某煤制烯烴項(xiàng)目可行性研究報(bào)告

1.1生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案1.1.1生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)品方案本項(xiàng)目作為XXX煤制油有限公司煤制烯烴項(xiàng)目60萬(wàn)噸/年MTO裝置的配套工程，甲醇裝置公稱(chēng)生產(chǎn)規(guī)模為180萬(wàn)噸/年,5500噸/日，年操作時(shí)間8000小時(shí)。同時(shí)，本項(xiàng)目年副產(chǎn)硫磺27072噸。1.1.2產(chǎn)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MTO裝置對(duì)甲醇的質(zhì)量要求外，同時(shí)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(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)甲醇（GB338-92）優(yōu)等品的要求。中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)甲醇（GB338-92）項(xiàng)目指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品色度（鉬-鈷），≤510密度（20℃），g/cm30.791-0.7920.791-0.793溫度范圍（0℃，101325Pa）,℃64.0-65.5沸程（包括64.6±0.1℃）,≤0.81.01.5高錳酸鉀試驗(yàn)，min≥503020水溶液試驗(yàn)澄清-水份含量，%≤0.100.15-酸度（以HCOOH計(jì)），%≤0.00150.00300.0050堿度（以NH3計(jì)），%≤0.00020.00080.0015羰基化合物（以CH2O計(jì)），≤0.0020.0050.010蒸發(fā)殘?jiān)浚?≤0.0010.0030.0052）副產(chǎn)品硫磺硫磺產(chǎn)品符合中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB2449-92）優(yōu)等品指標(biāo)。項(xiàng)目指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品硫，%≥99.999.599.0酸度（以H2SO4計(jì)）,%≤0.0030.0050.02水份，%≤0.100.501.00灰份，%≤0.030.100.20砷，%≤0.00010.010.05粒度片狀片狀片狀1.2工藝技術(shù)選擇1.2.1原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(lái)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(duì)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(jiàn)下表：甲醇生產(chǎn)裝置各工序投資比例表序號(hào)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(chǔ)量、現(xiàn)有生產(chǎn)能力、原料價(jià)格、成本、投資費(fèi)用與技術(shù)水平等進(jìn)行綜合考慮。XXX集團(tuán)萬(wàn)利煤礦地處鄂爾多斯市，礦區(qū)有豐富的煤炭資源，從儲(chǔ)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(guó)內(nèi)外都有大型工業(yè)化裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)。國(guó)外大型甲醇裝置大多采用以天然氣為原料的生產(chǎn)路線，主要原因除了一次性投資較低外，也與國(guó)外的天然氣價(jià)格低有關(guān)。比如沙特阿拉伯1998年的天然氣價(jià)格為0.15元/Nm3，目前價(jià)格為0.279元/Nm3。俄羅斯的天然氣價(jià)格在0.20元/Nm3左右。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(lái)，美國(guó)的天然氣價(jià)格上漲幅度較大，由0.5元/Nm3漲到0.7元/Nm3，2001～2002年已先后關(guān)閉340萬(wàn)噸甲醇生產(chǎn)能力。一般認(rèn)為，天然氣價(jià)格高于0.7元/Nm3，則甲醇成本大于1100元/噸，已無(wú)競(jìng)爭(zhēng)能力。與國(guó)外相比，我國(guó)以天然氣為原料的甲醇廠由于規(guī)模?。壳白畲竽芰?0萬(wàn)噸/年）、能耗高（一般為1100～1260Nm3/t，最高達(dá)1770Nm3/t甲醇），其成本一般為1300～1400元/噸。2002年我國(guó)進(jìn)口179.96萬(wàn)噸甲醇，到岸價(jià)全年平均為154.88美元/噸（折人民幣1285.5元），我國(guó)以天然氣為原料的甲醇廠生產(chǎn)的甲醇在價(jià)格上無(wú)法與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。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(guó)外廠家相競(jìng)爭(zhēng)。本項(xiàng)目推薦以煤為原料生產(chǎn)甲醇的技術(shù)路線。1.2.2工藝技術(shù)方案比較與選擇1）氣化工藝技術(shù)a)國(guó)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(guó)運(yùn)用較廣，較為先進(jìn)的有魯奇（Lurgi）氣化技術(shù)。此技術(shù)經(jīng)過(guò)英國(guó)煤氣公司和魯奇公司聯(lián)合攻關(guān)，開(kāi)發(fā)一種新?tīng)t型-BGL爐,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(wèn)題也有所改善?，F(xiàn)有一臺(tái)工業(yè)示范爐在德國(guó)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(guó)溫克勒（Winkler）流化床粉煤氣化技術(shù)。該技術(shù)壓力較低，建有生產(chǎn)燃料氣的裝置，目前沒(méi)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(guó)德士古氣化（Texaco）技術(shù)和荷蘭殼牌謝爾（shell）粉煤加壓氣化技術(shù)。b)國(guó)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(guó)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碉L(fēng)過(guò)程中放空氣對(duì)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(guó)外已被淘汰。國(guó)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(wú)吹風(fēng)氣排放，污染較少，但只能采用焦炭或無(wú)煙煤作原料，原料價(jià)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(guó)內(nèi)流化床氣化主要有中科院山西煤化學(xué)研究所開(kāi)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(wú)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(shí)耗煤量4

.2噸。其煤種適應(yīng)性廣，操作溫度約為1000℃，反應(yīng)壓力為0.03MPa(G)。氣化爐是一個(gè)單段流化床，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(lèi)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（CO+H2）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(zhǎng)焰煤、不粘或弱粘結(jié)的煤粉（0~10mm）。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1000~1100℃，固態(tài)排渣，無(wú)廢氣排放。氣化爐無(wú)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10000Nm3/h，20000Nm3/h，40000Nm3/h等。合成氣（CO+H2）為62~65%，CO2為27~28%，其它為惰性組分。由于氣化劑為富氧，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(guó)煤氣化技術(shù)科研人員經(jīng)過(guò)多年努力研究，開(kāi)發(fā)出了具有中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)，即華東理工大學(xué)會(huì)同魯南化肥廠等單位合作開(kāi)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（CO＋H2）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(shí)以上，并經(jīng)過(guò)72小時(shí)考核，取得了國(guó)家專(zhuān)利，經(jīng)過(guò)科技部組織的評(píng)審與驗(yàn)收。德州恒升公司大氮肥國(guó)產(chǎn)化工程及兗礦集團(tuán)年產(chǎn)24萬(wàn)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(shí)間較短，大型裝置未投產(chǎn)驗(yàn)證，有一定的風(fēng)險(xiǎn)。氣化爐燒嘴較多，停車(chē)檢修或更換燒嘴時(shí)影響面較大，由于采用四噴嘴，需要配多臺(tái)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(zhǎng)，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(zhuān)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：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-四噴嘴爐氣化爐設(shè)備費(fèi)（萬(wàn)元）1臺(tái)1臺(tái)-200煤漿泵設(shè)備費(fèi)1臺(tái)2臺(tái)-200自控儀表材料費(fèi)（萬(wàn)元）1套4套-500其他工程費(fèi)（萬(wàn)元）-410軟件費(fèi)（萬(wàn)元）16602001460合計(jì)（萬(wàn)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(guó)內(nèi)有自主知識(shí)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(wú)工業(yè)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，加之事故和停車(chē)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(kāi)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(dòng)控制，軟件開(kāi)發(fā)等一系列工程數(shù)據(jù)。