三種典型煤化工工藝比較及能量轉(zhuǎn)化率分析

郭 琦

（天津話梅糖網(wǎng)絡(luò)科技有限公司，天津 300400）

1 三種典型煤化工工藝比較

1.1 相關(guān)工藝簡(jiǎn)述

通常情況下，煤制合成天然氣和煤制的二甲醚，在合成之前所呈現(xiàn)出的工序流程大體上是保持一致的，都是由空分、變換和甲醇洗等相關(guān)內(nèi)容組成。其中兩步法合成二甲醚是三種典型工藝技術(shù)中最早進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)且呈現(xiàn)出工業(yè)化規(guī)模效應(yīng)的。當(dāng)前針對(duì)兩步法合成二甲醚的相關(guān)技術(shù)而言，從某種程度上來(lái)說(shuō)是最為成熟而且完善的，針對(duì)具體的合成流程而言，主要體現(xiàn)在：由甲醇洗來(lái)的合成氣在甲醇合成塔中有效合成，轉(zhuǎn)換成為相對(duì)應(yīng)的粗甲醇，然后再一次對(duì)粗甲醇進(jìn)行精選和蒸餾之后，進(jìn)一步送到二甲醚合成工段，再一次對(duì)其進(jìn)行充分的分離和處理，之后有效獲取到合格的二甲醚。

針對(duì)煤制合成天然氣而言，從根本上來(lái)講，它是我國(guó)新興的一種煤化工技術(shù)。其中，它最主要的反應(yīng)就是甲烷化，而甲烷化最早是在合成氨工藝中應(yīng)用的，當(dāng)前，相對(duì)來(lái)說(shuō)，甲烷化的相關(guān)技術(shù)和工藝也比較成熟完善。煤制天然氣工藝技術(shù)目前在美國(guó)已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，我國(guó)也有了巨大的進(jìn)步，正在不斷的發(fā)展完善之中。具體的合成流程：把甲醇洗來(lái)的合成氣在甲烷化爐中進(jìn)行充分的提取，然后對(duì)其進(jìn)行有針對(duì)性的處理和優(yōu)化，使其成為合成天然氣，然后通過(guò)膜分離的方式來(lái)有效獲取優(yōu)質(zhì)的天然氣資源。

一步法合成二甲醚，在世界范圍內(nèi)來(lái)看，有著很多的專業(yè)院校和科研機(jī)構(gòu)對(duì)其進(jìn)行不斷的研究和探索，同時(shí)也有很多方面的實(shí)驗(yàn)裝置不斷制作出來(lái)，研究進(jìn)展顯著。當(dāng)前，從世界范圍內(nèi)來(lái)看，在美國(guó)，日本，丹麥等相關(guān)公司和科研機(jī)構(gòu)都完成了中試，相信一定會(huì)實(shí)現(xiàn)規(guī)模更加巨大的工業(yè)化生產(chǎn)。我國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)也針對(duì)一步法二甲醚合成的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行大力的研究和開(kāi)發(fā)，并在實(shí)踐的過(guò)程中對(duì)其進(jìn)行有效應(yīng)用。一步法二甲醚的合成：結(jié)合具體情況，由甲醇洗來(lái)的合成氣在合成塔中同時(shí)進(jìn)行合成二甲醚與合成甲醇的反應(yīng)，通過(guò)相對(duì)應(yīng)的分離處理來(lái)有效獲取更為優(yōu)質(zhì)的二甲醚和甲醇。然后，針對(duì)甲醇而言，使其進(jìn)一步返回到合成塔中進(jìn)行再一次的生化反應(yīng)，當(dāng)做單獨(dú)的產(chǎn)品進(jìn)行有效銷售。

1.2 三種典型煤化工工藝比較分析

因?yàn)楹铣杉状家?～8MPa 的壓力下才能有效實(shí)施，因此在甲醇合成工段中，要設(shè)置有相對(duì)應(yīng)的合成氣壓縮機(jī)，以提升合成氣的壓力。兩步法合成二甲醚和煤制天然氣通常情況下在6MPa 的情況下就可以有效實(shí)施，所以針對(duì)這樣的情況而言，通過(guò)凈化處理的合成氣沒(méi)有必要進(jìn)行壓力的提升，就可以有效進(jìn)行合成反應(yīng)，和兩步合成二甲醚進(jìn)行有針對(duì)性的對(duì)比，能夠充分看出，它可以有效減少合成氣的壓縮機(jī)數(shù)量，使設(shè)備的投資和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用得到充分的降低，實(shí)現(xiàn)成本的節(jié)約，更符合經(jīng)濟(jì)合理性原則。

因?yàn)楹铣杉淄榈幕瘜W(xué)反應(yīng)是比較劇烈的，甲烷化的放熱量特別大，在具體的操作過(guò)程中有很高的溫度。當(dāng)前，該項(xiàng)工藝技術(shù)大多數(shù)都是采取多個(gè)反應(yīng)器，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行串聯(lián)的方式，以此使單純的轉(zhuǎn)化率進(jìn)一步提升。同時(shí)，要在中間過(guò)程的熱量范圍中設(shè)置相對(duì)應(yīng)的換熱器，對(duì)其進(jìn)行不斷的降溫。而煤制合成天然氣的甲烷化工段設(shè)備相對(duì)來(lái)說(shuō)比較多，與此同時(shí)，又需要相應(yīng)的更多的設(shè)備和材料，要有更為優(yōu)良的耐高溫性能，所以針對(duì)這樣的情況，煤制合成天然氣所需要的設(shè)備和投資相對(duì)來(lái)說(shuō)更高一些，所涉及的建造周期往往更長(zhǎng)，而一步合成甲醚法所釋放出的熱量相對(duì)來(lái)說(shuō)是最少的，由此可見(jiàn)，它所需的熱回收系統(tǒng)設(shè)備相對(duì)來(lái)說(shuō)也更少一些，比甲烷化系統(tǒng)的設(shè)備投資和成本要有大幅度的降低。

