事實確實證明我國目前的硬件制造能力和甲醇合成軟件的開發(fā)已經有相當能力和水平，如華東理工大學一些合成塔研究論文，在國外文獻資料上也占有相當重要的地位。內蒙使用首臺臥式水冷甲醇合成塔，設計壓力高達11.5MPa，采用高強度耐熱低合金鋼，板厚達135mm，總重近二百噸，從材料制造、設備設計和加工都是由國內企業(yè)完成的，創(chuàng)造了多項首次紀錄。

    正如書中所言，合成塔內件的設計和數(shù)學模擬國外是不會泄露的，即使一些國外公司希望國產化甲醇塔能使用他們的催化劑時，也要求我們提供合成塔的具體結構和尺寸，而不肯提供他們催化劑的動力學數(shù)據(jù)，然而我們不僅自主開發(fā)和掌握了管殼水冷、分段冷激式、氣冷換熱以及管殼水冷－氣冷聯(lián)合反應器的數(shù)學模型成功應用于反應器的優(yōu)化設計。例如早在10年前我們自主開發(fā)的均溫低壓甲醇塔數(shù)學模型用于改進哈氣化從國外引進的冷激型塔，利用原合成圈裝置，在同樣殼體大小和國產同樣數(shù)量催化劑，在同樣原料氣和進塔氣量情況下，提高合成甲醇含量和甲醇產量50%。這次經過長期努力，開創(chuàng)性地成功開發(fā)國外所沒有的臥式水冷甲醇合成塔數(shù)學模擬軟件，一步達到年產廿萬噸的規(guī)模，投運不到幾天就達到設計能力，而有的從國外引進合成裝置開車幾年也未達設計能力，國外公司以超過二年質保期為由而不再負責解決技術問題。盡管我們在某些設備設計和軟件技術上仍有不足，但通過如浙江大學、浙江工業(yè)大學化機所使用引進和掌握CFD流體力學、有限元分析等軟件，可以成功完成大型甲醇合成的國產化，幾年前中國石化協(xié)會組成國內幾家甲醇合成專利商完成上報年產160萬噸大甲醇技術方案，我們還超前于國外進行了化工－電力IGCC多聯(lián)產技術的開發(fā)和設計。相信有國內企業(yè)的支持，有我國設計院、工程院及高校的緊密合作，年產百萬噸大甲醇國產化將能早日實現(xiàn)。
 

 

來源：中化新網