煤制甲醇生產(chǎn)工藝優(yōu)化與節(jié)能減排措施

王偉沖

（河南龍宇煤化工有限公司，河南永城 476600）

甲醇（CH3OH）是一種非常重要的工業(yè)原料，是HCHO、CH3COOH、CH3NH2、CH3Cl以及合成橡膠等多種重要化工產(chǎn)品的合成原料，具有非常大的需求量以及上下游產(chǎn)業(yè)鏈。另外，甲醇還是目前被認(rèn)為最可能替代石油的能源產(chǎn)品。這主要是因?yàn)榧状季哂蟹浅８叩哪芰咳紵担軌蛞匀魏蔚谋壤推瓦M(jìn)行融合，同時(shí)由于其不含硫元素，因此燃燒產(chǎn)物為碳?xì)浠衔?，具有非常高的環(huán)保價(jià)值。煤制甲醇是目前最為常用的一種甲醇工業(yè)生產(chǎn)工藝，具有生產(chǎn)量大、效率高等優(yōu)點(diǎn)。但是目前眾多的化工企業(yè)由于設(shè)備和工藝技術(shù)的原因，進(jìn)行煤制甲醇的生產(chǎn)時(shí)，經(jīng)常會(huì)伴隨著能耗高和“三廢”高等問題。嚴(yán)重阻礙了我國煤制甲醇工業(yè)的發(fā)展。

1 目前煤制甲醇工藝流程和特點(diǎn)

本文以某國有化工企業(yè)的煤制甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)工藝為背景，就如何優(yōu)化生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排進(jìn)行研究。該企業(yè)的煤制甲醇的生產(chǎn)系統(tǒng)由空分、氣化、變換、凈化、硫回收、甲醇合成等多個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)組成，如圖1所示。

圖1 煤制甲醇生產(chǎn)系統(tǒng)

如圖1所示，煤制甲醇的生產(chǎn)工藝在生產(chǎn)甲醇的同時(shí)會(huì)消耗大量的H2O資源，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生許多的固、氣、液排放物，在排放的液體中含有許多的Ar、P、S元素，氣體中有N2、H2S、CO等有害氣體，對環(huán)境具有十分大的破壞作用。

2 節(jié)能減排生產(chǎn)工藝優(yōu)化措施

2.1 優(yōu)化原則

①合成生產(chǎn)1.9MPa蒸汽，提高蒸汽壓力促進(jìn)循環(huán)透氣，提高系統(tǒng)節(jié)能效率；②將系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)透氣，通過膜分離、PSA從弛放氣、非滲透氣來提高氣體中H2的回收和循環(huán)利用效率，減少CO等氣體的排放；③通過增加空冷換熱的技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)對水資源的冷凝回收循環(huán)利用；④將煤制甲醇生產(chǎn)的副產(chǎn)品進(jìn)行循環(huán)利用，如閃蒸蒸汽、未凝汽、PSA廢氣等重新加熱作為燃料利用，即能減少有害物質(zhì)的排放又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)；⑤優(yōu)化生產(chǎn)工藝加強(qiáng)對廢棄的處置措施，如通過火炬設(shè)備處理防止廢氣的排放[1-2]。

2.2 具體節(jié)能減排測量

2.2.1 節(jié)水優(yōu)化

對目前煤制甲醇生產(chǎn)工藝水資源消耗過大的問題進(jìn)行優(yōu)化，可以從以下幾個(gè)方面開展。①優(yōu)化工藝流程，增加空冷換熱裝置對水蒸氣進(jìn)行回收；②通過對生產(chǎn)工藝的分析，循環(huán)使用蒸汽冷凝水、透平冷凝水來減少脫鹽水的使用量進(jìn)而減少水的消耗量；③優(yōu)化生產(chǎn)設(shè)備，采用節(jié)水型生產(chǎn)裝置。

