游小倩
大唐内蒙古多伦煤化工有限责任公司，?内蒙古?锡林郭勒?027300
摘要：我们国家煤炭资源非常丰富，在一次能源的生产和消费中，煤炭一直占据主导地位。根据我国煤炭资源丰富的特点，从保障能源安全的角度出发，探索煤炭产业多元化发展，开发煤烯烃项目是科技进步的必然选择，而煤气化制甲醇部分的技术研究和工艺创新一直是煤化工企业的研究重点。本文首先介绍了煤气化生产工艺及其分类，然后阐述了夹点技术的概念及应用优势，最后对夹点技术在煤气化制甲醇过程中的应用作了简要分析。
关键词：夹点技术；煤气化制甲醇；工艺；应用
引言
在现代生态文明建设和节能降耗理念的倡导下，煤气化是一种能耗高、污染重的行业，需要对煤气化生产工艺进行节能减排研究，这也是保证煤化工企业可持续健康发展的根本途径。采用夹点技术，可以分析造成煤气化生产过程中水耗和能耗不合理的根本原因，并有针对性地采取措施加以优化，使煤气化生产过程中产生的能耗大幅降低，使生产过程的有效性和总体效率得到持续提高。
1煤气化制造工艺及其分类
就煤气化生产工艺而言，主要是指利用煤或焦炭作为原料，在碳氧化产生热能的高温条件下，以水蒸气、空气或氧气为气化剂，通过化学反应将其转化为气体的整个生产过程。
煤气化属于加热过程。煤气化工艺是生产合成气等产品的主要途径。根据气化炉流体动力学的科学分类，煤气化过程可分为流化床、气流床和固定床。而固定床技术根据压力的不同可分为加压固定床、改良固定床和常压固定床。以碎煤渣和鲁奇加压气化为典型代表的固定床气化技术具有原料适应性广、含水量高、灰分高、耗氧量低等特点。但也存在蒸汽分解率低、有效气体含量低、甲烷和二氧化碳含量高等问题。其中，流化床气化技术最典型的代表是IC灰熔融气化技术和恩德粉煤气化技术。与固定床气化工艺一样，它也存在着气体中有效组分含量低、碳转化率低、物探含量高、分离困难等缺陷。
煤气化制甲醇过程的基本原理是煤与水蒸汽反应生成氢，一氧化碳和二氧化碳，然后在接触条件下发生化学反应生成甲醇。
2夹点技术概念及其应用优势
2.1夹点技术概念
夹点技术主要是以化学热力学原理为基础，以经济利益为主要目标函数，对传热网络和物流进行优化设计的过程，它涉及到冷热型公用工程与选择工况的合理匹配。由于换热器网络中温度夹点问题的提出，许多专家和学者发现，温度夹点的存在会影响换热网络的热回收效果，使系统不能达到最大值。根据这一原理，夹点技术主要是指在热力学理论的基础上对传热网络进行改进，使其相互独立，分为两个子系统，即热阱系统和热源系统。在散热器系统中，散热器系统位于夹点上方，可以通过公用电加热有效地传递热量，而不会导致热量外流。热源工程主要是夹点以下的系统，利用该系统可以在不流入热源的情况下通过公用工程冷却输出热量。热量被冷却实用程序带走，这主要是指通过夹点的传热形式。在这个过程中，会有相互的传热匹配。夹点技术中的热阱系统和热源工程系统实现了夹点上下的冷热流动。因此，在设计中，必须保证夹点技术传热不会越过夹点，公用电加热器不能设置在夹点的上下，以保证最小化工程量。
2.2加点技术应用优势
(1) 采用夹点技术，可改善能量回收系统和公用工程系统，以减少能耗，提高节能降耗效果，并可充分利用生产过程中产生的余热或废热，为区域一体化提供热量。
(2) 在释放工艺中，夹点技术的应用，可以提高生产效率，突破控制系统的瓶颈，在不改变主炉、泵设备运行质量和操作规范的前提下，达到提高产量的目的。
(3) 采用夹点技术，可以降低工厂建设和运营成本等方面的资金投入，并有针对性地提出解决方案。
