淺談煤氣化制甲醇工藝中夾點技術

王慶營（兗礦新疆能化有限公司，新疆 烏魯木齊 830011）

淺談煤氣化制甲醇工藝中夾點技術

王慶營（兗礦新疆能化有限公司，新疆 烏魯木齊 830011）

文章探討了各單元的工藝優化方向，以及節能潛力，對甲醇合成、渣水處理單元、單元消耗工藝工程、低溫甲醇洗單元、變換熱回收單元的目標值及設計值進行了探討，針對媒氣化制甲醇工藝中的夾點技術進行探究。

夾點技術；節能；煤氣制甲醇

煤化屬于一種能耗及水耗都較高的行業，需要積極的推廣節能減排技術，是為了保證煤化工企業可以持續的發展下去，降低水耗及能耗。兗礦新疆煤化工有限公司為年產30萬噸甲醇、30萬噸合成氨和52萬噸尿素的醇氨聯產企業。通過使用夾點技術，分析造成能源不合理使用的根本原因，可以較大程度上改變能源使用比較脆弱的地方，促使方案的有效性及可行性得到不斷的優化，促使節能改造的潛力得到較好的改觀。

1 夾點技術

夾點下的一個子系統，是熱源系統，可以達到零度的是位于夾點處的熱流量值，系統外界的任何熱量都不會流入，其中的熱量因為冷卻公用工程帶走。可以使用Q來進行表示的，是跨越夾點的熱量傳遞形式，在此時會有相互的換熱匹配發生，關于夾點位置上下的熱物流及冷物流，實現熱平衡跨越，主要是通過夾點上的兩個子系統。因此，需要在設計的時候，保持在傳熱時，不可以有跨越夾點的情況出現；公用工程加熱器是不可以設置在夾點上、下的位置上的，從而就保證了工程量達到最小值。

2 媒氣化制甲醇工藝中夾點技術的應用

2.1 低溫甲醇洗單元

為了滿足甲醇合成的有關標準，以及促使凈化氣的質量得到不斷提升，從而需要將煤氣中的有害氣體清洗掉，這是低溫甲醇洗。在低溫甲醇洗中，低溫物流是所有物流數據中占據絕大多數的，使用丙稀價格較高的，是在冷公用工程進行冷卻處理的時候。最小傳溫差被確定為5℃，是當計算出冷公用工程的有關費用之后，將夾點設計的基本原理為根據，可以達到102.5℃，是冷熱物流復合曲線夾點溫度，假設會促使冷卻工程及加熱工程的耗能不段上升的，是當傳熱跨越了夾點的時候。按照夾點設計的基本性原理，需要增加換熱器，會有引起流股分割的情況發生的，是當倘若夾點不允許有一點能量流過的時候，盡管跨越可以達到最小工程量的標準，從而按照上述情況，就會增加設備的投資成本，促使流程變得比較的復雜。因此，需要對設備投資、運行費用、操作可靠性等要素進行綜合的考慮，當在進行設計優化的時候。

2.2 變換熱回收單元

促使CO和水蒸氣在催化劑的作用之下，有變換反應的出現，將一些水煤氣輸送到變換爐中，轉換成為H2和CO2，從而調節合成反應原料氣中的氫碳比；將粗煤氣的溫度控制在40℃左右，將其傳輸到低溫甲醇洗單元中，最大限度的回收水煤氣的熱量。上述兩點是變換熱回收單元主要的兩個工藝目的。設最小熱溫差為10℃，得到了充分使用的，是冷卻公用工程在變換熱回收單元中，冷、熱物流復合曲線沒有夾點形成，設計值及目標值是完全一致的。發生蒸汽、循環冷卻水都包含于此單元內部冷卻公用工程之中，降低了循環水的使用量，產生更多的中壓蒸汽及低壓蒸汽，通過對廢熱進行最大限度的利用，達到節能的目的。

2.3 多種工藝整合單元

當下對自身工段的能量守恒過度關注的，是煤氣化制甲醇，其有著非常復雜的工藝。在大部分的時候，降低熱量仍然是使用冷卻公用工作，可以實現熱交換的物流很少，除此之外，僅僅可以使用加熱公用工程提升熱量的，是需要熱量的物流。會致使能量損失比較嚴重，當冷公用工程及熱公用工程的使用量，都明顯的增加。要將系統看成一個整體，是為了保證過程工業工程設計，能耗最小、水耗最小，具備的優化潛能越大的情況，是當系統結構復雜程度越高的時候。倘若把熱溫差值設計成11℃，將合成甲醇、變換熱回收單元、精餾、低溫甲醇洗單元、渣水處理單元等當成一個整體，冷卻、熱公用工程的節能效果就可以提升。

3 結語

作為一種有效、簡便的技術手段，分析甲醇工藝的時候，采用夾點技術，可以揭示出可實現的節能潛力，還可以確定能量使用不合理的原因，為工藝改進提供出明確的方向。其中換熱網絡匹配比較合理的，仍然存在一定的優化空間，盡管是低溫甲醇洗單元，所以可以將其物流換熱的方式進行優化和分析；在渣水處理單元的節能潛力是有限的，內部僅僅是需要冷卻公用工程，其換熱網絡問題屬于是閾值問題。然而，為了達到節能的目的，其閃蒸汽可以考慮作為其他工藝單元的熱源；精餾單元及甲醇合成單元的冷卻、加熱公用工程的節能潛力較大，需要綜合考慮其操作可靠性、運行費用、設備投資等影響因素，之后進行優化。煤氣化制甲醇使用夾點技術，不僅可以將節能潛力發揮好，還可以確定能量不合理因素，為改進工藝指明了發展方向，因此是比較科學合理的，將所有的單元看作成為是一個整體，會將系統的節能潛力極大程度的提升。

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