煤制甲醇生產工藝優化與節能減排措施

王偉沖

（河南龍宇煤化工有限公司，河南永城 476600）

甲醇（CH3OH）是一種非常重要的工業原料，是HCHO、CH3COOH、CH3NH2、CH3Cl以及合成橡膠等多種重要化工產品的合成原料，具有非常大的需求量以及上下游產業鏈。另外，甲醇還是目前被認為最可能替代石油的能源產品。這主要是因為甲醇具有非常高的能量燃燒值，能夠以任何的比例和汽油進行融合，同時由于其不含硫元素，因此燃燒產物為碳氫化合物，具有非常高的環保價值。煤制甲醇是目前最為常用的一種甲醇工業生產工藝，具有生產量大、效率高等優點。但是目前眾多的化工企業由于設備和工藝技術的原因，進行煤制甲醇的生產時，經常會伴隨著能耗高和“三廢”高等問題。嚴重阻礙了我國煤制甲醇工業的發展。

1 目前煤制甲醇工藝流程和特點

本文以某國有化工企業的煤制甲醇生產系統和生產工藝為背景，就如何優化生產工藝實現節能減排進行研究。該企業的煤制甲醇的生產系統由空分、氣化、變換、凈化、硫回收、甲醇合成等多個生產環節組成，如圖1所示。

圖1 煤制甲醇生產系統

如圖1所示，煤制甲醇的生產工藝在生產甲醇的同時會消耗大量的H2O資源，同時也會產生許多的固、氣、液排放物，在排放的液體中含有許多的Ar、P、S元素，氣體中有N2、H2S、CO等有害氣體，對環境具有十分大的破壞作用。

2 節能減排生產工藝優化措施

2.1 優化原則

①合成生產1.9MPa蒸汽，提高蒸汽壓力促進循環透氣，提高系統節能效率；②將系統進行循環透氣，通過膜分離、PSA從弛放氣、非滲透氣來提高氣體中H2的回收和循環利用效率，減少CO等氣體的排放；③通過增加空冷換熱的技術措施實現對水資源的冷凝回收循環利用；④將煤制甲醇生產的副產品進行循環利用，如閃蒸蒸汽、未凝汽、PSA廢氣等重新加熱作為燃料利用，即能減少有害物質的排放又能實現節能減排的目標；⑤優化生產工藝加強對廢棄的處置措施，如通過火炬設備處理防止廢氣的排放[1-2]。

2.2 具體節能減排測量

2.2.1 節水優化

對目前煤制甲醇生產工藝水資源消耗過大的問題進行優化，可以從以下幾個方面開展。①優化工藝流程，增加空冷換熱裝置對水蒸氣進行回收；②通過對生產工藝的分析，循環使用蒸汽冷凝水、透平冷凝水來減少脫鹽水的使用量進而減少水的消耗量；③優化生產設備，采用節水型生產裝置。

2.2.2 廢氣優化

煤制甲醇的生產會產生多種氣體，其中有大量的N2、H2S、 CO等有害氣體。此時可以采用在生產系統中增加火炬系統來對有害氣體的處理和轉化，實現無害化處理。煤制甲醇的有害氣體優化工藝措施為：將生產系統中的未凝氣、閃蒸蒸汽作為燃料進行回收利用，例如生產尾氣中的氮氣、氫氣、甲烷、HCOOCH3、CH3OH等氣體就可以作為燃料從而減少能源消耗。具體優化措施為通過膜對煤制甲醇生產過程中合成的高純度的H2進行捕捉吸收。對于低純度的其他氣體采用吸附模塊來對氣體進行提純，然后通過OCU來對提純的氣體進行凈化分離。具體的廢氣優化工藝流程如圖2所示。

圖2 廢氣回收處理流程

2.2.3 廢液優化

煤制甲醇的生產廢液分為生活污水和工業生產污水兩個部分，其中主要為工業生產污水。工業生產污水對環境影響最大，必須進行污水優化處理之后才能排放。結合煤制甲醇生產工藝的特點，將廢液的處理分為三個步驟進行，分別為生活污水處理、生產廢液初處理、廢液深處理及故障應急處理。污水的處理采用污水處理廠清理、現場脫鹽循環利用等措施組成。

2.2.4 廢渣優化

煤制甲醇中同時也會產生很多的廢渣，其中主要為煤制甲醇中各種添加催化劑廢渣，如脫氯產生的催化劑氧化銅、凈化處理的催化劑氧化鋅、甲醇在反應塔中進行催化反應的催化劑氧化銅，以及甲醇的裂解反應過程中的催化劑鋁鈉等，對于吸收塔中產生的固體廢渣為洗后劑的廢渣，沒有利用價值，采用無害化填埋處理。

2.2.5 噪音優化

煤制甲醇生產中會有大量的壓縮機同時工作難以避免的會產生噪音。對噪音的處理和優化措施可以采用對生產流程進行優化，重新對煤制甲醇的生產工地的平面布局進行優化，將噪音較大的設備遠離人員集聚區，增加隔音設備減少噪音的傳播。其次，采用更加靜音的生產設備也是必要和合理的。

3 實際應用情況

某國有化工企業通過對煤制甲醇節能減排的生產工藝進行了優化，優化后的生產工藝如圖3所示。實際表明，優化后的煤制甲醇的生產效率提高了21%，能耗減少了16%，具有十分顯著的效果，值得推廣應用[3]。

4 結論

通過對煤制甲醇的生產工藝流程和目前生產過程中存在的問題進行分析，以實際的企業為工程背景。對煤制甲醇的生產的節能減排優化措施進行了初步的分析，并對煤制甲醇中的節水、廢液、廢氣、廢渣、噪音等嚴重影響環境的生產工藝流程提出了優化建議，實踐證明具有非常好的節能減排優化效果。

圖3 優化后的煤制甲醇生產工藝