甲醇可行性研究報告

1 生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案 產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案 本項(xiàng)目作為 制油有限公司煤制烯烴項(xiàng)目 60 萬噸 /年 醇裝置公稱生產(chǎn)規(guī)模為 180萬噸 /年 ,5500噸 /日，年操作時間 8000 小時。 同時，本項(xiàng)目年副產(chǎn)硫磺 27072 噸。 品、副產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo) 1）甲醇 本項(xiàng)目產(chǎn)品甲醇除了滿足 置對甲醇的質(zhì)量要求外，同時要滿足商品甲醇的需要。因此甲醇質(zhì)量指標(biāo)執(zhí)行中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)甲醇（ 等品的要求。 中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)甲醇（ 項(xiàng) 目 指標(biāo) 優(yōu)等品 一等品 合格品 色度（鉬 5 10 密度（ 20）， g/92 度范圍（ 0， 101325, 程（包括 , 錳酸鉀試驗(yàn)， 50 30 20 水溶液試驗(yàn) 澄清 - 水份含量， % 酸度（以 % 度（以 % 基化合物（以 發(fā)殘?jiān)浚?% 2 2）副產(chǎn)品硫磺 硫磺產(chǎn)品符合中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)（ 等品指標(biāo)。 項(xiàng) 目 指標(biāo) 優(yōu)等品 一等品 合格品 硫， % 度（以 , % 份， % 份， % ， % 度 片狀 片狀 片狀 3 工藝技術(shù)選擇 料路線確定 甲醇是由一氧化碳與氫在催化劑存在的情況下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而制得。煤、焦炭、天然氣、煉廠氣、石腦油（輕 油）、渣油（重油）、焦?fàn)t氣和乙炔尾氣等均可用來制造一氧化碳和氫（合成氣），作為合成甲醇的原料。在甲醇生產(chǎn)裝置中，合成氣的制備，在裝置總投資中占絕大部分（約為 60%），而甲醇的合成、粗甲醇的精餾以及公用工程等部分的投資所占比例較少，所以，甲醇生產(chǎn)原料路線的選擇，主要是對合成氣制備所用原料以及工藝路線的選擇。甲醇生產(chǎn)裝置各工序的投資比例見下表： 甲醇生產(chǎn)裝置各工序投資比例表 序號 項(xiàng) 目 占總投資的比例 1 合成氣制備（包括氣化、凈化、冷凍） 60% 2 甲醇合成 10% 3 甲醇精餾 10% 4 公用工程等 20% 選用生產(chǎn)甲醇合成氣的原料，可以從原料儲量、現(xiàn)有生產(chǎn)能力、原料價格、成本、投資費(fèi)用與技術(shù)水平等進(jìn)行綜合考慮。 團(tuán)萬利煤礦地處鄂爾多斯市，礦區(qū)有豐富的煤炭資源，從儲量和目前的生產(chǎn)能力上看，完全可滿足合成甲醇所需合成氣原料的需要。 以煤或天然氣為原料制合成氣的生產(chǎn)工藝都比較成熟，國內(nèi)外都有大型工業(yè)化裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)。 國外大型甲醇裝置大多采用以天然氣為原料的生產(chǎn)路線，主 4 要原因除了一次性投資較低外，也與國外的天然氣價格低有關(guān)。比如沙特阿拉伯 1998 年的天然氣價格為 / /羅斯的天然氣價格在 /右。因此中東地區(qū)及俄羅斯以天然氣為原料的大型甲醇生產(chǎn)裝置甲醇成本較低，約在 100 120 美元之間。近年來，美國的天然氣價格上漲幅度較大，由 /到 /2001 2002 年已先后關(guān)閉 340 萬噸甲醇生產(chǎn)能力。一般認(rèn)為，天然氣價格高于 /甲醇成本大于 1100 元 /噸，已無競爭能力。與國外相比，我國以天然氣為原料的甲醇廠由于規(guī)模小（目前最大能力為 20 萬噸 /年）、能耗高（一般為 1100 1260t，最高達(dá) 1770t 甲醇），其成本一般為 1300 1400 元 /噸。 2002 年我國進(jìn)口 噸甲醇，到岸價全年平均為 元 /噸（折人民幣 ），我國以天然氣為原料的甲醇廠生產(chǎn)的甲醇在價格上無法與國外同類產(chǎn)品競爭。然而，以煤為原料的大型甲醇生產(chǎn)裝置，則產(chǎn)品成本較低，且有成熟技術(shù)，可以與國外廠家相競爭。 本項(xiàng)目推薦以煤為原料生產(chǎn)甲醇的技術(shù)路線。 藝技術(shù)方案比較與選擇 1） 氣化工藝技術(shù) a) 國外氣化工藝技術(shù)概況 以煤為原料的氣化方法主要有固定床和流化床、氣 流床等。 固定床氣化技術(shù) 固定床氣化技術(shù)在我國運(yùn)用較廣，較為先進(jìn)的有魯奇（ 5 氣化技術(shù)。此技術(shù)經(jīng)過英國煤氣公司和魯奇公司聯(lián)合攻關(guān)，開發(fā)一種新爐型 , 變干粉排渣為熔融排渣，氣化效率和氣體成分有了很大改進(jìn)，污染問題也有所改善?，F(xiàn)有一臺工業(yè)示范爐在德國運(yùn)行，用于處理城市垃圾，所用原料為各種城市垃圾、廢塑料和煙煤。但因氣化溫度變化不大，生成氣中甲烷及氮?dú)夂看?，不宜做合成氣；但其熱值較高，用于做城市煤氣較好。 流化床氣化技術(shù) 流化床氣化技術(shù)主要有德國溫克勒（ 化床粉煤氣化技術(shù)。該技 術(shù)壓力較低，建有生產(chǎn)燃料氣的裝置，目前沒有生產(chǎn)合成氣的裝置。 氣流床氣化技術(shù) 氣流床氣化技術(shù)有美國德士古氣化（ 術(shù)和荷蘭殼牌謝爾（ 煤加壓氣化技術(shù)。 b) 國內(nèi)氣化工藝技術(shù)概況 固定床氣化 固定層間歇?dú)饣夹g(shù)，該技術(shù)投資低，技術(shù)成熟，目前我國小氮肥、小甲醇廠 90%以上采用該工藝生產(chǎn)。 該技術(shù)氣化效率低，單爐產(chǎn)氣量少，常壓間歇?dú)饣?