煤制甲醇装置的节能改造分析.pdf

总第2 1 3 期2023年第8 期节能减排摘要：基于煤制甲醇装置的基本数据信息，介绍一种煤制甲醇装置的节能改造方案。通过Aspen Plus软件实施煤制甲醇装置的数据提取，结合煤制甲醇装置的节能改造能量目标，实施煤制甲醇装置节能改造分析，介绍煤制甲醇装置节能改造方案，并将节能改造方案应用于工程实践，最终确认节能改造方案具有较高经济价值。关键词：煤制甲醇装置；节能改造；数据提出；AspenPlus中图分类号：TQ223.1;TQ051.210引言煤制甲醇装置节能改造中常用技术为夹点技术，此技术主要用于换热网络、精馏塔用能、精馏塔塔系热集成的优化分析，并在应用中取得较好的应用成效。据此，以换热网络作为节能改造对象，通过夹点技术进行节能改造分析，获取具有可行性的节能改造方案，将具有一定的现实意义。1煤制甲醇装置数据提取通过AspenPlus软件中的能量分析模块导入煤制甲醇装置具体运行数据，并通过软件实施煤制甲醇装置流量分析，最终获取到煤制甲醇装置的热物流和冷物流分别为7 股和5股。1)热物流：包括循环水、变换合成气冷却、粗合成气预冷、T0107塔顶冷凝、二氧化碳一段/二段/三段冷却、粗甲醇冷却、甲醇吸收液冷却、粗硫化氢冷却变换器出口冷却。2)冷物流：水蒸气预热、合成器预热、空气预热、循环器预热、T0106/T0104/T0103/T010/塔底再沸。数据导入后，于AspenPlus软件中形成煤制甲醇装置的换热网络模型。3)煤制甲醇装置的公用工程冷却水和加热炉燃料费用及参数如表1 所示。表1 公用工程费用及参数参数冷却水进口温度/30出口温度/40费用/元/kJ）4.78 10-6根据以上公用工程费用及参数，通过软件实施煤制甲醇装置管壳式换热单元费用计算，具体计算过程中将管壳式换热单元的投资回报率设置为1 0%，具体设备寿命设置为5a，联运行时间为8 4 0 0 h，则管壳式换热单元的年费用为1 9 2 4 9 3 元。同样对加热炉进行费用计算，进而获取到加热炉的年费用为13293100元。收稿日期:2 0 2 2-1 1-1 6作者简介：蒋凯，男，1 9 9 4 年出生，毕业于太原工业学院，本科，助理工程师，研究方向为煤制甲醇工艺。山西化工Shanxi Chemical Industry煤制甲醇装置的节能改造分析蒋凯（广发化学工业有限公司，山西大同0 3 7 0 0 1）文献标识码：A2煤制甲醇装置节能改造能量目标煤制甲醇装置的过程物流主要包括冷物流和热物流两部分，根据煤制甲醇装置的实际过程物流特点，将其冷物流和热物流组合成冷热组合曲线，并通过温度一恰图进行表示。煤制甲醇装置的最优夹点温度差需要对操作费用和投资费用进行合理确定。但考虑到此种综合分析结果大多适用于理论分析过程，而工程实践分析中则常用经验分析法 2-3,所以基于理论和实践分析后,最终确定最优夹点温度差为1 0,以此夹点温度差绘制煤制甲醇装置的冷热组合曲线和总组合曲线如图1和图2 所示。1400120010008006004002000-200050100150200250300350恰/MW图1煤制甲醇装置冷热组合曲线140012001000加热炉燃料80060010004004002001.37 10-4-2000204060801000120140恰/MW图2 火煤制甲醇装置总组合曲线由图1 和图2 可知，煤制甲醇装置的节能改造目标是一种阈值问题，其冷公用工程目标热负荷为138.62 MW。Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.075文章编号：1 0 0 4-7 0 50(2 0 2 3)0 8-0 1 9 2-0 2112023年第8 期蒋凯：煤制甲醇装置的节能改造分析1933煤制甲醇装置的节能改造分析3.1改造思路煤制甲醇装置的具体改造思路如下：1)利用T0107塔顶冷凝的热量依次加热T0104塔底再沸、T0103塔底再沸、水蒸气预热、合成气预热2)利用变换器出口冷却的热量依次加热T0106塔底再沸、循环器预热 4 。3）利用变换合成气冷却的热量依次加热合成气预热、水蒸气预热、T0103塔底再沸。4)对煤制甲醇装置全流程工程进行继续改造,在不影响装置正常运行情况下实现装置余热的最大化余量。对于无法通过工艺流程提供热量结构，则采用公用工程进行热量供应。3.2改造步骤煤制甲醇装置的具体改造步骤如下：1)利用T0107塔顶冷凝热量：在热物流和冷物流之间增设负荷为1 0.8 0 MW的换热器实施热物流和冷物流换热，换热后热物流和冷物流温度分别从95.32和55.6 2 变为9 5.2 7 和6 9.2 7；另在热物流和冷物流之间增设负荷为3 7.3 9 MW、3.6 6 4 MW、5.096MW的换热器实施热物流和冷物流换热，换热后热物流和冷物流温度分别从9 5.2 7 和7 0.8 2 变为9 5.1 8 和7 0.9 6、从9 5.1 8 和50 变为95.17和8 5.1 7、从9 5.1 7 和2 0.1 6 变为9 5.1 6 和8 5.1 7 。2)利用变换器出口冷却热量：在热物流和冷物流之间增设负荷为2 2.0 1 MW的换热器实施热物流和冷物流换热，换热后热物流和冷物流温度分别从50 0 和1 8 8.3 变为2 9 7.2 和1 8 9.6；另在热物流和冷物流之间增设负荷为0.0 4 MW、0.0 1 MW的换热器实施热物流和冷物流换热，换热后热物流和冷物流温度分别从2 9 7.2 和1 54.3 变为2 9 6.9 和1 56.1、从2 9 7.1 和1 7 4.7 变为2 9 7 和2 0 0。