三種典型煤化工工藝比較及能量轉化率分析

郭 琦

（天津話梅糖網絡科技有限公司，天津 300400）

1 三種典型煤化工工藝比較

1.1 相關工藝簡述

通常情況下，煤制合成天然氣和煤制的二甲醚，在合成之前所呈現出的工序流程大體上是保持一致的，都是由空分、變換和甲醇洗等相關內容組成。其中兩步法合成二甲醚是三種典型工藝技術中最早進行工業化生產且呈現出工業化規模效應的。當前針對兩步法合成二甲醚的相關技術而言，從某種程度上來說是最為成熟而且完善的，針對具體的合成流程而言，主要體現在：由甲醇洗來的合成氣在甲醇合成塔中有效合成，轉換成為相對應的粗甲醇，然后再一次對粗甲醇進行精選和蒸餾之后，進一步送到二甲醚合成工段，再一次對其進行充分的分離和處理，之后有效獲取到合格的二甲醚。

針對煤制合成天然氣而言，從根本上來講，它是我國新興的一種煤化工技術。其中，它最主要的反應就是甲烷化，而甲烷化最早是在合成氨工藝中應用的，當前，相對來說，甲烷化的相關技術和工藝也比較成熟完善。煤制天然氣工藝技術目前在美國已經完全實現工業化生產，我國也有了巨大的進步，正在不斷的發展完善之中。具體的合成流程：把甲醇洗來的合成氣在甲烷化爐中進行充分的提取，然后對其進行有針對性的處理和優化，使其成為合成天然氣，然后通過膜分離的方式來有效獲取優質的天然氣資源。

一步法合成二甲醚，在世界范圍內來看，有著很多的專業院校和科研機構對其進行不斷的研究和探索，同時也有很多方面的實驗裝置不斷制作出來，研究進展顯著。當前，從世界范圍內來看，在美國，日本，丹麥等相關公司和科研機構都完成了中試，相信一定會實現規模更加巨大的工業化生產。我國相關機構也針對一步法二甲醚合成的相關技術進行大力的研究和開發，并在實踐的過程中對其進行有效應用。一步法二甲醚的合成：結合具體情況，由甲醇洗來的合成氣在合成塔中同時進行合成二甲醚與合成甲醇的反應，通過相對應的分離處理來有效獲取更為優質的二甲醚和甲醇。然后，針對甲醇而言，使其進一步返回到合成塔中進行再一次的生化反應，當做單獨的產品進行有效銷售。

1.2 三種典型煤化工工藝比較分析

因為合成甲醇要在7～8MPa 的壓力下才能有效實施，因此在甲醇合成工段中，要設置有相對應的合成氣壓縮機，以提升合成氣的壓力。兩步法合成二甲醚和煤制天然氣通常情況下在6MPa 的情況下就可以有效實施，所以針對這樣的情況而言，通過凈化處理的合成氣沒有必要進行壓力的提升，就可以有效進行合成反應，和兩步合成二甲醚進行有針對性的對比，能夠充分看出，它可以有效減少合成氣的壓縮機數量，使設備的投資和運營費用得到充分的降低，實現成本的節約，更符合經濟合理性原則。

因為合成甲烷的化學反應是比較劇烈的，甲烷化的放熱量特別大，在具體的操作過程中有很高的溫度。當前，該項工藝技術大多數都是采取多個反應器，通過對其進行串聯的方式，以此使單純的轉化率進一步提升。同時，要在中間過程的熱量范圍中設置相對應的換熱器，對其進行不斷的降溫。而煤制合成天然氣的甲烷化工段設備相對來說比較多，與此同時，又需要相應的更多的設備和材料，要有更為優良的耐高溫性能，所以針對這樣的情況，煤制合成天然氣所需要的設備和投資相對來說更高一些，所涉及的建造周期往往更長，而一步合成甲醚法所釋放出的熱量相對來說是最少的，由此可見，它所需的熱回收系統設備相對來說也更少一些，比甲烷化系統的設備投資和成本要有大幅度的降低。

