煤化工装置关键用泵特点分析与发展思考

文 | 国家能源集团神华工程技术有限公司主任工程师 黄铭科

1.传统煤化工与现代煤化工区分

煤化工核心原料均为煤炭，但发展方向存在本质差异。传统煤化工聚焦合成氨、焦化、电石等基础化工品类；现代煤化工以高端化、多元化、低碳化为核心发展导向，构建 “煤制油 — 新材料 — 新能源” 一体化全产业链。上游依托煤炭资源完成空分、气化、变换、酸性气体脱除、甲醇合成基础工序，产出合成气、甲醇等核心中间原料；下游依托 MTO（甲醇制烯烃）技术打通煤化工与石油化工产业通道，延伸产出聚丙烯、聚乙烯、三元乙丙橡胶、异丙苯、苯酚、可降解塑料等高端新材料，实现煤炭资源清洁、高附加值利用。

长时间放置在国家能源集团鄂尔多斯煤制油分公司展厅的两瓶柴油(来源:新华社)

从产品品质可直观区分煤基与石油基油品，长期静置后两类油品外观存在明显差异。结合我国 “富煤、贫油、少气” 资源禀赋，现代煤化工是保障国内油气供给、实现煤炭清洁高效利用的关键路径，国家多份产业文件明确支持煤制油、煤制烯烃等示范项目低碳化升级发展。

2. 现代煤化工完整工艺流程链路

原煤经气化生成粗合成气，依次完成净化、氢碳比调节、酸性气体脱除，产出纯净合成气；合成气送入甲醇合成装置制备粗甲醇；甲醇通过 MTO 工艺生产烯烃，进一步加工各类聚烯烃新材料；同步配套空分、循环水两大公用工程装置，为全流程提供氧气、氮气、循环冷却用水等基础介质。整套产业链各环节工况差异极大，高温、高压、低温、含固体颗粒、强腐蚀介质交替出现，对配套机泵的材质、密封、结构设计提出严苛要求。

1. 空分装置：低温高压特种泵为主，进口设备占比高

空分是煤化工必备公用工程装置，整套装置动设备合计近 300 台，其中各类泵 60 台，国产46 台、进口 14 台。核心设备包含空压机、增压机、膨胀机、高低压液氧液氮泵、冷冻水泵、仪表空压机等。

【关键用泵】

2. 循环水厂：大流量卧式离心泵为核心公用供水设备

循环水场承担全厂区介质冷却任务，全部机泵实现国产化，合计 21 台。动设备主要有离心泵、计量泵、潜污泵、加药系统、起重机械等。

【关键用泵】

3. 气化装置：工况最恶劣，耐磨高压泵为核心难点

气化环节将固态煤炭转化为粗合成气，介质含大量灰渣固体颗粒，高温高压工况集中，整套装置机泵超 200 台，全部实现国产化。动设备主要有离心泵、往复泵、液环真空泵、离心风机、罗茨风机、往复式压缩机、螺杆式压缩机等。

共性工况痛点：入口压力高、介质含固、运行温度最高 280℃，造成密封腔压力高、轴向力巨大、过流部件冲刷磨损严重，普通叶轮使用寿命仅数天至两个月；同时高温环境加剧轴承、密封老化，需配套专用冷却系统。

【关键用泵】

高压灰水泵

• 高压灰水泵、洗涤塔给水泵、除氧水泵或碳 洗涤塔给料泵，是将灰水槽经闪蒸换热降温后 的高温含固灰水加压输送至洗涤塔，用于气化合成气的洗涤、冷却与除尘，同时提供激冷水、 锁斗冲压水等工艺用水，关键高压多级离心泵。

• 输送介质为灰水，采用BB3中开两端支撑多级离心泵，驱动方式为电机驱动，机械密封。该泵流量大，扬程高，操作温度高，且入口汽蚀余量较小，介质中含有灰渣。

煤浆给料泵

煤浆给料泵输送介质为水煤浆，采用软管隔膜容积泵，驱动方式为电机驱动。煤浆给料泵与气化炉一一对应，对连续运转要求非常高，荷兰CEHO公司膜盘式隔膜与德国 FELUWA公司的双软管隔膜在类似装置中应用业绩较多。易损件主要为隔膜和进出口单向阀，隔膜采用丁腈橡胶，进出口阀阀座等金属 部件采用耐磨材质，阀门设计尽可能减少流向的变化，避免产生死角导致煤浆的沉积。目前国内厂商逐步实现国产化替代；配套低压煤浆导料泵为立式结构，保障煤浆稳定进料。

