河南心连心化肥有限公司 河南 新乡 453700
摘要：甲醇作为基础化工原料之一，下游产品众多，可以用来生产甲醛、醋酸、合成橡胶、甲胺、对苯二甲酸二甲酯、氯甲烷等一系列有机化工产品。同时，甲醇作为燃料具有与汽油类似的燃烧特性，辛烷值高，不含硫，含氧量高，燃烧充分，环保性好，是一种性能优良的溶剂，能有效地疏通油路，且成本较低。但是，在实际的生产中，还有有很多能耗产生，因此，本文主要就对煤制甲醇合成装置节能减排措施进行分析和探讨。
关键词：煤制甲醇；合成装置；节能减排
1煤制甲醇生产装置概况
某企业600kt/a煤制甲醇生产装置采用分子筛净化及液体内压缩空分工艺、德士古水煤浆加压气化工艺、耐硫变换工艺、NHD及低温甲醇洗脱硫脱碳(一期装置为NHD脱硫脱碳，二期装置为低温甲醇洗脱硫脱碳)工艺、绝热－管壳外冷复合式甲醇合成、四塔精馏工艺等工艺技术。简言之，原料煤通过气化、变换、净化、合成、精馏等制得工业甲醇。
气化磨煤工段生产的浓度59%以上的水煤浆，与空分生产的纯度99.6%以上的氧气，加压进入气化炉内进行部分氧化反应，产生以CO、H2、CO2为主要成分的粗合成气，粗合成气经增湿、降温、除尘后，送入变换工序，在Co-Mo系催化剂作用下进行部分变换(使变换气中(CO+H2)含量符合甲醇合成反应的需要)。之后，变换气进入净化工序，即变换气中的COS和部分CO2经NHD或低温甲醇洗系统脱硫脱碳后生产出总硫(Ts)≤0.1×10－6、CO2含量≤4%的合格净化气，送往合成工序。新鲜合成气经压缩机加压后进入合成塔，在一定的压力、温度及催化剂的作用下生成粗甲醇。粗甲醇经四塔精馏系统去除其中的水分、二甲醚、烷烃、高级醇以及溶解气等杂质后，得到符合相关标准的精甲醇产品。
600kt/a煤制甲醇生产装置公用工程配置:供水系统为主装置提供符合工艺指标要求的脱盐水、循环水、生活水和消防水；动力锅炉系统为装置提供驱动动力、加热及保温等各等级的中、低压蒸汽；空分系统为气化系统提供高压氧气，同时为各生产系统提供低压氮气、仪表空气和工厂空气；污水处理系统则对生活污水及主装置产生的工业废水进行生化处理至达标排放。
2甲醇装置节能减排措施
2.1装置平面布置优化措施
装置平面设计必须贯彻执行资源节约、环境友好的方针，合理利用土地，结合现场条件和自然条件，因地制宜，合理布置，达到节约用地、降低能耗及节约投资的目的。具体布置原则如下:①严格执行国家颁布的有关安全、防火、防爆及环境保护等的标准规范及规定；②装置布置应符合全厂总体设计要求；③符合生产工艺、物流和运输方面的要求，布置力求主要生产流程顺畅、布局紧凑，以缩短生产区内部的物流输送距离；④根据生产的特点，将各生产单元按功能要求分区布置，将生产特点相同、原料和生产过程关系密切的生产装置集中布置，做到集中控制；⑤合理预留用地，以满足企业发展需要。
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2.2工艺节能降耗措施
(1)采用先进的串级式甲醇合成工艺，合成塔废热副产中压蒸汽；(2)采用膜分离与PSA结合回收弛放气中的氢，大部分氢返回合成回路，尽量减少原料气消耗，从而节约能耗；(3)闪蒸气、精馏不凝气和PSA尾气作为蒸汽加热炉燃料，以减少燃料气的消耗；(4)采用高效率机泵、透平，以减少功耗；(5)装置内的蒸汽冷凝液和透平冷凝液全部回收综合利用，降低脱盐水消耗，从而节约能耗；(6)合成回路设置1台锅炉给水预热器，用合成塔的出塔气预热进合成汽包的锅炉给水，降低了合成空冷器和水冷器的热负荷，同时提高了蒸汽产量；(7)汽包的连续排污进入连续排污扩容器，回收部分低压蒸汽；(8)合成塔的出塔气用于预热入塔气，废热得到利用；(9)弛放气设置甲醇洗涤塔，回收其中的甲醇，提高了甲醇的回收率，降低了原料气消耗。
2.3降低水耗
