煤制甲醇生產(chǎn)工藝優(yōu)化與節(jié)能減排方法的探討

屠肖勃

摘要：經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，社會(huì)的進(jìn)步推動(dòng)了我國(guó)化工行業(yè)的飛速發(fā)展，眾所周知，甲醇是重要的有機(jī)化工原料和潔凈液體燃料，廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，是石油化工的基礎(chǔ)產(chǎn)品。近幾年，隨著我國(guó)甲醇行業(yè)及其下游產(chǎn)品鏈的飛速發(fā)展，大型甲醇裝置日趨普遍，國(guó)內(nèi)引進(jìn)了Davy、Lurgi、Casale等大型甲醇合成工藝技術(shù)。甲醇生產(chǎn)的原料也有煤炭、天然氣、減壓渣油等多種。本文主要對(duì)煤制甲醇生產(chǎn)工藝優(yōu)化做論述，并探討其節(jié)能減排方法，希望通過(guò)本文的分析研究給行業(yè)內(nèi)人士以借鑒和啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：煤制甲醇;生產(chǎn)工藝;節(jié)能減排;方法

引言

節(jié)能減排工作是石油化工行業(yè)的一項(xiàng)基本工作，是企業(yè)效益和社會(huì)效益相互協(xié)同的綜合體現(xiàn)，即能節(jié)省企業(yè)支出成本，又能為保護(hù)人民的生產(chǎn)生活環(huán)境和身心健康起到積極的作用，越來(lái)越受到國(guó)家和社會(huì)各界的關(guān)注與重視。當(dāng)前國(guó)內(nèi)環(huán)保工作處于高壓態(tài)勢(shì)，國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)加大了投資治理力度，制定了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)企業(yè)提出了更高的要求，節(jié)能減排不僅是出于經(jīng)濟(jì)上的需要，更是企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求。因此，必須采取合理可行的治理措施，根據(jù)實(shí)際情況采用相關(guān)有效的工藝和設(shè)備，對(duì)煤制甲醇生產(chǎn)工藝優(yōu)化進(jìn)行優(yōu)化。

1煤制甲醇生產(chǎn)工藝的優(yōu)化

1.1焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝

在傳統(tǒng)的焦?fàn)t煤氣制甲醇工藝中，為了減少惰性氣體的累積，需排放馳放氣，但馳放氣中H2含量超過(guò)70%，直接燃燒必然會(huì)造成資源浪費(fèi)以及溫室效應(yīng)加劇。對(duì)此，用補(bǔ)碳來(lái)提高H2利用率和甲醇產(chǎn)量，減少H2浪費(fèi)。在運(yùn)行裝置上做過(guò)液態(tài)CO2氣化補(bǔ)碳實(shí)驗(yàn)，甲醇年產(chǎn)增加5000t。補(bǔ)碳能夠有效降低H2的浪費(fèi)，但資源浪費(fèi)問(wèn)題依然存在。利用變壓吸附（PSA）從馳放氣中回收高純度H2，膜分離回收CO2循環(huán)回反應(yīng)器，其余H2可用于燃料電池等，提高H2利用率，但高純度H2會(huì)犧牲掉H2的收率。用PSA回收馳放氣中的H2合成氨。相比于回收H2，補(bǔ)碳可使H2在裝置內(nèi)直接利用且CO2可實(shí)現(xiàn)資源化利用，為“碳中和”做貢獻(xiàn)。新工藝在工藝的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，除此之外，新工藝具有更好的環(huán)保效益和社會(huì)效益，可實(shí)現(xiàn)CO2的資源化利用，助力碳中和的實(shí)現(xiàn)。

1.2煤制甲醇聯(lián)醇生產(chǎn)工藝

煤制甲醇的聯(lián)醇生產(chǎn)技術(shù)要求企業(yè)必須具備完善的煤制甲醇相關(guān)制品與制備以及一定的處理能力，才能夠做好煤制甲醇的聯(lián)醇生產(chǎn)技術(shù)。企業(yè)需要具備水洗以及銅洗技術(shù)，在發(fā)生碳化問(wèn)題時(shí)，企業(yè)需要科學(xué)分析甲醇合成工藝，為聯(lián)醇技術(shù)提供更全面的輔助措施，促進(jìn)聯(lián)醇生產(chǎn)工藝不斷優(yōu)化和創(chuàng)新。

2煤制甲醇節(jié)能減排方法

2.1煤制甲醇模塊化生產(chǎn)中分時(shí)儲(chǔ)熱系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

