徐 剛 天然氣基多聯(lián)產系統(tǒng)研究進展

1、天然氣基多聯(lián)產系統(tǒng)研究進展 徐 鋼 李洪強 韓 巍 金紅光22/9/20062006年石油和化工行業(yè)節(jié)能技術研討會學術會議論文1 1.研究背景天然氣是重要的化工原料與優(yōu)質的動力燃料 單產系統(tǒng)能耗高，進一步提升性能潛力不大 單產系統(tǒng)關鍵參數(shù)、部件性能已經很高化工動力多聯(lián)產系統(tǒng) 基于系統(tǒng)集成原理 將化工與動力有機整合 在部件參數(shù)不提高前提下，獲得更高效率 2 2.傳統(tǒng)天然氣基化工單產系統(tǒng)主要問題 追求高產率 仍是化工生產的最主要目標 能的梯級利用 在化工單產中沒有引起足夠重視 天然氣基甲醇單產系統(tǒng)重整過程EUD圖天然氣基甲醇單產系統(tǒng)余熱利用過程EUD圖3 3.傳統(tǒng)天然氣基動力單產系統(tǒng)主要問題 天然

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

3、 與分產流程區(qū)別較大串聯(lián)型多聯(lián)產系統(tǒng) 可在更寬限度上改變分產流程結構 為實現(xiàn)化工動力有機整合奠定基礎 性能提升空間更大 8 8. 兩種串聯(lián)型甲醇/動力聯(lián)產系統(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 合成氣一次通過 未反應氣送入動力單元和重整爐作燃料花費巨大代價得到的合成氣大部被燃用不符合“組分對口 分級轉化” 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 未反應氣一部分進行再循環(huán) 合成氣有效成分轉化率提高節(jié)能率可達6如利用重整爐排氣進行預重整 會使節(jié)能率進一步提升12個百分點 9 9. 天然氣基DME/動力串

4、聯(lián)型多聯(lián)產系統(tǒng) 完全重整一次通過節(jié)能率達8 部分重整部分循環(huán)節(jié)能率僅3因為：DME合成反應更易進行 一次通過時也可達到較高轉化率二甲醚部分重整部分循環(huán)時分離能耗和火用損會增大很多1010. 化工產品對聯(lián)產系統(tǒng)集成特性的影響不同化工產品會對系統(tǒng)集成特性產生重要影響由于甲醇和二甲醚在合成與產品分離特性上有較大差別 導致它們在串聯(lián)型聯(lián)產系統(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)甲醇動力聯(lián)產DME動力聯(lián)產11 11. 天然氣基多聯(lián)產系統(tǒng)經濟性估算 聯(lián)

5、產系統(tǒng)關鍵參數(shù)有所降低，在公用工程等方面可節(jié)約投資聯(lián)產系統(tǒng)可在產生相同產品時，比分產系統(tǒng)消耗更少原料 兩方面綜合，使聯(lián)產系統(tǒng)在經濟性能上要好于分產系統(tǒng) 表1 天然氣基甲醇/動力串聯(lián)型多聯(lián)產系統(tǒng)經濟性分析對比表項 目分產甲醇分產動力分產系統(tǒng)總計聯(lián)產系統(tǒng)年消耗天然氣量/億立方米/年1.641.052.692.53年產甲醇量/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項目財務內部收益率11.21%9.57%10.92%11.78%12 12. 結論 聯(lián)產系統(tǒng)涉及能量綜合利用與組分合理分配化工動力的集成原則可概括為“組分對口、分級轉化” “品位對口、梯級利用”串聯(lián)型聯(lián)產系統(tǒng)可在更寬限度上改變分產流程結構 為化工動力有機整合奠定基礎 性能提升空間更大不同化工產品會對系統(tǒng)集成特性產生重要影響 NG基甲醇動力聯(lián)產系統(tǒng)更適于部分重整部分循環(huán)流程 NG基二甲醚動力聯(lián)產系統(tǒng)更適于完全重整一次