煤制乙二醇技術(shù)節(jié)能措施簡述

O 朱統(tǒng)良 郭海濱 張輝 王紀(jì)超（河南能源化工集團(tuán)新鄉(xiāng)永金化工有限公司 河南 453800）

煤制乙二醇技術(shù)節(jié)能措施簡述

O 朱統(tǒng)良 郭海濱 張輝 王紀(jì)超
（河南能源化工集團(tuán)新鄉(xiāng)永金化工有限公司 河南 453800）

當(dāng)前，我國經(jīng)濟(jì)快速增長，各項(xiàng)建設(shè)取得巨大成就，但也付出了巨大的資源和環(huán)境被破壞的代價(jià)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)面臨的形勢十分嚴(yán)峻。煤制乙二醇技術(shù)作為一項(xiàng)新興技術(shù)，理應(yīng)走在節(jié)能降耗行動的前列，本文重點(diǎn)講述了煤制乙二醇生產(chǎn)過程中，在工藝上通過流程的優(yōu)化、設(shè)備的合理改進(jìn)和選擇，以及加強(qiáng)保溫等措施來提高裝置的能量利用率，如原料氣的回收利用、蒸汽管網(wǎng)的優(yōu)化、轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備的更新等。通過以上節(jié)能措施有效降低了生產(chǎn)成本,增加了企業(yè)的競爭力。

煤制乙二醇；節(jié)能；工藝流程優(yōu)化

乙二醇是一種重要的有機(jī)原料，可以衍生出100多種化工產(chǎn)品和化學(xué)品,可用于生產(chǎn)聚酯纖維、防凍劑、不飽和聚酯樹脂、潤滑劑、增塑劑、非離子表面活性劑、特種溶劑以及炸藥、涂料、油墨等行業(yè)，用途十分廣泛。雖然我國乙二醇的產(chǎn)能和產(chǎn)量增長較快，但仍不能滿足國內(nèi)市場日益增長的需求，每年都需大量進(jìn)口。2015年我國乙二醇的產(chǎn)量約為722萬噸，進(jìn)口量為872萬噸，市場潛力巨大。

煤炭作為我國儲量最豐富的能源，其替代石油、天然氣成為開發(fā)利用的熱點(diǎn)能源將成為必然的發(fā)展趨勢。煤制乙二醇技術(shù)煤炭開發(fā)利用的一項(xiàng)新技術(shù)，是我國重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，符合我國缺油、少氣、煤炭資源豐富的資源特點(diǎn)，將有效緩解我國乙二醇產(chǎn)品供需矛盾，對國家的能源需求結(jié)構(gòu)的調(diào)整及煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和壯大產(chǎn)生積極影響，具有重要的科學(xué)意義和顯著的社會經(jīng)效益。

新鄉(xiāng)永金化工有限公司年產(chǎn)20萬噸乙二醇項(xiàng)目，依托新鄉(xiāng)中新化工有限責(zé)任公司建設(shè)，采用的是擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“兩步間接合成法生產(chǎn)工藝”，利用中新化工35萬噸/年甲醇項(xiàng)目提供新鮮水、循環(huán)水供應(yīng)、蒸汽、壓縮空氣和氮?dú)狻⒁谎趸肌錃狻⒀鯕獾壬a(chǎn)乙二醇。這個(gè)集成創(chuàng)新和消化吸收再創(chuàng)新的項(xiàng)目以煤為原料，工藝技術(shù)先進(jìn)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，成本優(yōu)勢明顯，節(jié)能環(huán)保，綜合盈利能力強(qiáng)。2012年3月，打通全流程，成功產(chǎn)出合格產(chǎn)品，是河南省首套打通全流程的煤制乙二醇裝置。

1.技術(shù)簡介

煤制乙二醇工藝包括CO偶聯(lián)制備草酸二甲酯（DMO）和草酸二甲酯加氫反應(yīng)生成乙二醇（EG）兩個(gè)方面。

(1)CO催化偶聯(lián)制備DMO主要涉及兩個(gè)步驟:第一步為CO在負(fù)載型Pa-A12O3催化劑作用下，與亞硝酸甲酯(MN)偶聯(lián)反應(yīng)生成DMO和NO，反應(yīng)式為:

2CH3ONO+2CO=(COOCH3)2+2NO

第二步為MN的再生反應(yīng)，第一步生成的NO與產(chǎn)品分離后進(jìn)入再生反應(yīng)器與甲醇(ME)和氧氣反應(yīng)生成MN，反應(yīng)式為:

2CH3OH+2NO+1/2O2= 2CH3ONO+H2O

(2)DMO與氫氣在催化劑Cu-SiO2的作用下生成乙二醇，反應(yīng)式為：

（COOCH3)2+ 4H2= (CH2OH)2+ 2CH3OH

2.節(jié)能原則

(1)采用節(jié)能型工藝技術(shù)和工藝設(shè)備。

(2)優(yōu)化工藝過程，按能量品位高低，串聯(lián)使用，做到一能多用，使能源得到綜合利用。

(3)選擇節(jié)能型傳動設(shè)備，提高能源利用率。

(4)正確選用傳動設(shè)備，防止“大馬拉小車”現(xiàn)象，減少能源浪費(fèi)。

(5)采取有效措施，減少能量損失。如有效的隔熱保溫、保冷以及閉路循環(huán)等。

(6)積極貫徹執(zhí)行國家關(guān)于行業(yè)節(jié)能和工程節(jié)能的有關(guān)規(guī)范和規(guī)定。

3.節(jié)能措施綜述

(1)原料氣的回收

充分回收合成反應(yīng)工段的一氧化碳?xì)怏w和加氫反應(yīng)工段的氫氣，降低噸乙二醇原料氣消耗。在裝置開車階段和系統(tǒng)異常情況期間，不可避免會有一氧化碳、氫氣放空去火炬系統(tǒng)燃燒的現(xiàn)象，在高負(fù)荷下，放空量將達(dá)到40000Nm3/h。增加原料氣回收措施有效的減少了資源的浪費(fèi)，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，羰化合成氣路循環(huán)設(shè)置了尾氣排放系統(tǒng)，有效回收了系統(tǒng)中的氮氧化物，將不參與反應(yīng)的CO2、CH4排出系統(tǒng)，有利于氣體組分的調(diào)整（如圖1）。加氫氣路循環(huán)設(shè)置變壓吸附裝置（簡稱PSA），將草酸酯加氫過程中副反應(yīng)產(chǎn)生的CO、CO2等排出系統(tǒng)，保證循環(huán)H2純度，減少H2放空量（如圖2）。

圖1 合成反應(yīng)工段氣路簡圖

圖2 加氫反應(yīng)工段氣路簡圖

(2)反應(yīng)熱的回收

充分利用工藝反應(yīng)過程產(chǎn)生的熱量，將副產(chǎn)0．2MPa蒸汽和0．5MPa蒸汽并入相應(yīng)壓力等級蒸汽管網(wǎng)，用于工藝過程的加熱或預(yù)熱。由于羰化合成反應(yīng)及草酸酯加氫反應(yīng)均屬于放熱反應(yīng)，在反應(yīng)過程中所釋放的熱量將反應(yīng)器夾套水加熱，產(chǎn)生0．2MPa蒸汽和0．5MPa蒸汽，經(jīng)過汽包并入0．2MPa蒸汽和0．5MPa蒸汽管網(wǎng)。此外，羰化反應(yīng)器出口氣還為熱水冷卻系統(tǒng)提供熱源，加氫反應(yīng)器出口氣為加氫反應(yīng)器入口氣提供熱源。

(3)蒸汽管網(wǎng)的優(yōu)化

合理安排全廠蒸汽平衡和蒸汽管網(wǎng)等級，充分利用各等級蒸汽間的壓力能，同時(shí)對全廠各系統(tǒng)用蒸汽加以優(yōu)化。利用8．8MPa汽輪機(jī)裝置產(chǎn)生的背壓蒸汽（1．7MPa），經(jīng)減溫器后并入1．7MPa蒸汽管網(wǎng)，1．7MPa蒸汽管網(wǎng)與1．0MPa蒸汽管網(wǎng)間增加減溫減壓器，1．7MPa蒸汽管網(wǎng)與0．5MPa蒸汽管網(wǎng)間增加減溫減壓器，0．5MPa蒸汽管網(wǎng)與0．2MPa蒸汽管網(wǎng)間增加減溫減壓器，按能量品位高低，串聯(lián)使用，做到一能多用，使能源得到綜合利用，實(shí)現(xiàn)了蒸汽的零排放。同時(shí)增加蒸汽管網(wǎng)的操作彈性，使各等級蒸汽管網(wǎng)壓力更加穩(wěn)定易控，使得公司蒸汽管網(wǎng)的運(yùn)行更加合理、高效。

(4)蒸汽冷凝液的回收利用

凝液系統(tǒng)綜合利用，以提高工藝余熱的利用效率。加氫系統(tǒng)預(yù)熱器E305A/B4．2MPa蒸汽經(jīng)換熱后產(chǎn)生的1．7MPa蒸汽凝液通過汽水分離器R9303(閃蒸罐)產(chǎn)生0．5MPa蒸汽和0．38MPa蒸汽凝液，加氫系統(tǒng)預(yù)熱器E307A/B 1．7MPa蒸汽經(jīng)換熱后產(chǎn)生的1．0MPa蒸汽凝液通過汽水分離器R9304(閃蒸罐)產(chǎn)生0．5MPa蒸汽和0．38MPa蒸汽凝液，所產(chǎn)生的0．5MPa蒸汽并入0．5MPa蒸汽管網(wǎng)，0．38MPa蒸汽凝液送至界外用作鍋爐給水。同時(shí)，對各個(gè)換熱平臺加熱器蒸汽導(dǎo)淋等管線，凝液現(xiàn)場排放進(jìn)行回收改造,通過增加凝液回收管線，凝液回收罐、凝液回收泵等構(gòu)成一套簡易的凝液回收系統(tǒng)，對原經(jīng)過疏水閥后就地排放的凝液回收，送至界外作為鍋爐補(bǔ)水使用,減少凝液就地排放，“跑冒滴漏”現(xiàn)象明顯減少。

