天然氣制甲醇裝置能耗分析與節(jié)能途徑探討

李博 （大慶油田化工集團(tuán)甲醇分公司， 黑龍江 大慶 163000）

天然氣制甲醇裝置能耗分析與節(jié)能途徑探討

李博 （大慶油田化工集團(tuán)甲醇分公司， 黑龍江 大慶 163000）

甲醇是工業(yè)生產(chǎn)中最為重要的基礎(chǔ)原料，主要通過天然氣和煤合成。近年來，甲醇生產(chǎn)供大于求，市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。為了提升甲醇生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)利益，需要降低甲醇生產(chǎn)的成本，通過特殊的裝置實(shí)現(xiàn)甲醇生產(chǎn)的能耗分析，以實(shí)現(xiàn)甲醇生產(chǎn)的節(jié)能減排。基于此，本文將對(duì)天然氣制甲醇裝置的能耗分析進(jìn)行研究，并且探討節(jié)能途徑。

天然氣制甲醇裝置；能耗分析；節(jié)能途徑；探討

目前，在我國(guó)很多甲醇裝置比較落后，與先進(jìn)國(guó)家相比，甲醇生產(chǎn)失去競(jìng)爭(zhēng)力，嚴(yán)重的阻礙著我國(guó)甲醇工藝的發(fā)展與進(jìn)步。為了提升我國(guó)甲醇生產(chǎn)效果，需要從天然氣制甲醇的裝置上入手，對(duì)甲醇生產(chǎn)中的能源問題進(jìn)行分析。因此，在本文中對(duì)健康環(huán)境下的甲醇生產(chǎn)以及制備能耗進(jìn)行分析，分析其能源節(jié)約的新途徑。

1　天然氣制甲醇裝置能耗分析

以中海石油企業(yè)制甲醇的能耗量為例進(jìn)行分析，在中海石油年產(chǎn)80萬(wàn)噸甲醇裝置中，其制甲醇的能源種類有以下幾種：天然氣、電、冷卻水、脫鹽水、蒸汽、儀表空氣、氮?dú)狻Ｍㄟ^計(jì)算，以及對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)文件的調(diào)查，制甲醇裝置中的能源消耗如下，在工業(yè)生產(chǎn)消費(fèi)能源方面：原料天然氣的年耗量為78963×104Nm3/年、燃料天然氣的年耗量為30562×104Nm3/年、電能的年耗量為1200×104kWh/年；能源加工轉(zhuǎn)換產(chǎn)出方面：輸出中壓蒸汽年耗量為-32.6×104t/年、輸出工藝?yán)淠簽?81.1×104t/年、輸入低壓蒸汽為26.6×104t/年、儀表空氣的年耗量為500×104Nm3/年。

2　天然氣制甲醇裝置節(jié)能降耗

在本工藝裝置中主要的消耗為天然氣，在工藝技術(shù)成熟的基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)可靠而先進(jìn)的甲醇生產(chǎn)技術(shù)，需要在工藝上采取一系列的節(jié)能措施。具體的節(jié)能措施有：提升蒸汽轉(zhuǎn)換溫度，降低原料氣在制甲醇中的消耗與應(yīng)用；減少低壓蒸汽的實(shí)際消耗；采用先進(jìn)的甲醇合成工藝，合成塔廢熱副產(chǎn)品中的壓蒸汽；在生產(chǎn)裝置中增加甲醇回收塔，提升甲醇的回收率，減少損耗。此外，還可以通過高效率的機(jī)泵，以有效的減少功耗［1］。

（1）制甲醇環(huán)節(jié)增加氫氣的產(chǎn)量，提高PSA轉(zhuǎn)換效率 在工業(yè)制甲醇的環(huán)節(jié)中，還會(huì)產(chǎn)生很多氫氣，如果不對(duì)裝置中所產(chǎn)生的氫氣進(jìn)行回收，將會(huì)造成大量的氫氣能源浪費(fèi)。因此在天然氣制甲醇的環(huán)節(jié)中，需要采用變壓吸附技術(shù)，將制甲醇環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氮?dú)獾入s質(zhì)進(jìn)行脫除與分離，對(duì)雜質(zhì)中所包含的氫氣進(jìn)行充分的回收。對(duì)變壓吸附技術(shù)的原理進(jìn)行分析，該技術(shù)能夠在所設(shè)定的溫度和壓力下，對(duì)不同類型的雜質(zhì)進(jìn)行吸附，并且不同物質(zhì)的吸附量不同。在這樣的基礎(chǔ)上，就能夠?qū)崿F(xiàn)不同物質(zhì)的分離。同時(shí)進(jìn)行壓力變換，在壓力比較小的情況下，雜質(zhì)的吸附量也隨之減少，當(dāng)壓力降低到一定的程度時(shí)，還能夠促進(jìn)吸附劑再生。在系統(tǒng)工況比較穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，PSA出口的氫氣量能夠維持在數(shù)小時(shí)以上，并且在轉(zhuǎn)化負(fù)荷比較穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，對(duì)PSA系統(tǒng)不同的運(yùn)行狀況和粗甲醇產(chǎn)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，并且收集相關(guān)的數(shù)據(jù)。發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)化負(fù)荷基本不變的基礎(chǔ)上，PSA 系統(tǒng)的回收的氫氣量越多。在對(duì)PSA參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整時(shí)，系統(tǒng)所回收的氫氣產(chǎn)量持續(xù)增加［2］。

