天然气制甲醇装置能耗分析

天然气制甲醇装置能耗分析

李明磊,罗长勤

青海盐湖镁业有限公司、青海省格尔木市、816000

摘要：在当今时代发展的过程中，我国经济发展的速度不断地的加快，在整个过程中国家的经济水平有了很大的提升，对于各种各样的产品的需求量不断地增大，化工行业的发展速度也有了一定的提高，在化工行业最为基本的原材料注意的甲醇，对于化工产品的合成具有十分重要的作用。天然气制甲醇得到了广泛的应用，但也存有能源消耗过高等问题，降低能源的消耗，加大节能减排的力度，是在今后发展过程中值得思考的问题。

关键词：天然气；甲醇装置；能耗分析

全球石油资源的储量是有限的，随着时间的推进长久的开采以后，石油资源会变得枯竭。但是天然气与石油存在很大的差异，天然气污染小并且储量十分的丰富，被广泛的应用与我们生活中的各种场景。自从实现了天然气制甲醇以后，我国有效实现了工艺的进步，但是仍然与国外存在着一定的差距，所以在未来有效地研究天然气制甲醇的工艺，对我国的化工实业来说十分意义重大。

一、甲醇制备新工艺的研究进展

在工业上，甲醇是一种重要的基础化工原料，通常采用天然气或煤为原料合成甲醇。由于我国煤化工产业的发展，甲醇产量迅速增加，甲醇供大于求，甲醇市场面临着激烈的竞争。减少甲醇生产成本成为人们关注的焦点。甲醇是一种重要的化工原料，天然气制甲醇已成为化工行业发展的一项重要生产工艺。当前，我国对甲醇的需求量逐渐增加，甲醇生产规模逐步扩大。目前，我国甲醇生产工艺技术及自主研发均有较大突破，并已超越国外先进水平。

二、天然气制甲醇装置主要设备能效指标

（一）蒸汽转化炉

蒸气转化炉是甲醇厂的重要设备之一。设备采用传统的顶燃方箱炉。将变压器管分成若干排，燃烧器位于辐射范围的顶部，并置于变压器排之间。为节约平均蒸汽消耗，提高能源消耗，水的CO2比为2.6：1.0。转化炉通过预热混合气、高压蒸汽、预热原料气、锅炉给水预热以获得最高热效率，在对流区域预热燃烧空气，从废气中回收热量，热效率达92.5%。

（二）甲醇合成塔

甲醇合成塔是甲烷装置中最重要的装置之一，采用DPT蒸汽发生装置，通过控制气压，严苛把控催化剂的温度。作为径向流动反应器的一部分，催化剂层压力降低了约0.05Mpa，而传统的管壳式风暴催化剂的阻力可达0.2-0.3MPa。于是，反应堆DPT公司的蒸汽上升被接管。在完成后，合成循环的总阻力损失在0.25MPa左右，且循环气压收缩能力较低。

（三）转化废热锅炉

转化气废热锅炉也是甲醇生产中的关键设备之一，它采用自循环管锅炉，可产生10.5MPa高压蒸汽。本装置热效率高，热效率达到99.5%。

（四）甲醇精馏单元

1.粗甲醇纯化处理

可以通过粗甲醇泵j451a/B或直接从闪蒸容器输送到蒸馏区。把粗甲醇输送到预蒸馏塔d231之前，通过碱液注入系统j731加入氢氧化钠。在预蒸馏塔上加入蒸汽，冷凝器e231被送到蒸馏塔的顶部，通过重力将冷微流体送回废物容器D331。蒸气从塔顶冷凝器排出的蒸汽被送到水冷却器e132处，在那里进一步冷却和凝结。浓缩(称为二次加热的乙醇)从非浓缩气体中分离出来，并返回塔前的回流罐。该电容器的设计，既能最大限度地降低回流温度，又最大限度地减少了甲醇的损失。预蒸馏塔的过度冷却会增加成品中轻杂质(如二甲醚)的含量，并影响高锰酸酯成品甲醇的穿线时间。二次加热的乙醇大部分被收集到预蒸塔的回流罐中。二次甲醇也需要在重力下清洁少量的输送到熔化的油箱zm4301。阻止了预馏塔中痕量杂质的生成。在预蒸馏塔d231底部的液体中，含有甲醇、水和其他严重杂质，液体从蒸馏塔底部用甲醇泵和j432ab泵入蒸馏塔d232。

