天然氣制甲醇裝置能耗分析與節能途徑探討

張敏(中國石油 青海油田分公司格爾木煉油廠 816000)

前言

當前，石油資源日益衰竭，石油價格持續上漲。因此以天然氣為原料制備化工產品成為解決石油短缺的一個有效途徑。甲醇天然氣制備化工產品中最主要的產品之一，無論在投資。能耗還是成本上，都是當前大眾公認的最佳生產路線，已經占到了全球甲醇產量的百分之九十。本文就天然氣制甲醇的工藝現狀進行了簡單介紹，并且對其裝置能耗分析進行了研究，最后提出了有效的節能途徑，對提高天然氣制甲醇的經濟效益有一定的指導意義

一、天然氣制甲醇工藝現狀

當前，利用天然氣為原料制備甲醇的工藝可以分為三類：蒸汽催化轉化工藝(傳統蒸汽催化轉化、聯合蒸汽催化轉化、預轉化工藝)、氧化轉化工藝(非催化部分氧化、催化部分氧化、自熱式轉化)、熱交換器型轉化工藝(ICI、凱洛格)。其中傳統蒸汽轉化是世界范圍內應用最廣泛的的工藝，能夠占百分之八十。但是，傳統的蒸汽轉化工藝存在能量消耗大、轉化爐使用壽命短等問題。在我國，大多數的甲醇裝置規模相對較小，工業技術也比較落后，能量消耗也相對較高，因此與一般的進口甲醇相比沒有競爭優勢，從而對國內的甲醇工藝構成了一定的威脅。因此，我國應該加強對規模小，工藝技術落后，能耗高，質量差的甲醇企業進行改革，并且加大對甲醇生產的宏觀調控力度，從而使我國的天然氣制甲醇項目產生一定的經濟效益。

二、天然氣制甲醇的能耗分析

通常，天然氣制甲醇裝置的能源主要為天然氣、電、冷卻水、脫鹽水、蒸汽、儀表空氣和氮氣。其中，能耗主要反映在天然氣的消耗上。由于現代工藝已經把甲烷的轉化率控制的很高，因此降低原料天然氣的消耗已經十分有限，所以，降低燃料消耗是降低天然氣制甲醇工藝能耗的主要措施。有學者對中海化學天然氣制甲醇的工藝進行了能耗分析表明，原料天然氣的消耗最高，年消耗在74983萬Nm3，其次是燃料天然氣的用量，年消耗在30892萬Nm3。在水資源消耗方面，冷卻用水占絕大部分，年消耗量在12537.6萬m3，脫鹽水年消耗量僅為181.4萬m3。另外，儀表空氣年消耗在480萬Nm3，低壓氮氣消耗在800 Nm3。王英等人對天然氣制甲醇實際生產過程中的碳損失進行了分析，結果表明，原料天然氣很難做到100%的轉化，馳放氣也不可能做到零排放，粗甲醇中的甲醇也不會完全餾出，再加上粗甲醇中難免產生雜醇等原因，因此實際生產中必然會出現碳損失。

三、天然氣制甲醇裝置節能途徑

1.提高變壓吸附系統的運行效率

變壓吸附裝置主要是將原料中的二氧化碳、一氧化碳、氮氣、甲烷等雜志分離并脫除，從而充分的回收氫氣。由于天然氣組分中的甲烷含量比較低，因此容易導致合成系統的新鮮氣中氫碳比低。利用變壓吸附裝置對合成系統的馳放氣進行氫氣回收，對優化合成系統達到降本增效，提高甲醇產量的目的有很大的幫助。也就是說，適當的調整變壓吸附系統的運行效率，對提高甲醇產量，使裝置達到最大經濟效益，最大程度的降低能耗有著非常重要的意義。

2.提高轉化爐的熱效率

天然氣制甲醇工藝中，蒸汽轉化爐是非常關鍵的設備之一，在燃料消耗方面也占有很大的比例。熱效率是衡量轉化爐先進性的重要指標，直接關系著石油化工裝置能耗的多少，因此采取有效措施提高轉化爐的熱效率是節約燃料和成本的有效途徑，也是提高經濟效率，降低能耗的主要手段。平衡轉化爐的管排溫差是提高轉化爐熱效率的有效措施。平衡轉化爐的管排溫差，就必須要檢查關嚴窺視孔，調節高壓和低壓燃氣考克閥，并且檢查總、次風門擋板開度，并且通過對燒嘴前風門開度的調整縮小溫差。通過對轉化管管排溫差的控制和平衡，能夠有效的提高轉化爐的熱效率，降低燃氣消耗，提高了工藝的經濟效益。

3.降低透平蒸汽消耗

蒸汽系統供應緊張是中壓蒸汽管網主要存在的問題。實踐表明，提高中壓蒸汽管網壓力，降低低壓脹氣管網壓力，降低背壓，對提高蒸汽的做功效率，更有效的利用蒸汽有很大的幫助。另外，適當提高中壓蒸汽的溫度對提高蒸汽做功效率也有很大的幫助。經考察，當中壓管網過熱蒸汽溫度提高4.5℃時能夠使得蒸汽量節省0.4T/H，同時也能夠降低循環水透平中壓蒸汽的消耗量。除此之外，降低鍋爐給水透平轉速對保證鍋爐給水安全也有很好的效果。

結束語

隨著我國國民經濟的快速發展，天然氣制甲醇具有廣泛的用途和經濟效益。對天然氣制甲醇裝置進行能耗分析對探所節能降耗措施有著非常重要的意義。總之，提高變壓吸附系統的運轉效率、平衡轉化爐的管排溫差、提高轉化爐熱效率、優化中壓蒸汽系統等措施都能夠有效的降低天然氣制甲醇裝置的能源消耗。

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