摘要：甲醇是重要的化工产品与原料，并定位于未来清洁能源之一，随着世界石油资源的减少和甲醇生产成本的降低，发展使用甲醇等新的替代燃料，已成为一种趋势。从我国能源需求及能源环境的现实看，生产甲醇为新的替代燃料，减少对石油的依赖，也是大势所趋。合成法生产甲醇，以天然气、石油和煤作为主要原料，中国是资源和能源相对匾乏的国家，少气，缺油，但煤炭资源相对丰富，大力发展煤化工，合理开发利用煤炭资源已成共识。发展煤制甲醇，以煤代替石油，是国家能源安全的需要，也是化学工业高速发展的需求。
关键词：煤制甲醇工艺；设备；能耗
随着世界石油资源的匾乏，急需要寻找一种新能源作为替代能源。我国的煤炭能源储量非常丰富，为了缓解能源紧张的局面，可以通过煤制甲醇的工艺生产新能源甲醇，不仅可以解决能源危机，也可以改善环境污染。目前，煤制甲醇工艺已经拥有非常完善的生产体系，具备很好的发展前景，煤制甲醇工艺已经成为甲醇生产的主流技术，但是在进行生产的过程中，仍然存在一些能耗、污染问题，所以必须加强煤制甲醇工艺的研究。本文对煤制甲醇工艺设备及能耗进行针对性分析，希望为完善煤制甲醇工艺提供一些参考意见。
1 煤制甲醇工艺的工序、设备及能耗
1.1 煤气化工序
在煤气化的过程中，主要是把煤炭放在压力罐中，向灌中加水，把煤炭制作成浆状，然后进行加热和加压，把浆状的煤炭气化。在这个工序中需要采用的设备是磨煤机、高压煤浆泵、高压、低压及真空闪蒸器、水煤气分离器、变换炉、废热锅炉、水分离器分离冷凝液、锅炉给水加热器、脱盐水加热器。把工序细分开来可以分为制造煤浆、气化处理、灰水处理和变换工序等几步，在煤炭气化的过程中，会造成大量的煤炭损耗，一些废弃煤渣被排除，能耗最严重的是原煤，氧气和煤浆损耗也相当严重，其他一些能耗包括水、电力能源和水蒸汽。
1.2 气化
（1）高压煤浆泵。通过高压煤浆泵将制成的煤浆输入气化炉中。该设备和气化炉保持一一对应关系，应具有稳定的连续运转性能，如采用荷兰制造的型号为GEH03的缸单作用活塞隔膜泵，其突出优点在于能够有效减少介质的脉动。（2）气化炉。（3）激冷水泵。在激冷水泵的帮助下，完成粗煤气的激冷操作，待完成水汽饱之后，输离气化炉，从而实现煤气的有效降温。（4）渣池。对于渣池气化原料而言，其中含有一定的非有机质，该物质在高温状态下将会转变成液态融渣，予以激冷及固化等相关后续处理之后，积累到一定量便将其排入渣池中，最后通过捞渣机将其运出。
1.3 变换工序
在该工序中，最为重要的是对变换气中蕴含的CO比例进行有效控制，让其具有理想的氢碳比。变换方案主要包括两种，一种是全气量变换，另一种是部分气量深度变换。第二种方案由于反应推动力较大，再加上催化剂用量偏小，比较容易实现，所以，工程实践中通常采用第二种方案。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆变换工序主要设备如下：（1）水煤气分离器。（2）变换炉。在该设备中，CO和水蒸气将会发生变换反应。（3）废热锅炉。（4）水分离器分离冷凝液。（5）冷凝液汽提塔。（6）锅炉给水加热器。（7）脱盐水加热器。该道工序中，能源耗用十分有限，主要因为在甲醇生产过程中，应用激冷流程，制得的粗煤气中含有较多的水蒸气，完全满足变换工序对热量的需求，可直接参与变换炉的变换，不必要额外予以高压蒸汽，如此一来，大幅节省了该道工序的能耗。
1.4 净化工序
净化工序指的是，应用甲醇脱除粗煤气中两种酸性气体，即 H2S 以及 CO2。在低温净化系统中，H2S吸收塔以及C02吸收塔是两大主要设备。操作时，予以低温中压。净化工序及其关键设备如下：(1)甲醇洗涤塔。在变换气即将输入原料冷凝器之前，将甲醇注入，使其和洗涤塔提供的净化气以及含有大量H2S的尾气进行热交换。 (2)中压闪蒸塔。对硫含量丰富的甲醇进行冷却，然后输送到闪蒸塔中，以有效回收其中的H2。(3)循环气压缩机。对闪蒸气进行升压，然后将其再次输送到脱硫脱碳单元。(4)热再生塔。富含H2S的甲醇溶液经加热处理之后，被输送到再生塔，对由塔顶散发出的甲醇蒸汽进行冷却处理便可以得到甲醇。(5)甲醇水分离塔。在该设备的帮助下，可有效除去原料气中蕴含的水分，同时将一系列杂质由塔底排出。(6)热再生塔给料泵。在整个低温甲醇洗环节，消耗最多的能源有三种，一是电能，二是蒸汽，三是脱盐水。
2 完善煤制甲醇工艺的方案
2.1 实现工艺智能化、自动化
随着信息化技术的快速发展，可以把计算机网络技术运用到煤制甲醇工艺中，采用一些自动化技术，让煤制甲醇工艺更加智能、方便、精确，实现材料最大利用率。可以从两点出发：（l）运用计算机和信息技术对煤制甲醇工序进行监控管理，一些材料的投人必须经过计算机的测算才能进行，尽量减少能源损耗，严格按照标准时间进行每一道工序，让煤制甲醇工艺更加细致化、精确化。（2）把原有的煤制甲醇设备进行改装，装人一些计算机设备，加大科学技术的投人，不断完善煤制甲醇工艺。
2.2 保持节约化的生产理念
我国正在进行节约型社会的构建。在节约型社会的构建过程中，各行各业都要进行变革。煤制甲醇工艺的生产过程需要节约化的设计。随着我国能源储备的减少，必须加快构建节约型社会，在设计煤制甲醇工艺时，引用节约的理念。改善煤制甲醇设备，优化工艺，减少原煤量的投人，努力研究出用最少的原煤制作最多的甲醇工艺。
综上所述，受环保以及气体净化等诸多因素的制约，煤制甲醇工艺存在诸多不足，如综合成本相对偏高，但考虑到我国富煤少油这一基本国情，煤制甲醇仍有很大的应用空间。所以，该工艺在国内应用时具有较为理想的资源优势。采取何种方法以实现甲醇合成塔的最优化运行，将会对甲醇生产企业的生产效率产生直接而重要的影响，换而言之，将会对它们的经济效益产生直接而重要的影响。
参考文献
[1] 夏瑞雪，宋思明，郭海早. 煤制甲醇工艺设计问题和对策研究[J]. 中国海洋大学学报， 2013，10（1）：10-12.
论文作者:陈伟
论文发表刊物:《基层建设》2017年第14期
论文发表时间:2017/9/29
标签：甲醇论文; 工序论文; 工艺论文; 能源论文; 设备论文; 闪蒸论文; 煤炭论文; 《基层建设》2017年第14期论文;