天然氣制甲醇裝置能耗分析與節(jié)能途徑研究

何茜臧天天成科（.陜西燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司， 陜西 西安 7006; .中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司, 河南 洛陽(yáng) 470）

天然氣制甲醇裝置能耗分析與節(jié)能途徑研究

何茜1臧天天2成科2（1.陜西燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司， 陜西 西安 710016; 2.中國(guó)石油化工股份有限公司洛陽(yáng)分公司, 河南 洛陽(yáng) 471012）

本文簡(jiǎn)要闡述了天然氣制甲醇工藝的發(fā)展情況和能源分析，并以此為基礎(chǔ)從技術(shù)層面上探討了天然氣制甲醇的節(jié)能策略，為我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的完善與發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。

天然氣制甲醇；生產(chǎn)裝置；能耗分析；節(jié)能途徑

1 天然氣制甲醇工藝的發(fā)展情況

現(xiàn)階段，以天然氣為主要原料的甲醇制備工藝可分為三種類型，分別為蒸汽催化與轉(zhuǎn)化、氧氣轉(zhuǎn)化與熱交換器轉(zhuǎn)化，其中蒸汽催化轉(zhuǎn)化還包括預(yù)轉(zhuǎn)化和聯(lián)合轉(zhuǎn)化，氧氣轉(zhuǎn)化包括自熱式與催化式。蒸汽催化轉(zhuǎn)化制備工藝得到了非常廣泛的應(yīng)用，在世界范圍內(nèi)占據(jù)著較大的比重，約占80%。 但該制備工藝長(zhǎng)期存在能耗大、原料利用率低下等問(wèn)題。在國(guó)內(nèi)，大部分甲醇制備裝置還過(guò)于落后，與先進(jìn)的制備裝置不可同日而語(yǔ)，基本喪失競(jìng)爭(zhēng)的資本，使得我國(guó)的甲醇制備工藝遲遲得不到進(jìn)步與發(fā)展。因此，我國(guó)應(yīng)對(duì)甲醇制備與生產(chǎn)引起高度的重視，結(jié)合實(shí)際情況做出必要的整改和優(yōu)化，一方面是為了提高甲醇的制備與生產(chǎn)效率，另一方面是為了有效控制制備甲醇時(shí)所需的能源，使甲醇制備與生產(chǎn)在良好的環(huán)境下健康發(fā)展。

2 對(duì)天然氣制甲醇所需能耗的分析

一般而言，天然氣制甲醇所需主要能源有天然氣、電、水和蒸汽等。在實(shí)際情況中，甲醇制備能耗實(shí)際上就是天然氣的能耗。隨著科技的不斷發(fā)展，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中的甲烷轉(zhuǎn)化率已經(jīng)得到了顯著的提高，所以在降低能耗方面并不存在較大的空間，因此，在制備與生產(chǎn)甲醇的過(guò)程中想要控制天然氣的能耗，還需從降低燃料的消耗入手。統(tǒng)計(jì)顯示，天然氣原料的消耗量持續(xù)增加，在能源總量中占據(jù)這極大的比重，已經(jīng)超過(guò)了74983萬(wàn)Nm3，而天然氣燃料的消耗量也再創(chuàng)新高，達(dá)到了30892萬(wàn)Nm3。從水資源消耗的角度講，每年用于制備甲醇的水量為12537.6萬(wàn)m3，另外蒸汽的消耗量達(dá)到了480萬(wàn)Nm3。相關(guān)研究表明，在制備的過(guò)程中，天然氣基本不可能實(shí)現(xiàn)完成轉(zhuǎn)化，制備所生產(chǎn)的馳放氣也不會(huì)達(dá)到零排放的高度，粗甲醇的提純更不會(huì)做到100%，而且粗甲醇中或多或少都會(huì)存在一定量的雜醇，天然氣制甲醇過(guò)程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)碳損失的情況。