本世紀(jì)初該院又開(kāi)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(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利并獲得批準(zhǔn)，專(zhuān)利號(hào)00113911.8。為配合水煤漿氣化的研究試驗(yàn)工作，洛陽(yáng)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(kāi)發(fā)了二流道、三流道的燒嘴，重慶熱工儀表研究所開(kāi)發(fā)了適于水煤漿氣化的測(cè)溫度計(jì)等。這一系列科研成果得到了化工部科技司、國(guó)家科委的大力支持和技術(shù)鑒定，為今后我國(guó)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Texaco水煤漿氣化，Shell粉煤加壓氣化，Lurgi固定床加壓氣化。國(guó)外大型氣化技術(shù)比較表項(xiàng)目TexacoShellLurgi(傳統(tǒng))氣化壓力3.0～6.52.0～4.03.0氣化溫度℃1300～14001400～1600850單爐最大能力噸煤/天500～20002000600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)廨斔土６?0%<90μm碎煤干法加料熱回收方式激冷、廢鍋廢鍋廢鍋排渣液態(tài)排渣液態(tài)排渣固態(tài)排渣碳轉(zhuǎn)化率%96—98>9990有效成份（CO+H2）較高>80%高>90%68%凈化氣中惰性氣含量<0.5%5%10%(N2+CH4+Ar)噸甲醇耗煤量（干,弛放氣氫回收時(shí)）1.311.271.5氧氣用量高(比Shell爐高10%)較低低工業(yè)化裝置數(shù)71多在中國(guó)已投產(chǎn)/在建的工業(yè)裝置4/70/74/0環(huán)境影響友好友好有污染治理問(wèn)題投資(含空分)較低高(比Texaco約高15%)較低國(guó)產(chǎn)化率高低高建設(shè)周期較短長(zhǎng)(比Texaco爐長(zhǎng)半年以上)較短Shell氣化技術(shù)Shell氣化技術(shù)是荷蘭殼牌公司開(kāi)發(fā)的一種先進(jìn)的氣化技術(shù)，該技術(shù)采用純氧、蒸汽氣化，干粉進(jìn)料，氣化溫度達(dá)1400～1700℃，碳轉(zhuǎn)化率99%，有效氣體（CO+H2）90%以上，液態(tài)排渣，采用特殊的水冷壁氣化爐，使用壽命長(zhǎng)。采用廢鍋流程，可副產(chǎn)高壓蒸汽。采用干粉氣化，氧耗量較低，但需要氮?dú)饷芊?，氣化壓力不能太高；氣化爐（帶廢鍋）結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大；設(shè)備費(fèi)及專(zhuān)利費(fèi)均較高。Shell氣化由于采用氮?dú)饷芊饧按邓停蚨鴼饣a(chǎn)生的合成氣中惰性組分含量約為5%，因此對(duì)于甲醇合成來(lái)說(shuō)弛放氣量要增加。與德士古綜合比較，兩種氣化工藝的噸甲醇煤耗相差不大。Shell氣化壓力最高到4.0MPa，若甲醇合成采用5.2MPa合成壓力，則合成新鮮氣需要壓縮。用Shell氣化制甲醇合成氣要增加一套凈化合成氣增壓機(jī)；由于變換氣進(jìn)低溫甲醇洗凈化裝置的壓力低，也造成凈化系統(tǒng)的投資增加。此外，因合成循環(huán)氣中的惰氣高，使合成回路循環(huán)壓縮機(jī)的功耗增加；不但抬高了壓縮機(jī)的造價(jià)，也增加了運(yùn)行費(fèi)和生產(chǎn)成本。該技術(shù)目前只有國(guó)外兩套以煤為原料大型裝置在運(yùn)行，用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，工業(yè)化的經(jīng)驗(yàn)不多，技術(shù)須依賴(lài)進(jìn)口，國(guó)內(nèi)技術(shù)支撐率低。國(guó)內(nèi)有六套Shell氣化裝置正在建設(shè)，另有幾個(gè)項(xiàng)目也簽了引進(jìn)合同。但從實(shí)際建設(shè)情況看，氣化爐供貨周期不少于18個(gè)月，關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率低，使得Shell氣化裝置投資高，建設(shè)周期長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)并無(wú)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，因此也加大了投資的風(fēng)險(xiǎn)。德士古氣化德士古氣化技術(shù)屬于氣流床氣化技術(shù)，是美國(guó)德士古（Texaco）公司根據(jù)油氣化技術(shù)的思路開(kāi)發(fā)出來(lái)的。它是在煤中加入添加劑、助熔劑和水，磨成水煤漿，加壓后噴入氣化爐，與純氧進(jìn)行燃燒和部份氧化反應(yīng)。氣化溫度1300～1400℃，氣化爐無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，對(duì)于生產(chǎn)合成氣的氣化爐，大多采用冷激流程。該技術(shù)由于是水煤漿進(jìn)料，大量水份要進(jìn)行氣化，因而以單位體積的(CO+H2)計(jì)的煤耗和氧耗均比Shell氣化高。但其粗水煤氣中惰性氣體含量很少，因而在甲醇合成時(shí)不僅循環(huán)氣量小、省壓縮功，而且弛放氣量小，可以不設(shè)弛放氣氫回收裝置。德士古氣化還有以下優(yōu)點(diǎn)：?jiǎn)闻_(tái)爐處理煤量大，最大日處理煤量2000噸；氣化壓力高，新鮮氣可不需增壓、且合成氣壓縮功耗省，尤其是生產(chǎn)甲醇時(shí)，可實(shí)現(xiàn)等壓合成；有效氣（CO+H2）含量高，生成的新鮮合成氣惰性組分含量低，特別適合做生產(chǎn)甲醇的合成氣，甲醇合成弛放氣排放量低。煤的適應(yīng)性寬?？衫梅勖?，原料利用率高；三廢量小，污染環(huán)境輕，廢渣可做水泥原料；該技術(shù)在世界上已有7套裝置運(yùn)行，其中我國(guó)有4套；同時(shí)2004年，中國(guó)在建的德士古裝置有7套。德士古氣化技術(shù)在我國(guó)使用最多，魯南化肥廠、渭河化肥廠、上海焦化廠三聯(lián)供裝置、淮南化肥廠均以水煤漿氣化技術(shù)進(jìn)行改造或擴(kuò)建。本裝置的原料煤屬低變質(zhì)長(zhǎng)焰煤，化學(xué)活性良好，灰熔點(diǎn)1130℃，符合Texaco氣化用煤。另外水煤漿氣化技術(shù)經(jīng)過(guò)我國(guó)有關(guān)科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造部門(mén)的多年研究，已基本掌握該技術(shù)，并能設(shè)計(jì)大型工業(yè)化裝置，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)90%以上，氣化爐在國(guó)內(nèi)制造，可以控制并節(jié)省大量投資、同時(shí)可有效縮短建設(shè)周期。此外，該技術(shù)國(guó)內(nèi)支撐率高，生產(chǎn)運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)多，風(fēng)險(xiǎn)少，故推薦做為本項(xiàng)目的氣化工藝技術(shù)。魯奇固定床加壓氣化魯奇固定床加壓氣化工業(yè)化的時(shí)間最長(zhǎng)，目前國(guó)外仍有100多臺(tái)爐子在運(yùn)行，在我國(guó)也建有蘭州、哈爾濱、天脊、義馬、解化等5套裝置。該技術(shù)雖然能連續(xù)加壓氣化，但由于氣化溫度較低(~1000℃)，生成氣中甲烷含量大，同時(shí)生成氣中含苯、酚、焦油等一系列難處理的物質(zhì)，凈化流程長(zhǎng)；尤其是該技術(shù)只能用碎煤不能用粉煤，因而原料利用率低，盡管篩分下來(lái)的粉煤可以配燃煤鍋爐加以利用。應(yīng)當(dāng)指出的是，上個(gè)世紀(jì)九十年代此技術(shù)經(jīng)過(guò)英國(guó)煤氣公司和魯奇公司聯(lián)合攻關(guān)，開(kāi)發(fā)出了一種新的爐型BGL爐，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(wèn)題也有所改善，目前有一臺(tái)能力日處理500噸煤的示范爐在德國(guó)運(yùn)行，原料為城市垃圾與煤混燒。由于尚無(wú)大的以煤為原料的BGL氣化爐的數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，故上表中仍暫列傳統(tǒng)魯奇爐的數(shù)據(jù)。由于BGL爐與傳統(tǒng)魯奇氣化爐在氣化溫度上變化不大，生成氣中甲烷及氮?dú)夂咳匀缓艽?，?duì)于生產(chǎn)甲醇來(lái)說(shuō)，意味著大量合成氣要放空，煤耗和功耗都要增加；其次，煤氣凈化流程變長(zhǎng)，且三廢治理難度加大，故不推薦做為大甲醇項(xiàng)目可研的氣化技術(shù)。d)氣化流程煤漿氣化工藝流程有兩種：激冷流程和廢鍋流程。廢鍋流程可產(chǎn)生高壓蒸汽，但由于氣化氣溫度高、帶有大量煤渣，對(duì)廢鍋有磨蝕沖刷，設(shè)備材質(zhì)要求高，一次投資及維修費(fèi)用較大；激冷流程是在氣化爐內(nèi)將氣體用水激冷降溫的同時(shí)，洗滌除塵，出氣化爐的氣體帶有大量的水蒸汽，在變換工段不再補(bǔ)加蒸汽；這種流程氣化設(shè)備投資較低，維修工作量較少。本項(xiàng)目氣化采用激冷流程。e)氣化壓力煤漿加壓氣化壓力可以采用2.8MPa、4.0MPa和6.5MPa三種。三種氣化壓力均已有大型裝置的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。采用6.5MPa(G)壓力煤漿氣化，由于氣化壓力高，凈化后合成氣壓力仍保持在5.2-5.7MPa(G)，正好符合低壓合成甲醇的壓力，因此合成氣不需增壓，比采用4.0MPa生產(chǎn)甲醇?jí)嚎s機(jī)可降低30％能耗，故本項(xiàng)目選擇6.5MPa壓力氣化。f)氣化爐規(guī)格氣化爐的規(guī)格有φ3.2×12.2m和φ2.8×12.2m兩種，可根據(jù)合成氣規(guī)模確定。