，吹風(fēng)過程中放空氣對環(huán)境污染嚴(yán)重，每噸合成氨的吹風(fēng)放空氣量達(dá)2800 3100 立方米。該技術(shù)在國外已被淘汰。 國內(nèi)固定床氣化還有富氧連續(xù)氣化技術(shù)，雖然該技術(shù) 連續(xù)氣化無吹風(fēng)氣排放，污染較少，但只能采用焦炭或無煙煤作原料， 6 原料價格高 ,且生成氣中氮?dú)夂扛?，不適合作合成甲醇的原料氣。 流化床氣化 國內(nèi)流化床氣化主要有中科院山西煤化學(xué)研究所開發(fā)的灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù) ， 該技術(shù)可用多種煤質(zhì)作原料，如煙煤、焦炭、焦粉等，使用粉煤在 1100下氣化，固體排渣，無廢氣排放。該技術(shù)工業(yè)示范裝置已于 2001 年在陜西城固氮肥廠建成，小時耗煤量 4 。其煤種適應(yīng)性廣，操作溫度約為 1000，反應(yīng)壓力為 )。氣化爐是一個單段流化床，結(jié)構(gòu)簡單，可在流化床內(nèi)一次實(shí)現(xiàn)煤 的破粘、脫揮發(fā)份、氣化、灰團(tuán)聚及分離、焦油及酚類的裂解。帶出細(xì)粉經(jīng)除塵系統(tǒng)捕集后返回氣化爐，再次參加反應(yīng)，有利于碳利用率的進(jìn)一步提高。產(chǎn)品氣中不含焦油，含酚量低。碳轉(zhuǎn)化率為 90%。主要的缺點(diǎn)是合成氣中（ 2）為 68 72%，有效氣體成分較低，其次是氣化壓力低、單爐產(chǎn)氣量小。 恩德粉煤氣化 恩德粉煤氣化技術(shù)，在朝鮮有 30 多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，適用于灰分不大于 40%的褐煤、長焰煤、不粘或弱粘結(jié)的煤粉（ 010氣化劑采用蒸汽和富氧，富氧分為兩段加入氣化爐，在常壓下進(jìn)行氣化反應(yīng)，反應(yīng)溫度為 10001100，固態(tài)排渣，無廢氣排放。氣化爐無爐篳，空筒氣化，操作可靠，氣化爐運(yùn)轉(zhuǎn)率可達(dá) 92%。單爐產(chǎn)氣量有 10000h， 20000h， 40000h 等。合成氣（ 2）為 6265%， 2728%，其它為惰性組分。由于 7 氣化劑為富氧，故合成氣中氮?dú)夂扛?，故此合成氣適用于作為合成氨原料氣。主要的缺點(diǎn)也是有效氣體成分較低、且含氮高，氣化壓力低、單爐產(chǎn)氣量小。 氣流床氣化 我國煤氣化技術(shù)科研人員經(jīng)過多年努力研究，開發(fā)出了具有中國知識產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)，即華東理工大學(xué)會同魯南化肥廠等單位合作開 發(fā)的水煤漿四噴嘴撞擊流氣化技術(shù)，該技術(shù)氧耗、煤耗比德士古氣化技術(shù)低，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá) 98，有效氣體成分（ 83 85，這些指標(biāo)均比德士古氣化技術(shù)高。采用該技術(shù)建立的日處理煤量 20 噸的工業(yè)性試驗(yàn)裝置已運(yùn)轉(zhuǎn) 400 小時以上，并經(jīng)過 72 小時考核，取得了國家專利，經(jīng)過科技部組織的評審與驗(yàn)收。德州恒升公司大氮肥國產(chǎn)化工程及兗礦集團(tuán)年產(chǎn) 24 萬噸甲醇項(xiàng)目均采用了該技術(shù)，現(xiàn)正在設(shè)計(jì)、建設(shè)中。由于該技術(shù)中試試驗(yàn)時間較短，大型裝置未投產(chǎn)驗(yàn)證，有一定的風(fēng)險。氣化爐燒嘴較多，停車檢修或更換燒嘴時影響面較大，由于采用四噴嘴，需要配多臺高壓煤漿泵及相應(yīng)管線和儀表控制系統(tǒng)，加之爐體加長，氣化流程中增加了分離器等，投資與采用德士古水煤漿氣化技術(shù)相比（計(jì)入德士古專利費(fèi)后）略低。以日處理 750 噸煤的氣化爐進(jìn)行比較，初步估算投資費(fèi)用差別如下： 8 德士古與四噴嘴爐投資比較 氣化技術(shù) 德士古水煤漿 氣化 水煤漿四噴嘴 撞擊流氣化 德士古爐 氣化爐設(shè)備費(fèi)（萬元） 1 臺 1 臺 漿泵設(shè)備費(fèi) 1 臺 2 臺 控儀表材料費(fèi)（萬元） 1 套 4 套 他工程費(fèi)（萬元） 件費(fèi)（萬元） 1660 200 1460 合計(jì)（萬元） 150 從上表可看出，水煤漿四噴嘴撞擊流氣化爐和典型的德士古水煤漿氣化爐相比，硬件投資增加，但軟件投資可節(jié)省，兩者相抵，總投資相差不多，采用國內(nèi)有自主知識產(chǎn)權(quán)的四噴嘴撞擊流氣化爐稍微低一點(diǎn)。但鑒于該爐型尚無工業(yè)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，加之事故和停車的幾率增加，運(yùn)行的可靠性較差，故本項(xiàng)目暫不推薦。 原化工部臨潼化肥研究所（現(xiàn)西北化工研究院）早在 60 年代末就已開展水煤漿純氧氣化的研究， 70 年代初建立日處理 50 噸的氣化裝置。從水煤漿制備、純氧氣化、灰水處理 等試驗(yàn)中取得工藝流程的優(yōu)化，最終工藝條件的選擇、設(shè)備材料的選擇、自動控制，軟件開發(fā)等一系列工程數(shù)據(jù)。本世紀(jì)初該院又開發(fā)了焦煤水加添加劑的混合煤漿氣化技術(shù)，已成功地應(yīng)用于油氣化裝置的改造，建有工業(yè)化裝置，該技術(shù)已申請國家專利并獲得批準(zhǔn)，專利號 配合水煤漿氣化的研究試驗(yàn)工作，洛陽材料研究所研究制成了水煤漿氣化爐的耐火磚，原化工部化工機(jī)械研究所開發(fā)了二流道、三流道的燒嘴，重慶熱工儀表研究所開發(fā)了適于水煤漿氣化的測溫度計(jì)等。這一系列科研成果得到了化工部科技 9 司、國家科委的大力支持和技術(shù)鑒定，為今 后我國水煤漿氣化工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，也為工程設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)數(shù)裾。 