中海石油天野化工有限责任公司20万t/a甲醇装置由中国五环科技有限公司设计，中化二建集团有限公司承建。所采用技术均为国产化技术，设备除压缩机为进口外，其余均为国产。自2005年投产以来，甲醇精馏工序的预塔、常压塔放空气未回收，也未排入火炬燃烧，而是在现场直接排放，对环境造成污染，影响作业员工的身体健康，同时也造成能源浪费，不符合可持续发展的要求。为此，依托公司膜分离氢回收装置去转化炉的尾气带动抽气器，将上述放空气送入转化炉燃烧利用。
1.甲醇装置简介
公司甲醇装置主要生产单元包括：配气站、压缩、天然气转化、湿法回收CO2、甲醇合成、甲醇精馏、膜分离氢回收装置、中间罐区、火炬系统等。其主要工艺特点是在设计上综合利用能量来提高装置的整体效率：一段蒸汽转化炉前采用天然气饱和塔流程来回收蒸汽冷凝液，以降低工艺冷凝液的处理成本和节省部分蒸汽转化用中压蒸汽；补碳工艺采用转化炉前补CO2，以调整转化气中CO与CO2的比例，提高总碳利用率；甲醇合成塔为气冷式合成塔，由杭州林达化工技术工程有限公司设计，冷进料气在塔内往返一次被加热至反应温度再进入催化剂床层，同时利于控制催化剂床层温度；甲醇精馏采用四塔精馏工艺，包括预塔、加压塔、常压塔和回收塔，精甲醇产品由加压塔和常压塔各采出一股送入精甲醇罐，杂醇油由回收塔采出，以保证精甲醇产品质量。
本甲醇精馏系统设计上具有如下优点：①合理利用转化气的余热，节约了蒸汽；②采用多效精馏，节约了能量，降低了成本；③操作方便，易于控制，操作弹性大。缺点是：①精馏放空气直接排入大气中，对环境造成污染，浪费能源；②放空气带走了甲醇，降低了装置的收率，降低了产量；③回收塔达不到设计性能，其产品与废水指标只能满足其一；④预塔回流槽采出的轻馏分中带走的甲醇量高；⑤转化气腐蚀造成装置检维修工作量增加；⑥转化气热源管线长，开车过程中易形成液封及水击现象。
2.放空气回收方案论证与分析
针对精馏放空气直接排入大气中对环境造成污染且浪费能源，以及放空气带走了甲醇降低装置收率和产量的缺点，公司经研究决定回收利用精馏放空气，即利用膜分离氢回收装置去转化炉的尾气作为动力源，依托喷射泵将精馏放空气送入转化炉燃烧使用。
（1）各放空气组成
①预塔放空气设计参数：流量644 kg/h（CH3OH 98 kg/h、轻馏分546 kg/h），温度35 ℃，压力0.03 MPa。
②预塔放空气组分（取样时间2015年3月9日，取样位置S602出口）：CO2 86%、CH3OH 10.3%、N2 3.71%；流量4376 m3/h（其中甲醇流量为450 m3/h）；压力0.03 MPa。
③轻馏分组成：二甲醚21.92%、甲酸甲酯75.34%、丙酮2.74%；粗醇中二甲醚、甲酸甲酯、丙酮含量分别为0.016%、0.055%、0.002%。
④常压塔放空气设计参数：流量156 kg/h（CH3OH 156 kg/h、轻馏分0 kg/h），温度40 ℃，压力0.018 MPa。
⑤常压塔放空气组分：CO2 3%、CH3OH 4.7%、N2 92.3%；流量2323 m3/h（其中甲醇流量为109 m3/h）；压力0.018 MPa。
（2）甲醇日排放量为（98+156）×24=6096 kg，即月排放量为6096×30÷1000=182.88 t。轻馏分日排放量为546×24=13104 kg，即月排放量为13104×30÷1000=393.12 t。可见，随放空气月排放的有机物量为182.88+393.12=576 t，其对环境的污染程度是非常严重的。
（3）排放物质热值
①甲醇的低位燃烧值为638514 kJ/kmol，则月放空甲醇气的燃烧值为182.88×1000÷32×638514÷4.2=868835121 kcal，相当于月浪费天然气868835121÷8166 =106397 m3（天然气燃烧值为8166 kcal/m3，下同），若将其全部回收，天然气价格按1.5元/m3计，月可节约费用106397×1.5÷10000≈16万元。
②轻馏分的低位燃烧值为526385 kJ/kmol，则月放空轻馏分的燃烧值为393.12×1000÷20×526385÷4.2=463480952 kcal，相当于月浪费天然气463480952÷8166=301675 m3，若将其全部回收，天然气价格按1.5元/m3计，月可节约费用301675×1.5÷10000≈45万元。
3.放空气回收方案结论
（1）膜分离氢回收装置尾气参数组分为：H2 0.5863，CO 0.0330，N2 0.0527，CO2 0.1599，CH4 0.2882；尾气温度45 ℃、压力7.0 MPa、流量8200 m3/h。经上述计算和可行性研究，利用膜分离氢回收装置去转化炉的尾气作为动力源带动抽气器，将精馏放空气带入转化炉燃烧的方案是可行的。
（2）对于喷射器的选择问题，由于喷射器属非标设备，需与厂家沟通后再制作，按照厂家型号规范，初步选择P0.03-5000/7.0、P0.02-3000/7.0两个型号的喷射器作为放空气回收技改的主要设备。
4.结束语
根据上述计算，通过技改，采用膜分离氢回收装置尾气气带动喷射器回收精馏放空气，实施后每年可为公司节约费用（16+45）×12=732万元，每年减少排入大气中的有机物576×12=6912 t。
虽然技改前公司废气排放符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996），但实施精馏放空气回收技改后，不仅可为公司节约可观的费用，而且可减少废气排放、净化生产现场，达到节能减排、清洁生产的目的。
（中海石油天野化工 王兴元）