由于本項(xiàng)目日處理煤量為8256噸，擬選用φ3.2m氣化爐六臺(tái)，五開(kāi)一備。每臺(tái)氣化爐日處理煤量為1651噸，最大可達(dá)2000噸，有20%的增產(chǎn)能力。氣化爐燒嘴正常的更換時(shí)間約為每40-60天一次，每次約8-16小時(shí)，每年至少更換或檢修耐火磚一次，時(shí)間約1.5g)灰水處理現(xiàn)有的生產(chǎn)裝置中灰水處理流程有三種：四級(jí)閃蒸、三級(jí)閃蒸加汽提及二級(jí)閃蒸。相比較而言，四級(jí)閃蒸或汽提工藝后被濃縮的灰水溫度較低，有利于灰水的澄清，故本項(xiàng)目灰水處理工藝采用四級(jí)閃蒸、其中高壓閃蒸將氣化爐黑水和碳洗塔黑水分開(kāi)進(jìn)行，澄清槽沉淀、真空過(guò)濾機(jī)分離細(xì)渣。2)凈化工藝技術(shù)a)凈化工藝技術(shù)概況采用煤漿氣化工藝生產(chǎn)的粗煤氣除含CO、H2、CO2外，還有少量H2S、COS、CH4、N2，微量的氯，氨等成分。硫化物、氯、重金屬鎳等對(duì)甲醇合成催化劑是毒物，必須除去。另外H2與CO的比例也不能滿足甲醇合成的需要，因而粗煤氣需經(jīng)部分變換調(diào)整H2/CO、除去多余CO2、H2S、COS等凈化過(guò)程方可進(jìn)行甲醇合成。變換煤漿氣化氣中CO含量為49～51%，H2含量為34～35%，不符合甲醇合成新鮮氣的要求，需將部分粗合成氣進(jìn)行CO變換，增加H2含量。這部分氣量約占總氣量的55%左右，以調(diào)整甲醇合成氣的組成。采用耐硫變換時(shí)，煤漿氣化粗合成氣經(jīng)洗滌后含塵量1～2mg/m3（標(biāo)），溫度為230～245℃，并被水蒸汽飽和，水汽比約為1.4~1.6，直接經(jīng)過(guò)加熱升溫后即可進(jìn)入變換，不需再補(bǔ)加蒸汽。由于流程短，能耗低，故水煤漿氣化配耐硫變換是最佳選擇。CO變換反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的熱，反應(yīng)熱可用來(lái)產(chǎn)生蒸汽、預(yù)熱脫鹽水。脫硫脫碳從國(guó)內(nèi)外煤氣化裝置中所采用的脫除酸性氣體的工藝來(lái)看，低溫甲醇洗(Rectisol)和NHD(或Selexol)較常見(jiàn)。低溫甲醇洗(Rectisol)工藝是采用冷甲醇作為溶劑脫除酸性氣體的物理吸收方法，是由德國(guó)林德公司和魯奇公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一種有效的氣體凈化工藝。該技術(shù)成熟可靠，能耗較低，氣體凈化度高，可將CO2脫至10ppm以下，H2S小于0.1ppm。NHD(或Selexol)同低溫甲醇洗一樣，同屬物理吸收，其對(duì)CO2、H2S等均有較強(qiáng)的吸收能力，但對(duì)COS的吸收能力較弱。NHD凈化可將CO2脫至0.1%以下，H2S小于1ppm。制取甲醇合成氣的凈化流程，一般在NHD凈化后，增加精脫硫裝置，這樣才能保證合成氣的總S小于0.1ppm。目前世界上大型煤氣化裝置產(chǎn)生的合成氣凈化采用低溫甲醇洗技術(shù)較為普遍；采用NHD技術(shù)的裝置很少，NHD凈化大都用于中小型裝置。壓縮制冷低溫甲醇洗凈化工藝需外供冷量，提供冷量的技術(shù)較多，較常用的有溴化鋰吸收制冷技術(shù)，適用于提供4～20℃級(jí)的冷量；氟制冷技術(shù)，適用于提供-5～-35℃級(jí)的冷量；氨制冷技術(shù)，適用于提供-25～-45℃級(jí)的冷量；乙烯制冷技術(shù)，適用于提供-43～-115℃級(jí)的冷量等等。本項(xiàng)目采用的低溫甲醇洗技術(shù)需要-35℃級(jí)的冷量移出反應(yīng)熱，采用氨壓縮制冷工藝流程。b)凈化工藝技術(shù)的比較及選擇變換將粗水煤氣調(diào)整為甲醇合成氣，CO變換有兩種流程，即部分變換和全部變換。兩種工藝各有優(yōu)點(diǎn)：部分變換的優(yōu)點(diǎn)是由于部分氣體進(jìn)變換爐，氣量少，氣體中水/汽比高（約1.4），變換反應(yīng)推動(dòng)力大，催化劑用量少，其中經(jīng)變換氣體中的有機(jī)硫約95％以上可轉(zhuǎn)化為H2S；H2/CO的調(diào)整靠配氣，容易調(diào)整，變換爐及粗煤氣預(yù)熱器設(shè)備?。蝗秉c(diǎn)是有部分粗煤氣不經(jīng)變換，其中的有機(jī)硫未能部分轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫，但是如果采用低溫甲醇洗凈化，有機(jī)硫也能完全脫除。全部變換時(shí)全部粗煤氣經(jīng)過(guò)變換，其中的灰塵會(huì)被催化劑截留，但變換率靠調(diào)整氣體的水/氣來(lái)實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)控制難度較大，且由于氣體水氣比小，變換反應(yīng)推動(dòng)力小，催化劑用量大，其中有機(jī)硫的轉(zhuǎn)化會(huì)降低到60％左右，總的有機(jī)硫的轉(zhuǎn)化與部分轉(zhuǎn)化差不多。全部變換流程中粗煤氣需先經(jīng)廢熱鍋爐換熱產(chǎn)生低壓蒸汽，將粗煤氣中的水/汽比降下來(lái)，粗煤氣冷凝出來(lái)的工藝?yán)淠汉幸欢ǖ幕覊m，用這部分高溫冷凝液去氣化碳洗塔洗滌粗煤氣，洗滌效果差；變換前的低壓廢熱鍋爐也容易被灰塵堵塞。根據(jù)粗水煤氣量，本項(xiàng)目采用部分變換流程，變換氣和未變換氣分開(kāi)，這樣使得設(shè)備尺寸減小，變換爐尺寸約為φ4.0m，便于制造和運(yùn)輸。部分變換的催化劑裝填量約51m3脫硫脫碳低溫甲醇洗(Rectisol)工藝技術(shù)成熟可靠，能耗較低，氣體凈化度高，可將合成氣中的CO2脫至10ppm以下，H2S小于0.1ppm。而且溶劑吸收能力大，循環(huán)量小，能耗省，溶劑價(jià)格便宜，操作費(fèi)用低亦是此法的優(yōu)越性所在。該法缺點(diǎn)是在低溫下操作，設(shè)備低溫材料要求較高，整個(gè)工藝投資較高。NHD(或Selexol)溶液對(duì)CO2、H2S等均有較強(qiáng)的吸收能力，采用這種技術(shù)可將合成氣中的CO2脫至0.1%以下，H2S小于1ppm，但對(duì)COS吸收能力差，需增加水解裝置，而且該工藝須將脫硫和脫碳分開(kāi)脫除，使得流程復(fù)雜，另外其溶劑昂貴，吸收能力比甲醇低，因而，溶劑循環(huán)量大，操作費(fèi)用較高，該法的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備無(wú)腐蝕，可采用碳鋼設(shè)備，整個(gè)工藝投資較少。關(guān)于低溫甲醇洗和NHD的比較見(jiàn)如下表：低溫甲醇洗和NHD技術(shù)比較

項(xiàng)目單位低溫甲醇洗NHD蒸汽相對(duì)值11循環(huán)水相對(duì)值14.5冷凍量相對(duì)值1.61電相對(duì)值14.5有效氣損失相對(duì)值13氣提氣,N2相對(duì)值14投資相對(duì)值1.41從上表對(duì)比中可以看出，雖然NHD的投資低于低溫甲醇洗，但其運(yùn)行費(fèi)用較高。而且低溫甲醇洗在國(guó)內(nèi)具有豐富的生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)，除部分低溫材料需引進(jìn)外，設(shè)備設(shè)計(jì)和制造等均可在國(guó)內(nèi)解決。最主要的問(wèn)題是由于本項(xiàng)目規(guī)模大，如采用NHD工藝溶液循環(huán)量大，液相管道較大，因此，推薦酸性氣體脫除選用低溫甲醇洗工藝。目前，國(guó)外低溫甲醇洗工藝國(guó)外有林德工藝和魯奇工藝二種流程，二者在基本原理上沒(méi)有根本區(qū)別，而且技術(shù)都很成熟。兩家專(zhuān)利在工藝流程設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)和工程實(shí)施上各有特點(diǎn)。國(guó)內(nèi)大連理工大學(xué)經(jīng)過(guò)近20年的研究，也開(kāi)發(fā)成功了低溫甲醇洗工藝軟件包，并獲得了國(guó)內(nèi)兩項(xiàng)專(zhuān)利。林德低溫甲醇洗工藝采用林德的專(zhuān)利設(shè)備―高效繞管式換熱器，提高換熱效率，特別是多股物流的組合換熱，節(jié)省占地、布置緊湊，能耗較省；但高效繞管式換需要國(guó)外設(shè)計(jì)（可國(guó)內(nèi)制造）。在甲醇溶劑循環(huán)回路中設(shè)置甲醇過(guò)濾器，除去FeS、NiS等固體雜質(zhì)，防止其在系統(tǒng)中積累而堵塞設(shè)備和管道。一般采用氮?dú)鈿馓釢饪s硫化氫，二氧化碳回收率為70%。魯奇低溫甲醇洗工藝未采用繞管式換熱器，換熱器均為管殼式，所有設(shè)備在國(guó)內(nèi)可以設(shè)計(jì)和制造，投資可節(jié)省約2200萬(wàn)元。由于沒(méi)有中間循環(huán)甲醇提供冷量，吸收所需的冷量全部由外部供給；甲醇溶液循環(huán)量相對(duì)較大，相對(duì)于林德流程能耗稍高，吸收塔的尺寸也較大。系統(tǒng)冷量全部由外部提供，操作調(diào)節(jié)相對(duì)靈活。大連理工大學(xué)低溫甲醇洗工藝流程：大連理工大學(xué)從1983年開(kāi)始進(jìn)行低溫甲醇洗的工藝過(guò)程研究,在中石化和浙江大學(xué)的協(xié)助下1999年該項(xiàng)研究通過(guò)了中石化的鑒定，2000年獲得了中石化科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，并且獲得了國(guó)內(nèi)兩項(xiàng)專(zhuān)利申請(qǐng)。經(jīng)改進(jìn)后該技術(shù)采用六塔流程，與林德工藝相似，據(jù)介紹冷負(fù)荷和設(shè)備投資比林德工藝低~10%。利用該項(xiàng)開(kāi)發(fā)成果大連理工大學(xué)為國(guó)內(nèi)采用低溫甲醇的8個(gè)廠進(jìn)行了過(guò)程分析，為改進(jìn)操作提出了有益的建議。同時(shí)該技術(shù)由大連理工大學(xué)提供工藝包，也被德州化肥廠國(guó)產(chǎn)化大化肥項(xiàng)目、渭河化肥廠20萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)目、以及湘火炬甲醇項(xiàng)目先后予以采用?？紤]林德與魯奇二種低溫甲醇洗工藝都非常成熟，盡管各有特點(diǎn)，但其消耗相差不大。而大連理工大學(xué)低溫甲醇洗工藝雖然技術(shù)指標(biāo)不比國(guó)外技術(shù)差，但鑒于至今尚無(wú)一套利用該技術(shù)的裝置正式投入使用，和林德與魯奇技術(shù)相比缺少實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。因此，考慮到項(xiàng)目合作以及可靠性，本項(xiàng)目的酸性氣體脫除推薦采用林德或魯奇低溫甲醇洗工藝。