c) 氣化技術(shù)的選擇 目前大型煤氣化技術(shù)較為先進(jìn)的有 煤漿氣化， 定床加壓氣化。 國外大型氣化技術(shù)比較表 項(xiàng) 目 統(tǒng) ) 氣化壓力 化溫度 1300 1400 1400 1600 850 單爐最大能力 噸煤 /天 500 2000 2000 600 氣化爐型式 熱壁式、單噴 嘴 冷壁爐、四噴嘴 熱壁爐 進(jìn)煤方式 水煤漿濃度 60%泵送 煤粉用氮?dú)廨斔?粒度 90%99 90 有效成份（ 2） 較高 80% 高 90% 68% 凈化氣中惰性氣含量 25%）。如果原料氣硫含量偏低，整個裝置出現(xiàn)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)拓?fù)荷于 25%時， 置便不能正 22 常運(yùn)行，因而總硫回收率受到影響。 加拿大 司的 回收工藝是一種 亞露點(diǎn) 改變了常規(guī) 應(yīng)的平衡條件，在低于硫的露點(diǎn)下操作，三級 化，硫回收率可達(dá) 99%，它不僅是一種硫回收方法，也是較好的尾氣凈化方法； 荷蘭 司開發(fā)的超級克勞斯硫回收工藝，一改以往單純增加轉(zhuǎn)化級數(shù)來提高 方法，在兩級普通克勞斯轉(zhuǎn)化之后，第三級改用選擇性氧化催化劑，將 接氧化成元素硫，總回收率達(dá) 99%以上，在國內(nèi)外已有多套工業(yè)裝置。 第二類主要有國內(nèi)的栲膠法，還有國外的 藝（空氣資源公司開發(fā)）等。 栲膠法在國內(nèi)合成氨廠已普遍使用，操作 經(jīng)驗(yàn)豐富，但設(shè)備數(shù)量多、投資大，且尚無用于高 量酸氣先例。本項(xiàng)目酸氣中 量較高，因此不適用此法。 工業(yè)化于 1976 年，該法流程簡單。但容易起泡，引起堵塔等一系列操作問題，影響推廣應(yīng)用。 由于項(xiàng)目用煤為低硫煤，低溫甲醇洗濃縮的 體濃度較低，故本項(xiàng)目采用 回收工藝技術(shù)。 4) 甲醇合成與精餾的工藝技術(shù)方案選擇 a) 國外工藝技術(shù)概況 1923 年，德國 司在合成氨工業(yè)化的基礎(chǔ)上，首先用 23 鋅鋁催化劑在高溫高壓的條件下，實(shí) 現(xiàn)了由一氧化碳和氫合成甲醇的工業(yè)化生產(chǎn)，從此逐步淘汰了由木材干餾制甲醇的生產(chǎn)方法。由于工業(yè)合成甲醇成本低，產(chǎn)量大，促進(jìn)了甲醇工業(yè)的迅猛發(fā)展。甲醇消費(fèi)市場的擴(kuò)大，又促使甲醇生產(chǎn)工藝不斷改進(jìn)，生產(chǎn)成本不斷下降，生產(chǎn)規(guī)模日益增大。 1966 年，英國 司成功地實(shí)現(xiàn)了銅基催化劑的低壓合成甲醇工藝，隨后又實(shí)現(xiàn)了當(dāng)時更為經(jīng)濟(jì)的中壓法合成甲醇工藝。與此同時德國 司也成功地開發(fā)了中低壓合成甲醇工藝。 雖然由 成甲醇的工藝至今已有 80 年歷史，盡管催化劑、工藝流程和主要設(shè)備的發(fā)展到現(xiàn)在已相當(dāng)完善，但世界各國仍在不斷地開發(fā)研究新型催化劑、新的合成工藝和新型反應(yīng)器。目前甲醇的生產(chǎn)工藝路線主要是采用銅基催化劑的 壓法、低壓法及 壓法、中壓法和采用鋅鉻催化劑的高壓法。二十世紀(jì)七十年代中期以后不但新建廠全部采用低壓法，而且老廠擴(kuò)建或改造也幾乎都采用低壓工藝。在今后一段時期內(nèi)，高中壓法將逐步由低壓法取代。 對甲醇合成工藝來講，甲醇合成反應(yīng)器是其核心設(shè)備，甲醇合成反應(yīng)器的形式基本決定了甲醇合成工藝的系統(tǒng)設(shè)置，在選擇甲醇合成工藝中，要考慮合成反應(yīng)器的操作靈活性、操作靈敏性、催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度、操作維修的方便性 、反應(yīng)熱的回收利用等因素，對于大型的單系列甲醇裝置，還必須要考慮運(yùn)輸?shù)姆奖阈院涂赡苄浴?24 國外的合成甲醇反應(yīng)器主要有以下幾種形式： 段冷激型甲醇合成反應(yīng)器 醇合成塔 (反應(yīng)器 )為多段冷激型，其主要優(yōu)點(diǎn)有： 單塔操作，生產(chǎn)能力大；控溫方便；冷激采用菱形分布器專利技術(shù)，催化劑層上下貫通，催化劑裝卸方便，因此得到普遍使用。 其主要缺點(diǎn)是：反應(yīng)器因有部分氣體與未反應(yīng)氣體之間的返混，催化劑空時產(chǎn)率不高，用量較大；僅能回收低品位熱能。 該技術(shù)在我國首先引進(jìn)的廠家是四川維尼倫廠。 壓甲醇合成工藝及 反應(yīng)器 壓甲醇合成工藝采用列管式反應(yīng)器， 催化劑裝填在列管式固定床中，反應(yīng)熱供給殼程中的飽和鍋爐水產(chǎn)生中壓蒸汽，反應(yīng)溫度通過控制反應(yīng)器殼程中飽和水的壓力來調(diào)節(jié)，操作溫度和壓力分別為 250 260和 5 10成氣由天然氣、石腦油用蒸汽轉(zhuǎn)化法或部分氧化法以及煤氣化制取，它與循環(huán)氣一起壓縮，預(yù)熱后進(jìn)入反應(yīng)器。 藝可以利用反應(yīng)熱副產(chǎn)壓力較高的中壓蒸汽。 壓合成甲醇反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)主要有： 合成甲醇反應(yīng)器催化劑床層內(nèi)溫度較為均勻，大部分床層溫度在 250之 間，溫度變化小，催化劑使用壽命長，并允許原料氣中含有較高的 準(zhǔn)確、靈敏地控制反應(yīng)溫度，催化劑床層的溫度可以通過調(diào)節(jié)蒸汽壓力控制；回收的反應(yīng)熱位能高，熱 25 量利用合理；反應(yīng)器出口甲醇含量較高，催化劑利用率高；設(shè)備緊湊，開停車方便；合成反應(yīng)過程中副反應(yīng)少，故粗甲醇中雜質(zhì)含量少，質(zhì)量高。 其缺點(diǎn)是反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 國內(nèi)齊魯公司第二化肥廠首先引進(jìn)該工藝。 新型反應(yīng)器合成甲醇工藝 該工藝及反應(yīng)器由日本 洋工程公司）開發(fā)成功，由外筒、催化劑筐和許多垂直的沸水管組成，沸水管埋于催化床中。