淺議甲醇生產(chǎn)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

艾龍(華電榆林天然氣化工有限責(zé)任公司，陜西 榆林 719000)

隨著時(shí)代的發(fā)展和工業(yè)的進(jìn)步，生產(chǎn)各種材料的需求量也越來越大，甲醇作為一項(xiàng)重要的工業(yè)原料，近些年的使用率也在逐步提升。但是，在甲醇的生產(chǎn)工藝上還存在著能源的巨大浪費(fèi)，本文就結(jié)合某公司的甲醇生產(chǎn)工藝對(duì)這個(gè)問題進(jìn)行如下的探究。

1 甲醇的制備工藝

由于我國煤炭資源的儲(chǔ)量相對(duì)巨大，在生產(chǎn)甲醇時(shí)，常常用煤來作為原料。首先，通過低壓產(chǎn)甲醇的方法，將煤轉(zhuǎn)化為一氧化碳和氫氣，再經(jīng)過催化作用合成產(chǎn)生甲醇。這種方法實(shí)現(xiàn)了低溫低壓產(chǎn)甲醇，對(duì)于反應(yīng)的控制也相對(duì)更容易，因而得到廣泛的應(yīng)用。

2 節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

以某公司為例，該公司甲醇的生產(chǎn)量為300kt/a，甲醇制備過程中的節(jié)能技術(shù)主要可以從以下幾個(gè)反應(yīng)階段來進(jìn)行:

2.1 氣化階段進(jìn)行的節(jié)能操作

通常情況下，在制備甲醇的氣化階段所采用的技術(shù)是非熔渣-熔渣的分級(jí)氣化，以水煤漿作為氣化的主要原料。該工藝要求用純氧進(jìn)行氣化，同時(shí)保證環(huán)境所處的壓力控制在4MPa。在進(jìn)行節(jié)能設(shè)置時(shí)，常常會(huì)在這一階段取消原有的換熱器。在這一階段的正常工序中，會(huì)有一臺(tái)煤氣廢熱鍋爐將熱量進(jìn)行有效的回收利用，從而使煤氣中的汽氣比從原有的1.4下降為0.38。如果在氣化階段取消原有的換熱器，對(duì)于汽氣比也不會(huì)造成太大的影響，同時(shí)也可以保證變換階段的正常運(yùn)行。通過取消高壓換熱器可以使生產(chǎn)的含灰蒸汽進(jìn)行兩部分的利用:一部分輸送到變換階段用作汽提蒸汽，另外一部分應(yīng)用到氣化除氧器中。通過一段時(shí)間的試驗(yàn)運(yùn)行，可以發(fā)現(xiàn)采用這種方法進(jìn)行的氣化階段產(chǎn)生煤氣的溫度值、汽氣比與設(shè)計(jì)規(guī)定值相同，符合設(shè)計(jì)要求。高壓閃蒸罐中產(chǎn)生的蒸汽量每小時(shí)在10噸左右，蒸汽壓力在0.5MPa，可以對(duì)其進(jìn)行全部的回收和利用，如果按照一家企業(yè)一小時(shí)可以生產(chǎn)甲醇20噸計(jì)算，就可以實(shí)現(xiàn)節(jié)省1.4噸重的煤炭原料，節(jié)能效果非常可觀。

2.2 變換階段進(jìn)行的節(jié)能操作

在設(shè)計(jì)中的變換階段，主要采用的是全氣量的部分變換，這要求水煤氣在經(jīng)過變換之后，其中一氧化碳的體積分?jǐn)?shù)要保證在20%左右，變換爐的汽氣比要控制在0.38左右。在氣化階段的煤氣汽氣比要保證在1.4左右，這時(shí)周圍的環(huán)境溫度大約為210℃。煤氣在進(jìn)入變換爐進(jìn)行變換之前，要在廢熱鍋爐中進(jìn)行提前降溫，從而控制變換爐中的水氣比，在蒸汽在壓力為0.5MPa的條件下，以20t/h的平均速度進(jìn)入低壓蒸汽管網(wǎng)。煤氣經(jīng)過廢熱鍋爐降溫之后進(jìn)入分離器，通過冷凝液的增壓泵將分離出的冷凝液輸入進(jìn)洗滌塔中。相比于直接把冷凝液經(jīng)過減壓操作輸送入氣化灰水槽再送入洗滌塔中相比，這種方式大大節(jié)約了動(dòng)力電能的消耗。

