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【分析】煤化工冷思考:摘掉高水耗帽子!

2015-01-16 16:19来源:中国化工报作者:杨友麒关键词:煤化工煤制烯烃中石化收藏点赞

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由表二可看出:煤制乙烯所消耗的加热蒸汽为58.2吨/吨乙烯,而石油制乙烯仅4.4~9吨/吨乙烯。煤制乙烯所消耗的加热蒸汽为后者的6~13倍。这就是造成煤制烯烃吨乙烯水耗高达30~70吨/吨,而石油化工路线只有6~8吨/吨的原因。这说明:这种差距已超出原料不同、工艺路线不同所引起的加热量不同的差别,而是反映了工程设计特别是公用工程设计成熟程度和运行管理所带来的差距。

再以甲醇为例,来比较两条工艺路线的能耗与水耗。天然气制甲醇吨产品能耗为29吉焦/吨,而煤制甲醇吨产品能耗为42吉焦/吨,以煤为原料的工艺路线比天然气路线能耗约高45%。一开始煤制甲醇是传统工艺,规模也小,吨甲醇水耗高达25吨/吨,比天然气原料的甲醇耗水(约10吨)高得多;随着工艺设计和生产操作逐步成熟优化,煤制甲醇水耗也逐步下降到17吨/吨;到2008年新一代煤化工装置投产,水耗降到12吨/吨;到2012年,大规模180万吨甲醇装置投产,水耗降到了6.99吨/吨,与天然气制甲醇的水耗差不多了。所以,按说由天然气制甲醇完全没有裂解造气的工艺阶段,似乎应比煤制甲醇耗能耗水低很多,但随着煤化工规模放大、工艺和系统工程成熟,煤化工路线一样可以使水耗下降3倍,这种情形如图一所示。

在节能节水方面,从上世纪80年代起,过程系统工程学界就开始研究化工企业的节能节水集成优化方法。英国的Linnhoff提出热夹点技术,在炼油化工厂节能取得显著效果。1994年,Wang和Smith将夹点概念应用到水网络系统的集成,发表了著名的“废水最小化”论文,提出了直接计算最小新鲜水用量的目标值(即最小值)方法,为这种基于概念的图解方法奠定了基础。但是这种方法只局限于水中只有一种污染杂质成分,这样才能在几何图形上表现成“水夹点”,从而求出最小新鲜水用量。

对于水中含有多种污染杂质成分的情况,业界后来开发出数学规划方法,采用超结构数学模型在计算机上寻求新鲜水用量最小化的优化解,还出版了两本专著,一本是美国E1-Halwagi著《通过过程集成来防止污染:系统设计的工具》,另一本是James G.Mann及Y.A.Liu(刘裔安)编著的《工业用水节约与废水减量》。后一本书经作者参与组织翻译,已由中国石化出版社于2001年12月出版。

原标题:煤化工冷思考:摘掉高水耗帽子
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