(5)轉(zhuǎn)機(jī)設(shè)備的更新與優(yōu)化

機(jī)泵選用高效機(jī)泵，提高設(shè)備效率。采用先進(jìn)的自動控制系統(tǒng)，使得各系統(tǒng)在優(yōu)化條件下操作，提高全廠的用能水平。加強(qiáng)設(shè)備及管道隔熱和保溫等措施，對所有高溫設(shè)備及管線均選用優(yōu)質(zhì)保溫材料，減少散熱，提高裝置及系統(tǒng)的熱回收率。此外，在電氣節(jié)能方面，選用低損耗節(jié)能型變壓器，電動機(jī)選用節(jié)能電動機(jī)，回路控制設(shè)備采用節(jié)能型元件，對負(fù)荷變動大的風(fēng)機(jī)、泵均采用變頻裝置。

4.經(jīng)濟(jì)效益評估

(1)原料氣的節(jié)約效益

回收節(jié)約原料氣CO量

120×24×300=86．4萬Nm3/a

回收節(jié)約原料氣H2量

240×24×300=172．8萬Nm3/a

原料氣按1．5元/Nm3計(jì)算，則全年節(jié)約費(fèi)用為

259．2×1．5=388．8萬元

(2)蒸汽的節(jié)約效益

節(jié)約0．5MPa蒸汽量

14．5×24×300=10．4萬t/a

原料氣按1．5元/t計(jì)算，則全年節(jié)約費(fèi)用為

10．4×150=1560萬元

(3)水的節(jié)約效益

節(jié)約回收水量（按脫鹽水計(jì)）

3×24×300=2．16萬t/a

脫鹽水按8元/t計(jì)算，則全年節(jié)約費(fèi)用為

2．16×8=17．2萬元

(4)節(jié)約電費(fèi)及維修費(fèi)用

節(jié)約電費(fèi)及維修費(fèi)用約為350萬元

結(jié)論

通過以上節(jié)能措施，降低了企業(yè)的物耗、能耗和產(chǎn)品成本，減少污染，實(shí)現(xiàn)公司經(jīng)營利潤最大化，使企業(yè)成為真正意義的“能源節(jié)約型企業(yè)”。實(shí)現(xiàn)了煤炭資源綜合利用，節(jié)約能源，堅(jiān)持循環(huán)經(jīng)濟(jì)，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展，對煤制乙二醇技術(shù)的推廣應(yīng)用具有深遠(yuǎn)意義。

[1]劉雨虹.我國煤制乙二醇現(xiàn)狀及面臨的問題[J].化學(xué)工業(yè),2011,29 (1):13-14．

[2]孫蘭濤.化工廠節(jié)能研究[J].中國氯堿,2014,(12):41-43．

[3]王喻飛.化工廠蒸汽及凝液系統(tǒng)的優(yōu)化改造[D].西安:西安石油大學(xué)，2015．

Energy Conservation Measures of Coal Derived Ethanediol Technology

Zhu Tongliang, Guo Haibin, Zhang Hui,Wang Jichao
(Xinxiang Yongjin Chemical co., LTD,He’nan Energy Chemical Group, Henan,453800)

At present, China's economy gets a rapid growth and various construction achieve great achievements, at the same time, it also pays the price of huge number of resources and environmental destruction,so the situation that achieving saving energy and reducing consumption very grim. Coal derived ethanediol technology, as one new-emerging technology, should walk in the forefront of the saving energy and reducing consumption action. In this paper, it focuses on introducing the process of coal derived ethanediol,the optimization of technological process, reasonable improv ement and choice of equipment, and the measures of strengthening the heat preservation to raise the energy utilization ratio of equipment, such as the recycling of feed gas, optimization of steam pipe network, update of connecting equipment etc., the coal in the production of ethylene glycol,. Through the above energy-saving measures, we effectively reduce the production cost and increase the competitiveness of the enterprises.

coal derived ethanediol；energy conservation；process fl ow optimization

TQ

A

朱統(tǒng)良（1987～），男，河南能源化工集團(tuán)新鄉(xiāng)永金化工有限公司，研究方向：從事煤制乙二醇技術(shù)工作。