煤制甲醇模塊化化工生產(chǎn)過(guò)程與傳統(tǒng)的間歇化工過(guò)程與既有聯(lián)系也有區(qū)別，兩者在能量利用方式上具有不同的特點(diǎn)。間歇化工過(guò)程中的能量供需在生產(chǎn)過(guò)程排產(chǎn)確定后是確定的，即生產(chǎn)周期一般是確定的。而煤制甲醇模塊化化工生產(chǎn)過(guò)程需根據(jù)原料供給或產(chǎn)品需求的不確定性變化調(diào)整生產(chǎn)模塊的啟動(dòng)或停止，生產(chǎn)模塊的啟停與原料供應(yīng)或產(chǎn)品需求的周期規(guī)律相適應(yīng)，具有一定的不確定性;同時(shí)間歇化工生產(chǎn)過(guò)程中流股的初始和目標(biāo)溫度、起止時(shí)間以及熱負(fù)荷是給定的，而在模塊化化工生產(chǎn)過(guò)程中，雖然單個(gè)生產(chǎn)模塊的排產(chǎn)是既定的，但生產(chǎn)模塊調(diào)度的數(shù)量將隨原料供給或產(chǎn)品需求的不確定性變化，即模塊啟停過(guò)程中可進(jìn)行熱集成流股的熱負(fù)荷會(huì)發(fā)生變化。對(duì)于間歇化工生產(chǎn)過(guò)程，出現(xiàn)在同一時(shí)間段的流股可采用直接換熱方式進(jìn)行匹配，對(duì)跨時(shí)段流股的換熱需采用儲(chǔ)熱介質(zhì)進(jìn)行間接換熱。而在模塊化化工生產(chǎn)中，生產(chǎn)模塊實(shí)質(zhì)是小規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)，生產(chǎn)模塊的啟停過(guò)程為非穩(wěn)態(tài)，所有流股均出現(xiàn)在同一時(shí)間段，難于動(dòng)態(tài)地進(jìn)行直接換熱，需采用儲(chǔ)熱介質(zhì)進(jìn)行間接換熱。在生產(chǎn)線(xiàn)的啟停過(guò)程中生產(chǎn)處于非穩(wěn)態(tài)，工藝流股間無(wú)法直接換熱，需通過(guò)儲(chǔ)熱介質(zhì)將生產(chǎn)線(xiàn)啟停過(guò)程中的熱量?jī)?chǔ)存在相應(yīng)儲(chǔ)罐中，同時(shí)儲(chǔ)罐也將通過(guò)儲(chǔ)熱介質(zhì)向生產(chǎn)線(xiàn)供給所需的熱量，從而實(shí)現(xiàn)煤制甲醇模塊化生產(chǎn)的分時(shí)儲(chǔ)熱和熱量調(diào)度。

2.2廢水優(yōu)化

早期由于檢測(cè)技術(shù)和分析工具等條件的限制，導(dǎo)致對(duì)于煤制甲醇生產(chǎn)過(guò)程中的污染物在反應(yīng)器系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)化途徑未能進(jìn)行深入研究。這一方面使得在設(shè)計(jì)和優(yōu)化廢水處理工藝時(shí)缺乏相應(yīng)的理論依據(jù)，另一方面也容易忽視煤制甲醇廢水處理過(guò)程中產(chǎn)生的一些毒性未知甚至可能超過(guò)母體物質(zhì)的中間產(chǎn)物。近年來(lái)，隨著高分辨的物質(zhì)檢測(cè)技術(shù)以及量子化學(xué)和計(jì)算化學(xué)領(lǐng)域的高速發(fā)展，對(duì)難降解有機(jī)污染物降解途徑的研究也逐漸深化。在廢水處理領(lǐng)域，質(zhì)譜技術(shù)是對(duì)目標(biāo)污染物進(jìn)行檢測(cè)的重要手段。相比于紫外光譜、紅外光譜、拉曼光譜、核磁共振等檢測(cè)技術(shù)，質(zhì)譜檢測(cè)的靈敏度高、選擇性強(qiáng)、適用范圍廣，更重要的是具有同時(shí)檢測(cè)大量不同化合物的能力，逐漸成為有機(jī)物分析的核心技術(shù)。

2.3廢液優(yōu)化處理

在煤制甲醇生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生廢液，包括生活污水、生產(chǎn)廢液初加工、生產(chǎn)廢液深加工等。首先是催化燃燒技術(shù)。催化燃燒技術(shù)是應(yīng)用具有催化作用的物質(zhì)使VOCs廢氣發(fā)生氧化反應(yīng)，作為一種典型的氣—固相催化反應(yīng)，其根本上是活性氧參與深度氧化作用。在催化燃燒過(guò)程中，催化劑可發(fā)揮降低活化能的作用，并且可使反應(yīng)物分子富集在表層提升反應(yīng)速率。催化燃燒技術(shù)在VOCs廢氣處理中的應(yīng)用，可將VOCs氧化分解成二氧化碳和水。通常情況下，其反應(yīng)溫度要控制在250～500℃。相較于其他燃燒技術(shù)而言，該項(xiàng)技術(shù)所需溫度更低，處理成本也更低。不過(guò)，在所需處理的VOCs廢氣中存在硫、鹵素等物質(zhì)時(shí)，則不宜應(yīng)用催化燃燒技術(shù)。其次是吸收技術(shù)。吸收技術(shù)是將不具有揮發(fā)性或揮發(fā)性偏小的液體用作吸收劑，依托分析VOCs廢氣中的組分及其在吸收劑中溶解水平或化學(xué)反應(yīng)差異性特征，借助吸收裝置對(duì)VOCs廢氣中的有害物質(zhì)予以吸收，進(jìn)一步達(dá)到VOCs廢氣處理的目的。該項(xiàng)技術(shù)適用于溫度低、濃度高、壓力高以及氣量小的VOCs廢氣處理中。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，煤制甲醇技術(shù)需要進(jìn)行不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，為人們生產(chǎn)生活帶來(lái)更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。在生產(chǎn)過(guò)程中，唯有嚴(yán)格控制各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)參數(shù)，加強(qiáng)操作，并適時(shí)地對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化工作，方能確保煤制甲醇生產(chǎn)工業(yè)的平穩(wěn)運(yùn)行，推動(dòng)節(jié)能減排方法的深入推進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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