煤制甲醇生产工艺优化与节能减排措施

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        摘要：甲醇（CH3OH）是一种非常重要的工业原料，是HCHO、CH3COOH、CH3NH2、CH3Cl以及合成橡胶等多种重要化工产品的合成原料，具有非常大的需求量以及上下游产业链。另外，甲醇还是目前被认为最可能替代石油的能源产品。这主要是因为甲醇具有非常高的能量燃烧值，能够以任何的比例和汽油进行融合，同时由于其不含硫元素，因此燃烧产物为碳氢化合物，具有非常高的环保价值。煤制甲醇是目前最为常用的一种甲醇工业生产工艺，具有生产量大、效率高等优点。但是目前众多的化工企业由于设备和工艺技术的原因，进行煤制甲醇的生产时，经常会伴随着能耗高和“三废”高等问题。严重阻碍了我国煤制甲醇工业的发展。
        关键词：煤制甲醇；生产工艺；优化；节能减排措施
        1煤制甲醇工艺重要的生产过程
        1.1煤炭的气化
        煤炭的气化是以煤为原料，在一定条件下将煤或煤焦中的有机物转化为煤气的过程。高温粗煤气是在高温高压反应下，由气化炉下部产出。
        1.2气化煤气脱硫以及硫的回收
        煤气的脱硫过程是甲醇生产过程中的一个非常重要的环节。Ｈ２Ｓ是水煤气中的主要硫化物，大约占硫总含量的９０％。Ｈ２Ｓ会导致合成过程中催化剂的活性降低并中毒，故需对煤气进行清洗，去除其中的Ｈ２Ｓ等硫化物。时作为一种副产品，可回收单质硫。水煤气的脱硫过程需要分阶段、分步骤进行，煤气的脱硫及硫回收流程。
        1.3ＣＯ的变换
        理想的甲醇合成气的碳氨比为２.０５。水煤气变换单元实质是通过水蒸气作如下变换反应：ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２，以制氢或调整合成气的氢碳比，最后通过换热及脱水过程制得甲醇原料气，最终促进甲醇的合成。
        1.４甲醇的合成工序
        来自煤气化、ＣＯ变换及净化处理后氢碳比约为２的甲醇合成气进入甲醇合成塔的顶部，在甲醇合成催化剂的作用下，有效组分发生反应生成甲醇。
        2节能减排生产工艺优化措施
        2.1优化原则
        ①合成生产1.9MPa蒸汽，提高蒸汽压力促进循环透气，提高系统节能效率；②将系统进行循环透气，通过膜分离、PSA从弛放气、非渗透气来提高气体中H2的回收和循环利用效率，减少CO等气体的排放；③通过增加空冷换热的技术措施实现对水资源的冷凝回收循环利用；④将煤制甲醇生产的副产品进行循环利用，如闪蒸蒸汽、未凝汽、PSA废气等重新加热作为燃料利用，即能减少有害物质的排放又能实现节能减排的目标；⑤优化生产工艺加强对废弃的处置措施，如通过火炬设备处理防止废气的排放。
        2.2具体节能减排测量
        2.2.1布局优化
        系统的布局设计要以绿色节能为基础，合理规划，根据周边环境，制定合理的设计方案，才能提高土地利用率、节能降耗。系统的设计基于以下标准：１）贯彻遵守消防、安监、环保相关法律法规的要求；２）总体规划，使系统结构顺畅、合理，满足日常生产、仓储、物流的要求；３）根据系统自身情况，将同类模块集中聚集，分区规划，方便管理；４）结合公司长期规划目标，提前预留空间。
        2.2.2节水优化
        对目前煤制甲醇生产工艺水资源消耗过大的问题进行优化，可以从以下几个方面开展。①优化工艺流程，增加空冷换热装置对水蒸气进行回收；②通过对生产工艺的分析，循环使用蒸汽冷凝水、透平冷凝水来减少脱盐水的使用量进而减少水的消耗量；③优化生产设备，采用节水型生产装置。
        2.2.3废气优化
        煤制甲醇的生产会产生多种气体，其中有大量的N2、H2S、CO等有害气体。此时可以采用在生产系统中增加火炬系统来对有害气体的处理和转化，实现无害化处理。