左：高压煤浆泵，右：低压煤浆泵

4.变换装置：高温冷凝液、锅炉给水专用高压泵

变换装置核心作用是通过 CO+H₂O⇌H₂+CO₂放热反应调节合成气氢碳比，适配制氢、甲醇合成需求，装置离心泵、磁力泵合计 29 台。

【关键用泵】

5. 酸性气体脱除（低温甲醇洗）：低温甲醇泵与液力透平成套应用

行业普遍采用低温甲醇洗工艺，依靠低温甲醇溶解硫化氢、二氧化碳等酸性杂质，动设备主要有离心压缩机、往复压缩机、液力透平和离心泵、磁力泵、自吸泵、潜污泵、计量泵等。装置配套机泵 54 台、液力透平 3 台，介质区分贫甲醇、半贫甲醇、富甲醇三类：

贫甲醇：洁净甲醇，未吸收酸性气体，温度约 44℃；

富甲醇：大量吸收酸性气体，分为含硫、无硫两类，低温工况（-35℃）；

半贫甲醇：少量吸附酸性气体，介于两者之间。

【关键用泵】

贫甲醇泵

贫甲醇泵输送介质为甲醇溶液，采用BB3离心泵，驱动方式为电机驱动，机械密封，PLAN11+52。

6. 甲醇合成装置：甲醇产品泵与高低温甲醇透平机组

合成气经反应器催化生成粗甲醇，装置动设备主要有离心压缩机、整体齿轮压缩机、螺杆压缩机、液力透平机、离心泵、旋喷泵、容积泵、自吸泵等24 台动设备。

【关键用泵】

甲醇产品泵

甲醇产品泵输送介质为甲醇产品，采用BB2离心泵，驱动方式为电机驱动，机械密封，PLAN11+72+75。

1.国内泵企需强化机组成套综合能力

目前国内企业已完全掌握各类煤化工泵本体设计、材料加工、密封制造核心技术，纯泵体性能可对标进口产品，但整机成套能力存在明显短板。一套完整泵组包含泵体、联轴器、驱动电机、底座、密封冲洗管路、防爆配套、仪表监测等全部附件，多数厂商仅聚焦泵本体，忽略配套件匹配、成套集成校验，现场 80% 以上故障源于配套细节不兼容。未来制造企业需建立全机组一体化设计、供货、校验体系，不能仅满足流量、扬程基础参数。

2.拓展新材料、新能源赛道，扩大特种泵国产化成果

依托国内煤制油、煤制烯烃产业规模，持续推进高端特种泵国产化替代，重点攻关品类：高真空罗茨-液环复合真空泵、熔体泵、屏蔽泵、磁力泵、高熔点低聚物介质输送泵、大流量高压煤浆泵，减少低温、高压、腐蚀工况下进口设备依赖，匹配煤化工向新材料、新能源延伸的产业趋势。

3.全面推进机泵在线监测，适配智能化工厂发展趋势

机泵在线振动、温度、轴位移、密封泄漏监测系统将成为煤化工项目标配。行业需统一提高监测配置标准，依托数字化、智能化手段实现设备故障提前预警，降低非计划停车频次，契合现代煤化工绿色、高效、智慧化升级方向。

我国依托丰富煤炭资源，现代煤化工产业具备长期发展潜力，机泵作为装置核心动设备，是保障系统安全、稳定、节能运行的关键。国内泵行业已实现本体技术自主可控，装备制造加工能力完全可以与进口媲美，下一步需补齐成套集成、特种介质泵、智能监测三大短板，紧跟煤化工高端化、多元化、低碳化发展战略，持续完成高端设备国产化突破，为国内煤基新材料、新能源产业链提供可靠装备支撑。