合成氣由中心管 進(jìn)入，徑向流過催化床，反應(yīng)后氣體匯集于催化劑筐與外筒之間的環(huán)形集流流道中，向上流動，由上部引出。反應(yīng)熱傳給冷管內(nèi)沸水使其蒸發(fā)成蒸汽。 該反應(yīng)器床層壓降小，氣體循環(huán)所需動力大幅度減少，床層溫度分布均勻，甲醇生成的濃度和速度可大幅度提高，反應(yīng)溫度容易控制，催化劑用量減少，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊。我國瀘州天然氣化工廠年產(chǎn) 40 萬噸的甲醇裝置引進(jìn)了此項(xiàng)技術(shù)。 殼 該反應(yīng)器為 應(yīng)器的改進(jìn)型，由日本三菱公司開發(fā)，該反應(yīng)器是在管殼反應(yīng)器的催化管內(nèi)加一根冷管，用于預(yù)熱原料氣，其主要 特點(diǎn)是： 一次通過的轉(zhuǎn)化率高；可以高位能回收熱量；在反應(yīng)器中預(yù)熱原料氣，可以省去一個換熱器。 向流甲醇合成反應(yīng)器 26 合成系統(tǒng)由三臺絕熱操作的徑向流反應(yīng)器組成，反應(yīng)器之間設(shè)置外部換熱器移走熱量，氣體在床層中向心流動，該 反應(yīng)器特點(diǎn)是：徑向流動，壓降較小，可增大空速，提高產(chǎn)量；可使用小粒徑催化劑，提高粒內(nèi)效率因子，提高宏觀反應(yīng)速度；可方便地增大生產(chǎn)規(guī)模，在直徑不變的情況下，增加反應(yīng)器高度，即可增大生產(chǎn)規(guī)模，單系列能力可達(dá) 2000 噸 /天以上。 溫型甲醇合成反應(yīng)器 溫型甲醇合成反應(yīng) 器，其結(jié)構(gòu)與高效螺旋盤管換熱器相似，盤管內(nèi)為沸水，盤管外放置催化劑，反應(yīng)熱通過盤管內(nèi)沸水移走，其反應(yīng)器特點(diǎn)是： 基本上在等溫下操作，可防止催化劑過熱；控制蒸汽壓力調(diào)節(jié)床層溫度 冷卻盤管與氣流間為錯流，傳熱系數(shù)較大。 國外已有數(shù)套裝置采用此種塔型。反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造費(fèi)用高。 液相法甲醇合成反應(yīng)器技術(shù) 1985 年， 司開發(fā)了以液相熱載體和漿態(tài)床反應(yīng)器為基礎(chǔ)的液相甲醇合成新技術(shù)，即 術(shù)。銅催化劑顆粒懸浮在惰性液體中，比傳統(tǒng)固定床反應(yīng)器溫度更易控制。現(xiàn)已 在美國田納西州建成 72a 工業(yè)實(shí)驗(yàn)裝置。 由于液相合成中使用了熱容高，導(dǎo)熱系數(shù)大的惰性液體，可以使甲醇的合成反應(yīng)在等溫條件下進(jìn)行，同時，由于分散在液相 27 介質(zhì)中的催化劑的比表面積非常大，加速了反應(yīng)過程，反應(yīng)溫度和壓力也下降很多，該技術(shù)尚需要大型工程化的驗(yàn)證。 國外低壓甲醇合成反應(yīng)器發(fā)展趨勢 適應(yīng)單系列、大型化的要求（如 應(yīng)器等）；以較高位能回收反應(yīng)熱，副產(chǎn)蒸汽（如 應(yīng)器）；催化劑床層溫度易于控制，可靈活調(diào)節(jié)溫度（如 床層內(nèi)溫度 盡可能均溫，以延長催化劑壽命（如 應(yīng)器）；催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度大，反應(yīng)中 化率高（如 應(yīng)器）；采用徑向或軸徑向流動，壓降低（如 應(yīng)器）； 結(jié)構(gòu)簡單緊湊，催化劑裝卸方便（如 應(yīng)器）；所選用的材料具有抗羰基化物生成的能力及抗氫脆的能力（如 應(yīng)器）。 b) 國內(nèi)工藝技術(shù)概況 國內(nèi)在甲醇技術(shù)的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的歷史也有幾十年，在甲醇合成催化劑的開發(fā)中，有多家單位開發(fā)成功，并用于工業(yè)化生產(chǎn)。在甲醇合 成反應(yīng)器的開發(fā)中，開發(fā)成功單套管及雙套管反應(yīng)器。在甲醇新型反應(yīng)器的開發(fā)中，也有較大的技術(shù)突破，尤其是九十年代以后，有最大規(guī)模達(dá)到 58 萬噸 /年的國內(nèi)自主開發(fā)的甲醇新型反應(yīng)器應(yīng)用于工業(yè)化。 在甲醇合成整體工藝開發(fā)中，聯(lián)醇工藝是我國甲醇合成工藝的富有特色的工藝，為解決當(dāng)時國內(nèi)甲醇需求作出了較大貢獻(xiàn)，一大批聯(lián)醇廠紛紛建成投產(chǎn)，從造氣、脫硫脫碳、甲醇合成到精 28 餾等，解決了一大批技術(shù)難題。 近幾年，在低壓合成甲醇技術(shù)國產(chǎn)化方面取得了很大進(jìn)展，南化、西南化工研究院已成功地開發(fā)了 低壓甲醇合成催化劑， 15 20 萬 噸 /年大型反應(yīng)器國內(nèi)已有制造經(jīng)驗(yàn)。華東理工大學(xué)開發(fā)并取得專利的低壓甲醇反應(yīng)器即“絕熱 管殼外冷復(fù)合型”氣固相催化反應(yīng)器。它充分發(fā)揮了魯奇管殼式反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)又克服了其缺點(diǎn)，節(jié)省了投資，可節(jié)約大量的外匯投資，但國內(nèi)目前運(yùn)行的最大裝置為約 10 萬噸 /年。采用“絕熱 管殼外冷復(fù)合型”氣固相催化反應(yīng)器的 20 萬噸 /年裝置正在設(shè)計(jì)安裝階段。 國內(nèi)杭州林達(dá)化工技術(shù)工程公司開發(fā)的低壓均溫合成甲醇反應(yīng)器，在全部觸媒床層中采用可自由伸縮活動的冷管，用管內(nèi)冷氣吸收管外催化劑床層中的甲醇反應(yīng)熱，管內(nèi)冷氣與觸媒層中反應(yīng)氣先后進(jìn)行并流換熱 和逆流間接換熱，觸媒裝填系數(shù)從 30%提高到 70%，因而相同直徑反應(yīng)器產(chǎn)能高，軸向溫度差小，溫度均勻，延長了觸媒壽命，提高甲醇產(chǎn)量。