煤制二甲醚的產品提純主要是利用精細化處理和蒸餾的操作方式來有效實施的節流技術，在當前的化工業生產過程中有著十分廣泛的應用，相對來講，其技術和工藝更為成熟完善一些，所呈現出的產品純度相對來說更高，與天然氣提純所需要的膜分離技術進行對比，能夠充分看出，它有著更為明顯的優勢，所以其應用范圍更廣。

通過以上3種比較典型的煤化工工藝的相關流程和優劣勢進行對比，能夠明顯看出，兩步法合成二甲醚和煤制合成天然氣所涉及的制作流程相對來說比較繁雜，制作周期長，設備更多，所涉及的成本和投資相對來說更高一些，相應的工藝更為復雜，在具體的生產過程中有著很多方面的不確定性因素，存在著顯著的不可控性和可變性。相比較而言，一步法合成二甲醚的流程相對來說更簡明，周期有大幅度降低，所涉及的設備相對來說更少一些，因此投資成本也會切實越低，在具體的生產和操作過程中所涉及的不確定性以及可變性因素相對來說更少，能夠確保各項操作平穩有序的推進，從而呈現出應有的效益和目標。所以，在煤化工工藝方面，這三種比較典型的煤化工工藝技術中，一步法合成二甲醚有著更為明顯的應用優勢，其應用范圍更廣，應用效益更顯著，所以在實踐的過程中要盡可能選用該方法，以此使煤化工產業實現更持續穩定的發展，有更大的創新效益。

2 能量轉化率分析

通過對變換工段的能量損失進行分析，且在這個過程中主要比較制二甲醚、制天然氣等相關的能量損失的具體情況，也針對甲醇洗工段能耗以及合成工段能耗等相關內容進行分析和對比，切實有效地把握三種典型的煤化工工藝放熱量的相關內容，能夠充分看出，一步法和兩步法合成二甲醚在合成工段中所釋放出的熱量是保持一致的，大體上相同。從實踐中來看，在合成天然氣所放出的熱量要比上述兩種煤化工工藝所釋放出的熱量多50%左右。通過此項內容能夠充分看出，合成二甲醚在具體操作過程中所釋放出的熱量要十分明顯的少于煤制合成的天然氣，并且能夠在更大程度上將能量在產品中進行保留和儲存，且使其呈現出更高的能量轉化率。同時，也可以有效看出，在合成二甲醚和煤制合成天然氣的相關操作過程中，合成二甲醚所呈現出的產值相對來說更高一些，煤制合成天然氣的操作費用和投資成本也更高，所以煤制二甲醚所呈現出的經濟效益更為顯著，比煤制合成天然氣有十分明顯的提升。

3 結語

通過上文的分析，我們能夠進一步總結得知，二甲醚是最為清潔的一種民用燃氣和工業原料，同時能夠更有效的作為機動車柴油的替代品，它的熱值更高，燃燒起來更為充分，而且沒有殘液存留，有著更為顯著的環保性能，同時，能夠和柴油在任何比例下進行充分的混合，相對來說成本更低，更為廉價，符合經濟性合理性原理。一步法合成二甲醚和其他兩種工藝進行比較而言，其能量轉化率是最高的，同時它的產品更為多樣化，豐富化，所需要的投資成本更少，這是突出的優點，需要著重關注。合成二甲醚所呈現出的經濟效益比較良好，同時在符合相應的國家標準之后，能夠在民用燃料和汽車燃油領域中得到更有效的應用。因此可以看出，二甲醚有著巨大的市場潛力，其發展空間巨大。從整體上來看，一步法合成二甲醚所具有的競爭力是最大的，所呈現出的應用前景和市場空間也更為廣闊，適合進行投資進場，以此在更大程度上提升企業的經濟效益和社會效益。