2.2.2 廢氣優(yōu)化

煤制甲醇的生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生多種氣體，其中有大量的N2、H2S、 CO等有害氣體。此時(shí)可以采用在生產(chǎn)系統(tǒng)中增加火炬系統(tǒng)來對有害氣體的處理和轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)無害化處理。煤制甲醇的有害氣體優(yōu)化工藝措施為：將生產(chǎn)系統(tǒng)中的未凝氣、閃蒸蒸汽作為燃料進(jìn)行回收利用，例如生產(chǎn)尾氣中的氮?dú)狻錃?、甲烷、HCOOCH3、CH3OH等氣體就可以作為燃料從而減少能源消耗。具體優(yōu)化措施為通過膜對煤制甲醇生產(chǎn)過程中合成的高純度的H2進(jìn)行捕捉吸收。對于低純度的其他氣體采用吸附模塊來對氣體進(jìn)行提純，然后通過OCU來對提純的氣體進(jìn)行凈化分離。具體的廢氣優(yōu)化工藝流程如圖2所示。

圖2 廢氣回收處理流程

2.2.3 廢液優(yōu)化

煤制甲醇的生產(chǎn)廢液分為生活污水和工業(yè)生產(chǎn)污水兩個(gè)部分，其中主要為工業(yè)生產(chǎn)污水。工業(yè)生產(chǎn)污水對環(huán)境影響最大，必須進(jìn)行污水優(yōu)化處理之后才能排放。結(jié)合煤制甲醇生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，將廢液的處理分為三個(gè)步驟進(jìn)行，分別為生活污水處理、生產(chǎn)廢液初處理、廢液深處理及故障應(yīng)急處理。污水的處理采用污水處理廠清理、現(xiàn)場脫鹽循環(huán)利用等措施組成。

2.2.4 廢渣優(yōu)化

煤制甲醇中同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生很多的廢渣，其中主要為煤制甲醇中各種添加催化劑廢渣，如脫氯產(chǎn)生的催化劑氧化銅、凈化處理的催化劑氧化鋅、甲醇在反應(yīng)塔中進(jìn)行催化反應(yīng)的催化劑氧化銅，以及甲醇的裂解反應(yīng)過程中的催化劑鋁鈉等，對于吸收塔中產(chǎn)生的固體廢渣為洗后劑的廢渣，沒有利用價(jià)值，采用無害化填埋處理。

2.2.5 噪音優(yōu)化

煤制甲醇生產(chǎn)中會(huì)有大量的壓縮機(jī)同時(shí)工作難以避免的會(huì)產(chǎn)生噪音。對噪音的處理和優(yōu)化措施可以采用對生產(chǎn)流程進(jìn)行優(yōu)化，重新對煤制甲醇的生產(chǎn)工地的平面布局進(jìn)行優(yōu)化，將噪音較大的設(shè)備遠(yuǎn)離人員集聚區(qū)，增加隔音設(shè)備減少噪音的傳播。其次，采用更加靜音的生產(chǎn)設(shè)備也是必要和合理的。

3 實(shí)際應(yīng)用情況

某國有化工企業(yè)通過對煤制甲醇節(jié)能減排的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化，優(yōu)化后的生產(chǎn)工藝如圖3所示。實(shí)際表明，優(yōu)化后的煤制甲醇的生產(chǎn)效率提高了21%，能耗減少了16%，具有十分顯著的效果，值得推廣應(yīng)用[3]。

4 結(jié)論

通過對煤制甲醇的生產(chǎn)工藝流程和目前生產(chǎn)過程中存在的問題進(jìn)行分析，以實(shí)際的企業(yè)為工程背景。對煤制甲醇的生產(chǎn)的節(jié)能減排優(yōu)化措施進(jìn)行了初步的分析，并對煤制甲醇中的節(jié)水、廢液、廢氣、廢渣、噪音等嚴(yán)重影響環(huán)境的生產(chǎn)工藝流程提出了優(yōu)化建議，實(shí)踐證明具有非常好的節(jié)能減排優(yōu)化效果。

圖3 優(yōu)化后的煤制甲醇生產(chǎn)工藝