节水措施改造应把握不影响主装置设备的水平衡、热平衡原则。水系统改造时，要充分理解设计意图，不能轻易改变煤制甲醇主装置的热负荷及水平衡，不能因一个节水措施而造成其它如工艺指标、环保、设备发生隐患。比如，为回收系统冷凝液的利用率，我们增大了锅炉除氧器的冷凝液，减少了返回脱盐水装置再处理的冷凝液；改造后除氧器水太多，只能减少脱盐水水量；除氧器的脱盐进水量减少后，造成变换气脱盐水预热器脱盐水过量相应减少，脱盐水汽化，造成脱盐水预热器液击损坏。节水措施改造，要站在煤制甲醇整个装置的角度上进行，只考虑单元装置水回收的区域性改造，表面看似回收了一部分水，但这部分水放在整个系统中，又在另一个流失。比如，用新鲜水作为冷却介质回收蒸汽到循环水系统，看似回收了蒸汽，但要达到循环水上水温度指标，就必须通过蒸发相同量的水来实现。所以，改造时应先对全系统水分类，规划好回收水的去向，再从水的源头至收尾衡算水经过的装置水是否平衡，工艺是否受到影响。
节水的具体措施主要是：降低循环水热负荷及回收蒸汽、冷凝液的改造措施:气化冷密封水由高温锅炉给水改为脱盐水，取消用循环水作为冷却介质的冷密封水冷却器；返回脱盐水系统再处理的冷凝液，冷却介质由循环水变更为脱盐水，将循环水的热负荷移至需用热负荷的作为锅炉给水的脱盐水；系统伴热由蒸汽伴热变更为热水伴热，消除伴热蒸汽冷凝液的排放；蒸汽导淋冷凝液由无法控制排放量改为可控排放，减少蒸汽浪费；投用发电机抽汽，充分利用蒸汽势能，同时优化驱动蒸汽工艺指标，提高各汽轮机的热效能；优化循环水回水工艺路线，保障循环水水质，减少循环水排污。
2.4废气处理措施
甲醇合成装置外排废气主要为蒸汽加热炉烟气，废气排放总量为23410m3/h(标态)，主要含NOx，开停车和事故时排气送火炬进行燃烧处理。主要废气处理措施如下:
(1)甲醇装置产生的不凝气和闪蒸槽开停车事故时排放的闪蒸气，主要含N2、H2、CH4、HCOOCH3和甲醇，送至本装置蒸汽过热炉作燃料，不外排；
(2)蒸汽过热炉外排气经47m高排气筒达标外排；
(3)甲醇装置氢回收系统产生的甲烷富气，主要含CO、H2、CH4、C2H6，送加热炉作燃料气回用；
(4)装置设有氢回收系统，甲醇合成放出的弛放气经过膜回收成套系统回收弛放气中的氢气，富氢气返回甲醇合成工序，与新鲜合成气混合后进入合成回路。非渗透气进入变压吸附成套系统制取高纯度氢气，供净化、烯烃分离、OCU和聚丙烯装置使用。PSA解析气和稳定塔不凝气一起经过尾气压缩机压缩后，送入蒸汽过热炉作燃料气，合成汽包产饱和蒸汽经蒸汽过热炉过热至300℃后送出界区。正常生产补充燃料气和开车期间需要的燃料气均来自燃料气管网，闪蒸槽闪蒸气也送入蒸汽过热炉作燃料气。
2.5噪声控制措施
装置噪声源主要有合成气压缩机、循环气压缩机、尾气压缩机、氢气压缩机和泵类等。噪声的防治，首先应从设备的选型、噪声源的合理布置等方面考虑。装置设计中采取的噪声防治措施:①设备选型时尽量选用低噪声设备，如选用低噪声转化炉烧嘴；②噪声较强的空冷器设置消声器，操作岗位设有隔音室；③对总体布局进行合理布置，利用建筑物的屏障作用和距离衰减达到降噪要求，高噪声设备尽量布置在室内。通过采取各种措施后，保证厂界噪声满足《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348—2008)3类标准要求。
结语
通过以上节能减排措施，逐步解决了甲醇合成装置在环境保护、节能减排上存在的绝大部分问题，取得了显著效果，在以后建设的同类型大规模煤化工项目中值得借鉴。做好节能减排工作是实施新型工业化的基础，也是企业生存发展的基础，这项工作必须至始至终贯穿于整个企业管理工作的中心。虽然目前化工企业在环境保护、节能减排工作中仍有一些问题存在，但是我们相信只要关注技术革新、关注废物利用、注重管理水平，就可以增加资源的利用效率，促使化工企业在可持续发展的道路上走得更远。
参考文献
[1]吕春成,杨士超.煤、油、气综合利用工艺开发及工业应用[J].煤化工,2017,45(03):7-11.
[2]孙高攀.甲醇合成与甲醇制烯烃入料甲醇预热工艺流程的优化[J].神华科技,2014,12(02):91-92.
[3]张泽龙,逯云峰,郗小明.煤和油田气联合制甲醇技术节能减排效果分析[J].石油石化节能与减排,2011,1(Z3):28-31.
论文作者:朱性贵
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/22
标签：甲醇论文; 装置论文; 蒸汽论文; 脱盐论文; 措施论文; 系统论文; 工艺论文; 《防护工程》2018年第33期论文;