煤制甲醇的有害气体优化工艺措施为：将生产系统中的未凝气、闪蒸蒸汽作为燃料进行回收利用，例如生产尾气中的氮气、氢气、甲烷、HCOOCH3、CH3OH等气体就可以作为燃料从而减少能源消耗。具体优化措施为通过膜对煤制甲醇生产过程中合成的高纯度的H2进行捕捉吸收。对于低纯度的其他气体采用吸附模块来对气体进行提纯，然后通过OCU来对提纯的气体进行净化分离。
        2.2.4废液优化
        煤制甲醇的生产废液分为生活污水和工业生产污水两个部分，其中主要为工业生产污水。工业生产污水对环境影响最大，必须进行污水优化处理之后才能排放。结合煤制甲醇生产工艺的特点，将废液的处理分为三个步骤进行，分别为生活污水处理、生产废液初处理、废液深处理及故障应急处理。污水的处理采用污水处理厂清理、现场脱盐循环利用等措施组成。
        2.2.5废渣优化
        煤制甲醇中同时也会产生很多的废渣，其中主要为煤制甲醇中各种添加催化剂废渣，如脱氯产生的催化剂氧化铜、净化处理的催化剂氧化锌、甲醇在反应塔中进行催化反应的催化剂氧化铜，以及甲醇的裂解反应过程中的催化剂铝钠等，对于吸收塔中产生的固体废渣为洗后剂的废渣，没有利用价值，采用无害化填埋处理。
        2.2.6噪音优化
        煤制甲醇生产中会有大量的压缩机同时工作难以避免的会产生噪音。对噪音的处理和优化措施可以采用对生产流程进行优化，重新对煤制甲醇的生产工地的平面布局进行优化，将噪音较大的设备远离人员集聚区，增加隔音设备减少噪音的传播。其次，采用更加静音的生产设备也是必要和合理的。
        2.2.7防渗优化
        １）基于环保需要，对煤制甲醇系统区域的地面进行了硬化处理，提高了防渗能力；２）基于《石化防渗标准要求》，对系统中废液坑坑底、坑壁及废液排污管道进行了防渗加固改造；３）对生产区域排污管线的沟槽进行了防渗加固。
        2.2.8监测防治
        １）公司制定了全年排放限额：ＳＯ２１０６５ｔ、ＮＯｘ１４６６ｔ、ＣＯＤ２３１ｔ、氨氮１８ｔ以内，为此成立了专业监测中心并分配了６名专职人员，以自身监测站、实验室为基础，结合第三方公司，进行污染物的定期监测及不定期故障排查。１）对系统“三废”排放及周边环境的定期监测；２）当系统工作不稳定及发生意外时，要立即汇报并采样检验，分析总结调查诱因和作用结果，并及时予以整改。
        3结语
        煤制甲醇工艺复杂，其高耗高排放一直是公司的难题，通过对１２０万ｔ／ａ甲醇项目（一期６０万ｔ／ａ）工艺的优化，有效弥补了煤制甲醇高耗水、高三废的缺点，为以后同类项目提供了良好的借鉴。节水和减排带来的不仅是环保效益；通过废物利用、节约原料，同样带给企业可见的经济效益；资源利用的优化，更是带来巨大的社会效益。做好生产技术的绿色优化是以后工业发展的趋势，更是公司能否做大做强的关键，绿色优化必须融入到公司的整体管理运营中，相信通过工艺改进、绿色优化，能实现化工制造的可持续发展。
        参考文献：
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        [7]王继波,赵玉,李云.对当前煤制甲醇工艺的综合分析研究[J].科技资讯,2012(13):106.

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