低溫甲醇洗開題報(bào)告修改版

低溫甲醇洗工藝流程模擬技術(shù)開發(fā)中國寰球工程公司2013年3月28日一、生產(chǎn)需求和需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題二、專題設(shè)置三、研究目標(biāo)及研究?jī)?nèi)容四、關(guān)鍵技術(shù)和研究路線五、預(yù)期成果和考核指標(biāo)六、計(jì)劃進(jìn)度安排七、前期基礎(chǔ)和支撐條件八、經(jīng)費(fèi)預(yù)算九、人員組織匯報(bào)提綱我國煤炭資源豐富，煤種齊全，發(fā)展煤炭液化、氣化等現(xiàn)代煤轉(zhuǎn)化技術(shù)，對(duì)發(fā)揮資源優(yōu)勢(shì)、優(yōu)化終端能源結(jié)構(gòu)具有現(xiàn)實(shí)和長(zhǎng)遠(yuǎn)的意義。煤化工涉及領(lǐng)域廣泛,可生產(chǎn)幾乎所有種類的石油化工產(chǎn)品，其中合成氨工業(yè)是關(guān)系我國農(nóng)業(yè)和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，其能源消耗量約占我國化學(xué)工業(yè)能源消費(fèi)總量的25%，為化工五大重點(diǎn)耗能行業(yè)之首。目前，中石化、中海油、神華集團(tuán)等一大批國內(nèi)有實(shí)力的大企業(yè)大集團(tuán)已相繼進(jìn)入煤化工領(lǐng)域。1.生產(chǎn)需求

一、生產(chǎn)需求和需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題

煤氣化形成的工藝氣首先需通過水煤氣變換反應(yīng)產(chǎn)氫。然而，變換氣中含有較高濃度的硫化物和較高分壓的二氧化碳。這些酸性氣體會(huì)對(duì)后續(xù)工序中產(chǎn)生非常有害的影響，必須脫除干凈，同時(shí)二氧化碳與硫化氫又是后續(xù)裝置中間產(chǎn)品，必須在變換氣凈化單元中加以回收。用于合成氨/尿素裝置的變換氣凈化工藝流程示意圖變換氣凈化一、生產(chǎn)需求和需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題化學(xué)吸收法使用堿性溶液為吸收劑，適用于氣體中CO2分壓較低的情況下。物理吸收法

利用水或有機(jī)溶液對(duì)氣體的溶解進(jìn)行凈化，適用于氣體中CO2分壓較高的情況。合成氣中CO2分壓較高并含有H2S、COS及其他雜質(zhì)。低溫甲醇法（物理吸收法）

投資低，凈化度高，尤其是在高壓、低溫下對(duì)高濃度酸性氣體吸收能力特別強(qiáng)，能同時(shí)脫除CO2、H2S、COS等，并且對(duì)粗煤氣中芳香烴類物質(zhì)的吸收比較徹底。一、生產(chǎn)需求和需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題煤化工（焦化、合成氨、電石和甲醇）是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)。低溫甲醇洗工藝可以廣泛應(yīng)用于“傳統(tǒng)”、“現(xiàn)在”、“新時(shí)代”煤化工的多種化工裝置。國內(nèi)低溫甲醇洗工藝技術(shù)主要源于引進(jìn)的魯奇、林德公司專利技術(shù)。

產(chǎn)品產(chǎn)量?jī)暨M(jìn)口量表觀消費(fèi)量簡(jiǎn)評(píng)甲醇113352716612015年需求量3100萬噸。合成氨513605136供求平衡，結(jié)構(gòu)和布局調(diào)整。低溫甲醇洗適用裝置2009年我國甲醇與合成氨需求情況需求：需要盡快開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低溫甲醇洗工藝包，掌握核心技術(shù)。一、生產(chǎn)需求和需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題一、生產(chǎn)需求和需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題2.關(guān)鍵技術(shù)問題