本技術(shù)已用于哈爾濱氣化廠 8 萬噸 /年甲醇裝置中，效果良好。但目前采用該反應(yīng)器的最大裝置 20 萬噸 /年的渭河化肥廠甲醇裝置尚處于設(shè)計(jì)階段。 c) 甲醇合成工藝的比較與選擇 本項(xiàng)目 180 萬噸 /年甲醇裝置是國內(nèi)最大的甲醇生產(chǎn)裝置，雖然有 20 萬噸 /年的煤制甲醇裝置在運(yùn)行，但解決 180 萬噸 /年甲醇合成塔的放大問題目前還無先例，存在較大的技術(shù)風(fēng)險。目前國外的甲醇裝置（單系列）生產(chǎn)能力一般在 40170 萬噸 /年，整體效 29 益明顯。另一方面，采用國外甲醇合成技術(shù)投資較大，設(shè)備制造周期長。同時考慮大件設(shè)備運(yùn)輸困難，無論采用何種技術(shù)，單臺反應(yīng)器均難以實(shí)現(xiàn)。 目前無論國內(nèi)國外建設(shè)甲醇裝置，大多采用低壓法技術(shù)。低壓法與中高壓法相比，具有消耗定額低、能耗低、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。在反應(yīng)器方面有 段徑向流動反應(yīng)器，托普索三個并聯(lián)激冷絕熱徑向流合成塔，三菱重工的管殼 些反應(yīng)器比傳統(tǒng)的低壓合成法反應(yīng)器具有轉(zhuǎn)化率高、反應(yīng)器體積小、反應(yīng)熱移出更方便、床層壓降小等優(yōu)點(diǎn)。美國空氣及化學(xué)制品公 司（ 液相合成甲醇技術(shù)，尚需要大型工程裝置的實(shí)踐驗(yàn)證。 成反應(yīng)器采用激冷式，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、單系列生產(chǎn)能力大、投資小，其缺點(diǎn)是用原料氣激冷控制溫度，床層溫度有波動時，循環(huán)比較大，操作費(fèi)用高，需專設(shè)開工加熱爐。 藝的能量回收系統(tǒng)最近也作了一系列改進(jìn)，如利用低位能反應(yīng)熱預(yù)熱鍋爐給水，采用冷凝式蒸汽透平代替背壓式透平機(jī)等。 成反應(yīng)器，反應(yīng)氣轉(zhuǎn)化率高，副反應(yīng)少，系統(tǒng)對于反應(yīng)熱的回收和利用已經(jīng)比較完善，操作費(fèi)用低，開工時不用設(shè)開工加熱爐。但缺點(diǎn)是反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積較大，運(yùn)輸困難。司為了實(shí)現(xiàn)甲醇裝置的超大型化，還推出了兩臺反應(yīng)器串聯(lián)的流程，即氣冷 系列甲醇能力可達(dá) 5000 噸 /天。 30 就目前應(yīng)用最廣、采用最多的合成甲醇技術(shù)是 術(shù)，這兩種技術(shù)發(fā)展歷史最長，積累的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)最多，在世界建廠也最多，擁有不同規(guī)模的甲醇合成裝置，并且目前達(dá)到的單系列合成甲醇裝置能力也最大。這兩種工藝技術(shù)特點(diǎn)比較見下表： 甲醇 生產(chǎn) 方法比較表 項(xiàng) 目 合成壓力 0 100 50 118 合成溫度 225 250 230 270 催化劑組成 空收率 t/h 塔氣 12 9 出塔氣 6 7 5 6 循環(huán)氣 /合成氣 4:1 4:1 合成塔形式 管束式 激冷式 設(shè)備尺寸 設(shè)備緊湊 設(shè)備較大 合成開工設(shè)備 不設(shè)開工加熱爐 要設(shè)開工加熱爐 甲醇精制 三塔流程 兩塔、三塔和四塔流程 藝甲醇合成塔，反應(yīng)溫度均勻，轉(zhuǎn)化率較高，反應(yīng)副產(chǎn)物少，原料消耗低，副產(chǎn)物少，加上國外目前建設(shè)的大型 /超大型甲醇裝置多采用 藝，大型裝置工業(yè)化經(jīng)驗(yàn)多，工藝成熟。 其次，就一臺反應(yīng)器和兩臺反應(yīng)器來說， 司都可以提供。單按設(shè)備造價，一臺反應(yīng)器比兩臺反應(yīng)器省，但其直徑接近 5米，要采取特殊的運(yùn)輸方案，需要增加一筆可觀的大件運(yùn)輸費(fèi)，且建設(shè)時間延長。根據(jù)以上分析，考慮到合成塔的運(yùn)輸問題，本項(xiàng)目暫按 合成塔（氣冷和管殼水冷）生產(chǎn) 180 萬噸 /年甲 31 醇，采用雙系統(tǒng)設(shè)計(jì)。至于兩臺反應(yīng)器串聯(lián)，即 合成塔（氣冷和管殼水冷）還是兩臺管殼式反應(yīng)器并聯(lián)，兩者投資相差不多，因壓縮機(jī)和控制方面的因素，前者略 低。 d) 甲醇精餾工藝的選擇 甲醇精餾工藝有三塔流程和兩塔、 4+1 塔流程，其中三塔流程能耗是兩塔流程的 60 70%。投資比兩塔流程高 15%左右，產(chǎn)品純度高；大型甲醇裝置近年來多采用三塔流程。 本項(xiàng)目采用節(jié)能型三塔精餾工藝，雙系列配置。 5) 空分裝置 a) 國內(nèi)外工藝技術(shù)概況 采用帶增壓膨脹機(jī)的分子篩流程及規(guī)整填料塔與全精餾制氬技術(shù)。 八十年代國內(nèi)開發(fā)出了帶增壓膨脹機(jī)的分子篩流程空分設(shè)備（第五代），九十年代中期開發(fā)成功了采用規(guī)整填料塔與全精餾制氬技術(shù)的新一代空分設(shè)備（第六代）。從九七年以后國內(nèi)設(shè) 計(jì)生產(chǎn)的 1000 ） /h 上的空分設(shè)備均采用了規(guī)整填料塔與全精餾制氬技術(shù)，采用這項(xiàng)技術(shù)后，對外壓縮流程而言氧的提取率可達(dá)到 98 氬提取率可達(dá) 65 85%，能耗下降 10 13%以上，而且整個流程簡單，操作方便、安全可靠、占地面積小，優(yōu)勢顯而易見。 產(chǎn)品規(guī)格多樣化，尤其是內(nèi)壓縮國內(nèi)外已是一種發(fā)展趨勢 九十年代中期以后，隨著化工裝置對空分產(chǎn)品的品種的要求， 32 大中型空分的高壓內(nèi)壓縮流程已逐步占領(lǐng)市場，使用情況良好。