3)利用变换合成气冷却热量：在热物流和冷物流之间增设负荷为1 7.1 2 MW的换热器实施热物流和冷物流换热，换热后热物流和冷物流温度分别从371.8和8 5.1 7 变为2 6 8.5和2 7 0;另在热物流和冷物流之间增设负荷为1 8.3 9 MW、2.8 9 4 MW的换热器实施热物流和冷物流换热，换热后热物流和冷物流温度分别从2 6 8.5和8 5.1 7 变为1 54 7.5和2 4 9.9、从1 57.5和7 4.4 7 变为1 4 0 和2.894。4)利用循环水热量：在热物流和冷物流之间增设负荷为2.6 2 7 MW的换热器实施热物流和冷物流换热，换热后热物流和冷物流温度分别从1 3 7 0 和156.1变为1 1 8 8 和2 7 0；另在热物流和冷物流之间增设负荷为1 6.4 1 MW、8.9 2 4 MW的换热器实施热物流和冷物流换热，换热后热物流和冷物流温度分别从1 1 8 8 和6 9.2 7 变为2 52.9 和7 1.2 2、从2 52.9 和1 3 5.5变为1 4 5.5和1 4 7.6。5)匹配冷物流：对于无法通过工艺流程提供热量结构,则采用公用工程进行热量供应 5。3.3改造结果根据煤制甲醇装置改造思路对整个装置的换热网络进行节能改造。在完成节能改造后，整个换热网络中共设置为1 3 个冷却器、1 5个换热器以及1 个加热器，煤制甲醇装置节能改造前后的公用工程热负荷如表2 所示。表2 煤制甲醇装置节能改造前后公用工程用量参数节能改造前冷公用工程热负荷/MW317.4热公用工程热负荷/MW178.8由表2 可知，在煤制甲醇装置节能改造完成后，装置中换热网络的冷公用工程热负荷为1 4 1.2 MW，相较于节能改造前的冷公用工程热负荷3 1 7.4 MW来说，下降1 7 6.2 MW，节能55.51%；装置中换热网络的热公用工程热负荷为2.59 3 MW，相较于节能改造前的热公用工程热负荷1 7 8.8 MW来说，下降1 7 6.2 0 7 MW，节能9 8.55%.总体来说，节能改造后的煤制甲醇装置节能效果较为优异，已经可以满足煤制甲醇装置换热网络节能改造目标。4煤制甲醇装置节能改造的工程应用将煤制甲醇装置节能改造方案应用于某煤制甲醇生产项目,并在装置节能改造优化后，实施节能改造优化前后煤制甲醇装置的经济费用对比，具体对比结果如表3 所示。表3 煤制甲醇装置节能改造前后经济费用对比参数节能改造前投资费用/万元4350操作费用/（万元/a）2.840总费用（万元/a）4250如表3 所示，相较于节能改造前，节能改造后煤制甲醇装置的总费用从4 2 50 万元/a下降至2690万元/a，下降1 56 0 万元/a，下降幅度为3 6.7 1%，证明此煤制甲醇装置节能改造经济形成较高。5结语基于煤制甲醇装置的基本数据信息，介绍一种煤制甲醇装置的节能改造方案。具体节能改造方案分析过程中引入AspenPlus软件和夹点技术，可实现煤制甲醇装置的换热网络改造优化。结合工程应用实践来(下转第 2 0 6 页)节能改造后141.22.593节能改造后4.70011702 690山西化工第43卷Pollution Characteristics of Quinolone Antibiotics in Shiqi River,Zhongshan CityChen Hongli,Zhang Xiaochun,Zeng Jiayuan(Zhongshan Ecological Environmental Monitoring Station of Guangdong Province,Zhongshan Guangdong528400,China)Abstract:In this study,surface water of Shiqi River was selected as the research object,and the typical antibiotics in the river wereanalyzed by high performance liquidchromatography-tandem mass spectrometry(HPLC-MS),the concentration of quinolones(QNs)in theriver was analyzed.The results showed that,the detection frequency of clinofloxacin and oxquinic acid were the highest(100%).Theconcentration of QNs ranged from 9.56 to 348.44 ng/L,in terms of spatial distribution,the highest concentration of QNs appeared at 17#(348.44 ng/L),whereas the lowest concentration was exhibited at 1#(9.56ng/L).Key words:river;quinolones;pollution characteristics(上接第 19 3页)看，节能改造后的煤制甲醇装置综合经济效益较高，因而可在后续煤制甲醇装置节能改造中进行参考应用。参考文献1王东.