比選確定低溫甲醇洗工藝技術(shù)；通過甲醇溶解氣體數(shù)據(jù)的的數(shù)學(xué)回歸，開發(fā)出可覆蓋不同壓力-溫度范圍的低溫甲醇洗物性數(shù)據(jù)包。進(jìn)行二元交互參數(shù)的校正；通過ASPENPlus平臺(tái)上非平衡級(jí)基于速率的Rate-Based模型建立符合實(shí)際工程運(yùn)行情況的流程模擬程序；優(yōu)化換熱網(wǎng)絡(luò)氣體在甲醇中的溶解度AspenRate-Based模型原理示意圖二、專題設(shè)置本課題包括以下兩個(gè)專題：專題一、低溫甲醇洗工藝流程的研究與確定。專題二、低溫甲醇洗物性數(shù)據(jù)包與工藝流程平臺(tái)的開發(fā)。三、研究目標(biāo)及研究?jī)?nèi)容1、總體研究目標(biāo)開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)可應(yīng)用于工程設(shè)計(jì)的“低溫甲醇洗工藝技術(shù)方案和流程模擬平臺(tái)”。

完成項(xiàng)目開題、需求調(diào)研、項(xiàng)目技術(shù)方案、實(shí)施方案；項(xiàng)目啟動(dòng)，籌建組織機(jī)構(gòu)，定義工作目標(biāo)、職責(zé)；開發(fā)低溫甲醇洗物性專用數(shù)據(jù)包：對(duì)于現(xiàn)有已發(fā)表的物性數(shù)據(jù)，進(jìn)行搜集整理；對(duì)于未公開的數(shù)據(jù)，通過與科研院所合作實(shí)際測(cè)量。在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)學(xué)回歸，從而最終開發(fā)出覆蓋不同壓力-溫度范圍的低溫甲醇洗物性數(shù)據(jù)包。2013年年度目標(biāo)：2014年年度目標(biāo)：建立低溫甲醇洗工藝流程模擬平臺(tái)：在國際通用的商業(yè)流程模擬軟件平臺(tái)上進(jìn)行二次開發(fā)，選擇適當(dāng)?shù)臒崃W(xué)模型，優(yōu)化工藝流程及關(guān)鍵工藝參數(shù)，完成流程模擬平臺(tái)的開發(fā)和工藝技術(shù)方案的編制。三、研究目標(biāo)及研究?jī)?nèi)容2、主要研究?jī)?nèi)容開發(fā)低溫甲醇洗物性專用數(shù)據(jù)包；根據(jù)不同煤種與不同用途進(jìn)行工藝流程的研究。提出適用于煤化工的低溫甲醇洗工藝流程。流程模擬程序?qū)⒒趪H通用的商業(yè)軟件為平臺(tái)做二次開發(fā)，以吸收部分和解吸部分分別編寫。

三、研究目標(biāo)及研究?jī)?nèi)容2、主要研究?jī)?nèi)容計(jì)算內(nèi)容為脫除變換氣中的二氧化碳、硫化氫和氧硫化碳的冷區(qū)物料及熱量計(jì)算，以及溶劑甲醇的熱再生和甲醇—水分離的熱區(qū)物料及熱量計(jì)算。采用之前已建成并投入使用項(xiàng)目的具體工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行流程的校核，并進(jìn)行相應(yīng)的修正以得到符合實(shí)際工業(yè)情況的流程模擬計(jì)算方法。通過流程模擬結(jié)果建立低溫甲醇洗數(shù)據(jù)包。三、研究目標(biāo)及研究?jī)?nèi)容四、關(guān)鍵技術(shù)和研究路線1、關(guān)鍵技術(shù)低溫甲醇洗工藝技術(shù)低溫甲醇洗物性數(shù)據(jù)包適用于不同規(guī)模，具有最新物性數(shù)據(jù)包的低溫甲醇洗工藝流程模擬平臺(tái)冷區(qū)換熱網(wǎng)絡(luò)四、關(guān)鍵技術(shù)和研究路線2、技術(shù)研究路線五、預(yù)期成果和考核指標(biāo)1、成果形式形成具有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的適用于煤化工合成氣凈化的低溫甲醇洗數(shù)據(jù)包。針對(duì)不同工藝條件，形成配套的工藝技術(shù)方案。推動(dòng)低溫甲醇洗技術(shù)的國產(chǎn)化發(fā)展進(jìn)程，打破西方國家對(duì)技術(shù)的壟斷和限制。2、技術(shù)經(jīng)濟(jì)考核指標(biāo)經(jīng)低溫甲醇洗后的凈化氣中（H2S+COS）摩爾含量為：<1ppm，CO2的摩爾含量為20ppm。

