低溫甲醇洗工藝節(jié)能優(yōu)化的相關(guān)探討

曹晉斌

（山西潞安煤基合成油有限公司，山西長(zhǎng)治 046100）

低溫甲醇洗工藝節(jié)能優(yōu)化的相關(guān)探討

曹晉斌

（山西潞安煤基合成油有限公司，山西長(zhǎng)治 046100）

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷改進(jìn)和發(fā)展，低溫甲醇洗工藝技術(shù)也取得了進(jìn)一步的提升，盡管其應(yīng)用效果與以前相比已經(jīng)得到很大程度的改善，但是在能耗方面還有待改進(jìn)，利用硫化氫脫除工藝能實(shí)現(xiàn)CO2的二次循環(huán)利用，進(jìn)而達(dá)到減少甲醇循環(huán)量，降低整個(gè)生產(chǎn)過程總能耗的目的。因此，針對(duì)低溫甲醇洗工藝節(jié)能優(yōu)化進(jìn)行了分析和探究。

低溫甲醇洗；節(jié)能優(yōu)化；分析

低溫甲醇洗工藝是在20世紀(jì)50年代出現(xiàn)的，它對(duì)高濃度酸性氣體的處理來說比較適宜，尤其是在凈化含硫水煤氣方面。該技術(shù)以其獨(dú)有的凈化效果好、應(yīng)用靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)而受到現(xiàn)代煤氣化工行業(yè)的廣泛歡迎，它不僅在去除硫化氫與二氧化碳方面能得到較好的效果，同時(shí)也能確保后期的加工工序不會(huì)受到硫化物等有害物質(zhì)的影響。但這并不代表該技術(shù)就不存在缺陷，在工藝節(jié)能方面還需進(jìn)一步改進(jìn)。

1 低溫甲醇洗工藝節(jié)能優(yōu)化的必要性

20世紀(jì)以后，我國(guó)的綜合國(guó)力得到了很大程度的提升，這為我國(guó)工業(yè)化的發(fā)展提供了保障，從目前的現(xiàn)狀看，我國(guó)的工業(yè)企業(yè)不僅在發(fā)展規(guī)模上進(jìn)一步擴(kuò)大，同時(shí)也在發(fā)展前景、發(fā)展深度上取得了較大進(jìn)步，站在客觀的角度來看，這雖然是一種好現(xiàn)象，但同時(shí)也導(dǎo)致我國(guó)社會(huì)各行各業(yè)的發(fā)展對(duì)能源的依賴性逐漸增強(qiáng)，能源消耗量的激增導(dǎo)致我國(guó)能源緊缺的局面越來越嚴(yán)峻，再加上能源需求的多樣化特點(diǎn)，使我國(guó)經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展面臨極大的阻礙與挑戰(zhàn)。“多樣化”的能源需求并不難理解，它主要指的是在目前的形勢(shì)下，各種類別的能源在市場(chǎng)需求方面都顯著攀升，我國(guó)雖然地大物博，但是各種資源的儲(chǔ)量和分布存在極大的差異，以石油、煤炭和天然氣這三類主要的高需求資源為例，我國(guó)在煤炭資源的儲(chǔ)量上顯然要豐富得多，而天然氣和石油資源卻顯得極為匱乏，為了從根本上化解這一難題，我國(guó)選擇了大力推進(jìn)煤化工業(yè)的發(fā)展道路，基于我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量豐富的特點(diǎn)，采用成本較低的煤炭資源來取代天然氣和石油資源的應(yīng)用具有一定的可行性和必要性。大量研究已經(jīng)證明，煤制油和煤制氣在所需投入的資金上顯然要比直接利用天然氣和石油資源劃算得多，這就意味著煤化工產(chǎn)品在我國(guó)具有廣闊的發(fā)展前景。然而，在煤化工產(chǎn)業(yè)的實(shí)際發(fā)展過程中，由于液體和氣體產(chǎn)品中含有一些硫化物、CO2等各種雜質(zhì)，這些雜質(zhì)屬于有害性物質(zhì)，不僅會(huì)降低產(chǎn)品的整體質(zhì)量，同時(shí)也很可能給生態(tài)環(huán)境帶來嚴(yán)重污染和破壞。所以，有必要在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)其采取適當(dāng)?shù)膬艋幚泶胧?/p>

