煤制合成天然氣裝置能耗分析與節能途徑探究

張龍

（伊犁新天煤化工有限責任公司，新疆 伊寧 835000）

近年來，能源短缺的問題在全球范圍內越來越突顯，已經引起了各個國家的高度重視。能源日益匱乏也帶來了很多矛盾與沖突，在這種形勢下，天然氣以綠色、高效為稱的清潔型能源出現在人們的社會中，受到很多相關人士的重視。我國有很多企業積極的投入到以煤做為原料制取天然氣的大型能源項目中來，國家在這方面也給予了諸多認可與支持。但是，煤制合成天然氣裝置在應用過程中還存在一些問題，需要對其進行分析與優化，在降低煤制合成天然氣裝置能耗的同時，找到更加節能的途徑與方法，這對于我國的能源結構安全有著重要的意義。

一、分析煤制合成天然氣裝置的重要性

煤制合成天然氣工藝在能源轉換方面有很大的優勢，使能源能有更高的利用率。當前，國內企業在煤制合成天然氣項目中的能源轉換水平與國外比較還有一定的距離。所以，應當加強對煤制合成天然氣項目能源轉換率的研究，促進煤制合成天然氣節能技術的升級，使煤炭資源更加純凈。對煤制合成天然氣裝置進行分析，深入了解其工藝的現狀與特點，依據煤制合成天然氣裝置的實際情況，就能夠對其進行針對性的優化，提升能源的利用程度，降低能源的消耗。

二、煤制合成天然氣工藝流程概述

煤制合成天然氣裝置的主要作用就是用來生產天然氣，以某煤制合成天然氣裝置做說明，其裝置主要包含空分、煤氣化、凈化、甲烷化以及硫回收等裝置。在制取天然氣過程中的主要材料是變質程度最低的褐煤，主要技術對碎煤進行加壓氣化技術操作。粗煤氣經過耐硫會變換，在轉換之后利用低溫甲醇的作用而脫酸，氣體就會變的更加清潔。而清潔的氣體經過甲烷化以及壓縮脫水的操作以后，就能夠形成天然氣與其它副產品。

三、煤制合成天然氣裝置的能耗分析

（一）煤氣化裝置能源消耗

出口粗煤氣的溫度在固定床氣化期間保持在300℃左右，和其它氣流床以及流化床反應器進行比較，其溫度表現相當低。回收裝置是廢熱鍋爐，能源的利用程度在74%左右，能源消耗約為18MJ/m。

（二）凈化裝置能源消耗

凈化裝置的采取的技術為低溫甲醇洗技術方式。因氣體組成成分較為復雜，并且通常包含一定量的有害物質，所以就需要利用凈化裝置對其有害物質進行分離。凈化裝置的能源利用程度在94%左右，能源消耗約為2.5MJ/m。

（三）甲烷化裝置能源消耗

在甲烷化裝置中，甲烷反應器是與廢熱鍋爐回收裝置直接連接，主要作用是對過熱蒸氣進行回收。如今，現代化科技研究出的甲烷化催化劑對一氧化碳順利轉換有著突出的效果，減少了過程中無關的能源消耗。甲烷化裝置的能源利用程度在96%左右，能源消耗約為1.7MJ/m。

四、煤制合成天然氣裝置節能途徑建議措施

（一）選擇合適的單元技術

煤制合成天然氣裝置的不同單元有著千絲萬縷的聯系，且各個單元的關系十分復雜，應根據實際情況選擇關鍵的單元技術。每個單元技術都決定著能量的轉化程度，在轉化過程中的每個細節都會產生很大的影響。因此，選擇合適的單元技術是相當重要的。

（二）選擇合適的煤氣化技術

煤分為不同的種類，在煤化爐型號的選擇上，務必要依據煤的類型選取合適的型號。若是把劣質褐煤當做主原料，不僅要充分考慮汽化爐的能量效率，還要對輸入以及輸出的原料和產品組成分進行分析，同時在過程中對層次中的不同目標進行定性和定量的研究，努力提升裝置的能量轉化效率。

（三）選擇合適的甲烷技術

在使用甲烷化技術過程中，要對重視催化劑的選擇，同時為了保證催化劑的性能得到正常發揮，要合理的控制反應熱。通常甲烷化技術的原理是利用中間段轉換熱移出反應熱，盡管在一定程度上確保了催化劑的活性，但大大增加了能耗，甲烷生成量也受到了極大的影響。為了盡可能的減少上述缺陷，應選擇更為科學先進的節能方式，可通過對副產品高壓蒸汽連續移走反應熱，這樣能夠大幅度的減少能源消耗，同時還能提高甲烷的生成量。

五、工藝裝置的節能建議方法

（一）采用蒸汽驅動法

若系統壓縮裝置選擇使用蒸汽驅動法，則能夠提升一定的壓縮效率，使能量轉換率得到增長。系統壓縮裝置的增壓機以及氨壓機等設備，利用蒸汽驅動法能夠對其進行直接的驅動。

（二）采用合適的設備及材料

換熱設備與降溫材料在裝置中的作用非常大，同樣，合適的保溫材料也與節能效果息息相關。在煤氣冷卻工序的末端換熱器以及低溫甲醇洗單元中，通過纏繞式換熱器進而降低冷端溫度，以此減少能量的消耗程度。

（三）應用抽凝機組以及抽背機組對動力裝置進行改進

抽凝機組能夠降低壓缸排汽量，一定程度上減少冷源損失，從而達到提升工作效率的目的。抽背機組可以增強熱能的利用程度，對于供熱方面十分適合。

六、系統換熱網絡的優化和改造

為了提高能量的回收利用率，只依靠換熱器的性能還不夠理想，應對系統換熱網絡做進一步的改造。首先對各個裝置的流程以及參數進行仔細的測算，得出精確的數據與信息，然后采取夾點技術分析換熱網絡系統中現存的缺陷，再對其進行針對性的改造。另外，還應創建科學合理的能源管理體系，確保能夠對能量變化進行有效的監管[5]。

七、結語

煤制合成天然氣裝置的能量利用率還有很大提升空間，重視對煤制合成天然氣裝置的研究，選擇合適的單元技術、工藝方法以及設備材料，對于降低其能源消耗，實現節能減排的目的有著極為重要的作用。相關部門要繼續加強對煤制合成天然氣裝置的優化與改造，加大對能量利用率，為社會的可持續發展提供保障。