變換器經(jīng)過變換爐之后要被輸送至熱交換器中進(jìn)行換熱操作，通過這一步驟可以將氣體的溫度降至350℃左右，這一溫度明顯高于進(jìn)入有機(jī)硫的水解槽中的溫度(170℃±10℃)，這就需要通過變換氣的余熱鍋爐對(duì)壓力進(jìn)行控制來保證變換氣的溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在生產(chǎn)蒸汽時(shí)，變換器的余熱鍋爐能夠保證生產(chǎn)速度每小時(shí)10噸左右，可以保證蒸汽完全輸送至蒸汽管網(wǎng)中。變換氣從水解槽輸送出來時(shí)的溫度大約在180℃左右，但是進(jìn)入到脫硫系統(tǒng)中要保證溫度再次下降40攝氏度左右，這就需要在工藝中裝備二級(jí)換熱器來進(jìn)行二次的降溫，其中換熱器可以保證將變換氣溫度從180攝氏度下降到110攝氏度，經(jīng)過鍋爐給水溫度的影響溫度又會(huì)重新升高到150攝氏度左右，這時(shí)就需要進(jìn)行二次變換，其目的是利用脫鹽水將鍋爐里的變換氣溫度再次降低70攝氏度左右，而脫鹽水本身的溫度也會(huì)從原有的60攝氏度提升至110攝氏度左右。

2.3 合成系統(tǒng)進(jìn)行的節(jié)能操作

在這一系統(tǒng)中，工藝主要是通過管殼式合成反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)對(duì)甲醇的合成，這也是整個(gè)生產(chǎn)工藝中的最后一道工序。在這一過程中，需要在反應(yīng)器的管內(nèi)加入一定量的催化劑，在管外會(huì)在反應(yīng)過程中生成一些蒸汽，操作人員可以根據(jù)這些蒸汽產(chǎn)生的壓力來對(duì)催化床的溫度進(jìn)行合理有效的控制。當(dāng)蒸汽的產(chǎn)生速度為每小時(shí)2.5Mpa時(shí)，對(duì)應(yīng)的蒸汽量應(yīng)該為15t。合成塔進(jìn)出口處的氣體需要進(jìn)行換熱，換熱后的溫度可以保證在100攝氏度左右，這時(shí)就能夠使用脫鹽水來回收其中產(chǎn)生的熱量并加以利用。脫鹽水回收熱量之后，溫度會(huì)有小幅度的提升，會(huì)從原有的30攝氏度上升到70攝氏度左右，這時(shí)就需要利用循環(huán)冷凝水對(duì)其進(jìn)行冷凝。

在合成系統(tǒng)中釋放的馳放氣每小時(shí)會(huì)達(dá)到3800m3，正常情況下這部分的馳放氣都會(huì)被送至提氫裝置，為了實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，可以將馳放氣直接輸送到合成氨的裝置——壓縮機(jī)中，這樣做在簡(jiǎn)化工序的同時(shí)，也做到了資源的回收利用，提升了氣體的回收利用效率，對(duì)應(yīng)的氨產(chǎn)量也得到了顯著的提高。

3 結(jié)語

綜上所述，在當(dāng)前普遍應(yīng)用的甲醇生產(chǎn)工藝中，在反應(yīng)的不同階段都可以進(jìn)行節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，這不僅僅提升了甲醇的生產(chǎn)效率，也最大程度地實(shí)現(xiàn)了資源的節(jié)約，控制了原材料的投入成本，符合經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展原則。

[1]齊桂麗.甲醇生產(chǎn)中節(jié)能增效技改方案總結(jié)[J].科技風(fēng),2013(15).

[2]張久玉.甲醇合成工藝的技術(shù)解析[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊),2012(02).