煤制乙二醇DMO 装置生产节能减排方案优化

侯波，韩濛，高翔

(陕煤集团榆林化学有限责任公司，陕西 神木 719300)

0 引言

乙二醇作为一种有机化工原料，已经在表面活性剂以及聚酯树脂等多个工业领域中得到了广泛应用。目前技术较为成熟的工艺路线是采用石油法路线来制取乙二醇。这种方式制作出来的乙二醇能够有效满足大多数企业的应用需求。但由于我国的资源状态为富煤缺油，这也使得乙二醇的生产会受限。

煤炭作为我国社会发展的主要能源，经过多年发展，煤制乙二醇工艺所取得的效果十分优异，对于保证国家的整体能源安全来说也起到了重要作用，同时也是对煤炭资源进行清洁利用的主要方式。在实际煤制乙二醇的生产阶段中，为了进一步实现预期中的节能减排目标，要采取针对性措施来降低内部DMO 装置的整体消耗，从而有效促进后续煤制乙二醇的低碳化发展。

1 煤制乙二醇的基本概述

乙二醇作为一种至关重要的有机化工材料，在多个社会领域中都得到了广泛应用。特别是在航空工业和轿车工业的冷却系统中，乙二醇是抗冻剂的主要成分。在润滑剂和软化剂的生产过程中，乙二醇也有着多样化的用途。然而，传统的乙二醇生产主要依赖于石油作为原材料，但随着石油资源的逐渐枯竭，给乙二醇的后续生产带来了严重的挑战。因此，利用煤炭作为基础原料的煤制乙二醇技术逐渐受到关注。这种技术的成本相对较低，具有显著的生产优势。从实际应用的角度来看，煤制乙二醇技术主要分为直接法和间接法两种类型。

在直接法中，通常使用羰基络合物作为催化剂，在高压条件下实现液相反应[1]。然而，这种方法对反应条件的要求较为严格，副产品多，使得乙二醇的选择性较低，工业化转化仍需时日。由此可以看出，目前的直接法在反应条件上较为苛刻，它需要将压力控制在10 MPa 以上，并使用铑作为催化剂，这导致了较高的成本和较低的乙二醇挑选性与转化率。因此，研究的重点已转向完善和优化催化剂，以实现在更温和条件下进行反应的目标。然而，目前这种方法在平缓反应条件和开发高性能催化剂方面仍面临许多挑战。在这种情况下，间接法制备乙二醇受到了更多的关注。间接法主要指的是草酸法，其工艺流程相对较短，成本较低，这使得这种技术成为研究的重点[2]。

2 煤制乙二醇生产的节能原则

煤炭作为我国整体储量较为丰富的一种能源类型，在社会中得到了广泛应用。而煤制乙二醇技术则属于煤炭开发领域中涉及的一种全新技术手段，也属于我国科技领域发展过程中需要重点关注的内容。煤制乙二醇技术是一种将煤炭转化为乙二醇等有机化学品的过程。这一技术的发展不仅符合我国缺油以及煤炭资源丰富的资源发展特征，而且可以进一步缓解乙二醇产品在供需方面存在的矛盾。这对我国后续能源需求结构的调整优化，以及整体煤化工产业的发展来说起到了良好的促进作用，具备着十分显著的社会效益以及经济效益。

在煤制乙二醇生产过程中，节能原则是必须遵循的重要原则之一。这意味着需要在生产过程中选择节能型的工艺技术手段以及机械设备，并不断优化整体工艺流程。在此基础上，还应按照能量档次来进行串联应用，从而实现对能源的综合化应用。此外，在煤制乙二醇生产中，选择具有节能性特征的传动设备也是非常重要的。通过使用这些高效的传动设备，可以稳步提高整体能源使用率，并大幅度降低整体能源消耗。为了进一步减少能量方面的损失，还应采取针对性的措施。例如，可以采取高效的隔热保温处理措施来减少热量损失，或者采用闭路循环系统来回收和再利用能源。同时，煤制乙二醇生产还应积极贯彻国家方面与工程节能相关的标准规定[3]。

3 煤制乙二醇生产DMO 装置的具体节能减排措施

3.1 新型硝酸还原装置与地下储槽

在煤制乙二醇生产DMO 装置中，可以合理地引入新型硝酸还原装置，每个系列配备两座硝酸还原反应塔，采用四室串联鼓泡反应设计。第一室主要依靠副产蒸汽进行必要的伴热处理，硝酸还原塔底部的液相硝酸含量约为0.2%。这种硝酸还原反应塔具有较低的故障率和简便的操作性，具有较强的硝酸回收能力。通过合理应用新型硝酸还原装置，能够确保塔釜硝酸含量稳步降低，有效减少N 元素的流失，降低后续碳处理工作的难度，并防止产生更大规模的含氮污染物。

同时，在DMO 合成以及精制装置中，应根据实际情况设置地下储槽，且每套储槽应分为两个储罐：一个储罐用于储存含醇废水，主要用于高效收集运转过程中因意外因素而未及时处理的含醇量和含水量较高的物质；另一个储罐则作为污DMO 储罐，用于收集运行阶段中无法及时处理的含DMO 较高的物质。含醇废水储罐中的物质应定期输送到罐区，然后送往DMO 精馏工段甲醇脱水装置中进行回收利用。在这个过程中，应对废水进行及时处理，以确保不会对环境造成污染。而DMO 储罐中的物质则通过DMO 精馏工段进行回收利用。通过合理应用地下储槽，可以有效降低DMO 和甲醇等有害有机物的整体排放量。这不仅有助于保护环境，而且还能在保证产量不受影响的基础上，大幅度降低原材料的消耗[4]。

