徐 剛 天然氣基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)研究進(jìn)展

1、天然氣基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)研究進(jìn)展 徐 鋼 李洪強(qiáng) 韓 巍 金紅光22/9/20062006年石油和化工行業(yè)節(jié)能技術(shù)研討會學(xué)術(shù)會議論文1 1.研究背景天然氣是重要的化工原料與優(yōu)質(zhì)的動(dòng)力燃料 單產(chǎn)系統(tǒng)能耗高，進(jìn)一步提升性能潛力不大 單產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)、部件性能已經(jīng)很高化工動(dòng)力多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng) 基于系統(tǒng)集成原理 將化工與動(dòng)力有機(jī)整合 在部件參數(shù)不提高前提下，獲得更高效率 2 2.傳統(tǒng)天然氣基化工單產(chǎn)系統(tǒng)主要問題 追求高產(chǎn)率 仍是化工生產(chǎn)的最主要目標(biāo) 能的梯級利用 在化工單產(chǎn)中沒有引起足夠重視 天然氣基甲醇單產(chǎn)系統(tǒng)重整過程EUD圖天然氣基甲醇單產(chǎn)系統(tǒng)余熱利用過程EUD圖3 3.傳統(tǒng)天然氣基動(dòng)力單產(chǎn)系統(tǒng)主要問題 天然

2、氣基動(dòng)力系統(tǒng)可用能損失最大部分燃燒過程而反應(yīng)過程的化學(xué)能利用已脫離卡諾循環(huán)范疇 是傳統(tǒng)工程熱力學(xué)方法無法解決的難題4 4.化工動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的主要集成思路 組分對口、分級轉(zhuǎn)化； 品位對口、梯級利用5 5. 天然氣基聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)單元性能改進(jìn)示例天然氣基甲醇動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)重整過程EUD圖天然氣基甲醇動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)余熱利用過程EUD圖利用重整爐的高溫排氣進(jìn)行預(yù)重整6 6. 天然氣基甲醇/動(dòng)力并聯(lián)型多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng) 化工、動(dòng)力流程不變 通過熱能集成與弛放氣回收聯(lián)合為整體分產(chǎn)流程簡單疊加 沒有充分體現(xiàn)化工與動(dòng)力有機(jī)結(jié)合系統(tǒng)節(jié)能率不高 約為27 7. 天然氣基甲醇/動(dòng)力串聯(lián)型多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng) 化工與動(dòng)力 是上下游的串聯(lián)整合關(guān)系

3、 與分產(chǎn)流程區(qū)別較大串聯(lián)型多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng) 可在更寬限度上改變分產(chǎn)流程結(jié)構(gòu) 為實(shí)現(xiàn)化工動(dòng)力有機(jī)整合奠定基礎(chǔ) 性能提升空間更大 8 8. 兩種串聯(lián)型甲醇/動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)流程完全重整一次通過流程 不改變重整參數(shù) 原料天然氣基本上都參與重整反應(yīng) 合成氣一次通過 未反應(yīng)氣送入動(dòng)力單元和重整爐作燃料花費(fèi)巨大代價(jià)得到的合成氣大部被燃用不符合“組分對口 分級轉(zhuǎn)化” 的集成原則，節(jié)能率僅2.4 部分重整部分循環(huán)流程 采用較低的重整溫度與較小的水碳比 重整率會降低 未反應(yīng)氣一部分進(jìn)行再循環(huán) 合成氣有效成分轉(zhuǎn)化率提高節(jié)能率可達(dá)6如利用重整爐排氣進(jìn)行預(yù)重整 會使節(jié)能率進(jìn)一步提升12個(gè)百分點(diǎn) 9 9. 天然氣基DME/動(dòng)力串

4、聯(lián)型多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng) 完全重整一次通過節(jié)能率達(dá)8 部分重整部分循環(huán)節(jié)能率僅3因?yàn)椋篋ME合成反應(yīng)更易進(jìn)行 一次通過時(shí)也可達(dá)到較高轉(zhuǎn)化率二甲醚部分重整部分循環(huán)時(shí)分離能耗和火用損會增大很多1010. 化工產(chǎn)品對聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成特性的影響不同化工產(chǎn)品會對系統(tǒng)集成特性產(chǎn)生重要影響由于甲醇和二甲醚在合成與產(chǎn)品分離特性上有較大差別 導(dǎo)致它們在串聯(lián)型聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)集成參數(shù)的選擇上大相徑庭 前者更適于部分重整部分循環(huán) 后者更適于完全重整一次通過0246810節(jié)能率 %全重整/OTM部分重整部分循環(huán)部分重整部分循環(huán)全重整/OTM全重整部分循環(huán)全重整部分循環(huán)甲醇動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)DME動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)11 11. 天然氣基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性估算 聯(lián)

5、產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)有所降低，在公用工程等方面可節(jié)約投資聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可在產(chǎn)生相同產(chǎn)品時(shí)，比分產(chǎn)系統(tǒng)消耗更少原料 兩方面綜合，使聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)性能上要好于分產(chǎn)系統(tǒng) 表1 天然氣基甲醇/動(dòng)力串聯(lián)型多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析對比表項(xiàng) 目分產(chǎn)甲醇分產(chǎn)動(dòng)力分產(chǎn)系統(tǒng)總計(jì)聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)年消耗天然氣量/億立方米/年1.641.052.692.53年產(chǎn)甲醇量/萬噸/年18.1718.1718.17年發(fā)電量/億kwh/年5.895.895.89總投資額/百萬元733.4419.61152.91126.5年燃料費(fèi)用/百萬元年-1163.5105.4269.0253.2年電力收益/百萬元年-1206.1206.1206.1單位甲醇制造成本/元噸-11429.81178.61073.0年利潤/百萬元年-197.248.6145.8154.4投資回收期/年7.58.67.97.3項(xiàng)目財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率11.21%9.57%10.92%11.78%12 12. 結(jié)論 聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)涉及能量綜合利用與組分合理分配化工動(dòng)力的集成原則可概括為“組分對口、分級轉(zhuǎn)化” “品位對口、梯級利用”串聯(lián)型聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)可在更寬限度上改變分產(chǎn)流程結(jié)構(gòu) 為化工動(dòng)力有機(jī)整合奠定基礎(chǔ) 性能提升空間更大不同化工產(chǎn)品會對系統(tǒng)集成特性產(chǎn)生重要影響 NG基甲醇動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)更適于部分重整部分循環(huán)流程 NG基二甲醚動(dòng)力聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)更適于完全重整一次