c）氨壓縮制冷氨制冷裝置是以氨為制冷劑通過(guò)制冷壓縮機(jī)及輔機(jī)由壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個(gè)過(guò)程組成制冷循環(huán)，為低溫甲醇洗裝置提供冷量。常用的制冷機(jī)種類(lèi)有活塞式制冷機(jī)、螺桿式制冷機(jī)、離心式制冷機(jī)等。離心式制冷機(jī)與其它幾種類(lèi)型的制冷機(jī)相比，具有轉(zhuǎn)速高，制冷量大，蒸發(fā)溫度低，機(jī)械磨損小，易損件少，維護(hù)簡(jiǎn)單，連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，振動(dòng)小，運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)組重量輕、占地面積小，能經(jīng)濟(jì)方便地調(diào)節(jié)制冷量等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)采用蒸汽透平驅(qū)動(dòng)離心式制冷壓縮機(jī)，節(jié)能效果明顯。因此，本方案擬選用離心式制冷壓縮機(jī)。為提高制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約能源和制取低蒸發(fā)溫度下的冷量，本方案采用節(jié)能型雙級(jí)離心式壓縮制冷循環(huán)，工藝流程中帶有“中間省功器”。該流程的優(yōu)點(diǎn)是可降低能耗，尤其是部分負(fù)荷時(shí)機(jī)組的效率較高。滿負(fù)荷時(shí)比單級(jí)壓縮節(jié)省軸功率13%左右，部分負(fù)荷時(shí)節(jié)省軸功率約20%；其次是可以擴(kuò)大穩(wěn)定工作范圍，改善調(diào)節(jié)特性，部分負(fù)荷時(shí)不易喘振。采用了省功器后，部分中間壓力的低溫氣體補(bǔ)入壓縮機(jī)的二級(jí)入口，起到了一次補(bǔ)氣冷卻的作用，從而達(dá)到節(jié)能的效果。另外，實(shí)行中間節(jié)流后，單位質(zhì)量工質(zhì)的制冷量增大，節(jié)省了氨蒸汽進(jìn)入一級(jí)壓縮的壓縮功，達(dá)到了省功的目的。3)硫回收工藝技術(shù)a)硫回收工藝技術(shù)概況硫回收工藝種類(lèi)繁多，主要可分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是固定床催化氧化法，另一類(lèi)是濕式氧化法。b)硫回收工藝技術(shù)比較及選擇第一類(lèi)主要代表是克勞斯（Claus）法，它是目前煉廠氣、天然氣加工副產(chǎn)酸性氣體及其它含H2S氣體回收硫的主要方法。其最大的特點(diǎn)是：流程簡(jiǎn)單、設(shè)備少、占地少、投資省、回收硫磺純度高。林德（Linde）公司開(kāi)發(fā)的Clinsulf法可以處理低H2S含量的酸性氣體，H2S含量小于15%，最低可達(dá)3～7%（Vol%），此工藝目前有多套工業(yè)化裝置。魯奇（Lurgi）的Sulfree工藝在世界范圍內(nèi)已有多套工業(yè)化裝置，我國(guó)也引進(jìn)了多套。該工藝與傳統(tǒng)的克勞斯工藝接近，對(duì)原料氣中H2S濃度有要求（>25%）。如果原料氣硫含量偏低，整個(gè)裝置出現(xiàn)低負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)拓?fù)荷于25%時(shí)，Sulfree裝置便不能正常運(yùn)行，因而總硫回收率受到影響。加拿大Delta公司的MCRC硫回收工藝是一種亞露點(diǎn)Claus轉(zhuǎn)化，即改變了常規(guī)Claus反應(yīng)的平衡條件，在低于硫的露點(diǎn)下操作，三級(jí)MCRC轉(zhuǎn)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Comprimo公司開(kāi)發(fā)的超級(jí)克勞斯硫回收工藝，一改以往單純?cè)黾愚D(zhuǎn)化級(jí)數(shù)來(lái)提高H2S的方法，在兩級(jí)普通克勞斯轉(zhuǎn)化之后，第三級(jí)改用選擇性氧化催化劑，將H2S直接氧化成元素硫，總回收率達(dá)99%以上，在國(guó)內(nèi)外已有多套工業(yè)裝置。第二類(lèi)主要有國(guó)內(nèi)的栲膠法，還有國(guó)外的LO-CAT工藝（空氣資源公司開(kāi)發(fā)）等。栲膠法在國(guó)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(wú)用于高CO2含量酸氣先例。本項(xiàng)目酸氣中CO2含量較高，因此不適用此法。LO-CAT法工業(yè)化于1976年，該法流程簡(jiǎn)單。硫回收率高達(dá)99.85%，但容易起泡，引起堵塔等一系列操作問(wèn)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H2S氣體濃度較低，故本項(xiàng)目采用Linde的Clinsulf硫回收工藝技術(shù)。4)甲醇合成與精餾的工藝技術(shù)方案選擇a)國(guó)外工藝技術(shù)概況1923年，德國(guó)BASF公司在合成氨工業(yè)化的基礎(chǔ)上，首先用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(chǎng)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(guó)ICI公司成功地實(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(shí)更為經(jīng)濟(jì)的中壓法合成甲醇工藝。與此同時(shí)德國(guó)Lurgi公司也成功地開(kāi)發(fā)了中低壓合成甲醇工藝。雖然由CO加H2合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(guó)仍在不斷地開(kāi)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ICI中壓法、低壓法及Lurgi低壓法、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(shí)期內(nèi)，高中壓法將逐步由低壓法取代。對(duì)甲醇合成工藝來(lái)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(duì)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?。?guó)外的合成甲醇反應(yīng)器主要有以下幾種形式：ICI多段冷激型甲醇合成反應(yīng)器ICI甲醇合成塔(反應(yīng)器)為多段冷激型，其主要優(yōu)點(diǎn)有：?jiǎn)嗡僮?，生產(chǎn)能力大；控溫方便；冷激采用菱形分布器專(zhuān)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(shí)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(guó)首先引進(jìn)的廠家是四川維尼倫廠。Lurgi低壓甲醇合成工藝及反應(yīng)器Lurgi低壓甲醇合成工藝采用列管式反應(yīng)器，CuO／ZnO基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(guò)控制反應(yīng)器殼程中飽和水的壓力來(lái)調(diào)節(jié)，操作溫度和壓力分別為250～260℃和5～10MPa。合成氣由天然氣、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。Lurgi工藝可以利用反應(yīng)熱副產(chǎn)壓力較高的中壓蒸汽。Lurgi低壓合成甲醇反應(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250-255℃之間，溫度變化小，催化劑使用壽命長(zhǎng)，并允許原料氣中含有較高的CO；能準(zhǔn)確、靈敏地控制反應(yīng)溫度，催化劑床層的溫度可以通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽壓力控制；回收的反應(yīng)熱位能高，熱量利用合理；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(kāi)停車(chē)方便；合成反應(yīng)過(guò)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(guó)內(nèi)齊魯公司第二化肥廠首先引進(jìn)該工藝。TEC的新型反應(yīng)器合成甲醇工藝該工藝及反應(yīng)器由日本TEC（東洋工程公司）開(kāi)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(guò)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(dòng)，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(dòng)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(guó)瀘州天然氣化工廠年產(chǎn)40萬(wàn)噸的甲醇裝置引進(jìn)了此項(xiàng)技術(shù)。MHI/MGC管殼-冷管復(fù)合型甲醇合成反應(yīng)器該反應(yīng)器為L(zhǎng)urgi反應(yīng)器的改進(jìn)型，由日本三菱公司開(kāi)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(guò)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(gè)換熱器。TOPSOL徑向流甲醇合成反應(yīng)器合成系統(tǒng)由三臺(tái)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(dòng)，該反應(yīng)器特點(diǎn)是：徑向流動(dòng)，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。Linde等溫型甲醇合成反應(yīng)器Linde等溫型甲醇合成反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)與高效螺旋盤(pán)管換熱器相似，盤(pán)管內(nèi)為沸水，盤(pán)管外放置催化劑，反應(yīng)熱通過(guò)盤(pán)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(guò)熱；控制蒸汽壓力調(diào)節(jié)床層溫度冷卻盤(pán)管與氣流間為錯(cuò)流，傳熱系數(shù)較大。國(guó)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，AirProduct＆Chemical公司開(kāi)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LPMEOH技術(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?