煤制天然气过程全局能量集成优化

摘要

我国正在大力发展煤制天然气项目实现清洁能源供给.然而现有煤制天然气示范项目存在能耗大、CO2排放高、生产成本缺少竞争力的问题.本文从煤制天然气能量系统出发,通过全局能量集成实现煤制天然气项目的节能减排与经济效益的提高.根据煤化工示范项目特点,提出了煤制天然气过程全厂能量系统集成优化策略:建立了煤制天然气各单元过程模型,对全流程的物流和能流展开了详细的模拟计算;利用夹点技术对全厂内各单元过程的能量系统展开了用能分析;利用全局温焓曲线对全厂能量系统进行了分析,揭示出全厂能量利用效率低是由于高品位热量降质利用和低品位余热未得到合理利用引起的.通过装置间热回收集成和增设有机朗肯余热回收装置可有效地提高热回收率.通过全厂能量系统优化集成,燃料煤消耗由现有过程1.26t/kNm3(0°C、101325Pa标准状态)天然气下降到1.07t/kNm3天然气.由于公用工程系统消耗的减少,全厂能量利用效率由原来的57.2％提高到59.6％,同时CO2排放可以由原来5.02t/kNm3天然气下降到4.66t/kNm3天然气.相比于现有过程,改进过程的总投资仅增加了2％左右,而单位生产成本由1.65CNY/Nm3下降到了1.59CNY/Nm3,对于年产20亿立方米煤制天然气厂每年可节约生产成本1.2亿元.