王慶營(yíng)（兗礦新疆能化有限公司，新疆 烏魯木齊 830011）

淺談煤氣化制甲醇工藝中夾點(diǎn)技術(shù)

王慶營(yíng)（兗礦新疆能化有限公司，新疆 烏魯木齊 830011）

文章探討了各單元的工藝優(yōu)化方向，以及節(jié)能潛力，對(duì)甲醇合成、渣水處理單元、單元消耗工藝工程、低溫甲醇洗單元、變換熱回收單元的目標(biāo)值及設(shè)計(jì)值進(jìn)行了探討，針對(duì)媒氣化制甲醇工藝中的夾點(diǎn)技術(shù)進(jìn)行探究。

夾點(diǎn)技術(shù)；節(jié)能；煤氣制甲醇

煤化屬于一種能耗及水耗都較高的行業(yè)，需要積極的推廣節(jié)能減排技術(shù)，是為了保證煤化工企業(yè)可以持續(xù)的發(fā)展下去，降低水耗及能耗。兗礦新疆煤化工有限公司為年產(chǎn)30萬(wàn)噸甲醇、30萬(wàn)噸合成氨和52萬(wàn)噸尿素的醇氨聯(lián)產(chǎn)企業(yè)。通過(guò)使用夾點(diǎn)技術(shù)，分析造成能源不合理使用的根本原因，可以較大程度上改變能源使用比較脆弱的地方，促使方案的有效性及可行性得到不斷的優(yōu)化，促使節(jié)能改造的潛力得到較好的改觀。

1 夾點(diǎn)技術(shù)

夾點(diǎn)下的一個(gè)子系統(tǒng)，是熱源系統(tǒng)，可以達(dá)到零度的是位于夾點(diǎn)處的熱流量值，系統(tǒng)外界的任何熱量都不會(huì)流入，其中的熱量因?yàn)槔鋮s公用工程帶走。可以使用Q來(lái)進(jìn)行表示的，是跨越夾點(diǎn)的熱量傳遞形式，在此時(shí)會(huì)有相互的換熱匹配發(fā)生，關(guān)于夾點(diǎn)位置上下的熱物流及冷物流，實(shí)現(xiàn)熱平衡跨越，主要是通過(guò)夾點(diǎn)上的兩個(gè)子系統(tǒng)。因此，需要在設(shè)計(jì)的時(shí)候，保持在傳熱時(shí)，不可以有跨越夾點(diǎn)的情況出現(xiàn)；公用工程加熱器是不可以設(shè)置在夾點(diǎn)上、下的位置上的，從而就保證了工程量達(dá)到最小值。

2 媒氣化制甲醇工藝中夾點(diǎn)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 低溫甲醇洗單元

為了滿足甲醇合成的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以及促使凈化氣的質(zhì)量得到不斷提升，從而需要將煤氣中的有害氣體清洗掉，這是低溫甲醇洗。在低溫甲醇洗中，低溫物流是所有物流數(shù)據(jù)中占據(jù)絕大多數(shù)的，使用丙稀價(jià)格較高的，是在冷公用工程進(jìn)行冷卻處理的時(shí)候。最小傳溫差被確定為5℃，是當(dāng)計(jì)算出冷公用工程的有關(guān)費(fèi)用之后，將夾點(diǎn)設(shè)計(jì)的基本原理為根據(jù)，可以達(dá)到102.5℃，是冷熱物流復(fù)合曲線夾點(diǎn)溫度，假設(shè)會(huì)促使冷卻工程及加熱工程的耗能不段上升的，是當(dāng)傳熱跨越了夾點(diǎn)的時(shí)候。按照夾點(diǎn)設(shè)計(jì)的基本性原理，需要增加換熱器，會(huì)有引起流股分割的情況發(fā)生的，是當(dāng)倘若夾點(diǎn)不允許有一點(diǎn)能量流過(guò)的時(shí)候，盡管跨越可以達(dá)到最小工程量的標(biāo)準(zhǔn)，從而按照上述情況，就會(huì)增加設(shè)備的投資成本，促使流程變得比較的復(fù)雜。因此，需要對(duì)設(shè)備投資、運(yùn)行費(fèi)用、操作可靠性等要素進(jìn)行綜合的考慮，當(dāng)在進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的時(shí)候。