减少工程扩建、改建过程中不必要的投资成本支出，不仅可以在不增加新能源利用的前提下，提高能源的利用率，而且还可以在新扩建设计过程中节约设备投资和运行费用，使设备能在不改变设备投资和技术改造的前提下，融入生产工艺，扩大传热面积。
(4) 采用夹点技术可以减少环境污染，使废水中的污染物含量达到国家有关规定的标准，还可以优化设计，降低能耗，减少环境污染，特别是在降低温室效应方面有较大的优势。
3夹点技术在煤气化制甲醇工艺中的运用分析
为保证在生产过程中节省能源和水的消耗，必须遵循夹点法的设计原则：一是不在夹点上作任何冷却公用工程设计；二是不在夹点下作任何加热公用工程设计；三是不在传热过程中作跨夹点设计。
3.1低温甲醇洗单元的应用
该装置的主要生产工艺目标是彻底净化气体中的硫化氢、二氧化碳等有害气体，提高净化器的质量，使其达到甲醇合成的相关生产标准。为降低相关成本，提高资金利用率，确定有效控制冷热物流间最小传热差，冷却公用工程在实际运行状态下，采用价格较高的丙烯材料，以降低冷热物流间最小传热差，其夹点温度应达到102.5℃，根据加点方向的设计原则，可使冷热物流间的传热差达到最小。
3.2变换热回收单元的应用
在煤气化制甲醇过程中，热回收装置的改造主要包括两个工艺目标：一是最大限度地回收水煤气中的热量；原油温度控制在40℃左右, 并能有效输送至低温甲醇洗机。然后水煤气进入变频器的传动部分。应保证蒸汽与一氧化碳在催化剂作用下发生化学反应，成功生成二氧化碳和氢气，从而合理调整氢碳比。在冷热物流组合曲线中，没有发现夹点。在最小温差为10℃的冷却公用工程中，冷却公用工程在传热单元中占有重要地位，其目标值与设计值是一致的。冷却用途主要用于热转换回收装置中的循环冷却水和蒸汽产生。所以，为了节约能源，就必须最大限度地回收余热，使之产生更多的低压、中压蒸汽，减少循环用水，达到节约能源的目的。
3.3多种工艺整合单元应用
煤气化制甲醇的工艺过程非常复杂，其本身的能量守恒问题受到过分关注。大多数情况下仍采用冷却公用工程来减少热量的消耗，而能够实现有效热交换的物流介质较少。此外，仅仅利用加热公用工程就能提升热量就是需要热量的物流，这也会导致能源消耗严重的情况发生。在冷公用工程和热公用工程的使用量显著增加时，需要将系统作为一个整体，同时要保证整个生产流程中能耗最低、耗水最少，且当系统结构复杂时，具有更大的优化潜力。若热温差设计为11摄氏度，则可成功合成甲醇。转换热回收装置、精馏装置、低温甲醇洗装置、渣水处理装置将成为一体，从而达到冷却热公用工程的节能效果。
结束语
煤气化制甲醇工艺应用过程当中,作为一种有效且操作较为简单的技术手段,在进行甲醇工艺分析时采用夹点技术能够凸显出可节能潜力的揭示，是一种高效、简便的技术手段。并能有效地确定能源利用不合理现象的原因，为工艺改进优化提供更科学的指导和方向。在这种情况下，换热网络匹配要实现合理设计，必须预留一定的优化空间。尽管低温甲醇洗装置可以改进和优化其物流换热方式，在渣水处理装置中节能潜力有限，其内部仅需冷却供应工程，但为了实现节能降耗，该蒸汽可替代其它工艺装置，对热源蒸馏装置和甲醇合成装置的冷热公用工程具有很大的节能潜力。因此，需要综合考虑可操作性、成本投资、设备投资等相关因素的改善。利用夹点技术从煤气化生产甲醇，既能充分发挥节能潜力，又能厘清不合理能源因素的成因，为改进和优化该工艺提供了有力的依据。
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