，F(xiàn)已在美國(guó)田納西州建成72kt／a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(shí)，由于分散在液相介質(zhì)中的催化劑的比表面積非常大，加速了反應(yīng)過(guò)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(guó)外低壓甲醇合成反應(yīng)器發(fā)展趨勢(shì)適應(yīng)單系列、大型化的要求（如Lurgi、ICI反應(yīng)器等）；以較高位能回收反應(yīng)熱，副產(chǎn)蒸汽（如Lurgi、MHI/MGC、Linde反應(yīng)器）；催化劑床層溫度易于控制，可靈活調(diào)節(jié)溫度（如Lurgi、ICI反應(yīng)器）；床層內(nèi)溫度盡可能均溫，以延長(zhǎng)催化劑壽命（如Lurgi、MHI/MGC、Linde反應(yīng)器）；催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度大，反應(yīng)中CO轉(zhuǎn)化率高（如Lurgi、MHI/MGC反應(yīng)器）；采用徑向或軸徑向流動(dòng)，壓降低（如TOPSOL、TEC、Casale反應(yīng)器）；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，催化劑裝卸方便（如ICI反應(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Lurgi、ICI反應(yīng)器）。b)國(guó)內(nèi)工藝技術(shù)概況國(guó)內(nèi)在甲醇技術(shù)的開(kāi)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(kāi)發(fā)中，有多家單位開(kāi)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(kāi)發(fā)中，開(kāi)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(kāi)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5~8萬(wàn)噸/年的國(guó)內(nèi)自主開(kāi)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(kāi)發(fā)中，聯(lián)醇工藝是我國(guó)甲醇合成工藝的富有特色的工藝，為解決當(dāng)時(shí)國(guó)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(guó)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(kāi)發(fā)了Lurgi型低壓甲醇合成催化劑，15～20萬(wàn)噸/年大型反應(yīng)器國(guó)內(nèi)已有制造經(jīng)驗(yàn)。華東理工大學(xué)開(kāi)發(fā)并取得專(zhuān)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(guó)內(nèi)目前運(yùn)行的最大裝置為約10萬(wàn)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(wàn)噸/年裝置正在設(shè)計(jì)安裝階段。國(guó)內(nèi)杭州林達(dá)化工技術(shù)工程公司開(kāi)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(dòng)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(zhǎng)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(wàn)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(wàn)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(wàn)噸/年甲醇裝置是國(guó)內(nèi)最大的甲醇生產(chǎn)裝置，雖然有20萬(wàn)噸/年的煤制甲醇裝置在運(yùn)行，但解決180萬(wàn)噸/年甲醇合成塔的放大問(wèn)題目前還無(wú)先例，存在較大的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。目前國(guó)外的甲醇裝置（單系列）生產(chǎn)能力一般在40~170萬(wàn)噸/年，整體效益明顯。另一方面，采用國(guó)外甲醇合成技術(shù)投資較大，設(shè)備制造周期長(zhǎng)。同時(shí)考慮大件設(shè)備運(yùn)輸困難，無(wú)論采用何種技術(shù)，單臺(tái)反應(yīng)器均難以實(shí)現(xiàn)。目前無(wú)論國(guó)內(nèi)國(guó)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TEC的MRF多段徑向流動(dòng)反應(yīng)器，托普索三個(gè)并聯(lián)激冷絕熱徑向流合成塔，三菱重工的管殼-冷管復(fù)合反應(yīng)器等，這些反應(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(guó)空氣及化學(xué)制品公司（APCI）的液相合成甲醇技術(shù)，尚需要大型工程裝置的實(shí)踐驗(yàn)證。ICI合成反應(yīng)器采用激冷式，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)時(shí)，循環(huán)比較大，操作費(fèi)用高，需專(zhuān)設(shè)開(kāi)工加熱爐。ICI工藝的能量回收系統(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。Lurgi合成反應(yīng)器，反應(yīng)氣轉(zhuǎn)化率高，副反應(yīng)少，系統(tǒng)對(duì)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(kāi)工時(shí)不用設(shè)開(kāi)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。Lurgi公司為了實(shí)現(xiàn)甲醇裝置的超大型化，還推出了兩臺(tái)反應(yīng)器串聯(lián)的流程，即氣冷-管殼反應(yīng)器串聯(lián)及熱量偶合的流程，單系列甲醇能力可達(dá)5000噸/天。就目前應(yīng)用最廣、采用最多的合成甲醇技術(shù)是Lurgi和ICI技術(shù)，這兩種技術(shù)發(fā)展歷史最長(zhǎng)，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(jiàn)下表：甲醇生產(chǎn)方法比較表項(xiàng)目Lurgi法ICI法合成壓力bar50～10050～118合成溫度℃225～250230～270催化劑組成Cu-Zn-Al-VCu-Zn-Al時(shí)空收率t/m3·h0.720.70進(jìn)塔氣CO含量%～12～9出塔氣CH3OH含量%6～75～6循環(huán)氣/合成氣4:14:1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(kāi)工設(shè)備不設(shè)開(kāi)工加熱爐要設(shè)開(kāi)工加熱爐甲醇精制三塔流程兩塔、三塔和四塔流程Lurgi工藝甲醇合成塔，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(guó)外目前建設(shè)的大型/超大型甲醇裝置多采用Lurgi工藝，大型裝置工業(yè)化經(jīng)驗(yàn)多，工藝成熟。其次，就一臺(tái)反應(yīng)器和兩臺(tái)反應(yīng)器來(lái)說(shuō)，Lurgi公司都可以提供。單按設(shè)備造價(jià)，一臺(tái)反應(yīng)器比兩臺(tái)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(shí)間延長(zhǎng)。根據(jù)以上分析，考慮到合成塔的運(yùn)輸問(wèn)題，本項(xiàng)目暫按Lurgi雙合成塔（氣冷和管殼水冷）生產(chǎn)180萬(wàn)噸/年甲醇，采用雙系統(tǒng)設(shè)計(jì)。至于兩臺(tái)反應(yīng)器串聯(lián)，即Lurgi雙合成塔（氣冷和管殼水冷）還是兩臺(tái)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(lái)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(guó)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(guó)內(nèi)開(kāi)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(kāi)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(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)生產(chǎn)的1000m3（標(biāo)）/hO2產(chǎn)品規(guī)格多樣化，尤其是內(nèi)壓縮國(guó)內(nèi)外已是一種發(fā)展趨勢(shì)九十年代中期以后，隨著化工裝置對(duì)空分產(chǎn)品的品種的要求，大中型空分的高壓內(nèi)壓縮流程已逐步占領(lǐng)市場(chǎng)，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(duì)較低，占地面積小。采用計(jì)算機(jī)集散型自動(dòng)化控制（DCS）對(duì)空分裝置的整個(gè)工藝流程采用DCS控制，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(cè)瞬間大量工藝數(shù)據(jù)，并能自動(dòng)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)?？辗衷O(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(guó)外最大的空分單機(jī)制氧能力已達(dá)100000Nm3/h以上。目前國(guó)內(nèi)已投運(yùn)的寶鋼5#空分單機(jī)制氧能力已達(dá)70000Nm3/h等級(jí)。