侯波，韓濛，高翔

(陜煤集團榆林化學有限責任公司，陜西 神木 719300)

0 引言

乙二醇作為一種有機化工原料，已經(jīng)在表面活性劑以及聚酯樹脂等多個工業(yè)領域中得到了廣泛應用。目前技術較為成熟的工藝路線是采用石油法路線來制取乙二醇。這種方式制作出來的乙二醇能夠有效滿足大多數(shù)企業(yè)的應用需求。但由于我國的資源狀態(tài)為富煤缺油，這也使得乙二醇的生產(chǎn)會受限。

煤炭作為我國社會發(fā)展的主要能源，經(jīng)過多年發(fā)展，煤制乙二醇工藝所取得的效果十分優(yōu)異，對于保證國家的整體能源安全來說也起到了重要作用，同時也是對煤炭資源進行清潔利用的主要方式。在實際煤制乙二醇的生產(chǎn)階段中，為了進一步實現(xiàn)預期中的節(jié)能減排目標，要采取針對性措施來降低內(nèi)部DMO 裝置的整體消耗，從而有效促進后續(xù)煤制乙二醇的低碳化發(fā)展。

1 煤制乙二醇的基本概述

乙二醇作為一種至關重要的有機化工材料，在多個社會領域中都得到了廣泛應用。特別是在航空工業(yè)和轎車工業(yè)的冷卻系統(tǒng)中，乙二醇是抗凍劑的主要成分。在潤滑劑和軟化劑的生產(chǎn)過程中，乙二醇也有著多樣化的用途。然而，傳統(tǒng)的乙二醇生產(chǎn)主要依賴于石油作為原材料，但隨著石油資源的逐漸枯竭，給乙二醇的后續(xù)生產(chǎn)帶來了嚴重的挑戰(zhàn)。因此，利用煤炭作為基礎原料的煤制乙二醇技術逐漸受到關注。這種技術的成本相對較低，具有顯著的生產(chǎn)優(yōu)勢。從實際應用的角度來看，煤制乙二醇技術主要分為直接法和間接法兩種類型。

在直接法中，通常使用羰基絡合物作為催化劑，在高壓條件下實現(xiàn)液相反應[1]。然而，這種方法對反應條件的要求較為嚴格，副產(chǎn)品多，使得乙二醇的選擇性較低，工業(yè)化轉化仍需時日。由此可以看出，目前的直接法在反應條件上較為苛刻，它需要將壓力控制在10 MPa 以上，并使用銠作為催化劑，這導致了較高的成本和較低的乙二醇挑選性與轉化率。因此，研究的重點已轉向完善和優(yōu)化催化劑，以實現(xiàn)在更溫和條件下進行反應的目標。然而，目前這種方法在平緩反應條件和開發(fā)高性能催化劑方面仍面臨許多挑戰(zhàn)。在這種情況下，間接法制備乙二醇受到了更多的關注。間接法主要指的是草酸法，其工藝流程相對較短，成本較低，這使得這種技術成為研究的重點[2]。

2 煤制乙二醇生產(chǎn)的節(jié)能原則

煤炭作為我國整體儲量較為豐富的一種能源類型，在社會中得到了廣泛應用。而煤制乙二醇技術則屬于煤炭開發(fā)領域中涉及的一種全新技術手段，也屬于我國科技領域發(fā)展過程中需要重點關注的內(nèi)容。煤制乙二醇技術是一種將煤炭轉化為乙二醇等有機化學品的過程。這一技術的發(fā)展不僅符合我國缺油以及煤炭資源豐富的資源發(fā)展特征，而且可以進一步緩解乙二醇產(chǎn)品在供需方面存在的矛盾。這對我國后續(xù)能源需求結構的調(diào)整優(yōu)化，以及整體煤化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展來說起到了良好的促進作用，具備著十分顯著的社會效益以及經(jīng)濟效益。

