煤制甲醇生产工艺优化与节能减排方法的探讨

屠肖勃

摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国化工行业的飞速发展，众所周知，甲醇是重要的有机化工原料和洁净液体燃料，广泛应用于化工生产的各个领域，是石油化工的基础产品。近几年，随着我国甲醇行业及其下游产品链的飞速发展，大型甲醇装置日趋普遍，国内引进了Davy、Lurgi、Casale等大型甲醇合成工艺技术。甲醇生产的原料也有煤炭、天然气、减压渣油等多种。本文主要对煤制甲醇生产工艺优化做论述，并探讨其节能减排方法，希望通过本文的分析研究给行业内人士以借鉴和启发。

关键词：煤制甲醇;生产工艺;节能减排;方法

引言

节能减排工作是石油化工行业的一项基本工作，是企业效益和社会效益相互协同的综合体现，即能节省企业支出成本，又能为保护人民的生产生活环境和身心健康起到积极的作用，越来越受到国家和社会各界的关注与重视。当前国内环保工作处于高压态势，国家对环境保护加大了投资治理力度，制定了严格的排放标准，对企业提出了更高的要求，节能减排不仅是出于经济上的需要，更是企业可持续发展的内在要求。因此，必须采取合理可行的治理措施，根据实际情况采用相关有效的工艺和设备，对煤制甲醇生产工艺优化进行优化。

1煤制甲醇生产工艺的优化

1.1焦炉煤气制甲醇工艺

在传统的焦炉煤气制甲醇工艺中，为了减少惰性气体的累积，需排放驰放气，但驰放气中H2含量超过70%，直接燃烧必然会造成资源浪费以及温室效应加剧。对此，用补碳来提高H2利用率和甲醇产量，减少H2浪费。在运行装置上做过液态CO2气化补碳实验，甲醇年产增加5000t。补碳能够有效降低H2的浪费，但资源浪费问题依然存在。利用变压吸附（PSA）从驰放气中回收高纯度H2，膜分离回收CO2循环回反应器，其余H2可用于燃料电池等，提高H2利用率，但高纯度H2会牺牲掉H2的收率。用PSA回收驰放气中的H2合成氨。相比于回收H2，补碳可使H2在装置内直接利用且CO2可实现资源化利用，为“碳中和”做贡献。新工艺在工艺的先进性、经济性方面具有较强的优势，除此之外，新工艺具有更好的环保效益和社会效益，可实现CO2的资源化利用，助力碳中和的实现。

1.2煤制甲醇联醇生产工艺

煤制甲醇的联醇生产技术要求企业必须具备完善的煤制甲醇相关制品与制备以及一定的处理能力，才能够做好煤制甲醇的联醇生产技术。企业需要具备水洗以及铜洗技术，在发生碳化问题时，企业需要科学分析甲醇合成工艺，为联醇技术提供更全面的辅助措施，促进联醇生产工艺不断优化和创新。

2煤制甲醇节能减排方法

2.1煤制甲醇模块化生产中分时储热系统的优化设计

煤制甲醇模块化化工生产过程与传统的间歇化工过程与既有联系也有区别，两者在能量利用方式上具有不同的特点。间歇化工过程中的能量供需在生产过程排产确定后是确定的，即生产周期一般是确定的。而煤制甲醇模块化化工生产过程需根据原料供给或产品需求的不确定性变化调整生产模块的启动或停止，生产模块的启停与原料供应或产品需求的周期规律相适应，具有一定的不确定性;同时间歇化工生产过程中流股的初始和目标温度、起止时间以及热负荷是给定的，而在模块化化工生产过程中，虽然单个生产模块的排产是既定的，但生产模块调度的数量将随原料供给或产品需求的不确定性变化，即模块启停过程中可进行热集成流股的热负荷会发生变化。对于间歇化工生产过程，出现在同一时间段的流股可采用直接换热方式进行匹配，对跨时段流股的换热需采用储热介质进行间接换热。而在模块化化工生产中，生产模块实质是小规模连续化生产，生产模块的启停过程为非稳态，所有流股均出现在同一时间段，难于动态地进行直接换热，需采用储热介质进行间接换热。在生产线的启停过程中生产处于非稳态，工艺流股间无法直接换热，需通过储热介质将生产线启停过程中的热量储存在相应储罐中，同时储罐也将通过储热介质向生产线供给所需的热量，从而实现煤制甲醇模块化生产的分时储热和热量调度。

2.2废水优化

早期由于检测技术和分析工具等条件的限制，导致对于煤制甲醇生产过程中的污染物在反应器系统中的转化途径未能进行深入研究。这一方面使得在设计和优化废水处理工艺时缺乏相应的理论依据，另一方面也容易忽视煤制甲醇废水处理过程中产生的一些毒性未知甚至可能超过母体物质的中间产物。近年来，随着高分辨的物质检测技术以及量子化学和计算化学领域的高速发展，对难降解有机污染物降解途径的研究也逐渐深化。在废水处理领域，质谱技术是对目标污染物进行检测的重要手段。相比于紫外光谱、红外光谱、拉曼光谱、核磁共振等检测技术，质谱检测的灵敏度高、选择性强、适用范围广，更重要的是具有同时检测大量不同化合物的能力，逐渐成为有机物分析的核心技术。

2.3废液优化处理

在煤制甲醇生产过程中会产生废液，包括生活污水、生产废液初加工、生产废液深加工等。首先是催化燃烧技术。催化燃烧技术是应用具有催化作用的物质使VOCs废气发生氧化反应，作为一种典型的气—固相催化反应，其根本上是活性氧参与深度氧化作用。在催化燃烧过程中，催化剂可发挥降低活化能的作用，并且可使反应物分子富集在表层提升反应速率。催化燃烧技术在VOCs废气处理中的应用，可将VOCs氧化分解成二氧化碳和水。通常情况下，其反应温度要控制在250～500℃。相较于其他燃烧技术而言，该项技术所需温度更低，处理成本也更低。不过，在所需处理的VOCs废气中存在硫、卤素等物质时，则不宜应用催化燃烧技术。其次是吸收技术。吸收技术是将不具有挥发性或挥发性偏小的液体用作吸收剂，依托分析VOCs废气中的组分及其在吸收剂中溶解水平或化学反应差异性特征，借助吸收装置对VOCs废气中的有害物质予以吸收，进一步达到VOCs废气处理的目的。该项技术适用于温度低、浓度高、压力高以及气量小的VOCs废气处理中。

结语

总而言之，煤制甲醇技术需要进行不断优化和创新，为人们生产生活带来更优质的服务。在生产过程中，唯有严格控制各项生产指标参数，加强操作，并适时地对生产工艺进行优化工作，方能确保煤制甲醇生产工业的平稳运行，推动节能减排方法的深入推进。

参考文献：

[1]王伟冲.煤制甲醇生产工艺优化与节能减排措施[J].化工設计通讯，2020，46（07）：10+28.

[2]冯璐.煤制甲醇生产工艺优化与节能减排策略[J].山西化工，2019，39（01）：98-100+139.