史智敏
新疆广汇新能源有限公司，新疆 哈密 839303
摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，煤制甲醇是一个十分复杂的化学反应过程，目前的生产工艺和流程具有水量消耗大，有害的固、气体废物排放多等弊端。通过对某化工企业的煤制甲醇的生产工艺和特点展开分析，针对其中存在的工艺和管理问题提出了相应的优化改进措施。实践表明，煤制甲醇的生产工艺优化之后，对耗水、“三废”排放等问题起到了很好的改善作用，极大地提高了企业的经济效益和环保水平。
关键词：煤制甲醇；节水；三废；优化
引言
本文立足企业实际对煤制甲醇生产装置如何降低单位产品水消耗进行了分析、探索、尝试，通过循环水、脱盐水、冷凝液、蒸汽等工艺路线的优化，将循环水热负荷转移到需要热量的锅炉给水，从而降低水耗的思路；同时，优化操作方法，采用先进技术，提高单位产能，变相降低水耗，预期效果可观，为煤制甲醇生产装置工艺流程设计、改造提出了自己的思考。
1技术特点
煤制甲醇法一个明显的特点是多碳少氢，对Ｈ２Ｏ的消耗量巨大，且制备过程中“三废”排放较多，其中，包括固废，Ｎ２、Ｈ２Ｓ、ＣＯ有害气体，及含Ａｒ、Ｐ的废液，对环境十分不利。针对以上不足，同煤广发化学工业有限公司所用的丹麦托普索合成工艺具备以下特点：１）合成１．９ＭＰａ蒸汽，更节能；２）能循环渗透气，且分别通过膜分离、ＰＳＡ从弛放气、非渗透气中回收Ｈ，增加了Ｈ的循环利用，节约了原料，降低了ＣＯ２排放；３）工艺流程中优先使用空冷换热来节约水冷用量，如，循环汽压缩机冷器、ＣＨ３ＯＨ冷器、稳定塔回流预冷；４）副产的闪蒸蒸汽、未凝汽、ＰＳＡ废气返回蒸汽加热炉，重新作为燃料，节约原料气；５）循环使用蒸气冷凝水、透平冷凝水，节约脱盐水；６）通过火炬设备治理排除的意外气体，防止废气排放。
2煤制甲醇生产工艺优化与节能减排方法的探讨
2.1废气、废液、废渣优化
为更好实现节能减排目标，案例项目在废气、废液、废渣优化方面投入大量资源。在废气优化方面，考虑到合成甲醇过程的废气排放量较高，且故障及开关系统会导致烟气的额外产生，因此优化将生产过程中产生的闪蒸蒸汽、未凝气回收作系统燃料，回收对象包括甲烷、氢气、氮气、CH3OH等，同时高温炉排气采用烟囱的规格为49m，回收H过程产生的甲烷、乙烷、氢气、CO等循环作燃料气用。通过膜，H循环模块可实现对合成过程中驰放气H2的捕集，高纯部分能够回到合成步骤循环使用，吸附模块负责对低纯部分的提纯，之后用于净化分离、OCU步骤（烯烃转化），加压后回收后的未凝气、闪蒸汽、PSA作燃料气。废液优化由废液初处理模块、生活污水模块、故障应急模块、废液深处理模块等负责，这类模块的设计充分结合了案例项目的工艺特点。煤制甲醇生产工艺产生的废水涉及仪器场地洗涤水、生产废液、少量生活污水，N类、石油部分、灰尘杂质等属于主要有害物质，由污水处理厂清理。对于冷凝液，收集后由脱盐水站循环利用。
2.2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。
2.3改造前后流程说明
返回脱盐水装置再处理的系统冷凝液在冷凝液冷却器中，设想由现在的与循环水换热，改进为与脱盐水换热，然后进入脱盐水装置进行再处理。
通过计算，冷凝液温度由改造前的50℃，可以下降到改造后的36.67℃，可以很好满足脱盐水装置处理要求；同时，节约新鲜水680400t/a。无压循环回水，设想由现在的经回收水池返回循环水系统，改造为密闭循环，依靠自身压力送入循环水回水管道，避免循环水的水量损失及水质污染，预期年节约新鲜水172890t。蒸汽管网导淋排放的冷凝液，我们准备由现在的经根部阀、二道控制阀、集中回收至冷凝液总管，进入循环水系统，改造为蒸汽管网导淋排放经根部阀、二道控制阀、三道导淋阀，并在二道、三道阀之间增加观察阀，集中回收至冷凝液总管，经冷凝液冷却器与脱盐水换热，温度由80℃可以降到37.96℃，然后进入脱盐水装置。实现合而能分，排而可控。脱盐水及气化冷密封水由现在的高温锅炉给水，设想改进为脱盐水先经系统冷凝液冷却器温度升至36.67℃后，一路去生产主装置使用；另一路经高压给水泵加压，作为气化高压机泵冷密封水及洗氨塔洗涤水；三路经导淋冷却器与脱盐水换热、变换脱盐水预热器与变换工艺气换热、除氧器加温除氧，被加热至135℃～150℃，作为锅炉/废锅给水。气化冷密封水直接采用脱盐水，避免了循环水冷却，由此年节约新鲜水82800t。
2.4噪音优化
系统中大多噪音都来自于各类压缩机，为了控制音量应兼顾机器型号、平面布局等条件。主要措施有：１）采购机器时，优先购买音量控制到位的机型；２）对空冷等噪音较大部件加装隔音设备，并对工人、车间采取隔离保护；３）在平面布局设计中合理规划，充分利用系统本身设备及距离的作用来降噪。
2.5监测防治
为更好实现节能减排目标，案例企业科学开展了全年排放限额制定，其中氨氮、COD、NOx、SO2的年最大排放量需控制在18t、231t、1466t、1065t内，为实现这一目标，企业专门成立了由6名专职人员组成的监测中心，依托实验室、监测站及第三方公司支持，定期监测污染物，同时相应的故障排查不定期开展。在定期监测周边环境及系统“三废”排放的过程中，基于过热炉烟筒每三月开展一次NOx监测，经常性开展冷却机的化学需氧量、pH值、CH3OH监测，按需开展噪音源的分贝数监测，同时动态监测废渣、立即监测意外排放。对于可能出现故障或经常出现高排放的位置，结合监测点分组，将隔离器设置于每组间，同时单独设置排污设备。如消防危机出现，流入墙内水槽的灭火废水能够用于污染抵御，同时针对性建设的雨水储存坑也能够用于污染抵御。如出现储存坑中雨水溢出情况，排水装置会自动启动，防灾水池此时会成为最后的屏障，其规格为3万m3。如出现事故，巨大的废液处理量需要分批分流，以此降低处理负荷。案例项目设置的雨水储存坑、废液储存坑规格分别为260m3、68m3，以此满足地面污水及生产废液的存储及处理需要，二者相连设置，并设置屏障于中间。如生产系统的维修需要关闭进行，需要排空精馏部分的线路和机器，为同时规避污染问题，需要在暗道中设置线路和机器的排出点，将废弃CH3OH运回粗CH3OH储备库。出现故障或关闭系统时，可燃废气会大量释放，因此通过火炬设备燃烧处理部分有害废气，大气污染问题能够通过这种经济便利的方式更好规避。
结语
通过对煤制甲醇的生产工艺流程和目前生产过程中存在的问题进行分析，以实际的企业为工程背景。对煤制甲醇的生产的节能减排优化措施进行了初步的分析，并对煤制甲醇中的节水、废液、废气、废渣、噪音等严重影响环境的生产工艺流程提出了优化建议，实践证明具有非常好的节能减排优化效果。
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