天然气制甲醇装置能耗分析与节能途径研究

2022-09-12

1 天然气制甲醇工艺的发展情况

现阶段, 以天然气为主要原料的甲醇制备工艺可分为三种类型, 分别为蒸汽催化与转化、氧气转化与热交换器转化, 其中蒸汽催化转化还包括预转化和联合转化, 氧气转化包括自热式与催化式。蒸汽催化转化制备工艺得到了非常广泛的应用, 在世界范围内占据着较大的比重, 约占80%。但该制备工艺长期存在能耗大、原料利用率低下等问题。在国内, 大部分甲醇制备装置还过于落后, 与先进的制备装置不可同日而语, 基本丧失竞争的资本, 使得我国的甲醇制备工艺迟迟得不到进步与发展。因此, 我国应对甲醇制备与生产引起高度的重视, 结合实际情况做出必要的整改和优化, 一方面是为了提高甲醇的制备与生产效率, 另一方面是为了有效控制制备甲醇时所需的能源, 使甲醇制备与生产在良好的环境下健康发展。

2 对天然气制甲醇所需能耗的分析

一般而言, 天然气制甲醇所需主要能源有天然气、电、水和蒸汽等。在实际情况中, 甲醇制备能耗实际上就是天然气的能耗。随着科技的不断发展, 我国工业生产中的甲烷转化率已经得到了显著的提高, 所以在降低能耗方面并不存在较大的空间, 因此, 在制备与生产甲醇的过程中想要控制天然气的能耗, 还需从降低燃料的消耗入手。统计显示, 天然气原料的消耗量持续增加, 在能源总量中占据这极大的比重, 已经超过了74983万Nm3, 而天然气燃料的消耗量也再创新高, 达到了30892万Nm3。从水资源消耗的角度讲, 每年用于制备甲醇的水量为12537.6万m3, 另外蒸汽的消耗量达到了480万Nm3。相关研究表明, 在制备的过程中, 天然气基本不可能实现完成转化, 制备所生产的驰放气也不会达到零排放的高度, 粗甲醇的提纯更不会做到100%, 而且粗甲醇中或多或少都会存在一定量的杂醇, 天然气制甲醇过程中不可避免的会出现碳损失的情况。

3 从技术情况分析如何节能

(1) 提升系统运行效率在天然气制甲醇装置中, 变压吸附装置的作用是将天然气原料中存在的不同杂质全部分离出去, 在天然气原料中常见的杂质有二氧化碳、甲烷等, 将杂质进行妥善的分离和脱除可有效提高氢气的回收率。由于天然气原料中并不含有大量的甲烷, 所以合成系统生成气的碳氢比较低。充分利用变压吸附装置, 将制备生产过程中产生的驰放气实施氢气回收, 从而有效降低甲醇的生产成本, 还可获得足量的氢气, 达到提高甲醇综合产量的根本目的。在实际操作中, 根据要求对变压吸附装置的实际运行效率实施适当的调整, 可大幅提高甲醇的生产效率, 有效较低能耗, 起到节能的作用。

(2) 改变转化炉的热效率在天然气制甲醇过程中, 蒸汽转化装置具有十分重要的作用, 是制备与生产的关键设备, 同时也是主要的燃料消耗设备, 大部分燃料都会运用在蒸汽转化上。蒸汽转化装置的热效率标志着装置的先进程度, 对能耗也具有直接的影响, 因此提高蒸汽转化装置的实际热效率是减少能耗的有效举措, 得到业内人士的广泛认同。在实际工作中, 可采取适当的方法平衡蒸汽转化装置管排温差, 从而达到提高热效率的目的, 在操作时, 应时刻留意窥视孔是否处于关闭的状态, 根据实际状况按照规范调节装置的考克阀, 同时确保风门挡板打开了适宜的角度, 最后采用调节烧嘴前风门打开角度的方式降低装置的温差。妥善完成装置管排温差的平衡工作, 可大幅提高装置的实际热效率, 有效减少生产所需燃气量, 提升生产工艺的整体经济水平。

(3) 降低蒸汽消耗在蒸汽管网的正常运行中, 蒸汽供应紧张是十分常见的问题之一。实践证明, 适当提升中压管的压力, 并减小低压管的压力, 可以有效降低背压, 从而减少蒸汽的流失, 提高效率, 确保蒸汽的有效利用。不仅如此, 还可以适当提升中压蒸汽的实际温度达到提高效率的目的。研究表明, 中压蒸汽的实际温度每提升4.5℃即可节省蒸汽用量约0.4T/H, 而且蒸汽温度的升高还能有效减少循环水透平蒸汽所消耗的能源。另外, 在装置正常运行时适当降低装置的给水透平转速可提高装置给水的安全性和可靠性。