天然气制甲醇装置能耗分析与节能途径探讨

张敏(中国石油 青海油田分公司格尔木炼油厂 816000)

前言

当前，石油资源日益衰竭，石油价格持续上涨。因此以天然气为原料制备化工产品成为解决石油短缺的一个有效途径。甲醇天然气制备化工产品中最主要的产品之一，无论在投资。能耗还是成本上，都是当前大众公认的最佳生产路线，已经占到了全球甲醇产量的百分之九十。本文就天然气制甲醇的工艺现状进行了简单介绍，并且对其装置能耗分析进行了研究，最后提出了有效的节能途径，对提高天然气制甲醇的经济效益有一定的指导意义

一、天然气制甲醇工艺现状

当前，利用天然气为原料制备甲醇的工艺可以分为三类：蒸汽催化转化工艺(传统蒸汽催化转化、联合蒸汽催化转化、预转化工艺)、氧化转化工艺(非催化部分氧化、催化部分氧化、自热式转化)、热交换器型转化工艺(ICI、凯洛格)。其中传统蒸汽转化是世界范围内应用最广泛的的工艺，能够占百分之八十。但是，传统的蒸汽转化工艺存在能量消耗大、转化炉使用寿命短等问题。在我国，大多数的甲醇装置规模相对较小，工业技术也比较落后，能量消耗也相对较高，因此与一般的进口甲醇相比没有竞争优势，从而对国内的甲醇工艺构成了一定的威胁。因此，我国应该加强对规模小，工艺技术落后，能耗高，质量差的甲醇企业进行改革，并且加大对甲醇生产的宏观调控力度，从而使我国的天然气制甲醇项目产生一定的经济效益。

二、天然气制甲醇的能耗分析

通常，天然气制甲醇装置的能源主要为天然气、电、冷却水、脱盐水、蒸汽、仪表空气和氮气。其中，能耗主要反映在天然气的消耗上。由于现代工艺已经把甲烷的转化率控制的很高，因此降低原料天然气的消耗已经十分有限，所以，降低燃料消耗是降低天然气制甲醇工艺能耗的主要措施。有学者对中海化学天然气制甲醇的工艺进行了能耗分析表明，原料天然气的消耗最高，年消耗在74983万Nm3，其次是燃料天然气的用量，年消耗在30892万Nm3。在水资源消耗方面，冷却用水占绝大部分，年消耗量在12537.6万m3，脱盐水年消耗量仅为181.4万m3。另外，仪表空气年消耗在480万Nm3，低压氮气消耗在800 Nm3。王英等人对天然气制甲醇实际生产过程中的碳损失进行了分析，结果表明，原料天然气很难做到100%的转化，驰放气也不可能做到零排放，粗甲醇中的甲醇也不会完全馏出，再加上粗甲醇中难免产生杂醇等原因，因此实际生产中必然会出现碳损失。

三、天然气制甲醇装置节能途径

1.提高变压吸附系统的运行效率

变压吸附装置主要是将原料中的二氧化碳、一氧化碳、氮气、甲烷等杂志分离并脱除，从而充分的回收氢气。由于天然气组分中的甲烷含量比较低，因此容易导致合成系统的新鲜气中氢碳比低。利用变压吸附装置对合成系统的驰放气进行氢气回收，对优化合成系统达到降本增效，提高甲醇产量的目的有很大的帮助。也就是说，适当的调整变压吸附系统的运行效率，对提高甲醇产量，使装置达到最大经济效益，最大程度的降低能耗有着非常重要的意义。

2.提高转化炉的热效率

天然气制甲醇工艺中，蒸汽转化炉是非常关键的设备之一，在燃料消耗方面也占有很大的比例。热效率是衡量转化炉先进性的重要指标，直接关系着石油化工装置能耗的多少，因此采取有效措施提高转化炉的热效率是节约燃料和成本的有效途径，也是提高经济效率，降低能耗的主要手段。平衡转化炉的管排温差是提高转化炉热效率的有效措施。平衡转化炉的管排温差，就必须要检查关严窥视孔，调节高压和低压燃气考克阀，并且检查总、次风门挡板开度，并且通过对烧嘴前风门开度的调整缩小温差。通过对转化管管排温差的控制和平衡，能够有效的提高转化炉的热效率，降低燃气消耗，提高了工艺的经济效益。

3.降低透平蒸汽消耗

蒸汽系统供应紧张是中压蒸汽管网主要存在的问题。实践表明，提高中压蒸汽管网压力，降低低压胀气管网压力，降低背压，对提高蒸汽的做功效率，更有效的利用蒸汽有很大的帮助。另外，适当提高中压蒸汽的温度对提高蒸汽做功效率也有很大的帮助。经考察，当中压管网过热蒸汽温度提高4.5℃时能够使得蒸汽量节省0.4T/H，同时也能够降低循环水透平中压蒸汽的消耗量。除此之外，降低锅炉给水透平转速对保证锅炉给水安全也有很好的效果。

结束语

随着我国国民经济的快速发展，天然气制甲醇具有广泛的用途和经济效益。对天然气制甲醇装置进行能耗分析对探所节能降耗措施有着非常重要的意义。总之，提高变压吸附系统的运转效率、平衡转化炉的管排温差、提高转化炉热效率、优化中压蒸汽系统等措施都能够有效的降低天然气制甲醇装置的能源消耗。

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