以煤制氣產(chǎn)品作為討論對(duì)象，通常來說，應(yīng)用比較廣泛的凈化技術(shù)主要有低溫甲醇洗工藝、栲膠脫硫法以及NHD氣體凈化工藝等，其中，以低溫甲醇洗工藝的優(yōu)點(diǎn)最為顯著，因此，該工藝技術(shù)在大規(guī)模煤化工企業(yè)中廣受青睞。隨著低溫甲醇洗工藝應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，越來越多的人開始關(guān)注這一工藝的優(yōu)劣性對(duì)比，盡管該工藝在實(shí)際運(yùn)用中需要一次性投入巨額資金，但站在安全性、穩(wěn)定性等角度考慮，低溫甲醇洗工藝的整體優(yōu)勢(shì)仍然要比其他同類技術(shù)工藝高出許多，而且，伴隨我國(guó)節(jié)能改造技術(shù)的不斷更新和改進(jìn)，將其應(yīng)用于低溫甲醇洗工藝的節(jié)能改造之中，可在一定程度上降低該技術(shù)工藝的成本，這對(duì)解決我國(guó)嚴(yán)峻的能源緊缺問題來說是大有好處的。

2 低溫甲醇洗工藝節(jié)能優(yōu)化的基本思路

理論和實(shí)踐研究表明，低溫甲醇洗工藝在實(shí)際應(yīng)用過程中的最主要能耗來源于輸送甲醇時(shí)的動(dòng)力能耗，從目前的現(xiàn)狀來看，我國(guó)的煤化工企業(yè)所排放的工藝氣體中最主要的成分是CO2，其他次要成分包括硫化物等酸性氣體，但這些物質(zhì)的含量非常低，低溫甲醇洗工藝主要利用循環(huán)甲醇來達(dá)到去除硫化物等酸性氣體的目的，但是與此同時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致二氧化碳被去除，如果可以利用其他技術(shù)方法來減少工藝氣體中CO2的含量，便可以有效控制甲醇的循環(huán)量，進(jìn)而達(dá)到節(jié)約運(yùn)送甲醇過程中的動(dòng)力消耗的目的。采用對(duì)工藝氣體降溫的方式，可分離出工藝氣體中的少量CO2，然后再通過甲醇去除工藝氣體中的CO2，這樣便順利達(dá)到了降低甲醇循環(huán)量的目的。

3 低溫甲醇洗工藝節(jié)能優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 對(duì)CO2進(jìn)行液化分離

低溫甲醇洗的過程中可產(chǎn)生含量較低的硫化物等有害氣體及含量較高的二氧化碳?xì)怏w，整個(gè)工藝過程中循環(huán)甲醇不僅用來脫除硫化物等其他有害氣體，還要脫除二氧化碳，若能利用其他節(jié)能的工藝脫除工藝氣中的部分二氧化碳，就可以減少甲醇循環(huán)量，從而提高低溫甲醇洗工藝節(jié)能效益，寧夏石化公司通過低溫甲醇洗與二氧化碳液化分離技術(shù)的耦合來凈化需要處理的工藝氣，二氧化碳的液化分離主要通過降低溫度實(shí)現(xiàn)，較低溫度下工業(yè)氣中甲醇蒸汽的飽和蒸汽壓相應(yīng)降低，所帶走的甲醇量就相應(yīng)減少。顯然，該工藝技術(shù)的改進(jìn)主要是通過采用液化分離的方式將部分二氧化碳分離出來而實(shí)現(xiàn)的，這樣一來，用于吸收二氧化碳的甲醇總量就會(huì)顯著降低，從而達(dá)到減少能耗的目的。經(jīng)過工藝改造后的甲醇使用量大大降低，這樣不僅能起到減少整個(gè)甲醇循環(huán)過程中動(dòng)力消耗的作用，同時(shí)也能最大限度避免冷卻系統(tǒng)產(chǎn)生的工作損耗，從而以最小的付出來確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。另外，在經(jīng)過甲醇脫除之后CO2的總含量顯著減少，同時(shí)也減少了氮?dú)獾膿p耗，使得用于氣體回收的循環(huán)壓縮機(jī)的功率得到有效控制，能成功分離出來的二氧化碳濃度也要高得多，可以說兩全其美。