內(nèi)壓縮流程安全可靠，投資成本及運(yùn)行成本相對較低，占地面積小。 采用計(jì)算 機(jī)集散型自動化控制（ 對空分裝置的整個工藝流程采用 制，具有合理調(diào)節(jié)產(chǎn)量，穩(wěn)定操作，降低消耗，提高裝置可靠性和降低運(yùn)行費(fèi)用的功能。使用計(jì)算機(jī)能檢測瞬間大量工藝數(shù)據(jù)，并能自動調(diào)節(jié)設(shè)備工況，使產(chǎn)品產(chǎn)量、純度、壓力保持在設(shè)定的范圍及指標(biāo)內(nèi)。 空分設(shè)備趨向大型化 隨著大化肥、煤化工、石化、鋼鐵等大型工程項(xiàng)目的興建和擴(kuò)建，從降低投資費(fèi)用，運(yùn)行費(fèi)用和方便管理等方面著眼，要求工程配套的空分設(shè)備也趨于大型化，國外最大的空分單機(jī)制氧能力已達(dá) 100000 h 以上。目前國內(nèi)已投運(yùn)的寶鋼 5# 空分單機(jī)制 氧能力已達(dá) 70000h 等級。 優(yōu)化成套設(shè)備配置方案，提高綜合性能指標(biāo) 空分設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜，配套機(jī)組多，為保證裝置具有最優(yōu)性價比，目前國際上一些著名的氣體公司均采用擇優(yōu)選擇，在全球范圍進(jìn)行大配套的做法。國內(nèi)空分制造廠目前在這方面也已具有大量的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，因而可以通過國內(nèi)外眾多渠道，擇優(yōu)選擇配套設(shè)備，保證裝置具有最優(yōu)性價比。 b) 空分裝置的選擇 空分裝置規(guī)模 33 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)甲醇 180 萬噸，相應(yīng)的氧氣需要量為204421h?？紤]煤種供應(yīng)的變化和生產(chǎn)能力改變引起氧氣消耗的波動，擬選 擇供氧能力在 56000 h 的空分裝置四套。 空分裝置流程的選擇 空分裝置的工藝流程采用分子篩預(yù)凈化、增壓透平膨脹機(jī)、全精餾提氬、氧氮產(chǎn)品內(nèi)壓縮等先進(jìn)技術(shù)。 內(nèi)壓縮流程是現(xiàn)今國內(nèi)外空分裝置普遍采用的先進(jìn)的工藝流程，內(nèi)壓縮流程具有以下幾個主要優(yōu)點(diǎn)： 由于用液氧泵取代了價格昂貴的氧氣透平壓縮機(jī)，可使投資降低； 液氧泵備品配件比氧壓機(jī)的備品配件價格低，且運(yùn)行安全可靠，易于操作，因而可使維護(hù)保養(yǎng)成本降低； 使用液氧泵內(nèi)壓縮后，可防止烴類在冷凝蒸發(fā)器內(nèi)聚集，因此安全性更好，裝置也更可靠； 增壓機(jī)可以和原料空 壓機(jī)合拼成為一個機(jī)組，因而占地減少、安裝費(fèi)用省、操作方便、控制簡化。 內(nèi)壓縮空分流程分為空氣循環(huán)（又稱雙泵流程）和氮?dú)庋h(huán)（又稱單泵流程）?？諝庋h(huán)是用高壓空氣來復(fù)熱高壓液氧和高壓液氮產(chǎn)品（根據(jù)需要），液氧、液氮根據(jù)需要用泵加壓到所需壓力；氮?dú)庋h(huán)流程是用高壓氮?dú)鈦韽?fù)熱高壓液氧，用液氧泵壓縮液氧達(dá)到所需壓力，用氮壓機(jī)壓縮氮?dú)膺_(dá)到所需壓力。 單泵流程利用高壓氮來使加壓液氧汽化復(fù)熱并回收其低溫冷 34 量的缺點(diǎn)是：由于氮?dú)獾睦淠郎囟缺瓤諝獾?，氮?dú)獾臐摕岜瓤諝庑?，這意味著為汽化同樣數(shù)量的加壓液氧，需要被壓縮的氮?dú)饬恳瓤?氣量更多，而且氮?dú)獾膲毫σ哂诳諝獾膲毫ΑＳ捎诒粔嚎s的氮?dú)鈦碜岳湎?。在冷箱里的氮?dú)饬髀酚袎毫p失，因此循環(huán)氮壓機(jī)的吸入壓力要低于相應(yīng)的增壓空氣壓縮機(jī)的吸入壓力，這意味著氮壓機(jī)的壓縮比要大于增壓空氣壓縮機(jī)的壓縮比。因此，在同樣規(guī)模的內(nèi)壓縮流程中，氮壓機(jī)的尺寸要比增壓空氣壓縮機(jī)的尺寸大，耗功也要高一些。另外循環(huán)氮?dú)庵饕亲鳛槲蘸娃D(zhuǎn)移低溫冷量的一種載體，而空氣則不僅完成了這種功能，還與精餾有機(jī)的結(jié)合了起來，并能使精餾過程更加有效。 目前，國內(nèi)外大型空分裝置基本上采取增壓透平膨脹或全低壓透平膨脹、氮水預(yù)冷、分子篩 吸附、內(nèi)壓縮（液氧）工藝流程。這樣的裝置已經(jīng)工業(yè)化，并且在國內(nèi)外的生產(chǎn)裝置上應(yīng)用多套。從技術(shù)上來說都是安全、可靠、先進(jìn)、節(jié)能的。但是，相比之下采用中壓膨脹循環(huán)，以中壓空氣絕熱膨脹輸出外功，帶動透平增壓機(jī)，可節(jié)省能耗。膨脹前后的空氣產(chǎn)生焓降，可為空分裝置提供一定的冷量。所以，本套空分裝置選用全低壓分子篩凈化吸附、空氣增壓透平膨脹機(jī)制冷、全精餾無氫制氬、產(chǎn)品氧氣內(nèi)壓縮、空氣增壓循環(huán)的工藝流程。目前大型化工行業(yè)空分裝置多采用該工藝流程的空分裝置。 國內(nèi)如杭州杭氧股份有限公司、開封空分設(shè)備有限公司等的大型空分設(shè)備制 造公司在大型空分設(shè)備設(shè)計(jì)、加工制造中吸收、 35 引進(jìn)國外技術(shù)，提高了自身的設(shè)計(jì)加工水平，在大型空分裝置的設(shè)計(jì)加工上已有了成功的先例。如：德州 40000 h 空分即將開車、安慶、湖北 48000 h 空分已通過基礎(chǔ)設(shè)計(jì)審查。 c) 空分裝置特點(diǎn) 產(chǎn)品產(chǎn)量大； 氣、液體的純度要求高； 氧氣產(chǎn)品壓力高； 氮?dú)猱a(chǎn)品品種多、按壓力分有： 可提供不同壓力等級的儀表空氣、工廠空氣。全廠設(shè)統(tǒng)一的儀表空氣和工廠空氣管網(wǎng)。 供氧方式采用液氧由液氧泵加壓至一定壓力 后，經(jīng)高壓換熱器氣化復(fù)熱后、送出空分裝置進(jìn)入管網(wǎng)。 