甲醇合成及精馏单元的能效优化

甲醇合成及精馏单元的能效优化

欧瑞金

内蒙古东华能源有限责任公司内蒙古鄂尔多斯010321

摘要：现如今，随着经济的发展和社会的进步，人们的物质文化需求日渐增长，家庭汽车、公交车等数量剧增，对石油的使用量也逐渐增多。同时，随着工业的发展，人们对石油资源的使用也逐渐增多。因此，石油作为一种不可再生资源使得无比珍贵，这也成为了国家间争夺的资源。随着科技的进步，人们研制出了可以替代石油的产品--甲醇，那如何有效的合成甲醇以及精馏单元成为了当下要继续研究的课题。本文就甲醇合成及精馏单元的能效优化进行探讨，首先介绍了甲醇合成的产生原因、发展现状和提取方法，其次，阐述了甲醇合成及精馏单元的能效优化的两个方案，以供参考。

关键词：甲醇合成；精馏单元；能效优化

近年来，随着我国人口的增长，人们对资源的需求量逐渐增大，从我国资源的使用现状可以看出，我国的石油资源日渐减少，如果长期使用，一定会无法在满足人类的生产和生活需求。因此，作为人类生活的必需品，寻找新的替代商品成为了发展的关键。随着研究甲醇逐步被开发出来，甲醇作为燃料，虽然采用甲醇装置进行提取，但是其耗能量和成本仍然非常高。所以，需要我们采取措施，提高资源的利用效率，减少能源的消耗。本文就提到了两个方案，介绍了如何优化合成甲醇以及精馏单元的能效。

一、甲醇合成的产生原因、发展现状和提取方法

1.1甲醇合成的产生原因

现如今，随着经济的迅速发展，任何工厂的运转都离不开石油的使用，尤其是公交车、私家车等各种交通工具都离不开石油的使用，石油作为不可再生资源，它的产量已经越来越少，并且各个国家为了争夺石油都采取了一些暴力手段，如伊拉克战争就是为了争夺石油，石油争夺是残酷的，它让许多无辜的人们失去了生命。所以，必须尽快想到一个方法让石油不再成为各国争夺的资源，必须找到一个化学物品代替石油的使用。经过科学家的不断努力，终于找到了一种可以代替石油的化学物品--甲醇。

1.2甲醇合成的发展现状

甲醇的制取一般都是用在工业上，值得一提的是，在工业上甲醇的合成方法如此繁琐，并且我国的这项技术与国外相比还存在着许多的缺陷，制取甲醇的这项技术发展的还不够成熟、不够稳定，为此，还存在着许多未能解决的问题，所以，面对未来甲醇的合成，我们有更多的挑战。但是，总的来说，我们国家的这项技术的发展前景是光明的、明朗的，与过去相比已经有了很大的突破，最重要的是就目前来看，甲醇的的合成方法目前仍在研究当中，相信在未来，会有更快更方便的方法来制取甲醇的。

1.3甲醇提取的方法

甲醇作为新时代的能源，其的合成是相当繁琐的。目前主要四种生产甲醇方法，这四种方法分别是：1）天然气蒸馏法；2）煤、劣质煤、焦化炉尾气提取甲醇；3）氨醇联产生产化肥中产生；4）重油、石脑油中提取。就目前来看合成甲醇的方法工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇。典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序。

二、甲醇合成及精馏单元的物流数据

对于系统中参与换热的主要流股的物流数据进行提取，可以找出若干构造换热网络的热物流与冷物流。来自预精馏塔与加压塔的蒸汽冷凝液经过脱盐水站会被冷却至常温，并且可以大量吸收热量，如果没有合理利用这些热量的话，就会使得循环冷却水的大量消耗，将蒸汽冷凝液作为工艺流股来处理是夹点分析的关键，冷公用工程为循环冷却水是甲醇合成以及精馏单元的重点，低压蒸汽为其热公用工程。因此，要想取得预期的效果就必须提高节能优化方案的可操作性，甲醇精馏与合成是两个在装置距离上较近的，且具有上下游关系的工艺流程，这两个单元作为一个系统来进行热集成分析。

三、甲醇合成及精馏单元的能效优化

甲醇合成及精馏单元的能效优化方法有两个，这两个方法各有优点和特色，同时又都存在一些弊端和缺点。但是，总的来说，这两种方法都可以优化精馏单元的能效。下面，是这两种方法的具体介绍：

3.1甲醇合成及精馏单元的能效优化方案1

首先，脱盐水换热器的负荷很小，且跨越夹点换热，故不采用脱盐水作为冷公用工程。甲醇出塔合成气与入塔合成气换热后，新增换热器E17与预塔釜液进行换热，可节省0.3MPa低压蒸汽20544.4kW。其次，粗甲醇不用1.2MPa低压蒸汽加热，而是先与加压塔产品精甲醇进行换热，换热器可以采用合成气的脱盐水换热器代替，经核算后二者的换热面积相近。加热粗甲醇不足的热量继续利用合成气进行加热，可节省1.2MPa低压蒸汽2277.8kW。由于1.2MPa蒸汽量减少，导致E15换热器的面积不再符合要求，新增换热器E18。最后，由于高温热源的热量得到充分利用，同时可节省循环冷却水14598.9kW。

3.2甲醇合成及精馏单元的能效优化方案2

相对于上述方案1而言，方案2更能够达到低压蒸汽效果。但是我们也需要清楚的知道，如果0.3MPa与1.2MPa之间低压蒸汽的差异相对比较大，那么我们就需要将重心放在1.2MPa的低压蒸汽上。人们在对其进行优化的过程中，大多采用甲醇合成与精馏单元能效优化两种方法进行，这两种方法各有优点各有缺点，并且各具特色，在选择方法上应根据不同的需要选择不同的方法，选择最合适的方法才是最好的方法。相比之下方案1比方案2要更加方便，操作也更加简单，但是方案2又要比方案1的低压蒸汽效果要更加显著。所以，大体上说，两种方法各有优缺点并具有格局独特的特点。所以，如果想要操作简单那就选择方案1；如果想要低压蒸汽效果要更加显著、明显，并且生成的其他产物更少及甲醇更纯的话，那就选择方案2。总之，适合的才是最好的，甲醇制造工作者要根据需要选择不同的方案才能制造出所需的甲醇，精馏单元的能效才能得到最大限度的优化。

四、结束语

随着当今世界的发展，科学技术的进步，为了解决各国间的石油资源问题，各个国家都进行了积极地研究，最终合成了甲醇，作为石油的一种可替代资源，来缓解世界的石油紧缺量。虽然这一技术在我国的发展时间较短，并且存在一些缺陷，该技术发展依然不成熟，但是随着我国技术水平的提高和对其投入力度的加大，该技术的发展前景是非常光明的，相比以前该技术也获得了一些巨大的突破。所以，加大优化甲醇的合成和精馏单元的能效是一项今后非常重要的研究任务，需要研究者努力，提取更加纯净的甲醇，才能保证人们过上美好、便捷的生活。

参考文献：

[1]辛渊.甲醇合成及精馏单元的能效优化分[J].化工管理，2017（33）

[2]李建华.甲醇合成及精馏单元的能效优化[J].科技传播，20146（08）