淺議甲醇生產中節能技術的應用

艾龍(華電榆林天然氣化工有限責任公司，陜西 榆林 719000)

隨著時代的發展和工業的進步，生產各種材料的需求量也越來越大，甲醇作為一項重要的工業原料，近些年的使用率也在逐步提升。但是，在甲醇的生產工藝上還存在著能源的巨大浪費，本文就結合某公司的甲醇生產工藝對這個問題進行如下的探究。

1 甲醇的制備工藝

由于我國煤炭資源的儲量相對巨大，在生產甲醇時，常常用煤來作為原料。首先，通過低壓產甲醇的方法，將煤轉化為一氧化碳和氫氣，再經過催化作用合成產生甲醇。這種方法實現了低溫低壓產甲醇，對于反應的控制也相對更容易，因而得到廣泛的應用。

2 節能技術的應用

以某公司為例，該公司甲醇的生產量為300kt/a，甲醇制備過程中的節能技術主要可以從以下幾個反應階段來進行:

2.1 氣化階段進行的節能操作

通常情況下，在制備甲醇的氣化階段所采用的技術是非熔渣-熔渣的分級氣化，以水煤漿作為氣化的主要原料。該工藝要求用純氧進行氣化，同時保證環境所處的壓力控制在4MPa。在進行節能設置時，常常會在這一階段取消原有的換熱器。在這一階段的正常工序中，會有一臺煤氣廢熱鍋爐將熱量進行有效的回收利用，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，對于汽氣比也不會造成太大的影響，同時也可以保證變換階段的正常運行。通過取消高壓換熱器可以使生產的含灰蒸汽進行兩部分的利用:一部分輸送到變換階段用作汽提蒸汽，另外一部分應用到氣化除氧器中。通過一段時間的試驗運行，可以發現采用這種方法進行的氣化階段產生煤氣的溫度值、汽氣比與設計規定值相同，符合設計要求。高壓閃蒸罐中產生的蒸汽量每小時在10噸左右，蒸汽壓力在0.5MPa，可以對其進行全部的回收和利用，如果按照一家企業一小時可以生產甲醇20噸計算，就可以實現節省1.4噸重的煤炭原料，節能效果非常可觀。

2.2 變換階段進行的節能操作

在設計中的變換階段，主要采用的是全氣量的部分變換，這要求水煤氣在經過變換之后，其中一氧化碳的體積分數要保證在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，這時周圍的環境溫度大約為210℃。煤氣在進入變換爐進行變換之前，要在廢熱鍋爐中進行提前降溫，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的平均速度進入低壓蒸汽管網。煤氣經過廢熱鍋爐降溫之后進入分離器，通過冷凝液的增壓泵將分離出的冷凝液輸入進洗滌塔中。相比于直接把冷凝液經過減壓操作輸送入氣化灰水槽再送入洗滌塔中相比，這種方式大大節約了動力電能的消耗。

變換器經過變換爐之后要被輸送至熱交換器中進行換熱操作，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入有機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壓力進行控制來保證變換氣的溫度達到設計要求。在生產蒸汽時，變換器的余熱鍋爐能夠保證生產速度每小時10噸左右，可以保證蒸汽完全輸送至蒸汽管網中。變換氣從水解槽輸送出來時的溫度大約在180℃左右，但是進入到脫硫系統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換熱器來進行二次的降溫，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，經過鍋爐給水溫度的影響溫度又會重新升高到150攝氏度左右，這時就需要進行二次變換，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從原有的60攝氏度提升至110攝氏度左右。

2.3 合成系統進行的節能操作

在這一系統中，工藝主要是通過管殼式合成反應器來實現對甲醇的合成，這也是整個生產工藝中的最后一道工序。在這一過程中，需要在反應器的管內加入一定量的催化劑，在管外會在反應過程中生成一些蒸汽，操作人員可以根據這些蒸汽產生的壓力來對催化床的溫度進行合理有效的控制。當蒸汽的產生速度為每小時2.5Mpa時，對應的蒸汽量應該為15t。合成塔進出口處的氣體需要進行換熱，換熱后的溫度可以保證在100攝氏度左右，這時就能夠使用脫鹽水來回收其中產生的熱量并加以利用。脫鹽水回收熱量之后，溫度會有小幅度的提升，會從原有的30攝氏度上升到70攝氏度左右，這時就需要利用循環冷凝水對其進行冷凝。

在合成系統中釋放的馳放氣每小時會達到3800m3，正常情況下這部分的馳放氣都會被送至提氫裝置，為了實現能源的節約，可以將馳放氣直接輸送到合成氨的裝置——壓縮機中，這樣做在簡化工序的同時，也做到了資源的回收利用，提升了氣體的回收利用效率，對應的氨產量也得到了顯著的提高。

3 結語

綜上所述，在當前普遍應用的甲醇生產工藝中，在反應的不同階段都可以進行節能技術的應用，這不僅僅提升了甲醇的生產效率，也最大程度地實現了資源的節約，控制了原材料的投入成本，符合經濟的可持續發展原則。

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

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