（2）轉(zhuǎn)化爐管排溫差的平衡化處理 在工業(yè)生產(chǎn)甲醇的環(huán)節(jié)中，蒸汽轉(zhuǎn)化爐是主要的設(shè)備之一，在該設(shè)備中存在著較多的能耗損失。為了分析該設(shè)備的能耗與進(jìn)行節(jié)能處理，需要對(duì)熱效率進(jìn)行分析，熱效率對(duì)于石油化工裝置而言，是能夠代表著裝置先進(jìn)性的重要指標(biāo)。那么在進(jìn)行天然氣制甲醇裝置的能耗分析中，提升轉(zhuǎn)化爐的熱效率就意味著節(jié)省燃料以及節(jié)約成本。那么提升轉(zhuǎn)化爐的熱效率是天然氣制甲醇裝置節(jié)能的關(guān)鍵之處。經(jīng)過實(shí)際調(diào)查，制甲醇裝置的轉(zhuǎn)化爐南面溫差比較小，而與之相對(duì)應(yīng)的北面溫差卻大很多，能夠超出設(shè)計(jì)值的20℃左右。同時(shí)設(shè)備長(zhǎng)期在溫差比較大的環(huán)境中運(yùn)行，在大環(huán)境溫度不穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，將會(huì)出現(xiàn)局部溫度過高，設(shè)備管的受力不均。在這樣的基礎(chǔ)上，將會(huì)嚴(yán)重的影響到轉(zhuǎn)換爐的整體效率，設(shè)備的使用壽命將會(huì)降低［3］。

（3）提高中壓蒸汽管網(wǎng)的做功效率 提高中壓蒸汽管網(wǎng)的做工效率能夠有效的降低制甲醇裝置運(yùn)行的能耗損。當(dāng)中壓蒸汽操作壓力低于設(shè)計(jì)值、低壓蒸汽壓力高于設(shè)計(jì)值時(shí)，需要將中壓蒸汽管網(wǎng)的壓力有效提升，并且將低壓蒸汽管網(wǎng)的壓力壓低，才能將蒸汽做工功效率提升上來［4］。

3　結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在本文中，對(duì)天然氣制甲醇裝置的能耗分布進(jìn)行分析，天然氣、電、冷卻水、脫鹽水、蒸汽、儀表空氣、氮?dú)獾榷寄茉磽p耗。為了降低能源損耗，可用的節(jié)能措施有：提升蒸汽轉(zhuǎn)換溫度，降低原料氣在制甲醇中的消耗與應(yīng)用；減少低壓蒸汽的實(shí)際消耗；采用先進(jìn)的甲醇合成工藝，合成塔廢熱副產(chǎn)品中的壓蒸汽；在生產(chǎn)裝置中增加甲醇回收塔，提升甲醇的回收率，減少損耗。此外，還可以通過高效率的機(jī)泵，以有效的減少功耗。本文中主要介紹了制甲醇環(huán)節(jié)增加氫氣的產(chǎn)量，提高PSA轉(zhuǎn)換效率、轉(zhuǎn)化爐管排溫差的平衡化處理、提高中壓蒸汽管網(wǎng)的做功效率等措施。

［1］劉永健，何暢，馮霄，王季秋，李安學(xué).煤制合成天然氣裝置能耗分析與節(jié)能途徑探討［J］.化工進(jìn)展，2013，01：48-53+103.

［2］何茜，臧天天，成科.天然氣制甲醇裝置能耗分析與節(jié)能途徑研究［J］.化工管理，2015，04：157.

［3］黨美娟.CNG加氣站能耗分析與節(jié)能途徑研究［D］.西南石油大學(xué)，2015.

［4］王沛.分析天然氣制甲醇裝置轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的節(jié)能技改［J］.化工管理，2016，05：222.