煤制甲醇生产装置无组织废气回收处理环保装置安全风险分析及防控措施研究 J.中国化工贸易，2 0 2 0 12(5)：16 8-16 9.2李建峰，李亚坤.煤制乙二醇/甲醇联合装置压缩机组优化改造Analysis of Energy-saving Transformation of Coal to Methanol Plant(Guangfa Chemical Industry Co.,Ltd.,Datong Shanxi 037001,China)Abstract:Based on the basic data information of the coal to methanol plant,this paper introduces an energy-saving renovation plan for thecoal to methanol plant.By using Aspen Plus software to extract data from coal to methanol units,combined with the energy goals ofenergy-saving transformation of coal to methanol units,an analysis of energy-saving transformation of coal to methanol units was carriedout.The energy-saving transformation plan for coal to methanol units was introduced and applied to engineering practice,ultimatelyconfirming that the energy-saving transformation plan has high economic value.Key words:coal to methanol device;energy saving renovation;data presentation;Aspen PlusJ.中氮肥,2 0 2 0(2):50-53.3彭娜，李佐鹏，侯小鹏.煤天然气综合利用制甲醇项目的节能降耗分析 J.煤化工,2 0 2 2,50(4)：12 5-12 7.4何向东，屈延华.煤制甲醇工业装置工艺改造措施分析 J.石油石化物资采购，2 0 2 1(2 9）：2 5-2 7.5曹迎辉，显明远，吴世凯.煤制甲醇CO变换装置氨汽提塔运行中出现的问题及对策 J.河南化工，2 0 2 1,38（8)：33-35.Jiang Kai(上接第19 8 页）艺属于重点监管的危险工艺。在生产过程中,如果处理不当,很有可能发出突发性、灾害性事故。故应对其进行危险性分析,包括主要物料危险性以及工艺危险性分析。针对其危险性，从工程设计、化工设备、化工操作等三方面制定安全防范措施，严格按照设计，做好设备选型,严格控制工艺指标，定期检查检修设备，对异常情况及时分析总结等，才能杜绝事故发生，保Risk Analysis and Control Measures of Caprolactam Hydrorefining Process(Luan Group Taiyuan Chemical New Materials Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030400,China)Abstract:The hydrofining process in caprolactam unit is to remove these unsaturated impurities with similar properties to caprolactamthrough hydrogenation reaction.Its hydrogenation process is a dangerous process.At the same time,benzene,cyclohexane,hydrogen andother raw materials are used in the caprolactam hydrofining process,so its production process is flammable,explosive,and toxic.Byanalyzing the hazards of its materials and processes,safety precautions are explained from aspects such as design,equipment,and operationto prevent safety accidents and ensure stable,safe,and continuous operation of the device.Key words:hydrogenation;benzene;hydrogen;hazardous processes证化工装置的安全稳定连续运行。参考文献1魏文德.有机化工原料大全 M.北京：化学工业出版社，19 9 9.2 窦晓勇，牛乐朋.已内酰胺精制技术研究进展 J.现代化工，2016,36(7):33-36.3黄同林.化工企业高危险工艺装置危险性分析及自动控制和安全联锁方式 J.江西化工,2 0 0 9(3)：1-2.Lu Jianguo