2.2 變換熱回收單元

促使CO和水蒸氣在催化劑的作用之下，有變換反應(yīng)的出現(xiàn)，將一些水煤氣輸送到變換爐中，轉(zhuǎn)換成為H2和CO2，從而調(diào)節(jié)合成反應(yīng)原料氣中的氫碳比；將粗煤氣的溫度控制在40℃左右，將其傳輸?shù)降蜏丶状枷磫卧校畲笙薅鹊幕厥账簹獾臒崃?。上述兩點(diǎn)是變換熱回收單元主要的兩個(gè)工藝目的。設(shè)最小熱溫差為10℃，得到了充分使用的，是冷卻公用工程在變換熱回收單元中，冷、熱物流復(fù)合曲線沒(méi)有夾點(diǎn)形成，設(shè)計(jì)值及目標(biāo)值是完全一致的。發(fā)生蒸汽、循環(huán)冷卻水都包含于此單元內(nèi)部冷卻公用工程之中，降低了循環(huán)水的使用量，產(chǎn)生更多的中壓蒸汽及低壓蒸汽，通過(guò)對(duì)廢熱進(jìn)行最大限度的利用，達(dá)到節(jié)能的目的。

2.3 多種工藝整合單元

當(dāng)下對(duì)自身工段的能量守恒過(guò)度關(guān)注的，是煤氣化制甲醇，其有著非常復(fù)雜的工藝。在大部分的時(shí)候，降低熱量仍然是使用冷卻公用工作，可以實(shí)現(xiàn)熱交換的物流很少，除此之外，僅僅可以使用加熱公用工程提升熱量的，是需要熱量的物流。會(huì)致使能量損失比較嚴(yán)重，當(dāng)冷公用工程及熱公用工程的使用量，都明顯的增加。要將系統(tǒng)看成一個(gè)整體，是為了保證過(guò)程工業(yè)工程設(shè)計(jì)，能耗最小、水耗最小，具備的優(yōu)化潛能越大的情況，是當(dāng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度越高的時(shí)候。倘若把熱溫差值設(shè)計(jì)成11℃，將合成甲醇、變換熱回收單元、精餾、低溫甲醇洗單元、渣水處理單元等當(dāng)成一個(gè)整體，冷卻、熱公用工程的節(jié)能效果就可以提升。

3 結(jié)語(yǔ)

作為一種有效、簡(jiǎn)便的技術(shù)手段，分析甲醇工藝的時(shí)候，采用夾點(diǎn)技術(shù)，可以揭示出可實(shí)現(xiàn)的節(jié)能潛力，還可以確定能量使用不合理的原因，為工藝改進(jìn)提供出明確的方向。其中換熱網(wǎng)絡(luò)匹配比較合理的，仍然存在一定的優(yōu)化空間，盡管是低溫甲醇洗單元，所以可以將其物流換熱的方式進(jìn)行優(yōu)化和分析；在渣水處理單元的節(jié)能潛力是有限的，內(nèi)部?jī)H僅是需要冷卻公用工程，其換熱網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題屬于是閾值問(wèn)題。然而，為了達(dá)到節(jié)能的目的，其閃蒸汽可以考慮作為其他工藝單元的熱源；精餾單元及甲醇合成單元的冷卻、加熱公用工程的節(jié)能潛力較大，需要綜合考慮其操作可靠性、運(yùn)行費(fèi)用、設(shè)備投資等影響因素，之后進(jìn)行優(yōu)化。煤氣化制甲醇使用夾點(diǎn)技術(shù)，不僅可以將節(jié)能潛力發(fā)揮好，還可以確定能量不合理因素，為改進(jìn)工藝指明了發(fā)展方向，因此是比較科學(xué)合理的，將所有的單元看作成為是一個(gè)整體，會(huì)將系統(tǒng)的節(jié)能潛力極大程度的提升。

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