天然氣制甲醇裝置能耗分析與節能途徑研究

何茜臧天天成科（.陜西燃氣集團有限公司， 陜西 西安 7006; .中國石油化工股份有限公司洛陽分公司, 河南 洛陽 470）

天然氣制甲醇裝置能耗分析與節能途徑研究

何茜1臧天天2成科2（1.陜西燃氣集團有限公司， 陜西 西安 710016; 2.中國石油化工股份有限公司洛陽分公司, 河南 洛陽 471012）

本文簡要闡述了天然氣制甲醇工藝的發展情況和能源分析，并以此為基礎從技術層面上探討了天然氣制甲醇的節能策略，為我國工業生產的完善與發展提供了理論基礎。

天然氣制甲醇；生產裝置；能耗分析；節能途徑

1 天然氣制甲醇工藝的發展情況

現階段，以天然氣為主要原料的甲醇制備工藝可分為三種類型，分別為蒸汽催化與轉化、氧氣轉化與熱交換器轉化，其中蒸汽催化轉化還包括預轉化和聯合轉化，氧氣轉化包括自熱式與催化式。蒸汽催化轉化制備工藝得到了非常廣泛的應用，在世界范圍內占據著較大的比重，約占80%。 但該制備工藝長期存在能耗大、原料利用率低下等問題。在國內，大部分甲醇制備裝置還過于落后，與先進的制備裝置不可同日而語，基本喪失競爭的資本，使得我國的甲醇制備工藝遲遲得不到進步與發展。因此，我國應對甲醇制備與生產引起高度的重視，結合實際情況做出必要的整改和優化，一方面是為了提高甲醇的制備與生產效率，另一方面是為了有效控制制備甲醇時所需的能源，使甲醇制備與生產在良好的環境下健康發展。

2 對天然氣制甲醇所需能耗的分析

一般而言，天然氣制甲醇所需主要能源有天然氣、電、水和蒸汽等。在實際情況中，甲醇制備能耗實際上就是天然氣的能耗。隨著科技的不斷發展，我國工業生產中的甲烷轉化率已經得到了顯著的提高，所以在降低能耗方面并不存在較大的空間，因此，在制備與生產甲醇的過程中想要控制天然氣的能耗，還需從降低燃料的消耗入手。統計顯示，天然氣原料的消耗量持續增加，在能源總量中占據這極大的比重，已經超過了74983萬Nm3，而天然氣燃料的消耗量也再創新高，達到了30892萬Nm3。從水資源消耗的角度講，每年用于制備甲醇的水量為12537.6萬m3，另外蒸汽的消耗量達到了480萬Nm3。相關研究表明，在制備的過程中，天然氣基本不可能實現完成轉化，制備所生產的馳放氣也不會達到零排放的高度，粗甲醇的提純更不會做到100%，而且粗甲醇中或多或少都會存在一定量的雜醇，天然氣制甲醇過程中不可避免的會出現碳損失的情況。

3 從技術情況分析如何節能

（1）提升系統運行效率 在天然氣制甲醇裝置中，變壓吸附裝置的作用是將天然氣原料中存在的不同雜質全部分離出去，在天然氣原料中常見的雜質有二氧化碳、甲烷等，將雜質進行妥善的分離和脫除可有效提高氫氣的回收率。由于天然氣原料中并不含有大量的甲烷，所以合成系統生成氣的碳氫比較低。充分利用變壓吸附裝置，將制備生產過程中產生的馳放氣實施氫氣回收，從而有效降低甲醇的生產成本，還可獲得足量的氫氣，達到提高甲醇綜合產量的根本目的。在實際操作中，根據要求對變壓吸附裝置的實際運行效率實施適當的調整，可大幅提高甲醇的生產效率，有效較低能耗，起到節能的作用。

（2）改變轉化爐的熱效率 在天然氣制甲醇過程中，蒸汽轉化裝置具有十分重要的作用，是制備與生產的關鍵設備，同時也是主要的燃料消耗設備，大部分燃料都會運用在蒸汽轉化上。蒸汽轉化裝置的熱效率標志著裝置的先進程度，對能耗也具有直接的影響，因此提高蒸汽轉化裝置的實際熱效率是減少能耗的有效舉措，得到業內人士的廣泛認同。在實際工作中，可采取適當的方法平衡蒸汽轉化裝置管排溫差，從而達到提高熱效率的目的，在操作時，應時刻留意窺視孔是否處于關閉的狀態，根據實際狀況按照規范調節裝置的考克閥，同時確保風門擋板打開了適宜的角度，最后采用調節燒嘴前風門打開角度的方式降低裝置的溫差。妥善完成裝置管排溫差的平衡工作，可大幅提高裝置的實際熱效率，有效減少生產所需燃氣量，提升生產工藝的整體經濟水平。

（3）降低蒸汽消耗 在蒸汽管網的正常運行中，蒸汽供應緊張是十分常見的問題之一。實踐證明，適當提升中壓管的壓力，并減小低壓管的壓力，可以有效降低背壓，從而減少蒸汽的流失，提高效率，確保蒸汽的有效利用。不僅如此，還可以適當提升中壓蒸汽的實際溫度達到提高效率的目的。研究表明，中壓蒸汽的實際溫度每提升4.5℃即可節省蒸汽用量約0.4T/H，而且蒸汽溫度的升高還能有效減少循環水透平蒸汽所消耗的能源。另外，在裝置正常運行時適當降低裝置的給水透平轉速可提高裝置給水的安全性和可靠性。

4 結語

在社會與經濟高速發展的今天，天然氣制甲醇正向高效節能的方向邁進，在實際工作中，對天然氣原料的消耗進行針對性的分析和研究，通過提高變壓吸附裝置實際運轉效率、完善管排溫差平衡以及提高蒸汽溫壓等方式達到提高能源利用率的目的。

[1]王瓊玖.合成氨與碳化學[M].科學技術出版社,2011,(11):15-17.

[2] 房鼎業.甲醇生產技術及進展[M].華東化工學院出版社,2012,(12):33-35.

[3]化學工業出版社.化工生產流程圖集[M].化學工業出版社,2012,(04):25-26.

[4]馬兵.甲醇裝置的現代化概念[J].甲醛與甲醇,2012,98(3):26-29.

①何茜(1988-)，陜西西安人，助理工程師，化學工程與工藝專業，現從事天然氣化工技術管理。②臧天天(1988-)，女，化學工程與工藝專業，現從事生產方面的工作，助理工程師。③成科，男，1994年畢業于甘肅工業大學機械設計及制造專業，2007年畢業于中國人民大學MBA專業，現從事設備管理工作，高級工程師。