3 從技術(shù)情況分析如何節(jié)能

（1）提升系統(tǒng)運(yùn)行效率 在天然氣制甲醇裝置中，變壓吸附裝置的作用是將天然氣原料中存在的不同雜質(zhì)全部分離出去，在天然氣原料中常見的雜質(zhì)有二氧化碳、甲烷等，將雜質(zhì)進(jìn)行妥善的分離和脫除可有效提高氫氣的回收率。由于天然氣原料中并不含有大量的甲烷，所以合成系統(tǒng)生成氣的碳?xì)浔容^低。充分利用變壓吸附裝置，將制備生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的馳放氣實(shí)施氫氣回收，從而有效降低甲醇的生產(chǎn)成本，還可獲得足量的氫氣，達(dá)到提高甲醇綜合產(chǎn)量的根本目的。在實(shí)際操作中，根據(jù)要求對(duì)變壓吸附裝置的實(shí)際運(yùn)行效率實(shí)施適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，可大幅提高甲醇的生產(chǎn)效率，有效較低能耗，起到節(jié)能的作用。

（2）改變轉(zhuǎn)化爐的熱效率 在天然氣制甲醇過(guò)程中，蒸汽轉(zhuǎn)化裝置具有十分重要的作用，是制備與生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，同時(shí)也是主要的燃料消耗設(shè)備，大部分燃料都會(huì)運(yùn)用在蒸汽轉(zhuǎn)化上。蒸汽轉(zhuǎn)化裝置的熱效率標(biāo)志著裝置的先進(jìn)程度，對(duì)能耗也具有直接的影響，因此提高蒸汽轉(zhuǎn)化裝置的實(shí)際熱效率是減少能耗的有效舉措，得到業(yè)內(nèi)人士的廣泛認(rèn)同。在實(shí)際工作中，可采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄆ胶庹羝D(zhuǎn)化裝置管排溫差，從而達(dá)到提高熱效率的目的，在操作時(shí)，應(yīng)時(shí)刻留意窺視孔是否處于關(guān)閉的狀態(tài)，根據(jù)實(shí)際狀況按照規(guī)范調(diào)節(jié)裝置的考克閥，同時(shí)確保風(fēng)門擋板打開了適宜的角度，最后采用調(diào)節(jié)燒嘴前風(fēng)門打開角度的方式降低裝置的溫差。妥善完成裝置管排溫差的平衡工作，可大幅提高裝置的實(shí)際熱效率，有效減少生產(chǎn)所需燃?xì)饬浚嵘a(chǎn)工藝的整體經(jīng)濟(jì)水平。

（3）降低蒸汽消耗 在蒸汽管網(wǎng)的正常運(yùn)行中，蒸汽供應(yīng)緊張是十分常見的問(wèn)題之一。實(shí)踐證明，適當(dāng)提升中壓管的壓力，并減小低壓管的壓力，可以有效降低背壓，從而減少蒸汽的流失，提高效率，確保蒸汽的有效利用。不僅如此，還可以適當(dāng)提升中壓蒸汽的實(shí)際溫度達(dá)到提高效率的目的。研究表明，中壓蒸汽的實(shí)際溫度每提升4.5℃即可節(jié)省蒸汽用量約0.4T/H，而且蒸汽溫度的升高還能有效減少循環(huán)水透平蒸汽所消耗的能源。另外，在裝置正常運(yùn)行時(shí)適當(dāng)降低裝置的給水透平轉(zhuǎn)速可提高裝置給水的安全性和可靠性。

4 結(jié)語(yǔ)

在社會(huì)與經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，天然氣制甲醇正向高效節(jié)能的方向邁進(jìn)，在實(shí)際工作中，對(duì)天然氣原料的消耗進(jìn)行針對(duì)性的分析和研究，通過(guò)提高變壓吸附裝置實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)效率、完善管排溫差平衡以及提高蒸汽溫壓等方式達(dá)到提高能源利用率的目的。

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①何茜(1988-)，陜西西安人，助理工程師，化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)從事天然氣化工技術(shù)管理。②臧天天(1988-)，女，化學(xué)工程與工藝專業(yè)，現(xiàn)從事生產(chǎn)方面的工作，助理工程師。③成科，男，1994年畢業(yè)于甘肅工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)及制造專業(yè)，2007年畢業(yè)于中國(guó)人民大學(xué)MBA專業(yè)，現(xiàn)從事設(shè)備管理工作，高級(jí)工程師。