3.2 高壓閃蒸系統(tǒng)能量回收

液化分離的二氧化碳在經(jīng)過閃蒸換熱器閃蒸后可為工業(yè)氣中二氧化碳的液化冷卻提供所需的冷量，其冷量的再利用減少了低溫甲醇洗過程中的冷量補(bǔ)充，減少了能耗。閃蒸回收冷量時(shí)，為避免二氧化碳固化結(jié)冰對(duì)整個(gè)工藝過程產(chǎn)生影響，閃蒸后的氣體二氧化碳?jí)毫?yīng)控制在二氧化碳三相點(diǎn)壓（517 950Pa）以上，為進(jìn)一步回收能量，可增設(shè)二氧化碳膨脹機(jī)，二氧化碳經(jīng)過膨脹機(jī)絕熱做功膨脹，回收二氧化碳?jí)毫?shì)能的同時(shí)，也能相應(yīng)獲得二氧化碳在做功膨脹過程中產(chǎn)生的冷量，從而大大降低低溫甲醇洗過程中冷量的消耗。

3.3 液體二氧化碳的充分利用

液化分離后的二氧化碳還可作為冷源使用，使脫碳塔底部出口富碳甲醇的溫度低于零下45℃，使二氧化碳充分溶解于甲醇中，從而減少整個(gè)工藝過程中貧甲醇的循環(huán)量。

4 節(jié)能效應(yīng)分析

本文中所探討的低溫甲醇洗工藝的節(jié)能改進(jìn)技術(shù)在不同煤氣化工藝中的應(yīng)用可能存在數(shù)據(jù)結(jié)果上的差異，因此，節(jié)能效應(yīng)也有所不同。一般來說，該技術(shù)的節(jié)能效應(yīng)與煤氣化工藝的壓力成正比，對(duì)于壓力較低的煤氣化工藝來說，其節(jié)能效應(yīng)也不是很明顯；對(duì)于壓力較高的煤氣化工藝來說，其節(jié)能效應(yīng)相對(duì)比較顯著。對(duì)于相同壓力的煤氣化工藝來說，后期生成甲醇的節(jié)能效應(yīng)與后期生成氮的節(jié)能效應(yīng)相比要弱一些。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，低溫甲醇洗工藝對(duì)我國(guó)現(xiàn)代化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來說具有重大意義，面對(duì)不斷提高的能源需求，對(duì)低溫甲醇洗工藝進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化是必要的，可通過對(duì)二氧化碳進(jìn)行液化分離、閃蒸循化氣二氧化碳再吸收等方式來實(shí)現(xiàn)低溫甲醇洗工藝能耗的降低，同時(shí)，還可以通過對(duì)工藝設(shè)備的性能進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化工藝流程等來達(dá)到節(jié)能目標(biāo)。

[1] 黃浩峰.低溫甲醇洗工藝節(jié)能優(yōu)化研究[J].當(dāng)代化工研究，2016，（5）：41-42.

[2] 屈艷莉.低溫甲醇洗中壓閃蒸系統(tǒng)的節(jié)能研究[J].化學(xué)工程，2016，44（7）：75-78.

[3] 郭欣，李士雨，李金來，等.低溫甲醇洗裝置低溫段系統(tǒng)能效優(yōu)化[J].化學(xué)工程，2012，40（10）：10-12，24.

[4] 崔靜思.低溫甲醇洗工藝節(jié)能改進(jìn)探討[C].//第十六屆全國(guó)氮肥、甲醇及能源化工氣體凈化技術(shù)年會(huì)暨2015年甲醇合成催化劑應(yīng)用技術(shù)研討會(huì)論文集.2015：22-34.

[5] 崔倩.低溫甲醇洗工藝的模擬與擴(kuò)產(chǎn)改造方案研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2016.

[6] 關(guān)威.城市煤氣低溫甲醇洗凈化工藝模擬與改造研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2007.

[7] 韓文超.基于（火用）分析的低溫甲醇洗過程工藝及換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[D].天津：天津大學(xué)，2009.

Discussion on Energy-saving Optimization of Low Temperature Methanol Washing Process

Cao Jin-bin

With the continuous improvement and development of science and technology in China，low-temperature methanol washing technology has also been further improved，although its application effect has been greatly improved compared with the previous，but also need to be improved in terms of energy consumption，The use of hydrogen sulfide removal process can achieve CO2secondary recycling，and thus to reduce the amount of methanol circulation，reducing the total energy consumption of the entire production process purposes.This paper analyzes and explores the energy saving optimization of low temperature methanol washing process.

low temperature methanol washing；energy saving optimization；analysis

TQ223.121

B

1003–6490（2017）10–0009–02