(2008-04-26)多项节能技术在甲醇装置的应用.doc

多项节能技术在甲醇装置的应用摘 要: 把甲醇生产装置建成节能、清洁的工艺系统，是我们甲醇设计与建设中的重要课题。本文围绕甲醇工程建设，叙述了甲醇设计时采用的先进节能工艺，对甲醇生产和建设中各工序能量利用进行了具体分析和阐述。关键词: 甲醇设计；节约能源；清洁；能量利用中图分类号：O623.411；TK01+8 文献标识码：BApplication of a number of energy-saving technology in Methanol SystemMa Hong-bo，Cui Wen-ke，Shi Shao-jie（Shanxi Fengxi Fertilizer Industry Co., Ltd.，Yuncheng Shanxi 044000， China）Abstract: Built methanol production plant to both energy saving and clean technology system is an important subject in the work of design and construction of methanol. In accordance with the methanol project, this paper described the advanced energy-saving technology in the design of methanol, and made a specific analysis and elaboration about energy use of construction of the methanol production processes .Key words: Methanol design；Energy conservation；Clean；Energy use能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。煤炭是我国的主要能源，在我国一次能源消费中的比重虽呈现逐渐下降趋势，但还占据主要地位，在2006年占69.4%1， “缺油、少气、富煤”是我国的基本国情，能源问题是困扰我国经济发展的瓶颈。节能减排已经成为我国当前经济社会发展的一项重要而紧迫的任务2。发展现代煤化工技术煤的转化和清洁利用，对我国的能源安全和经济可持续发展具有深远战略意义。如何把甲醇生产装置建设成为节能、清洁的工艺系统，是我们甲醇设计与建设中的重要课题。山西丰喜肥业（集团）股份有限公司临猗分公司年产10万吨甲醇工程，是山西省燃料甲醇示范装置，是公司根据 “以肥为主、肥化并举”的发展战略，以国产化技术为依托，采用国内较先进、可靠的流程，于2006年1月23日一次投料成功，当月达产达标。现已稳定运行2年之久，为公司创造了较好的效益。在装置的设计和运行过程中，成功的运用了多项节能技术，取得了显著的效果。1 工艺流程 年产10万吨甲醇工程工艺路线见图1。 非熔渣-熔渣两段炉低温耐硫 变换络合铁 脱硫位阻胺 脱硫 脱碳 熔硫釜回收硫磺低压合成三塔精馏精甲醇 空 分烟煤、水 添加剂图1 10万吨/年甲醇工艺路线图2 多项节能技术的应用2.1 气化工段高闪蒸汽的利用甲醇装置气化采用我公司与清华大学、北京达立科公司联合开发的非熔渣熔渣分级气化技术，利用水煤浆为原料、纯氧气化，气化压力4.0MPa，气化灰水经两级闪蒸沉淀。 水煤浆气化气化炉和洗涤塔的黑水经高中压闪蒸、真空闪蒸浓缩后，经沉淀处理回用，高闪蒸汽一般设计用于加热高压灰水，然后用循环水冷凝，不凝气放空，需高闪换热器两台，列管材质为双相钢；由于高闪蒸汽和高压灰水均较脏，此换热器经常堵塞，且难以处理。在变换工段的设计中，煤气废热锅炉的主要作用是回收热量，调整煤气中的汽气比，将汽气比由1.4降到0.38，气化工段取消此换热器，对出气化界区煤气的汽气比影响极小，对变换系统的正常运行无影响，将此含灰蒸汽送往我公司固定床造气利用，一方面可减少设备投资，减少生产过程中因高闪换热器堵塞而引起的波动；另一方面，可回收高压闪蒸产生的蒸汽。 在设计中，去掉了高压闪蒸换热器和高压闪蒸冷凝器，含灰蒸汽分三部分：一部分送我公司固定床造气利用，一部分送气化除氧器利用，一部分送变换工段用作变换冷凝液的气体蒸汽。从目前的运行效果来看，出气化工段的煤气温度210，汽气比为1.4，与原设计值没有差别；高压闪蒸罐每小时闪蒸0.5MPa蒸汽约10 t，全部回收利用，按我公司目前甲醇产量每小时14 t计算，吨醇可节约标煤68kg。