全廠需用的氮?dú)?1、氮?dú)?2、氮?dú)?3 由空分裝置提供，設(shè)統(tǒng)一的氮?dú)夤芫W(wǎng)。 d) 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期不少于二年。 技術(shù)來源及引進(jìn)意見 根據(jù)以上工藝技術(shù)路線的確定，主要技術(shù)來源及引進(jìn)范圍如下： 1）水煤漿氣化 引進(jìn)德士古工藝軟件包及專利許可證，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì) 36 由國內(nèi)完成；或采用國內(nèi)多噴嘴水煤漿氣化技術(shù)。 2）低溫甲醇洗 購買 工藝軟件包或基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)由國內(nèi)完成。 3）硫回收 采用 回 收工藝技術(shù)，購買工藝軟件包或基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)由國內(nèi)完成。 4）甲醇合成 可研階段暫按引進(jìn)德國 司技術(shù)考慮，最終確定有待進(jìn)一步的技術(shù)交流和談判，建議引進(jìn)范圍如下： 引進(jìn)工藝包和基礎(chǔ)設(shè)計(jì) 引進(jìn)專有設(shè)備如甲醇合成反應(yīng)器 引進(jìn)關(guān)鍵設(shè)備和材料 國內(nèi)不能制造的其他設(shè)備和儀表。 5）甲醇精餾 設(shè)計(jì)，設(shè)備和材料全部依靠國內(nèi)。 6）變換及熱回收 全部技術(shù)立足國內(nèi)。 7）空分裝置 由國內(nèi)合資空分設(shè)備制造廠成套供貨。 37 主要操作條件 1） 磨煤機(jī) 煤稱重進(jìn)料機(jī)給料速率： 50t/h 磨煤機(jī)出口槽液位 63 磨煤機(jī)出口槽泵出口水煤漿流量： 56m3/h；溫度： 50；壓力：) 煤漿給料泵入口水煤漿壓力： ) 水煤漿控制指標(biāo) 水煤漿控制指標(biāo) 濃度 60( 8目 100 密度 126014目 溫度 38 粒度分布 40目 粘度 900325目 7 9 2）煤漿給料泵和氧氣 煤漿給料泵出口水煤漿流量 :95945kg/h；溫度 : 50 ；壓力 :) 空分來的純氧流量 : 204421h；溫度 : 37；壓力 : ) 純度 :3）氣化爐 氣化爐氣化反應(yīng)溫度 :1300壓力 : ) 氣化爐洗滌冷卻室出口合成氣溫度 :壓力 : ) 38 氣化爐支撐板溫度： 250 氣化爐表面熱電偶溫度： 295 氣化爐與爐出口合成氣壓差： 嘴冷卻水泵進(jìn)出口壓差： 鎖斗與氣化爐出口合成氣壓差 嘴冷卻水氣 體分離器 析 0）碳洗塔 碳洗塔液位 :60% 碳洗塔出口合成氣流量 : 600306h 溫度 : ) 碳 洗塔出口合成氣 1000洗塔出口合成氣 (碳洗塔出口合成氣 析 (碳洗塔出口合成氣 (5) 變換爐 氣量： 320020h（干基） 入口溫度： 260，出口溫度： 372 操作壓力： 氣 比： 口 基）： 出口 基）： 6）酸性氣體吸收塔 氣量： 740247h（干基） 變換氣入口溫度： 出口溫度： 39 操作壓力： 甲醇： 930m3/h 7) 甲醇合成塔 入口新鮮氣量： 517668h 入口循環(huán)氣量： 2370000h 入口溫度： 235，出口溫度： 250 操作壓力： 口甲醇： 出口甲醇： 8）循環(huán)氣壓縮機(jī) 入口新鮮氣： 517668h 入口循環(huán)氣： 2370000h 入口溫度： 40，入口壓力： 縮機(jī)出口壓力： 40 甲醇裝置工藝流程 化 1) 煤漿制備 由煤運(yùn)系統(tǒng)送來的原料煤（干）送至煤貯斗，經(jīng)稱重給料機(jī)控制輸送量送入棒磨機(jī)，加入一定量的水，物料在棒磨機(jī)中進(jìn)行濕法磨煤，濕法磨煤無粉塵，操作環(huán)境好。為了控制煤漿粘度及保持煤漿的穩(wěn)定性加入添加劑，并加入堿液調(diào)整煤漿的 。 出棒磨機(jī)的煤漿濃度約 65%，排入磨煤機(jī)出口槽，經(jīng)出口槽泵加壓后送至氣化工段煤漿槽。 用于煤漿氣化的磨機(jī)現(xiàn)在有兩種，棒磨機(jī)與球磨機(jī)；棒磨機(jī)與球磨機(jī)相比，棒磨機(jī)磨出的煤漿粒度均勻，篩下物少。 煤漿制備能力需和氣化爐相匹配，本項(xiàng)目擬選用 7 臺棒磨機(jī)，單臺磨機(jī)處理干煤量 43 53t/h，可滿足 180 萬 t/a 甲醇的需要。 為了降低煤漿粘度，使煤漿具有良好的流動性，需加入添加劑，初步選擇木質(zhì)磺酸類添加劑。 煤漿氣化需調(diào)整漿的 在 6 8，可用稀氨水或堿液，稀氨水易揮發(fā)出氨，氨氣對人體有害，污染空氣，故本項(xiàng)目擬采用堿液調(diào)整煤漿的 ，堿液初步采用 42%的濃度。 為了節(jié)約水源，凈化排出的含少量甲醇的廢水及甲醇精餾廢水均可作為磨漿水。 41 2) 氣化流程 a) 氣化 在本工段，煤漿與氧進(jìn)行部分氧化反應(yīng)制得粗合成氣。 煤漿由煤漿槽經(jīng)煤漿加壓泵加壓后連同空分送來的高壓氧通過燒咀進(jìn)入氣化爐，在氣化爐中煤漿與氧發(fā)生如下主要反應(yīng)： m/2 n/2H2+O+ 應(yīng)在 G） 、 1350 1400下進(jìn)行。 氣化反應(yīng)在氣化爐反應(yīng)段瞬間完成，生成 氣體。 離開氣化爐反應(yīng)段的熱氣體和熔渣進(jìn)入激冷室水浴，被水淬冷后溫度降低并被水蒸汽飽和后出氣化爐；氣 體經(jīng)文丘里洗滌器、碳洗塔洗滌除塵冷卻后送至變換工段。 氣化爐反應(yīng)中生成的熔渣進(jìn)入激冷室水浴后被分離出來，排入鎖斗，定時排入渣池，由扒渣機(jī)撈出后裝車外運(yùn)。 氣化爐及碳洗塔等排出的洗滌水（稱為黑水）送往灰水處理。 b) 灰水處理 本工段將氣化來的黑水進(jìn)行渣水分離，處理后的水循環(huán)使用。 從氣化爐和碳洗塔排出的高溫黑水分別進(jìn)入各自的高壓閃蒸器，經(jīng)高壓閃蒸濃縮后的黑水混合，經(jīng)低壓、兩級真空閃蒸被濃縮后進(jìn)入澄清槽，水中加入絮凝劑使其加速沉淀。澄清槽底部的細(xì)渣漿經(jīng)泵抽出送往過濾機(jī)給料槽，經(jīng)由過濾機(jī)給料泵加壓后送 42 至真空過 濾機(jī)脫水，渣餅由汽車?yán)鰪S外。 