在煤制乙二醇生產(chǎn)過程中，節(jié)能原則是必須遵循的重要原則之一。這意味著需要在生產(chǎn)過程中選擇節(jié)能型的工藝技術手段以及機械設備，并不斷優(yōu)化整體工藝流程。在此基礎上，還應按照能量檔次來進行串聯(lián)應用，從而實現(xiàn)對能源的綜合化應用。此外，在煤制乙二醇生產(chǎn)中，選擇具有節(jié)能性特征的傳動設備也是非常重要的。通過使用這些高效的傳動設備，可以穩(wěn)步提高整體能源使用率，并大幅度降低整體能源消耗。為了進一步減少能量方面的損失，還應采取針對性的措施。例如，可以采取高效的隔熱保溫處理措施來減少熱量損失，或者采用閉路循環(huán)系統(tǒng)來回收和再利用能源。同時，煤制乙二醇生產(chǎn)還應積極貫徹國家方面與工程節(jié)能相關的標準規(guī)定[3]。

3 煤制乙二醇生產(chǎn)DMO 裝置的具體節(jié)能減排措施

3.1 新型硝酸還原裝置與地下儲槽

在煤制乙二醇生產(chǎn)DMO 裝置中，可以合理地引入新型硝酸還原裝置，每個系列配備兩座硝酸還原反應塔，采用四室串聯(lián)鼓泡反應設計。第一室主要依靠副產(chǎn)蒸汽進行必要的伴熱處理，硝酸還原塔底部的液相硝酸含量約為0.2%。這種硝酸還原反應塔具有較低的故障率和簡便的操作性，具有較強的硝酸回收能力。通過合理應用新型硝酸還原裝置，能夠確保塔釜硝酸含量穩(wěn)步降低，有效減少N 元素的流失，降低后續(xù)碳處理工作的難度，并防止產(chǎn)生更大規(guī)模的含氮污染物。

同時，在DMO 合成以及精制裝置中，應根據(jù)實際情況設置地下儲槽，且每套儲槽應分為兩個儲罐：一個儲罐用于儲存含醇廢水，主要用于高效收集運轉過程中因意外因素而未及時處理的含醇量和含水量較高的物質；另一個儲罐則作為污DMO 儲罐，用于收集運行階段中無法及時處理的含DMO 較高的物質。含醇廢水儲罐中的物質應定期輸送到罐區(qū)，然后送往DMO 精餾工段甲醇脫水裝置中進行回收利用。在這個過程中，應對廢水進行及時處理，以確保不會對環(huán)境造成污染。而DMO 儲罐中的物質則通過DMO 精餾工段進行回收利用。通過合理應用地下儲槽，可以有效降低DMO 和甲醇等有害有機物的整體排放量。這不僅有助于保護環(huán)境，而且還能在保證產(chǎn)量不受影響的基礎上，大幅度降低原材料的消耗[4]。

3.2 廢氣廢液處理系統(tǒng)

現(xiàn)階段所采用的廢氣廢液處理系統(tǒng)主要分為兩套裝置：一套為VOCs 裝置，這種裝置在后續(xù)的應用過程中，主要采用低溫甲醇洗作為內(nèi)部的核心技術手段，并結合堿洗等預處理工藝，實現(xiàn)對乙二醇、甲醇等VOCs廢氣的高效處理；另一套則屬于廢氣廢液焚燒裝置，這種裝置配備兩種不同的焚燒爐系統(tǒng)以及煙氣處理系統(tǒng)，專門針對煤制乙二醇裝置所產(chǎn)生的廢氣與廢液進行環(huán)保處理。更重要的是，它還能副產(chǎn)3.5 MPa 的飽和蒸汽，并將這部分蒸汽送入乙二醇合成系統(tǒng)進行再利用。

VOCs 回收裝置在應用過程中的基本原理是，利用儲罐高效收集物料流轉時所產(chǎn)生的各類有機廢氣。隨后，通過風機增壓方式將這些廢氣逐步送入下游的凈化裝置中。值得注意的是，廢氣中蘊含的VOCs 介質與甲醇的吸收機理存在相似之處。具體來說，這種相似性指的是溶劑與溶質在基本結構上的類似性。更進一步說，相溶指的是溶劑與溶質之間能夠實現(xiàn)彼此相溶。由于極性分子之間產(chǎn)生的電性作用，那些由極性分子構成的溶質與溶劑之間具有較高的相溶性；相反，非極性分子構成的溶劑則很難與極性分子構成的溶劑相溶。

