天然气制甲醇装置能耗分析与节能途径探讨

目前,在我国很多甲醇装置比较落后,与先进国家相比,甲醇生产失去竞争力,严重的阻碍着我国甲醇工艺的发展与进步。为了提升我国甲醇生产效果,需要从天然气制甲醇的装置上入手,对甲醇生产中的能源问题进行分析。因此,在本文中对健康环境下的甲醇生产以及制备能耗进行分析,分析其能源节约的新途径。

1 天然气制甲醇装置能耗分析

以中海石油企业制甲醇的能耗量为例进行分析,在中海石油年产80万吨甲醇装置中,其制甲醇的能源种类有以下几种:天然气、电、冷却水、脱盐水、蒸汽、仪表空气、氮气。通过计算,以及对相关设计文件的调查,制甲醇装置中的能源消耗如下,在工业生产消费能源方面:原料天然气的年耗量为78963×104Nm3/年、燃料天然气的年耗量为30562×104Nm3/年、电能的年耗量为1200×104k Wh/年;能源加工转换产出方面:输出中压蒸汽年耗量为-32.6×104t/年、输出工艺冷凝液为-81.1×104t/年、输入低压蒸汽为26.6×104t/年、仪表空气的年耗量为500×104Nm3/年。

2 天然气制甲醇装置节能降耗

在本工艺装置中主要的消耗为天然气,在工艺技术成熟的基础上,为了实现可靠而先进的甲醇生产技术,需要在工艺上采取一系列的节能措施。具体的节能措施有:提升蒸汽转换温度,降低原料气在制甲醇中的消耗与应用;减少低压蒸汽的实际消耗;采用先进的甲醇合成工艺,合成塔废热副产品中的压蒸汽;在生产装置中增加甲醇回收塔,提升甲醇的回收率,减少损耗。此外,还可以通过高效率的机泵,以有效的减少功耗[1]。

(1)制甲醇环节增加氢气的产量,提高PSA转换效率在工业制甲醇的环节中,还会产生很多氢气,如果不对装置中所产生的氢气进行回收,将会造成大量的氢气能源浪费。因此在天然气制甲醇的环节中,需要采用变压吸附技术,将制甲醇环节中所产生的二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氮气等杂质进行脱除与分离,对杂质中所包含的氢气进行充分的回收。对变压吸附技术的原理进行分析,该技术能够在所设定的温度和压力下,对不同类型的杂质进行吸附,并且不同物质的吸附量不同。在这样的基础上,就能够实现不同物质的分离。同时进行压力变换,在压力比较小的情况下,杂质的吸附量也随之减少,当压力降低到一定的程度时,还能够促进吸附剂再生。在系统工况比较稳定的基础上,PSA出口的氢气量能够维持在数小时以上,并且在转化负荷比较稳定的基础上,对PSA系统不同的运行状况和粗甲醇产量进行统计与分析,并且收集相关的数据。发现在转化负荷基本不变的基础上,PSA系统的回收的氢气量越多。在对PSA参数进行相应的调整时,系统所回收的氢气产量持续增加[2]。

(2)转化炉管排温差的平衡化处理在工业生产甲醇的环节中,蒸汽转化炉是主要的设备之一,在该设备中存在着较多的能耗损失。为了分析该设备的能耗与进行节能处理,需要对热效率进行分析,热效率对于石油化工装置而言,是能够代表着装置先进性的重要指标。那么在进行天然气制甲醇装置的能耗分析中,提升转化炉的热效率就意味着节省燃料以及节约成本。那么提升转化炉的热效率是天然气制甲醇装置节能的关键之处。经过实际调查,制甲醇装置的转化炉南面温差比较小,而与之相对应的北面温差却大很多,能够超出设计值的20℃左右。同时设备长期在温差比较大的环境中运行,在大环境温度不稳定的基础上,将会出现局部温度过高,设备管的受力不均。在这样的基础上,将会严重的影响到转换炉的整体效率,设备的使用寿命将会降低[3]。

(3)提高中压蒸汽管网的做功效率提高中压蒸汽管网的做工效率能够有效的降低制甲醇装置运行的能耗损。当中压蒸汽操作压力低于设计值、低压蒸汽压力高于设计值时,需要将中压蒸汽管网的压力有效提升,并且将低压蒸汽管网的压力压低,才能将蒸汽做工功效率提升上来[4]。

3 结语

综上所述,在本文中,对天然气制甲醇装置的能耗分布进行分析,天然气、电、冷却水、脱盐水、蒸汽、仪表空气、氮气等都能源损耗。为了降低能源损耗,可用的节能措施有:提升蒸汽转换温度,降低原料气在制甲醇中的消耗与应用;减少低压蒸汽的实际消耗;采用先进的甲醇合成工艺,合成塔废热副产品中的压蒸汽;在生产装置中增加甲醇回收塔,提升甲醇的回收率,减少损耗。此外,还可以通过高效率的机泵,以有效的减少功耗。本文中主要介绍了制甲醇环节增加氢气的产量,提高PSA转换效率、转化炉管排温差的平衡化处理、提高中压蒸汽管网的做功效率等措施。

摘要：甲醇是工业生产中最为重要的基础原料,主要通过天然气和煤合成。近年来,甲醇生产供大于求,市场上的竞争异常激烈。为了提升甲醇生产的经济利益,需要降低甲醇生产的成本,通过特殊的装置实现甲醇生产的能耗分析,以实现甲醇生产的节能减排。基于此,本文将对天然气制甲醇装置的能耗分析进行研究,并且探讨节能途径。

关键词：天然气制甲醇装置,能耗分析,节能途径,探讨

参考文献

[1] 刘永健,何畅,冯霄,王季秋,李安学.煤制合成天然气装置能耗分析与节能途径探讨[J].化工进展,2013,01:48-53+103.

[2] 何茜,臧天天,成科.天然气制甲醇装置能耗分析与节能途径研究[J].化工管理,2015,04:157.

[3] 党美娟.CNG加气站能耗分析与节能途径研究[D].西南石油大学,2015.

[4] 王沛.分析天然气制甲醇装置转化系统的节能技改[J].化工管理,2016,05:222.