用開發(fā)出的流程模擬程序驗(yàn)證國內(nèi)某相當(dāng)規(guī)模、引進(jìn)裝置的低溫甲醇洗流程，模擬計(jì)算值與專利商提供數(shù)據(jù)的誤差≤5%。五、預(yù)期成果和考核指標(biāo)3、知識(shí)產(chǎn)權(quán)考核體系申請(qǐng)專利或形成技術(shù)秘密3項(xiàng)，軟件著作權(quán)登記1件。4、創(chuàng)新點(diǎn)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的流程更合理、能耗更低的低溫甲醇洗流程。5、生產(chǎn)應(yīng)用效果或前景國內(nèi)外煤化工項(xiàng)目眾多，應(yīng)用前景比較廣闊。此外，由于國產(chǎn)設(shè)備的價(jià)格和供貨期等優(yōu)勢(shì)，可在國際市場(chǎng)上占據(jù)有利競(jìng)爭(zhēng)地位?？捎迷谝韵路矫妫河糜诂F(xiàn)有裝置的改造和脫瓶頸。優(yōu)化現(xiàn)有裝置的工藝操作。用于新建裝置的工藝包設(shè)計(jì)，替代引進(jìn)工藝包。六、計(jì)劃進(jìn)度安排起止時(shí)間研究?jī)?nèi)容階段目標(biāo)負(fù)責(zé)人2013.02-2013.04搜集整理低溫甲醇洗相關(guān)技術(shù)資料掌握最新技術(shù)信息林珩陳萍2013.05-2013.06分析針對(duì)不同原料和目標(biāo)產(chǎn)品組成情況下的低溫甲醇洗流程方案確定供開發(fā)的幾種流程林珩2013.06-2013.07分析研究林德及魯奇的低溫甲醇洗工藝流程，進(jìn)行具體工藝細(xì)節(jié)的對(duì)比研究。工藝方案比選，確定工藝流程林珩2015.02-2015.03通過采用先進(jìn)計(jì)算方法（如夾點(diǎn)分析法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法）對(duì)換熱器進(jìn)行合理匹配，從而最大限度利用系統(tǒng)內(nèi)的能量，實(shí)現(xiàn)甲醇洗裝置的節(jié)能降耗。節(jié)能流程核算林珩2015.03-2015.04整理各方面研究成果建立可以用于工程設(shè)計(jì)的低溫甲醇洗流程模擬平臺(tái)胡健課題一年度工作安排六、計(jì)劃進(jìn)度安排起止時(shí)間研究?jī)?nèi)容階段目標(biāo)負(fù)責(zé)人2013.08-2013.11根據(jù)不同的壓力-溫度范圍，整理歸納熱力學(xué)數(shù)據(jù)，對(duì)欠缺的熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量；分析熱力學(xué)模型。開發(fā)低溫甲醇洗物性數(shù)據(jù)包陳萍2013.12-2014.03將低溫甲醇洗物性數(shù)據(jù)包里的熱力學(xué)數(shù)據(jù)嵌套到商業(yè)流程模擬軟件的熱力學(xué)模型中，使其符合低溫甲醇洗物系，同時(shí)選擇合適的熱力學(xué)模型對(duì)冷區(qū)流程進(jìn)行模擬優(yōu)化。流程模擬軟件熱力學(xué)模型選擇及二次開發(fā)，完成冷區(qū)模擬程序的編寫李春燕2014.04-2014.08選擇合適的熱力學(xué)模型對(duì)熱區(qū)流程進(jìn)行模擬優(yōu)化。完成熱區(qū)模擬程序的編寫李春燕2014.09-2014.10將冷區(qū)流程和熱區(qū)流程整合到一起，并進(jìn)行全流程的優(yōu)化完成低溫甲醇洗全流程模擬程序的編寫李春燕2015.01-2015.02針對(duì)低溫甲醇洗冷熱區(qū)的換熱進(jìn)行優(yōu)化，充分利用系統(tǒng)內(nèi)的能量，達(dá)到節(jié)能降耗完成換熱網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化朱為明課題二年度工作安排七、前期基礎(chǔ)和支撐條件1、與本項(xiàng)目（課題）密切相關(guān)的前期研究基礎(chǔ)情況寰球工程公司具有幾十年合成氨及尿素的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。近年來，更是完成了德州大化肥項(xiàng)目、越南化肥項(xiàng)目、神華寧煤煤制烯烴項(xiàng)目，目前正在承擔(dān)神華寧煤400萬噸/年煤炭間接液化制油品項(xiàng)目。在以往工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目的執(zhí)行過程中，寰球公司積累了豐富的低溫甲醇洗設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并在一些工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域形成了自己的特色。因此，寰球公司有責(zé)任、有義務(wù)、有人才、有能力為中國石油開發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低溫甲醇洗工藝技術(shù)平臺(tái)。七、前期基礎(chǔ)和支撐條件寰球公司參與的鎮(zhèn)海合成氨項(xiàng)目、越南化肥項(xiàng)目等均采用Linde低溫甲醇洗工藝。七、前期基礎(chǔ)和支撐條件寰球公司參與的陜西渭河合成氨項(xiàng)目、神華煤制油項(xiàng)目采用Lurgi低溫甲醇洗工藝技術(shù)。七、前期基礎(chǔ)和支撐條件2、與國內(nèi)外合作研究及技術(shù)引進(jìn)相結(jié)合的可能性