為了更好地處理廢氣中的各類不良介質，需要優(yōu)先選用低溫甲醇作為主要的吸收劑，以便與上游廢氣進行充分接觸，實現(xiàn)對其中蘊含的不良介質的溶解。接下來，需要將堿液作為主要的吸收劑，有效去除廢氣中含有的各類酸性介質以及甲醇。為進一步提升整體治理效果，還應結合回收技術，通過吸收技術與冷凝技術之間的充分結合，采用更為科學合理的工藝組合。這樣不僅可以有效降低治理成本方面的消耗，而且通過吸收技術與冷凝法之間的組合，還可以逐步降低整體裝置所產(chǎn)生的能源消耗。在此基礎上，逐步提升吸收法的回收效率，使VOCs 達到高脫出率的狀態(tài)。

3.3 廢氣廢液焚燒裝置

應對乙二醇裝置所產(chǎn)生的廢氣廢液展開高效收集和轉運，使不同工段所產(chǎn)生的廢氣廢液能夠運送至焚燒爐當中進行焚燒處理。同時，這部分廢氣廢液中還含有大量的甲醇、乙醇以及DMC 等物質。在針對廢氣進行焚燒時，主要采用的是外混式燃燒方式。需要將廢氣和空氣分別送入焚燒爐中，并在爐膛內(nèi)部進行互相燃燒和擴散。為了優(yōu)化和完善空氣與廢氣的混合情況，應在燃燒器的出口位置設置必要的旋流葉片，確?？諝馀c廢氣受到更加激烈的擾動，從而達到充分接觸和迅速燃燒的目的。

在廢氣廢液焚燒裝置的實際應用過程中，應對乙二醇裝置所產(chǎn)生的廢氣廢液進行高效收集和轉運，確保其運送至焚燒爐中進行處理。廢氣廢液中含有大量的有機物質，如甲醇、乙醇和DMC 等，經(jīng)過霧化噴槍直接噴入焚燒爐內(nèi)。這一過程分為三個階段：有機物氣化、水分蒸發(fā)以及有機物與空氣燃燒反應。廢液中的水分在高溫下逐漸氣化，使得空氣與廢液能夠充分接觸混合，從而銷毀廢液中的有害成分。同時，在焚燒過程中會產(chǎn)生大量熱量，這些熱量可以通過余熱鍋爐轉化為蒸汽。鍋爐給水進入鍋筒后，通過水冷壁流入下集箱，再由導管引入上集箱。這樣，飽和蒸汽在汽水分離裝置的作用下從鍋筒內(nèi)部引出，并通過主蒸汽管送至相應的蒸汽管網(wǎng)。

出口煙氣通過SCR 反應器進行脫硝處理。在此過程中，將含有氨基的還原劑噴入爐膛中，并迅速與煙氣中的NO2進行反應。爐膛作為反應的主體設備，促使還原劑熱解轉化為NH3，確保了與NO2的有效反應。此外，煙氣中的O2并不與還原劑發(fā)生反應，從而實現(xiàn)了對NO2的選擇性還原。出口煙氣按照順序進入鍋爐給水預熱器和空氣預熱器中，以回收煙氣中的熱量。經(jīng)過換熱后，將其送往余熱鍋爐汽包中，并將空氣預熱器預熱的空氣用于焚燒爐助燃風。當空氣預熱器的出口溫度低于150 ℃時，應使用引風機將煙氣引導至煙囪的高位進行排放。為了確保排放的煙氣符合標準，在煙囪內(nèi)設置在線監(jiān)測系統(tǒng)，對煙氣中的非甲烷總烴和氨逃逸等進行實時監(jiān)測[5]。

4 結語

在我國富煤缺油的能源結構日益突出的背景下，特別是“雙碳”目標的提出，對煤化工技術提出了更高的要求。針對煤制乙二醇技術進行必要的完善優(yōu)化顯得尤為重要，不僅有助于實現(xiàn)煤化工體系的深度優(yōu)化，提高其效率和安全性，同時還有助于推動行業(yè)的綠色、安全發(fā)展。同時，還需要在結合實際情況的基礎上，針對社會中的高能耗行業(yè)如鋼鐵、水泥等進行必要的節(jié)能技術改造。通過這些措施，可以更好地緩解乙二醇的供需矛盾，促進整體能效水平的提升，并有助于提高國家能源安全性，促進整體化工行業(yè)的健康發(fā)展。在煤制乙二醇技術的應用過程中，還需要對DMO 裝置進行必要的節(jié)能減排改造，以實現(xiàn)預期中的節(jié)能環(huán)保目標。