随着世界石油资源的匮乏, 急需要寻找一种新能源作为替代能源。我国的煤炭能源储量非常丰富, 为了缓解能源紧张的局面, 可以通过煤制甲醇的工艺生产新能源甲醇, 不仅可以解决能源危机, 也可以改善环境污染。目前, 煤制甲醇工艺已经拥有非常完善的生产体系, 具备很好的发展前景, 煤制甲醇工艺已经成为甲醇生产的主流技术, 但是在进行生产的过程中, 仍然存在一些能耗、污染问题, 所以必须加强煤制甲醇工艺的研究。本文对煤制甲醇工艺设备及能耗进行针对性分析, 希望为完善煤制甲醇工艺提供一些参考意见。
1 煤制甲醇工艺的工序、设备及能耗
在煤制甲醇工艺中一般分为四个工作流程, 分别是:煤气化工序、净化合成气工序、甲醇合成工序、甲醇精馏工序, 下面对这些工序、设备及能耗进行分开讲述。
1.1 煤气化工序
在煤气化的过程中, 主要是把煤炭放在压力罐中, 向灌中加水, 把煤炭制作成浆状, 然后进行加热和加压, 把浆状的煤炭气化。在这个工序中需要采用的设备是磨煤机、高压煤浆泵、高压、低压及真空闪蒸器、水煤气分离器、变换炉、废热锅炉、水分离器分离冷凝液、锅炉给水加热器、脱盐水加热器。把工序细分开来可以分为制造煤浆、气化处理、灰水处理和变换工序等几步, 在煤炭气化的过程中, 会造成大量的煤炭损耗, 一些废弃煤渣被排除, 能耗最严重的是原煤, 氧气和煤浆损耗也相当严重, 其他一些能耗包括水、电力能源和水蒸汽。
1.2 净化合成气工序
在第一步煤炭气化之后, 并不能直接进行后续使用, 还需要把粗煤气中的两种酸性气体硫化氢和二氧化碳进行净化处理, 应用多种净化设备把合成气进行循环提纯净化, 得到干净纯粹的合成气。在这个过程中需要用到的净化设备是: (1) 甲醇洗涤塔, 洗涤分离硫化氢气体, 得到甲醇水溶液。 (2) 中压闪蒸塔, 回收甲醇中的氢气。 (3) 循环气压缩机, 升压水蒸气。 (4) 热再生塔, 冷却处理甲醇蒸汽, 得到甲醇。 (5) 甲醇水分离塔, 排除甲醇原料中的水分。 (6) 热再生塔给料泵。在这道工序中能耗最严重的是蒸汽, 其次是电能和脱盐水。
1.3 甲醇合成工序
甲醇的合成工序属于化学反应工序, 采用冷管塔和管壳塔进行串连, 对甲醇原料气体进行加热, 达到反应温度条件时, 然后输送到合成塔进行合成。将其中的氢气、二氧化碳和一氧化碳进行化学反应合成, 初步生成甲醇和水, 在合成过程中必须提供充足的催化剂和空气, 最终把甲醇分离出来。需要用到的合成设备是: (1) 循环压缩机, 循环压缩反应剩下的气体。 (2) 甲醇合成塔, 把氢气、二氧化碳和一氧化碳等气体进行合成, 制作甲醇。损耗比较严重的是各种化学气体。
1.4 甲醇精馏工序
甲醇合成之后得到的是粗甲醇, 必须把这些粗甲醇输入精馏塔进行加压处理, 不断循环加工, 然后把达到标准的甲醇气体导入甲醇罐封存处理, 一些不合乎标准的甲醇气体进行再次回流处理。精馏设备分为两种: (1) 预精馏塔, 把溶解气分离之后的甲醇输入预精馏塔, 排除一些低沸点气体产物。 (2) 精馏塔, 在该设备中把甲醇进行空冷、终冷和回流等操作, 不合格的甲醇重新回到精馏塔内, 合格的甲醇排出储存。在这道工序中, 能耗最大的是工质蒸汽, 占该工序能源总耗的97%。
2 完善煤制甲醇工艺的方案
2.1 实现工艺智能化、自动化
随着信息化技术的快速发展, 可以把计算机网络技术运用到煤制甲醇工艺中, 采用一些自动化技术, 让煤制甲醇工艺更加智能、方便、精确, 实现材料最大利用率。可以从两点出发: (1) 运用计算机和信息技术对煤制甲醇工序进行监控管理, 一些材料的投入必须经过计算机的测算才能进行, 尽量减少能源损耗, 严格按照标准时间进行每一道工序, 让煤制甲醇工艺更加细致化、精确化。同时采用自动化管理技术, 只需要技术人员在开始前设定好工序, 让机器独立完成, 节省了大量人力、物力。 (2) 把原有的煤制甲醇设备进行改装, 装入一些计算机设备, 加大科学技术的投入, 不断完善煤制甲醇工艺。
2.2 保持节约化的生产理念
随着我国能源储备的减少, 必须加快构建节约型社会, 在设计煤制甲醇工艺时, 引用节约的理念。改善煤制甲醇设备, 优化工艺, 减少原煤量的投入, 努力研究出用最少的原煤制作最多的甲醇工艺。不断更新工艺设备, 当设备停止运转时, 及时关掉机器, 节约电力能源的损耗, 可以引进一些先进的设备, 提高生产效率。培养节约意识, 在进行甲醇制作的过程中, 相关技术人员要尽可能地节省材料成本, 不能随意消耗能源, 保证每一份材料用在合适的地方, 保持节约化的生产理念。
3 结语
受到能源匮乏和环保理念等因素的影响, 我国必须加快煤制甲醇工艺的研究进程, 煤制甲醇工艺是当前生产新能源的重要方式, 在我国具有很好的发展前景和优势。但是在煤制甲醇工艺中仍然存在能耗问题, 这对甲醇的生产效益有着很大的影响, 因此需要不断研究、完善煤制甲醇工艺, 可以引进一些国外先进技术手段, 对废弃材料进行回收再利用, 在节约能耗的同时还能保护环境。
摘要：随着经济的发展进步, 在世界范围内的工厂越来越多, 工厂的发展带动了煤炭能源的损耗, 但是煤炭对环境有很大的污染, 因此, 逐渐用甲醇替代煤炭能源。煤制甲醇工艺是生产甲醇的一项重要技术, 以煤炭为原材料生产甲醇是当前甲醇生产中的主流技术路线。本文主要介绍了煤制甲醇工艺设备, 并对其中的能源损耗等问题进行分析, 提出了一些改进优化建议。
关键词：煤制甲醇工艺,设备,能耗
参考文献
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