煤制合成天然气装置能耗分析与节能途径探究

张龙

（伊犁新天煤化工有限责任公司，新疆 伊宁 835000）

近年来，能源短缺的问题在全球范围内越来越突显，已经引起了各个国家的高度重视。能源日益匮乏也带来了很多矛盾与冲突，在这种形势下，天然气以绿色、高效为称的清洁型能源出现在人们的社会中，受到很多相关人士的重视。我国有很多企业积极的投入到以煤做为原料制取天然气的大型能源项目中来，国家在这方面也给予了诸多认可与支持。但是，煤制合成天然气装置在应用过程中还存在一些问题，需要对其进行分析与优化，在降低煤制合成天然气装置能耗的同时，找到更加节能的途径与方法，这对于我国的能源结构安全有着重要的意义。

一、分析煤制合成天然气装置的重要性

煤制合成天然气工艺在能源转换方面有很大的优势，使能源能有更高的利用率。当前，国内企业在煤制合成天然气项目中的能源转换水平与国外比较还有一定的距离。所以，应当加强对煤制合成天然气项目能源转换率的研究，促进煤制合成天然气节能技术的升级，使煤炭资源更加纯净。对煤制合成天然气装置进行分析，深入了解其工艺的现状与特点，依据煤制合成天然气装置的实际情况，就能够对其进行针对性的优化，提升能源的利用程度，降低能源的消耗。

二、煤制合成天然气工艺流程概述

煤制合成天然气装置的主要作用就是用来生产天然气，以某煤制合成天然气装置做说明，其装置主要包含空分、煤气化、净化、甲烷化以及硫回收等装置。在制取天然气过程中的主要材料是变质程度最低的褐煤，主要技术对碎煤进行加压气化技术操作。粗煤气经过耐硫会变换，在转换之后利用低温甲醇的作用而脱酸，气体就会变的更加清洁。而清洁的气体经过甲烷化以及压缩脱水的操作以后，就能够形成天然气与其它副产品。

三、煤制合成天然气装置的能耗分析

（一）煤气化装置能源消耗

出口粗煤气的温度在固定床气化期间保持在300℃左右，和其它气流床以及流化床反应器进行比较，其温度表现相当低。回收装置是废热锅炉，能源的利用程度在74%左右，能源消耗约为18MJ/m。

（二）净化装置能源消耗

净化装置的采取的技术为低温甲醇洗技术方式。因气体组成成分较为复杂，并且通常包含一定量的有害物质，所以就需要利用净化装置对其有害物质进行分离。净化装置的能源利用程度在94%左右，能源消耗约为2.5MJ/m。

（三）甲烷化装置能源消耗

在甲烷化装置中，甲烷反应器是与废热锅炉回收装置直接连接，主要作用是对过热蒸气进行回收。如今，现代化科技研究出的甲烷化催化剂对一氧化碳顺利转换有着突出的效果，减少了过程中无关的能源消耗。甲烷化装置的能源利用程度在96%左右，能源消耗约为1.7MJ/m。

四、煤制合成天然气装置节能途径建议措施

（一）选择合适的单元技术

煤制合成天然气装置的不同单元有着千丝万缕的联系，且各个单元的关系十分复杂，应根据实际情况选择关键的单元技术。每个单元技术都决定着能量的转化程度，在转化过程中的每个细节都会产生很大的影响。因此，选择合适的单元技术是相当重要的。

（二）选择合适的煤气化技术

煤分为不同的种类，在煤化炉型号的选择上，务必要依据煤的类型选取合适的型号。若是把劣质褐煤当做主原料，不仅要充分考虑汽化炉的能量效率，还要对输入以及输出的原料和产品组成分进行分析，同时在过程中对层次中的不同目标进行定性和定量的研究，努力提升装置的能量转化效率。

（三）选择合适的甲烷技术

在使用甲烷化技术过程中，要对重视催化剂的选择，同时为了保证催化剂的性能得到正常发挥，要合理的控制反应热。通常甲烷化技术的原理是利用中间段转换热移出反应热，尽管在一定程度上确保了催化剂的活性，但大大增加了能耗，甲烷生成量也受到了极大的影响。为了尽可能的减少上述缺陷，应选择更为科学先进的节能方式，可通过对副产品高压蒸汽连续移走反应热，这样能够大幅度的减少能源消耗，同时还能提高甲烷的生成量。

五、工艺装置的节能建议方法

（一）采用蒸汽驱动法

若系统压缩装置选择使用蒸汽驱动法，则能够提升一定的压缩效率，使能量转换率得到增长。系统压缩装置的增压机以及氨压机等设备，利用蒸汽驱动法能够对其进行直接的驱动。

（二）采用合适的设备及材料

换热设备与降温材料在装置中的作用非常大，同样，合适的保温材料也与节能效果息息相关。在煤气冷却工序的末端换热器以及低温甲醇洗单元中，通过缠绕式换热器进而降低冷端温度，以此减少能量的消耗程度。

（三）应用抽凝机组以及抽背机组对动力装置进行改进

抽凝机组能够降低压缸排汽量，一定程度上减少冷源损失，从而达到提升工作效率的目的。抽背机组可以增强热能的利用程度，对于供热方面十分适合。

六、系统换热网络的优化和改造

为了提高能量的回收利用率，只依靠换热器的性能还不够理想，应对系统换热网络做进一步的改造。首先对各个装置的流程以及参数进行仔细的测算，得出精确的数据与信息，然后采取夹点技术分析换热网络系统中现存的缺陷，再对其进行针对性的改造。另外，还应创建科学合理的能源管理体系，确保能够对能量变化进行有效的监管[5]。

七、结语

煤制合成天然气装置的能量利用率还有很大提升空间，重视对煤制合成天然气装置的研究，选择合适的单元技术、工艺方法以及设备材料，对于降低其能源消耗，实现节能减排的目的有着极为重要的作用。相关部门要继续加强对煤制合成天然气装置的优化与改造，加大对能量利用率，为社会的可持续发展提供保障。