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?xún)r(jià)比，目前國(guó)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(guó)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(guò)國(guó)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?xún)r(jià)比。b)空分裝置的選擇空分裝置規(guī)模本項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力為年產(chǎn)甲醇180萬(wàn)噸，相應(yīng)的氧氣需要量為204421Nm3/h?？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(dòng)，擬選擇供氧能力在56000Nm3/h的空分裝置四套?？辗盅b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(guó)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(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：由于用液氧泵取代了價(jià)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(jià)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(lèi)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(gè)機(jī)組，因而占地減少、安裝費(fèi)用省、操作方便、控制簡(jiǎn)化。內(nèi)壓縮空分流程分為空氣循環(huán)（又稱(chēng)雙泵流程）和氮?dú)庋h(huán)（又稱(chēng)單泵流程）?？諝庋h(huán)是用高壓空氣來(lái)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?lái)復(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(lái)使加壓液氧汽化復(fù)熱并回收其低溫冷量的缺點(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瓤諝饬扛?，而且氮?dú)獾膲毫σ哂诳諝獾膲毫?。由于被壓縮的氮?dú)鈦?lái)自冷箱。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(lái)，并能使精餾過(guò)程更加有效。目前，國(guó)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(guó)內(nèi)外的生產(chǎn)裝置上應(yīng)用多套。從技術(shù)上來(lái)說(shuō)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(dòng)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(wú)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(guó)內(nèi)如杭州杭氧股份有限公司、開(kāi)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、引進(jìn)國(guó)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40000Nm3/h空分即將開(kāi)車(chē)、安慶、湖北48000Nm3/h空分已通過(guò)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：VHPN2、MP1N2、MP2N2、LP1N2、LP2N2；可提供不同壓力等級(jí)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)?、氮?dú)?、氮?dú)?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。1.2.3技術(shù)來(lái)源及引進(jìn)意見(jiàn)根據(jù)以上工藝技術(shù)路線的確定，主要技術(shù)來(lái)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(zhuān)利許可證，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)由國(guó)內(nèi)完成；或采用國(guó)內(nèi)多噴嘴水煤漿氣化技術(shù)。2）低溫甲醇洗購(gòu)買(mǎi)Lurgi或Linde的工藝軟件包或基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)由國(guó)內(nèi)完成。3）硫回收采用Linde的Clinsulf硫回收工藝技術(shù)，購(gòu)買(mǎi)工藝軟件包或基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)，詳細(xì)設(shè)計(jì)由國(guó)內(nèi)完成。4）甲醇合成可研階段暫按引進(jìn)德國(guó)Lurgi公司技術(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(zhuān)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(guó)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(guó)內(nèi)。6）變換及熱回收全部技術(shù)立足國(guó)內(nèi)。7）空分裝置由國(guó)內(nèi)合資空分設(shè)備制造廠成套供貨。1.3主要操作條件1）磨煤機(jī)煤稱(chēng)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：0煤漿給料泵入口水煤漿壓力：0.11MPa(G)水煤漿控制指標(biāo)水煤漿控制指標(biāo)濃度60-65％(wt)<8目100％密度1260kg／m3<14目99.9％溫度38℃-60℃粒度分布<40目99.5％粘度900-1500cp<325目55.0％PH值7—92）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:7.88MPa(G)空分來(lái)的純氧流量:204421Nm3/h；溫度:37℃；壓力:8.7MPa(G)純度:99.6%3）氣化爐氣化爐氣化反應(yīng)溫度:1300-1450℃；壓力:6.50MPa(G)氣化爐洗滌冷卻室出口合成氣溫度:250.9℃；壓力:6.42MPa(G)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：0.08MPa燒嘴冷卻水泵進(jìn)出口壓差：1.38MPa鎖斗與氣化爐出口合成氣壓差0-6.5MPa燒嘴冷卻水氣體分離器CO分析 0ppm4）碳洗塔碳洗塔液位:60%碳洗塔出口合成氣流量:600306Nm3/h溫度:244.5℃壓力6.24MPa(G)碳洗塔出口合成氣CH4分析 <1000ppm碳洗塔出口合成氣H2分析 34.21％(mol)碳洗塔出口合成氣CO分析 50.91％(mol)碳洗塔出口合成氣CO2分析 13.87％(mol)5)變換爐氣量：320020Nm3/h（干基）入口溫度：260℃，出口溫度：372℃操作壓力：6.2MPa，水氣比：1.4入口CO（濕基）：23.79%，出口CO（濕基）：2.05%6）酸性氣體吸收塔氣量：740247Nm3/h（干基）變換氣入口溫度：-20℃，出口溫度：-49℃操作壓力：5.76MPa貧甲醇：930m37)甲醇合成塔入口新鮮氣量：517668Nm3/h入口循環(huán)氣量：2370000Nm3/h入口溫度：235℃，出口溫度：250℃操作壓力：6.0MPa入口甲醇：0.35%，出口甲醇：6.21%8）循環(huán)氣壓縮機(jī)入口新鮮氣：517668Nm3/h入口循環(huán)氣：2370000Nm3/h入口溫度：40℃，入口壓力：5.2MPa壓縮機(jī)出口壓力：6.0MPa1.4甲醇裝置工藝流程1.4.1氣化1)煤漿制備由煤運(yùn)系統(tǒng)送來(lái)的原料煤（干）送至煤貯斗，經(jīng)稱(chēng)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(wú)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pH值。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(tái)棒磨機(jī)，單臺(tái)磨機(jī)處理干煤量43～53t/h，可滿足180萬(wàn)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(dòng)性，需加入添加劑，初步選擇木質(zhì)磺酸類(lèi)添加劑。煤漿氣化需調(diào)整漿的pH值在6～8，可用稀氨水或堿液，稀氨水易揮發(fā)出氨，氨氣對(duì)人體有害，污染空氣，故本項(xiàng)目擬采用堿液調(diào)整煤漿的pH值，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。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(lái)的高壓氧通過(guò)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)：CmHnSr+m/2O2—→mCO+（n/2-r）H2+rH2SCO+H2O—→H2+CO2反應(yīng)在6.5MPa（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CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等氣體。離開(kāi)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(lái)，排入鎖斗，定時(shí)排入渣池，由扒渣機(jī)撈出后裝車(chē)外運(yùn)。氣化爐及碳洗塔等排出的洗滌水（稱(chēng)為黑水）送往灰水處理。b)灰水處理本工段將氣化來(lái)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(jí)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(guò)濾機(jī)給料槽，經(jīng)由過(guò)濾機(jī)給料泵加壓后送至真空過(guò)濾機(jī)脫水，渣餅由汽車(chē)?yán)鰪S外。閃蒸出的高壓氣體經(jīng)過(guò)灰水加熱器回收熱量之后，通過(guò)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。1.4.2變換在本工段將氣體中的CO部分變換成H2和CO2。