2.预馏后甲醇精制(纯化)处理

经过预蒸馏，先将甲醇经125.798t/h送入蒸馏塔d232。塔顶上工作压力约为0.7MPa，塔上甲醇约占甲醇的一半。余下的甲醇水混合物从塔底输送到回收塔d233，塔顶工作压力约为0.03MPa。用重整气进行燃料塔后处理，使E134蒸馏塔蒸汽泵E134中的低压蒸汽变浓、蒸馏塔/回收针电容器/回填器E136的蒸馏塔与回收塔之间的压力差意味着蒸馏塔顶部的冷凝液可以在回收范围内重新加热。经过j433A/B循环泵将蒸馏塔顶部的冷凝液经蒸馏塔送回上壳体之前，冷凝液经重力作用后送到蒸馏塔回流罐d332。空冷回流冷却器E232型塔顶凝结。该液体经重力进入回流表d334，返回上壳体，经回流测量j436a/b提取产物。值得注意的是：重有机物质(如乙醇和丁醇)通常聚集在回收塔中的甲醇表面，并作为侧泵从这里排出。这个液流叫作熔融油。熔化后的油被收集在机身上。用于从预蒸馏塔二级冷凝器中提取的甲醇净化气和Ko(分离罐)泵j453a/b用于泵送的中间液。用熔融的油泵j434a/b将油从熔化箱b泵入饱和塔。塔架的基体(几乎100%的水含有微量甲醇和其他有机物质)被从塔控台提取，由酒精泵j435a/B输送到饱和塔的D201塔，饱和塔的D201塔中的含酒精的水E135中的小部件作为洗涤水容器送到原甲醇排放罐。为了防止闪蒸，在从两个塔楼混合甲醇产品之前，冷却蒸馏塔甲醇冷却器E138蒸馏塔提取物。用制冷机e137，在重力作用下将其输送到精制沼气储罐g152A/B中。

（五）驰放气回收单元

采用的原料天然气中CO含量较高，达20%以上。鲜气中H/C比约为1.99，不能满足合成最佳H/C比的要求。所以，设置氢气回收系统，从弛放气中回收氢，加入合成的新鲜气，使合成补充气中H/C最优，从而降低原料天然气的消耗，变压吸附分离氢回收率在85%以上。

三、天然气制甲醇降低能耗的方式

（一）提升装置运行效率

在今后制造的过程中，必须要提升装置的运行效率，天然气制甲醇装置中的变压吸附装置，正常的运转有利于提高产量不断地提高产品的质量。这种装置主要是对天然气进行提纯，通过对原材料的一氧化碳，氮气等相应的成分进行去除和回收以后，以此来有效地提升天然气的纯度，不断提升转化的效率。通常来讲，在天然气中甲醇的含量是较为偏低的，如果在制作的过程中不对原材料中的杂质进行去除的话，将会影响装置中的气体的氢碳含量，而通过有效的投入以后，对天然气原料中的氢气实行回收，如此能够不断降低生产的成本，并且还可以对原材料实行重复的利用，针对提升甲醇的产量与质量来讲均有益处。所以在今后生产的过程中，要想能够保证生产出到甲醇的产量和质量，就必须要对整个工艺流程进行优化，保证变压吸附装置能够正常的运行，只有通过这样的方式才能够不断提高工作效率，降低能耗。

（二）提升转化炉的热效率

天然气制甲醇的装置中，蒸汽转化炉是十分重要的，在整个制作的流程中，消耗的能量很多，所以对于转化率的评判中热效率是最为基础也是最重要的参考，因为热效率的转化与能源的消耗量之间的关系是十分密切的，要想有效地减少制作工艺流程中的能源消耗，降低生产的成本，需持续提升转化炉的热效率。最为重要的措施就是平衡管排温差在规定的时间内，按照一定的时间规律，针对装置实行有效的检查，避免没有交窥视孔关严而造成散热状况。与此同时，热效率还会影响管排温差，降低冷热的平衡控制，因此要想有效地降低资源的消耗减少生产成本，就必须对温差平衡做出更多的操作，不断提高装置的效率，以此来有效地降低资源的消耗，提升工艺流程的进步性，不断提高工艺的经济效益。

（三）提高蒸汽利用率

蒸汽的供应问题，在整个生产过程中是十分普遍的。它的正常运行，针对提升工艺流程的运作效率来讲至关重要。天然气制甲醇装置在整个运作的过程中，如果中期的供应方面出现了问题的话，将会对整个工艺流程产生异常的影响，会让工艺流程陷入到瘫痪的状态。所以要想不断地提高蒸汽的利用率，避免供应问题的话，就必须提高蒸汽管网的承压能力，根据实际情况来减少管路中流体的压力，同时，还需适当地降低蒸汽涡轮中的转速，从而提升装置的安全与可靠性。

四、结语

综上所述，在当前时代发展中，我国经济发展速度一直保持增长的态势，人们对于化工产品的需求也在不断地增加。到目前为止，我国对于天然气的利用时间相对较短，要想持续提升使用效率，降低损耗，就需针对天然气制甲醇进行有效的分析，从而节约能源，降低使用成本，不断提高竞争力。

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