3.2 废气废液处理系统

现阶段所采用的废气废液处理系统主要分为两套装置：一套为VOCs 装置，这种装置在后续的应用过程中，主要采用低温甲醇洗作为内部的核心技术手段，并结合碱洗等预处理工艺，实现对乙二醇、甲醇等VOCs废气的高效处理；另一套则属于废气废液焚烧装置，这种装置配备两种不同的焚烧炉系统以及烟气处理系统，专门针对煤制乙二醇装置所产生的废气与废液进行环保处理。更重要的是，它还能副产3.5 MPa 的饱和蒸汽，并将这部分蒸汽送入乙二醇合成系统进行再利用。

VOCs 回收装置在应用过程中的基本原理是，利用储罐高效收集物料流转时所产生的各类有机废气。随后，通过风机增压方式将这些废气逐步送入下游的净化装置中。值得注意的是，废气中蕴含的VOCs 介质与甲醇的吸收机理存在相似之处。具体来说，这种相似性指的是溶剂与溶质在基本结构上的类似性。更进一步说，相溶指的是溶剂与溶质之间能够实现彼此相溶。由于极性分子之间产生的电性作用，那些由极性分子构成的溶质与溶剂之间具有较高的相溶性；相反，非极性分子构成的溶剂则很难与极性分子构成的溶剂相溶。

为了更好地处理废气中的各类不良介质，需要优先选用低温甲醇作为主要的吸收剂，以便与上游废气进行充分接触，实现对其中蕴含的不良介质的溶解。接下来，需要将碱液作为主要的吸收剂，有效去除废气中含有的各类酸性介质以及甲醇。为进一步提升整体治理效果，还应结合回收技术，通过吸收技术与冷凝技术之间的充分结合，采用更为科学合理的工艺组合。这样不仅可以有效降低治理成本方面的消耗，而且通过吸收技术与冷凝法之间的组合，还可以逐步降低整体装置所产生的能源消耗。在此基础上，逐步提升吸收法的回收效率，使VOCs 达到高脱出率的状态。

3.3 废气废液焚烧装置

应对乙二醇装置所产生的废气废液展开高效收集和转运，使不同工段所产生的废气废液能够运送至焚烧炉当中进行焚烧处理。同时，这部分废气废液中还含有大量的甲醇、乙醇以及DMC 等物质。在针对废气进行焚烧时，主要采用的是外混式燃烧方式。需要将废气和空气分别送入焚烧炉中，并在炉膛内部进行互相燃烧和扩散。为了优化和完善空气与废气的混合情况，应在燃烧器的出口位置设置必要的旋流叶片，确保空气与废气受到更加激烈的扰动，从而达到充分接触和迅速燃烧的目的。

在废气废液焚烧装置的实际应用过程中，应对乙二醇装置所产生的废气废液进行高效收集和转运，确保其运送至焚烧炉中进行处理。废气废液中含有大量的有机物质，如甲醇、乙醇和DMC 等，经过雾化喷枪直接喷入焚烧炉内。这一过程分为三个阶段：有机物气化、水分蒸发以及有机物与空气燃烧反应。废液中的水分在高温下逐渐气化，使得空气与废液能够充分接触混合，从而销毁废液中的有害成分。同时，在焚烧过程中会产生大量热量，这些热量可以通过余热锅炉转化为蒸汽。锅炉给水进入锅筒后，通过水冷壁流入下集箱，再由导管引入上集箱。这样，饱和蒸汽在汽水分离装置的作用下从锅筒内部引出，并通过主蒸汽管送至相应的蒸汽管网。

出口烟气通过SCR 反应器进行脱硝处理。在此过程中，将含有氨基的还原剂喷入炉膛中，并迅速与烟气中的NO2进行反应。炉膛作为反应的主体设备，促使还原剂热解转化为NH3，确保了与NO2的有效反应。此外，烟气中的O2并不与还原剂发生反应，从而实现了对NO2的选择性还原。出口烟气按照顺序进入锅炉给水预热器和空气预热器中，以回收烟气中的热量。经过换热后，将其送往余热锅炉汽包中，并将空气预热器预热的空气用于焚烧炉助燃风。当空气预热器的出口温度低于150 ℃时，应使用引风机将烟气引导至烟囱的高位进行排放。为了确保排放的烟气符合标准，在烟囱内设置在线监测系统，对烟气中的非甲烷总烃和氨逃逸等进行实时监测[5]。

4 结语

在我国富煤缺油的能源结构日益突出的背景下，特别是“双碳”目标的提出，对煤化工技术提出了更高的要求。针对煤制乙二醇技术进行必要的完善优化显得尤为重要，不仅有助于实现煤化工体系的深度优化，提高其效率和安全性，同时还有助于推动行业的绿色、安全发展。同时，还需要在结合实际情况的基础上，针对社会中的高能耗行业如钢铁、水泥等进行必要的节能技术改造。通过这些措施，可以更好地缓解乙二醇的供需矛盾，促进整体能效水平的提升，并有助于提高国家能源安全性，促进整体化工行业的健康发展。在煤制乙二醇技术的应用过程中，还需要对DMO 装置进行必要的节能减排改造，以实现预期中的节能环保目标。