本工段的化學(xué)反應(yīng)為變換反應(yīng)，以下列方程式表示：CO+H2O—→H2+CO2由氣化碳洗塔來(lái)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(guò)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(guò)熱器與甲醇合成及變換副產(chǎn)的中壓蒸汽換熱、過(guò)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，副產(chǎn)4.0MPa蒸汽，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)入低溫甲醇洗吸收系統(tǒng)。氣液分離器分離出來(lái)的高溫工藝?yán)淠核蜌饣ざ翁枷此?。氣液分離器分離出來(lái)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CO2、H2S、NH3后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。1.4.3低溫甲醇洗本工段采用低溫甲醇洗工藝脫除變換氣中CO2、全部硫化物、其它雜質(zhì)和H2O。1）吸收系統(tǒng)本裝置采用的吸收系統(tǒng)，用來(lái)處理經(jīng)過(guò)變換和熱回收后的氣體，經(jīng)過(guò)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(lái)的變換氣進(jìn)入原料氣一級(jí)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(jí)冷卻器冷卻至－20℃，進(jìn)入變換氣甲醇吸收塔，依次脫除H2S+COS、CO2后在－49℃出吸收塔，然后經(jīng)二級(jí)原料氣冷卻器，一級(jí)原料氣冷卻器復(fù)熱后去甲醇合成單元。凈化氣中CO2含量小于3%，H2S+COS<0.1ppm。來(lái)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CO2吸收段，甲醇液自上而下與氣體逆流接觸，脫除氣體中CO2，CO2的指標(biāo)由甲醇循環(huán)量來(lái)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，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H2S吸收段以吸收變換氣中的H2S和COS，自塔底出來(lái)的含硫富液進(jìn)入H2S濃縮塔。為減少H2和CO損失，從高壓閃蒸槽閃蒸出的氣體加壓后送至變換氣二級(jí)冷卻器前與變換氣混合，以回收H2和CO。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(wú)硫甲醇富液和含硫甲醇富液進(jìn)入H2S濃縮塔，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(wú)硫甲醇富液不含H2S從塔上部進(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O2汽提出塔頂，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H2S甲醇液自H2S濃縮塔底出來(lái)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CO2以及溶解的H2S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(jí)冷卻分離，甲醇一級(jí)冷凝液回流，二級(jí)冷凝液經(jīng)換熱進(jìn)入H2S濃縮塔底部。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(lái)的甲醇水溶液經(jīng)泵加壓后甲醇水分離器，通過(guò)蒸餾分離甲醇和水。甲醇水分離器由再沸器提供。塔頂出來(lái)的氣體送到甲醇再生塔中部。塔底出來(lái)的甲醇含量小于300ppm的廢水送水煤漿制備工序或去全廠污水處理系統(tǒng)。3）氨壓縮制冷從凈化各制冷點(diǎn)蒸發(fā)后的-33℃氣氨進(jìn)入氨液分離器，將氣體中的液粒分離出來(lái)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(duì)應(yīng)的冷凝壓力，然后進(jìn)入氨冷凝器。氣氨通過(guò)對(duì)冷卻水放熱冷凝成液體后，靠重力排入液氨貯槽。液氨通過(guò)分配器送往各制冷設(shè)備。4）硫回收來(lái)自低溫甲醇洗得富含硫化氫的酸性氣體進(jìn)Clinsulf中進(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(shí)，這個(gè)系統(tǒng)還需要從外界補(bǔ)充一部分中壓蒸汽來(lái)彌補(bǔ)硫化氫濃縮過(guò)程中對(duì)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(gè)因素來(lái)確定。經(jīng)過(guò)預(yù)熱后的酸性氣體和空氣，通過(guò)靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入Clinsulf反應(yīng)器中，完成一個(gè)成硫反應(yīng)。Clinsulf反應(yīng)器由兩個(gè)反應(yīng)段組成。第一段的催化劑床層是不經(jīng)過(guò)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(guò)冷卻的。在催化劑床層上有內(nèi)部冷卻管來(lái)降低反應(yīng)溫度。冷卻的催化劑有利于反應(yīng)向生成硫的方向發(fā)展，當(dāng)向單質(zhì)硫生成反應(yīng)的方向得到加強(qiáng)時(shí)，硫化氫轉(zhuǎn)化成硫的轉(zhuǎn)化率會(huì)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)高于硫磺的露點(diǎn)，反應(yīng)后產(chǎn)品的進(jìn)一步冷卻放在反應(yīng)器外的冷凝冷卻器中完成，用冷凝冷卻器放出的冷凝熱產(chǎn)生低壓蒸汽，蒸汽在空冷器中冷凝后的凝液再回流到冷凝冷卻器中，這樣循環(huán)可以很好的維持單質(zhì)硫磺的液化溫度。液化后的硫在后續(xù)的分離器中分離而達(dá)到回收單質(zhì)硫的目的。經(jīng)過(guò)Clinsulf硫回收后的尾氣中還會(huì)含有少量的硫化氫、二氧化硫和硫磺蒸汽，為防止污染，尾氣送到焚燒爐進(jìn)行進(jìn)一步的焚燒處理后高空排放。1.4.4甲醇合成及精餾1)甲醇合成經(jīng)甲醇洗脫硫脫碳凈化后的合成氣壓力約為5.76MPa，與5.2MPa甲醇合成循環(huán)氣經(jīng)甲醇合成循環(huán)氣聯(lián)合壓縮機(jī)分別增壓至6.0MPa，然后進(jìn)入冷管式反應(yīng)器（氣冷反應(yīng)器）冷管預(yù)熱到235℃，進(jìn)入管殼式反應(yīng)器（水冷反應(yīng)器）進(jìn)行甲醇合成，CO、CO2和H2在Cu-Zn催化劑作用下，合成粗甲醇，出管殼式反應(yīng)器的反應(yīng)氣溫度約為240℃，然后進(jìn)入氣冷反應(yīng)器殼側(cè)繼續(xù)進(jìn)行甲醇合成反應(yīng)，同時(shí)預(yù)熱冷管內(nèi)的工藝氣體，氣冷反應(yīng)器殼側(cè)氣體出口溫度為250℃，再經(jīng)低壓蒸汽發(fā)生器，鍋爐給水加熱器、空氣冷卻器、水冷器冷卻后到40℃，進(jìn)入甲醇分離器，從分離器上部出來(lái)的未反應(yīng)氣體進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)壓縮，返回到甲醇合成回路。一部分循環(huán)氣作為弛放氣排出系統(tǒng)以調(diào)節(jié)合成循環(huán)圈內(nèi)的惰性氣體含量。粗甲醇從甲醇分離器底部排出，經(jīng)甲醇膨脹槽減壓釋放出溶解氣后送往甲醇精餾工段。系統(tǒng)弛放氣及甲醇膨脹槽產(chǎn)生的膨脹氣混合送往工廠鍋爐燃料系統(tǒng)。甲醇合成水冷反應(yīng)器副產(chǎn)中壓蒸汽經(jīng)變換過(guò)熱后送工廠中壓蒸汽管網(wǎng)。2)甲醇精餾從甲醇合成膨脹槽來(lái)的粗甲醇進(jìn)入精餾系統(tǒng)。精餾系統(tǒng)由預(yù)精餾塔、加壓塔、常壓塔組成。預(yù)精餾塔塔底出來(lái)的富甲醇液經(jīng)加壓至0.8MPa、80℃，進(jìn)入加壓塔下部，加壓塔塔頂氣體經(jīng)冷凝后，一部分作為回流，一部分作為產(chǎn)品甲醇送入貯存系統(tǒng)。由加壓塔底出來(lái)的甲醇溶液自流入常壓塔下塔進(jìn)一步蒸餾，常壓塔頂出來(lái)的回流液一部分回流，一部分作為精甲醇經(jīng)泵送入貯存系統(tǒng)。常壓塔底的含甲醇的廢水送入磨煤工段作為磨煤用水。在常壓塔下部設(shè)有側(cè)線采出，采出甲醇、乙醇和水的混合物，由汽提塔進(jìn)料泵送入汽提塔，汽提塔塔頂液體產(chǎn)品部分回流，其余部分作為產(chǎn)品送至精甲醇中間槽或送至粗甲醇貯槽。汽提塔下部設(shè)有側(cè)線采出，采出部分異丁基油和少量乙醇,混合進(jìn)入異丁基油貯槽。汽提塔塔底排出的廢水，含少量甲醇，進(jìn)入沉淀池，分離出雜醇和水，廢水用于磨煤用水。1.4.5空分裝置本裝置工藝為分子篩凈化空氣、空氣增壓、液氧和液氮?dú)鈮嚎s流程，帶中壓空氣增壓透平膨脹機(jī)，采用規(guī)整填料分餾塔，全精餾制氬工藝。原料空氣經(jīng)自潔式空氣過(guò)濾器除去灰塵及其它機(jī)械雜質(zhì)。過(guò)濾后的空氣進(jìn)入離心式空壓機(jī)經(jīng)壓縮，然后進(jìn)入空氣冷卻塔冷卻?？諝庾韵露洗┻^(guò)空氣冷卻塔，在冷卻的同時(shí)，又得到清洗。冷卻水為經(jīng)水冷塔冷卻后的水。經(jīng)空冷塔冷卻后的空氣進(jìn)入交替使用的分子篩純化器空氣中的二氧化碳、碳?xì)浠衔锖退直晃?。分子篩純化器為兩臺(tái)，其中一臺(tái)工作時(shí)，另一臺(tái)再生。純化器的切換周期約為4-6小時(shí)，定時(shí)自動(dòng)切換。凈化后的空氣分成兩股，一股直接進(jìn)入低壓板式換熱器，從換熱器底部抽出后進(jìn)入下塔。另外一股進(jìn)入空氣增壓機(jī)，然后一部分進(jìn)入高壓板式換熱器，冷卻后進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)，增壓膨脹后空氣進(jìn)入下塔精餾。另一部分高壓空氣進(jìn)入高壓板式換熱器，冷卻后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入下塔。空氣經(jīng)下塔初步精餾后，獲得富氧液空、純液氮，富氧液空經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后節(jié)流進(jìn)入上塔。在上塔進(jìn)一步精餾后，上塔底部獲得液氧，并經(jīng)液氧泵壓縮后進(jìn)入高壓板式換熱器，復(fù)熱后出冷箱，進(jìn)入氧氣管網(wǎng)。