摘要：中国是最大的甲醇生产国和消费国，尤其是当前煤多油少的能源状态下，应当探索甲醇生产情况，因为甲醇生产主要是以煤气化为主。而煤质甲醇工艺具有能耗高、碳排放强度大的特点。因此在煤质甲醇生产中，会释放大量的低温余热，要想更好地利用低温余热，就应当加强对余温的利用，并分析余温工艺和碳减排工艺，才能更好地实际应用。
关键词：煤制甲醇；低温余热利用；碳减排工艺
煤气化制甲醇技术是我国甲醇生产的关键技术，通过分析煤制甲醇的发展现状，可以知道高碳排放强度和高能耗情况，以及没有合理利用的低品位余热，这是大部分甲醇生产的主要问题，而这些问题不仅影响了工艺技术发展，还会阻碍绿可持续发展目标实现。所以应当充分研究煤质甲醇低温余热利用和碳减排工艺，才可以更好地实际应用，并且全面提升煤气化甲醇技术。
1当前煤制甲醇低温余热利用情况分析
结合煤制甲醇具体流程情况分析，要想充分地利用余热，可以从以下几方面入手对煤制甲醇
低温余热利用进行研究。
1.1余热构成
煤制甲醇流程中总余热，主要是由以下几部方面内容构成的。第一，煤气化。煤制甲醇的具体流程中，在水煤浆气化系统内部具体的换热过程都是处于高温状态下，并且在气化炉的出口合成气中会含有激冷水，同时在激冷室内发生换热，可以促使激冷水从液态变为气态。激冷水在吸灰、吸热的影响下会发生一定化学反应，从而生成了高温黑水。这些黑水在低温条件下会降温，而且还会进行闪蒸分离。以激冷水吸灰为例，煤制甲醇当中的激冷水，开始温度和目标温度是40℃和242℃，这时的热容流率参数是719.72kW/℃。由于这部分物流温度参数在200-1400℃范围内，将其与其他部分相比，煤气化的换热属于高温换热。第二，水煤气变换。在处于高温的条件下，锅炉的给水和进料合成气会发生换热反应，在反应过程中会形成一定中压蒸汽吗，经过初步换热反应以后，高温合成气就会转换为过热器，并且对上一个环节当中产生蒸汽过热。如果没有出现变化气和变换气的逐渐结合，随着温度的不断降低，最终就会成低压蒸汽。第三，低温甲醇洗换热。由于部分无反应吸热和放热，所以换热流程主要是在系统进料单元当中，因为低温CO2的排放气和低温
净化产品，以及常温合成气会发生换热和遇冷情况，在系统当中使用H2S浓缩塔，下部的低温塔底液和中部采出液，经过再生以后甲醇就会发生换热，经过回收环节以后会形成低温，这时甲醇富液和热甲醇贫液如果发生了换热，就会导致温度在一定程度上降低。当蒸汽发挥了加热功能以后，很大程度地提高了水分离塔温度，还有甲醇热再生塔温度，当塔内产物受到高温的作用，就会出现精馏分离现象。第四，甲醇合成和精馏余热。当甲醇发生了合成反应以后就会向外放热，而甲醇精馏反应需要经过一定高温才能进行换热和冷凝。
1.2 在余热发电方面的利用
由于煤制甲醇具有一定特殊性，可以运用有机朗肯循环原理来实现余热利用。在使用这种模式过程中，由于煤制甲醇的循环工质选择会直接地影响发电系统整体性能，应要对这种情况进行分析。实际应用过程中，主要的利用模式有以下几个方面。首先，是热力学方面。煤制甲醇有机朗肯循环过程中，主要是由绝热加压和定压加热，还有绝热膨胀和定压冷却这四个部分组成，同时还会涉及冷凝器和加热泵，以及蒸发器和膨胀机这几个设备。应用正丁烷作为工质来计算上述环节，可以知道热力学情况，主要有以下四个方面。第一，
是绝热加压是42℃，1.3kJ/（kg·K）。第二，是定压加热100℃，2.1kJ/（kg·K）。第三，是绝热膨胀是102℃，2.6kJ/（kg·K）。第四，是定压冷却：73℃，1.9kJ/（kg·K）。其次，是传热面积。当煤制甲醇热力学计算完成以后，可以根据冷凝器和蒸发器传热特征，分别来计算实际传热面积，然后参照计算结果选出适合的有机工质，这样才能为余热利用打下良好基础。
2碳减排工艺分析
CO2是煤制甲醇中的主要产物，为了能够实现节能减排目标，可以在原有低温甲醇基础上，进行合理地优化。
2.1传统的低温甲醇洗CO2捕集和压缩工艺分析
目前部分煤制甲醇企业使用的传统低温甲醇洗CO2捕集技术和压缩工艺流程是。对甲醇富液做降压和闪蒸分离处理，当获得了H2以后，就可以将转入到CO2解吸塔当中，这时富的CO2甲醇富液经过了降压解吸处理以后，低温甲醇富液就会从解吸塔的中部引出，经过换热升温处理以后，再由解吸塔的下部转入到富液解吸流程。其中含有的S甲醇富液这时将
会转入到CO2闪蒸塔当中，经过闪蒸以后获得的气相就会转入到 CO2解吸塔中气提，最终就会获得CO2产品。当CO2捕集结束以后，经过3级压缩流程就会处理到30bar水平，并且在7.38MPa和31.4℃温度条件下，使其可以超临界CO2运输。
2.2优化后的低温甲醇洗CO2捕集和压缩工艺分析
为了能够减少煤制甲醇的CO2排放量，真正地实现节能减排目标，可以在原有的低温甲醇洗CO2捕集和压缩工艺上进行优化，并将原本的碳减排工艺调整成H2S浓缩塔和CO2解吸塔的中间，同时增设CO2闪蒸塔，之后再利用减压闪蒸分离和升温等相关环节，有效地改善CO2产品气收率。此外，为了能够发挥煤制甲醇价值，实现绿生产目标，可以集成优化后的低温甲醇洗工艺和冷却压缩，并充分地利用CO2压缩过程中产生的热量，之后将该流程当中的甲醇热，再生成为富液甲醇和甲醇水精馏，这时进料余热作为新型热源，可以显著地提高煤制甲醇CO2捕集率，同时也可以提高余热利用率。经过模拟和验证后，煤制甲醇当中引入了优化后的低温甲醇洗CO2捕集和压缩工艺，这时的酸气吸收流程和CO2解吸流程，以及H2S浓缩流程都可以表现出较好的CO2集成率，而且余热可以得到良好的利用。
结束语：
为了能够提升低温余热的利用效率，加强了碳减排工艺研究和分析，因为这是控制煤制甲醇能耗和实现绿生产有效途径。要想全面促进甲醇生产企业能够更好地发展，应当提高资源利用率，同时充分地利用煤制甲醇煤气化、水煤气变化、低温甲醇洗换热、甲醇合成、精馏部分余热，并且通过余热发电的方式，有效地降低煤制甲醇生产能耗，并利用新型的捕集和压缩工艺，有效地改善了碳排放量，从而在一定程度上降低了生产成本。
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