2.2 变换工段的热量利用 （1）我公司甲醇变换设计采用的是全气量部分变换工艺，变换后CO含量一般控制在20%左右，进变换炉汽气比控制在0.38左右，从气化工段来的煤气汽气比为1.4，温度210，进变换炉前在设计中采用余热锅炉回收热量，从气化来的煤气先进入余热锅炉降温，通过控制余热锅炉蒸汽压力，来控制进变换的水气比，简单可行，每小时可回收0.5MPa低压蒸汽约20t，送入甲醇0.5MPa低压蒸汽管网，用于脱碳、脱硫、精馏等工段。 （2）进变换系统煤气废锅降温后进入分离器，分离的大量冷凝液直接用冷凝液增压泵送往气化洗涤塔，相对于此冷凝液减压送气化灰水槽再用泵加压送洗涤塔，每小时可节约动力电消耗约20KWh。 （3）变换后热量的再利用从变换炉出来的变换气，经热交换热器换热后，温度约350左右，需冷却至160180，进入有机硫水解槽，在变换炉后设置一变换气余热锅炉通过控制余热锅炉压力来控制进水解槽的变换气温度，此余热锅炉每小时可产蒸汽10t，送入甲醇0.5MPa低压蒸汽管网。 （4）有机硫水解槽后热量的再利用变换气出有机硫水解槽后，温度约180左右，进脱硫系统前必须冷却至40，在此设置两级换热器，一级锅炉水换热器用其给变换系统两台余热锅炉的锅炉给水换热，将变换气从180冷却至110左右；二级脱盐水换热器用进锅炉的脱盐水将变换气冷却至70，最后进变换气冷凝器。此处设置两级换热器，一级换热器将锅炉给水从104加热至150左右，二级换热器将脱盐水从60加热至110左右，有效地回收了能量。2.3 脱硫、脱碳工段的节能 （1）超重力机的应用我公司在国内甲醇脱硫系统首家采用超重力机技术，使溶液循环量由原脱硫塔的150m3/h减为120m3/h，系统溶液循环量减少，脱硫泵的电耗减少，再生系统的蒸汽消耗量由原设计的11t/h为9t/h，再生气冷却用的循环水消耗也明显减少，节能效果明显。 （2）涡轮机的使用我公司脱硫、脱碳系统正常运行压力为3.5MPa，富液需减压解析再生，富液在减压再生过程中产生的动能用涡轮机组进行能量回收。2.4 合成系统的能量利用 甲醇合成是一个放热反应，我公司甲醇合成采用管壳式合成反应器，管内装催化剂，管外产生蒸汽，通过控制蒸汽压力来控制催化剂床层温度，每小时可产生2.5MPa蒸汽15t左右；合成塔出口气与进合成塔的气体换热后，温度约100左右，先用脱盐水回收热量后，再用循环水冷凝，将脱盐水温度从30提升至70，有效的回收了热量。2.5 循环水系统的节能 我公司的循环水设计采用集中管理，全厂仅设置一处循环水池。根据整个厂内换热器的位置，尤其在考虑循环水阻力的情况下，将循环水泵的扬程定为28m，并将气化的真闪换热器位置由26m标高调至20 m标高， 以满足循环水泵扬程的要求。风机采用变频调速，满足了不同季节风量的变化，节能效果明显。2.6 锅炉的能量利用 （1）甲醇配套两台75t锅炉，锅炉的连排定排进入排污膨胀罐，产生的蒸汽进入除氧器回收利用，排污水排入一次水池重新利用。 （2）锅炉除氧器蒸汽的回收利用 锅炉除氧器在正常运行过程中，一直冒蒸汽，我公司在除氧器顶设置一高位水槽，利用除氧器的放空蒸汽加热高位水槽的水用于职工澡塘的洗澡用水，一方面解决了职工洗澡用水的问题，另一方面有效的回收了除氧器放空蒸汽的热量。2.7 汽轮机的节能 甲醇工程中共有两台汽轮机，一台是合成汽轮机，另一台是空压机汽轮机，在设计中，将合成汽轮机采用新型的全背压透平机组，空压机汽轮机用抽凝机组，背压蒸汽经减温后进入全厂1.3MPa蒸汽管网，一方面满足了1.3MPa蒸汽管网的供汽要求，减少了设备投资（汽轮机冷凝器），另一方面与凝汽机组相比，每小时可少消耗循环水用量3000t。2.8 脱盐水、冷凝液的节能 （1）脱盐水预热器回收能量脱盐水主要是供锅炉使用，脱盐水自脱盐水站后分两路，一路直接去锅炉，此路脱盐水在正常情况下，部分经冷渣机后进入除氧器，在锅炉开车时，才直接进入除氧器，另一路先进入合成工段的脱盐水预热器，然后进入变换工段的脱盐水预热器回收能量后送往锅炉的除氧器利用。 （2）冷凝液系统的能量利用甲醇工程的冷凝液主要来自脱硫、脱碳、精醇的再沸器和汽轮机的凝汽器，在设计中，我公司在净化系统设置一除氧器，用于变换系统的两台余热锅炉和合成系统的合成塔管壳式反应器的供水，取消了脱硫、脱碳系统的冷凝液槽，自脱硫、脱碳、再沸器液位控制罐的冷凝液直接去除氧器，一方面减少了除氧器的蒸汽消耗量，另一方面也减少了因设置中间冷凝液槽产生的膨胀蒸汽浪费问题。2.9 甲醇合成工序驰放气的利用 甲醇合成工序每小时将由约3800m3驰放气，国内同类型厂通常将其送往提氢装置，我公司将其直接输送到合成氨装置的压缩机三段出口回收利用，简化了利用途径，提高了气体利用率，同时增加了氨产量。3 结语 甲醇工程在设计阶段充分考虑