在下塔頂部抽取的液氮，大部分經(jīng)高壓液氮泵壓縮后進(jìn)入高壓板式換熱器，在其中被氣化復(fù)熱后送至用戶，其余液氮經(jīng)過(guò)冷器過(guò)冷后出冷箱，進(jìn)入液氮貯罐。另一部分進(jìn)入經(jīng)過(guò)過(guò)冷節(jié)流后做為上塔回流液。從上塔頂部得到低壓氮?dú)猓?jīng)過(guò)冷器、高壓板式換熱器復(fù)熱后出冷箱，進(jìn)入產(chǎn)品氮壓機(jī)。從上塔上部引出污氮?dú)饨?jīng)過(guò)冷器、低壓板式換熱器和高壓板式換熱器復(fù)熱出冷箱后分成兩部分：一部分進(jìn)入分子篩系統(tǒng)的蒸汽加熱器，作為分子篩再生氣體，其余污氮?dú)馊ニ渌?。從上塔中部抽取一定量的氬餾份送入粗氬塔，粗氬塔在結(jié)構(gòu)上分為兩段，第二段氬塔底部的回流液經(jīng)液體泵送入第一段頂部作為回流液，經(jīng)粗氬塔精餾得到99.6Ar，2ppmO2的粗氬，送入精氬塔中部，經(jīng)精氬塔精餾在精氬塔底部得到純度為99.999%Ar的精液氬作為產(chǎn)品抽出送入貯槽。全廠氮?dú)庀牧勘硇蛱?hào)裝置名稱(chēng)單位小時(shí)消耗量備注正常最大1甲醇裝置Nm330000300005.9MPaG2PPNm32002001.6MPaG3甲醇裝置Nm352000520000.7MPaG4MTPNm38008000.7MPaG5PPNm3100015000.7MPaG6甲醇裝置Nm3260026000.45MPaG7合計(jì)Nm3=SUM(ABOVE)86600=SUM(ABOVE)87100全廠氧氣消耗量表序號(hào)裝置名稱(chēng)單位小時(shí)消耗量備注正常最大1甲醇裝置Nm32044212044218.3MPaG1.4.6工藝流程圖物料平衡圖及平衡表見(jiàn)附圖3。工藝流程圖見(jiàn)附圖4。1.5自控水平1.5.1 自動(dòng)控制水平和主要控制方案甲醇裝置采用分散控制系統(tǒng)（DCS）在甲醇裝置區(qū)設(shè)中央控制室對(duì)整個(gè)甲醇裝置區(qū)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視和自動(dòng)控制。所選用的DCS系統(tǒng)是整個(gè)工廠管理和控制系統(tǒng)的一部分，現(xiàn)場(chǎng)儀表檢測(cè)所得各種工藝參數(shù)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視和控制站連到總線上，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口連接到工廠數(shù)據(jù)管理網(wǎng)上。甲醇裝置的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)將由獨(dú)立于DCS系統(tǒng)的緊急停車(chē)系統(tǒng)（ESD）完成。ESD主要用于氣化工藝系統(tǒng)安全聯(lián)鎖和全廠聯(lián)鎖。甲醇裝置的復(fù)雜控制系統(tǒng)，如德士古氣化爐的燃燒控制、O2/C比控制、甲醇H2/CO比控制等，將在DCS中完成，并輔之以必要的PC處理機(jī)。順序控制例如鎖渣罐順控也將在DCS中完成。蒸汽透平驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)組檢測(cè)和控制系統(tǒng)包括速度控制、防喘振控制等將采用壓縮機(jī)專(zhuān)用監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)來(lái)完成，并將對(duì)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、軸溫、軸振動(dòng)、軸位移等進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，傳送到全廠機(jī)械管理系統(tǒng)。甲醇裝置區(qū)設(shè)置一個(gè)中央控制室對(duì)整個(gè)裝置區(qū)的工藝過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視和控制，中央控制室為密閉型（設(shè)中央空調(diào)），由操作室、機(jī)柜室、工程師站室、電源室、備品備件室及維修室等組成。中央控制室的建筑面積約為800m2在壓縮機(jī)廠房?jī)?nèi)設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)小型控制室，安裝壓縮機(jī)組隨機(jī)配套儀表盤(pán)和開(kāi)車(chē)用DCS操作站。1.5.2甲醇裝置對(duì)自動(dòng)控制的要求甲醇裝置工藝從煤貯運(yùn)開(kāi)始,包括煤漿制備、煤氣化、渣水處理、變換、凈化、甲醇合成、甲醇精餾、甲醇貯存、空分、公用工程等組成。水煤漿氣化過(guò)程是在高溫高壓下進(jìn)行的，最高溫度達(dá)1500℃，最高壓力等級(jí)為ANSI1500LB。水煤漿介質(zhì)為高粘度非牛頓流體，具有高磨蝕性。氧氣是帶強(qiáng)氧化性的極危險(xiǎn)介質(zhì)。氣化氣中的氫氣極易燃燒和爆炸，一氧化碳除易燃易爆外，尚有很強(qiáng)的毒害性。所以，煤氣化工藝過(guò)程為高度易燃易爆連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程，PDP開(kāi)發(fā)商定為T(mén)UV5~6級(jí)安全等級(jí)，生產(chǎn)線布置在敞開(kāi)式的框架內(nèi)，防爆等級(jí)為II區(qū)T4組。甲醇合成是在具有較高壓力和溫度下的放熱反應(yīng)，甲醇產(chǎn)品也是易燃易爆介質(zhì)，且具有毒性。本裝置甲醇單條生產(chǎn)線的能力很大。由上，確定本甲醇裝置采用集中控制的方式，在裝置的中央控制室使用DCS進(jìn)行檢測(cè)和自動(dòng)控制，并采用獨(dú)立的符合TUV5~6級(jí)安全等級(jí)的ESD系統(tǒng)完成煤氣化和全裝置的安全聯(lián)鎖保護(hù)。另外，設(shè)置可燃和有毒氣體檢測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)裝置內(nèi)的可燃和有毒氣體濃度超過(guò)要求時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。另外，煤氣化和灰渣處理工段的黑水和灰水中含有較多的灰渣顆粒，其中并含有較高的氯離子和硫化物離子，具有較強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)儀表材料的選用提出較高的要求。裝置的生產(chǎn)過(guò)程存在固體物料，需要選用測(cè)量和控制固體物料的儀表。空分、甲醇裝置設(shè)有壓縮機(jī)組，它們與生產(chǎn)過(guò)程有緊密的聯(lián)系，壓縮機(jī)組的檢測(cè)和控制在甲醇裝置中央控制室進(jìn)行。XXX甲醇工廠建立在氣候條件比較惡劣的地區(qū)，應(yīng)選取較高防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的儀表。1.5.3甲醇生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制水平及儀表選型原則1）自動(dòng)控制水平甲醇裝置工藝過(guò)程決定了必須隔離和集中操作和控制，所以，本設(shè)計(jì)擬采用當(dāng)今世界上可靠而先進(jìn)并且便于操作和編程的DCS系統(tǒng)在裝置中央控制室對(duì)整個(gè)甲醇裝置生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視和自動(dòng)控制。并對(duì)一些順序控制過(guò)程如氣化爐渣鎖排渣過(guò)程進(jìn)行程序控制。主要的和重要的工藝參數(shù)集中到甲醇裝置中央控制室由DCS系統(tǒng)顯示和控制。不重要的工藝參數(shù)，其設(shè)定點(diǎn)不經(jīng)常調(diào)整的參數(shù)，采用就地顯示和控制儀表。必須在現(xiàn)場(chǎng)操作和監(jiān)視的機(jī)組或設(shè)備，則在機(jī)組或設(shè)備附近的現(xiàn)場(chǎng)安裝儀表或操作盤(pán)，例如壓縮機(jī)、大型機(jī)泵等。甲醇裝置的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)主要包括氣化工藝安全聯(lián)鎖和全廠聯(lián)鎖，將由獨(dú)立于分散控制系統(tǒng)（DCS）的緊急停車(chē)系統(tǒng)（ESD）完成。根據(jù)工藝PDP要求，緊急停車(chē)系統(tǒng)（ESD）選用符合TUV安全認(rèn)證的三重化冗余可編程邏輯控制器（PLC）獨(dú)立承擔(dān)，ESD帶有顯示器（CRT），編程簡(jiǎn)單容易。系統(tǒng)能區(qū)分第一事故，并發(fā)出聲光報(bào)警。系統(tǒng)具有事故追憶功能，發(fā)生聯(lián)鎖后，自動(dòng)高速記憶事故前后的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)，并可按事件順序打印出來(lái)，以便分析事故原因。蒸汽透平驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)組檢測(cè)和控制系統(tǒng)包括速度控制、防喘振控制等將采用壓縮機(jī)專(zhuān)用監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)來(lái)完成，并可將壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、軸溫、軸振動(dòng)、軸位移進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，傳送到全廠機(jī)械管理系統(tǒng)。2）儀表選型原則甲醇裝置選用的儀表將是可靠的、先進(jìn)的和準(zhǔn)確的，以保證裝置安全正常操作和維修方便。除一些就地氣動(dòng)控制器和隨設(shè)備成套的特殊測(cè)量?jī)x表外，通常儀表采用電子型。位于危險(xiǎn)場(chǎng)所的儀表選型應(yīng)適應(yīng)有關(guān)的區(qū)域等級(jí)劃分，并適合氣體分組及溫度等級(jí)，原則上采用本安型儀表，為此，模擬信號(hào)和開(kāi)關(guān)量信號(hào)要與安全柵相配。所有現(xiàn)場(chǎng)儀表是全天候的，最低相當(dāng)于IP54的要求。a)溫度儀表一般熱電偶應(yīng)為K型/2級(jí)，熱電阻為Pt100/A級(jí)，溫度計(jì)套管用于熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計(jì)和壓力式溫度計(jì)。但還有一些專(zhuān)用溫度儀表如：氣化爐爐壁表面溫度監(jiān)視器、氣化爐體、煤筒倉(cāng)、甲醇合成塔的溫度元件選用特殊的多點(diǎn)式。b)壓力儀表就地壓力表一般采用波登管型測(cè)量元件，根據(jù)工藝介質(zhì)要求采用彈簧管、隔膜和膜盒型。壓力或差壓變送器將采用