閃蒸出的高壓氣體經(jīng)過灰水加熱器回收熱量之后，通過氣液分離器分離掉冷凝液，然后進(jìn)入變換工段汽提塔。 閃蒸出的低壓氣體直接送至洗滌塔給料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水泵分別送至洗滌塔給料槽、氣化鎖斗、磨煤水槽，少量灰水作為廢水排往廢水處理。 洗滌塔給料槽的水經(jīng)給料泵加壓后與高壓閃蒸器排出的高溫氣體換熱后送碳洗塔循環(huán)使用。 換 在本工段將氣體中的 分變換成 本工段的化學(xué)反應(yīng)為變換反應(yīng)，以下列方程式表示： 2O 氣化碳洗塔來的粗水煤氣經(jīng)氣液分離器分離掉氣體夾帶的水分后，進(jìn)入氣體過濾器除去雜質(zhì)，然后分成兩股，一部分（約為 55%）進(jìn)入原料氣預(yù)熱器與變換氣換熱至 305左右進(jìn)入變換爐，與自身攜帶的水蒸汽在耐硫變換催化劑作用下進(jìn)行變換反應(yīng)，出變換爐的高溫氣體經(jīng)蒸汽過熱器與甲醇合成及變換副產(chǎn)的中壓蒸汽換熱、過熱中壓蒸汽，自身溫度降低后在原料氣預(yù)熱器與進(jìn)變換的粗水煤氣換熱，溫度約 335進(jìn)入中壓蒸汽發(fā)生器，汽，溫度降至 270之后，與另一部分未變換的粗水煤氣（約為 45%）混合，一起進(jìn)入低壓蒸汽發(fā)生器 溫度降至 180，然后進(jìn)入脫鹽水加熱器、水冷卻器最終冷卻到 40進(jìn)入低溫甲醇 43 洗吸收系統(tǒng)。 氣液分離器分離出來的高溫工藝?yán)淠核蜌饣ざ翁枷此?氣液分離器分離出來的低溫冷凝液經(jīng)汽提塔用高壓閃蒸氣和中壓蒸汽汽提出溶解在水中的 送洗滌塔給料罐回收利用；汽提產(chǎn)生的酸性氣體送往火炬。 低溫甲醇洗 本工段采用低溫甲醇洗工藝脫除變換氣中 部硫化物、其它雜質(zhì)和 1）吸收系統(tǒng) 本裝置采用的吸收系統(tǒng)，用來處理經(jīng)過變換和熱回收后的氣體，經(jīng)過甲醇吸收凈化后的原料氣，作為甲醇合成 的新鮮氣。 由變換來的變換氣進(jìn)入原料氣一級冷卻器、氨冷器、進(jìn)入分離器，出分離器的變換氣與循環(huán)高壓閃蒸氣混合后，噴入少量甲醇，以防止變換氣中水蒸氣冷卻后結(jié)冰，然后進(jìn)入原料氣二級冷卻器冷卻至 20，進(jìn)入變換氣甲醇吸收塔，依次脫除 在 49出吸收塔，然后經(jīng)二級原料氣冷卻器，一級原料氣冷卻器復(fù)熱后去甲醇合成單元。凈化氣中 量小于 3%， 來自甲醇再生塔經(jīng)冷卻的甲醇 49從甲醇吸收塔頂進(jìn)入，吸收塔上段為 收段，甲醇液自上而下與氣體逆流接觸，脫除氣體中 指標(biāo)由甲醇循環(huán)量來控制。中間二次引出甲醇液用氨冷器冷卻以降低由于溶解熱造成的溫升。在吸收塔下段， 44 引出的甲醇液大部分進(jìn)入高壓閃蒸器；另一部分溶液經(jīng)氨冷器冷卻后回流進(jìn)入 收段以吸收變換氣中的 塔底出來的含硫富液進(jìn)入 縮塔。為減少 失，從高壓閃蒸槽閃蒸出的氣體加壓后送至變換氣二級冷卻器前與變換氣混合，以回收 未變換氣的吸收流程同變換氣的吸收流程。 2）溶液再生系統(tǒng) 從高壓閃蒸器上部和底部分別產(chǎn)生的無硫甲醇富液和含硫甲醇富液進(jìn)入 縮塔，進(jìn)行閃蒸 汽提。甲醇富液采用低壓氮?dú)馄?。高壓閃蒸器上部的無硫甲醇富液不含 塔上部進(jìn)入，在塔頂部降壓膨脹。高壓閃蒸器下部的含硫甲醇富液從塔中部進(jìn)入，塔底加入的氮?dú)鈱?提出塔頂，然后經(jīng)氣提氮?dú)饫鋮s器回收冷量后，作為尾氣高點(diǎn)放空。 富 醇液自 縮塔底出來后進(jìn)熱再生塔給料泵加壓，甲醇貧液冷卻器換熱升溫進(jìn)甲醇再生塔頂部。甲醇中殘存的 2S 由再沸器提供的熱量進(jìn)行熱再生，混和氣出塔頂經(jīng)多級冷卻分離，甲醇一級冷凝液回流，二級冷凝液經(jīng)換熱進(jìn)入縮塔底部。分離出的酸性氣體去硫回收裝置。 從 原料氣分離器和甲醇再生塔底出來的甲醇水溶液經(jīng)泵加壓后甲醇水分離器，通過蒸餾分離甲醇和水。甲醇水分離器由再沸器提供。塔頂出來的氣體送到甲醇再生塔中部。塔底出來的甲醇含量小于 300廢水送水煤漿制備工序或去全廠污水處理系 45 統(tǒng)。 3）氨壓縮制冷 從凈化各制冷點(diǎn)蒸發(fā)后的 氨進(jìn)入氨液分離器，將氣體中的液粒分離出來后進(jìn)入離心式制冷壓縮機(jī)一段進(jìn)口壓縮至冷凝溫度對應(yīng)的冷凝壓力，然后進(jìn)入氨冷凝器。氣氨通過對冷卻水放熱冷凝成液體后，靠重力排入液氨貯槽。液氨通過分配器送往各制冷設(shè)備。 4）硫回收 來自低溫甲醇洗得富含 硫化氫的酸性氣體進(jìn) 進(jìn)行硫回收。酸性氣體在進(jìn)反應(yīng)器前用反應(yīng)器中產(chǎn)生的中壓蒸汽預(yù)熱，同時，這個系統(tǒng)還需要從外界補(bǔ)充一部分中壓蒸汽來彌補(bǔ)硫化氫濃縮過程中對熱量的需求。 硫化氫進(jìn)行氧化反應(yīng)所需氧氣由空氣風(fēng)機(jī)提供?？諝庠谶M(jìn)反應(yīng)器前要在預(yù)熱器中用中壓蒸汽預(yù)熱到一定的溫度?？諝獾牧髁渴歉鶕?jù)酸性氣體的流量和硫化氫在其中的濃度兩個因素來確定。 經(jīng)過預(yù)熱后的酸性氣體和空氣，通過靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入應(yīng)器中，完成一個成硫反應(yīng)。 應(yīng)器由兩個反應(yīng)段組成。第一段的催化劑床層是不經(jīng)過冷卻 的，這里主要是進(jìn)行初始化的激活反應(yīng)，第一段中較高的溫度有利于反應(yīng)的發(fā)生和進(jìn)行。 第二段的催化劑床層是要經(jīng)過冷卻的。在催化劑床層上有內(nèi)部冷卻管來降低反應(yīng)溫度。冷卻的催化劑有利于反應(yīng)向生成硫的 46 方向發(fā)展，當(dāng)向單質(zhì)硫生成反應(yīng)的方向得到加強(qiáng)時，硫化氫轉(zhuǎn)化成硫的轉(zhuǎn)化率會提高。 為防止硫磺在催化劑上冷凝附著，出反應(yīng)器的氣體溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)