煤制二甲醚的產(chǎn)品提純主要是利用精細(xì)化處理和蒸餾的操作方式來(lái)有效實(shí)施的節(jié)流技術(shù)，在當(dāng)前的化工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中有著十分廣泛的應(yīng)用，相對(duì)來(lái)講，其技術(shù)和工藝更為成熟完善一些，所呈現(xiàn)出的產(chǎn)品純度相對(duì)來(lái)說(shuō)更高，與天然氣提純所需要的膜分離技術(shù)進(jìn)行對(duì)比，能夠充分看出，它有著更為明顯的優(yōu)勢(shì)，所以其應(yīng)用范圍更廣。

通過(guò)以上3種比較典型的煤化工工藝的相關(guān)流程和優(yōu)劣勢(shì)進(jìn)行對(duì)比，能夠明顯看出，兩步法合成二甲醚和煤制合成天然氣所涉及的制作流程相對(duì)來(lái)說(shuō)比較繁雜，制作周期長(zhǎng)，設(shè)備更多，所涉及的成本和投資相對(duì)來(lái)說(shuō)更高一些，相應(yīng)的工藝更為復(fù)雜，在具體的生產(chǎn)過(guò)程中有著很多方面的不確定性因素，存在著顯著的不可控性和可變性。相比較而言，一步法合成二甲醚的流程相對(duì)來(lái)說(shuō)更簡(jiǎn)明，周期有大幅度降低，所涉及的設(shè)備相對(duì)來(lái)說(shuō)更少一些，因此投資成本也會(huì)切實(shí)越低，在具體的生產(chǎn)和操作過(guò)程中所涉及的不確定性以及可變性因素相對(duì)來(lái)說(shuō)更少，能夠確保各項(xiàng)操作平穩(wěn)有序的推進(jìn)，從而呈現(xiàn)出應(yīng)有的效益和目標(biāo)。所以，在煤化工工藝方面，這三種比較典型的煤化工工藝技術(shù)中，一步法合成二甲醚有著更為明顯的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，其應(yīng)用范圍更廣，應(yīng)用效益更顯著，所以在實(shí)踐的過(guò)程中要盡可能選用該方法，以此使煤化工產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)更持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展，有更大的創(chuàng)新效益。

2 能量轉(zhuǎn)化率分析

通過(guò)對(duì)變換工段的能量損失進(jìn)行分析，且在這個(gè)過(guò)程中主要比較制二甲醚、制天然氣等相關(guān)的能量損失的具體情況，也針對(duì)甲醇洗工段能耗以及合成工段能耗等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析和對(duì)比，切實(shí)有效地把握三種典型的煤化工工藝放熱量的相關(guān)內(nèi)容，能夠充分看出，一步法和兩步法合成二甲醚在合成工段中所釋放出的熱量是保持一致的，大體上相同。從實(shí)踐中來(lái)看，在合成天然氣所放出的熱量要比上述兩種煤化工工藝所釋放出的熱量多50%左右。通過(guò)此項(xiàng)內(nèi)容能夠充分看出，合成二甲醚在具體操作過(guò)程中所釋放出的熱量要十分明顯的少于煤制合成的天然氣，并且能夠在更大程度上將能量在產(chǎn)品中進(jìn)行保留和儲(chǔ)存，且使其呈現(xiàn)出更高的能量轉(zhuǎn)化率。同時(shí)，也可以有效看出，在合成二甲醚和煤制合成天然氣的相關(guān)操作過(guò)程中，合成二甲醚所呈現(xiàn)出的產(chǎn)值相對(duì)來(lái)說(shuō)更高一些，煤制合成天然氣的操作費(fèi)用和投資成本也更高，所以煤制二甲醚所呈現(xiàn)出的經(jīng)濟(jì)效益更為顯著，比煤制合成天然氣有十分明顯的提升。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上文的分析，我們能夠進(jìn)一步總結(jié)得知，二甲醚是最為清潔的一種民用燃?xì)夂凸I(yè)原料，同時(shí)能夠更有效的作為機(jī)動(dòng)車柴油的替代品，它的熱值更高，燃燒起來(lái)更為充分，而且沒(méi)有殘液存留，有著更為顯著的環(huán)保性能，同時(shí)，能夠和柴油在任何比例下進(jìn)行充分的混合，相對(duì)來(lái)說(shuō)成本更低，更為廉價(jià)，符合經(jīng)濟(jì)性合理性原理。一步法合成二甲醚和其他兩種工藝進(jìn)行比較而言，其能量轉(zhuǎn)化率是最高的，同時(shí)它的產(chǎn)品更為多樣化，豐富化，所需要的投資成本更少，這是突出的優(yōu)點(diǎn)，需要著重關(guān)注。合成二甲醚所呈現(xiàn)出的經(jīng)濟(jì)效益比較良好，同時(shí)在符合相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之后，能夠在民用燃料和汽車燃油領(lǐng)域中得到更有效的應(yīng)用。因此可以看出，二甲醚有著巨大的市場(chǎng)潛力，其發(fā)展空間巨大。從整體上來(lái)看，一步法合成二甲醚所具有的競(jìng)爭(zhēng)力是最大的，所呈現(xiàn)出的應(yīng)用前景和市場(chǎng)空間也更為廣闊，適合進(jìn)行投資進(jìn)場(chǎng)，以此在更大程度上提升企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。