（1）外協(xié)合作研究理由盡管課題承擔(dān)單位具有低溫甲醇洗設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)和科研開發(fā)的能力，還需要借鑒、集成國內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)的最新研究成果，這樣可以取長(zhǎng)補(bǔ)短，優(yōu)化資源配置，提高技術(shù)起點(diǎn)。中科院過程所、北京化工大學(xué)、清水灣、ASPEN上海研究中心等在相關(guān)領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)。

（2）外協(xié)合作研究單位及其在本領(lǐng)域的相關(guān)業(yè)績(jī)及資質(zhì)、研究基礎(chǔ)中科院過程所擁有完備的化工學(xué)科體系，且在傳質(zhì)與分離方面有一批優(yōu)秀的老師和科研團(tuán)隊(duì)，可以在基礎(chǔ)熱力學(xué)數(shù)據(jù)測(cè)量及物性數(shù)據(jù)優(yōu)化方面為低溫甲醇洗物性數(shù)據(jù)包提供技術(shù)支持。北京化工大學(xué)、清水灣具有較高的流程模擬計(jì)算水平，ASPEN上海研究中心擁有專業(yè)的Rate-Based模型使用技術(shù)，他們可為低溫甲醇洗模擬平臺(tái)的建立提供技術(shù)支持。七、前期基礎(chǔ)和支撐條件2、與國內(nèi)外合作研究及技術(shù)引進(jìn)相結(jié)合的可能性

（3）外協(xié)合作研究?jī)?nèi)容、研究進(jìn)度及成果指標(biāo)中科院過程所：2013.04～2013.09，對(duì)低溫甲醇洗物性系統(tǒng)進(jìn)行熱力學(xué)數(shù)據(jù)測(cè)量及整理，補(bǔ)充除公開發(fā)表的熱力學(xué)參數(shù)之外的數(shù)據(jù)，測(cè)量參數(shù)與實(shí)際偏差不超過5%；北京化工大學(xué)、清水灣、ASPEN上海研究中心：2013.08～2014.09，對(duì)低溫甲醇洗流程模擬平臺(tái)的建立提供咨詢和技術(shù)支持，模擬計(jì)算值與專利商提供數(shù)據(jù)的誤差≤5%。

（4）外協(xié)合作研究?jī)?nèi)容對(duì)本項(xiàng)目（課題）的支撐作用中科院過程所：補(bǔ)充欠缺的熱力學(xué)物性數(shù)據(jù)，加速開發(fā)低溫甲醇洗物性數(shù)據(jù)包，北京化工大學(xué)、清水灣及ASPEN上海研究中心在ASPEN平臺(tái)上建立低溫甲醇洗模擬平臺(tái)提供技術(shù)支持。

（5）外協(xié)經(jīng)費(fèi)測(cè)算：詳見課題經(jīng)費(fèi)預(yù)算。總計(jì)150萬元。八、經(jīng)費(fèi)預(yù)算本課題經(jīng)費(fèi)預(yù)算情況如下：經(jīng)費(fèi)預(yù)算明細(xì)表及預(yù)算說明見開題設(shè)計(jì)報(bào)告?？傎M(fèi)用：855萬元2013年：572萬元九、人員組織專業(yè)姓名備注項(xiàng)目經(jīng)理胡健項(xiàng)目副經(jīng)理陳萍負(fù)責(zé)