【正文】 積40m2，為廠區(qū)的生產(chǎn)和管理提供電力供應(yīng)，處在廠區(qū)的東南角落，利于為整個廠區(qū)提供電力。設(shè)備檢修區(qū)：總面積85m2，對廠區(qū)各設(shè)施進行檢修，位于廠區(qū)的西北角落，有大門方便設(shè)備的運輸。消防站：面積為60m2，為消防裝置提供消防水和大型泡沫滅火器，位于生產(chǎn)裝置的南方，可迅速對三個車間進行消防處理。 廠區(qū)生產(chǎn)、生活等輔助設(shè)施包括行政樓、職工食堂、活動室、停車場四個部分。行政樓位于廠區(qū)西南角落，即生產(chǎn)裝置的年最小頻率風(fēng)向，安全，門前設(shè)有草坪和噴泉；活動室可供職工進行休息和運動，停車場位于廠區(qū)大門入口右側(cè)，方便使用。 廠區(qū)道路鋪設(shè)和綠化道路總面積為929m2，輔助生產(chǎn)區(qū)與生產(chǎn)區(qū)呈雙L并行布置，使輔助生產(chǎn)區(qū)與生產(chǎn)區(qū)有效連接，節(jié)約了管道、電線，減少了能量損失，使得控制與檢修機動靈活。廠區(qū)綠化面積為1486m2，%。通過綠化改善廠區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)環(huán)境，廠區(qū)內(nèi)綠化主要用到樹、花、草坪、噴泉、水池。在廠區(qū)圍墻、設(shè)備檢修區(qū)、行政樓、儲罐區(qū)、停車場等。 廠區(qū)布置特色小結(jié)（1）半露天化布置半露天化布置可以節(jié)約占地，減少建筑物投資，有利于通風(fēng)、防火、防爆、防毒，便于消防。（2）流程化布置以設(shè)備為主體，管道為紐帶按工藝流程將各裝置各設(shè)備聯(lián)系起來，使得布置更加簡單，使得流程清晰，便于安裝和鋪設(shè)。（3）集中化布置同類設(shè)備盡量集中布置在一起，便于管理、操作、檢修。且使得整個布置美觀大方，減少輔助投資（如操作平臺）。（4）合理化布置廠區(qū)生產(chǎn)和輔助裝置合理布局，且整個廠區(qū)為環(huán)形設(shè)計，方便人員和車輛流動及物料運輸處理。（5）花園式布置%，廠區(qū)環(huán)境如花園般優(yōu)美，工作時身心暢快。 廠區(qū)布置圖技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)表232廠區(qū)布置圖技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)序號名稱單位數(shù)量1廠區(qū)占地面積m241762建筑占地面積m217613道路占地面積m29294綠化面積m214865建筑系數(shù)%6利用系數(shù)%7綠化系數(shù)% 工廠運輸設(shè)計 廠內(nèi)運輸廠區(qū)總道路面積929m2，其中L型交叉的為東西主干道，寬度為20 m；另有其余干道供車輛出入，進行物料運輸；及供人員出入的道路鋪設(shè)和緊急通道；停車場位于廠區(qū)南大門附近，使用便利。 廠外運輸廠外的主要物料運輸為產(chǎn)品甲醇的運輸，從廠區(qū)的東南門運出；原料MDEA和H2的運輸，有廠區(qū)的東北門輸入；從燃煤電廠脫硫裝置出來的尾氣經(jīng)管道運輸至廠區(qū)正北，通過管道送至原料預(yù)處理車間進行預(yù)處理。人員通過南大門進出，如遇緊急情況，在設(shè)備檢修區(qū)內(nèi)設(shè)有緊急疏散通道。 廠區(qū)布局說明 安全項目合成產(chǎn)品甲醇，具有劇毒性、易燃燒性，其蒸氣與空氣在一定范圍內(nèi)可形成爆炸性混合物。原料氣氫氣易燃易爆。故廠區(qū)內(nèi)嚴(yán)禁煙火，應(yīng)設(shè)有相應(yīng)的甲醇和氫氣檢測裝置，以防泄漏，操作人員接觸時應(yīng)佩戴口罩，安全操作。對廠區(qū)危險系數(shù)較高的合成精制車間及甲醇儲罐區(qū)等設(shè)計時根據(jù)最小頻率風(fēng)向確保其對生活區(qū)影響最小。所以在防火防爆防毒設(shè)計時，應(yīng)考慮： 消防站應(yīng)靠近合成精制車間及甲醇儲罐區(qū)； 安裝避雷針，防止靜電和雷擊； 嚴(yán)格控制管件閥門等，防止甲醇泄漏。 水電供應(yīng)合成精制車間需要循環(huán)水量較大，循環(huán)水為冷卻用水，在公用工程里設(shè)有涼水塔對其進行冷卻，通過管道運至各車間，使用后將其循環(huán)回涼水塔中繼續(xù)使用。涼水塔處于合成車間正西方，根據(jù)風(fēng)玫瑰圖，其產(chǎn)生的霧氣對生產(chǎn)裝置無影響。在CO2捕集車間和合成精制車間都需要大量過熱蒸汽，產(chǎn)生蒸汽的鍋爐位于公用工程，通過管道輸送至各車間使用。廠區(qū)的供電系統(tǒng)由配電室供應(yīng)，電廠出來的電經(jīng)配電室變壓后供廠區(qū)使用，電廠位于廠區(qū)東南角，便于為整個廠區(qū)提供電力支持。4 工藝設(shè)計方案 方案概述燃煤電廠煙氣中CO2的大量排放,不僅是資源的嚴(yán)重浪費,而且造成地球的溫室效應(yīng)。甲醇是全球消耗量第三的重要基礎(chǔ)有機化工原料，既可以廣泛用于有機合成、染料、合成纖維、合成橡膠、涂料和國防等工業(yè)，也可以大量用于生產(chǎn)甲醛和對苯二甲酸二甲酯，還可以甲醇為原料經(jīng)羰基化反應(yīng)直接合成醋酸。利用二氧化碳經(jīng)催化加氫合成甲醇是近幾年來的科研熱點，倍受各國科學(xué)家的關(guān)注，利用燃煤電廠燃燒后的煙道氣中CO2制甲醇既可緩解溫室效應(yīng),又可節(jié)約能源，無論從經(jīng)濟、環(huán)境還是社會角度,都具有十分美好的前景。這一工藝主要包括CO2的捕集工段、甲醇合成工段、甲醇精餾工段。 原料本項目是利用MDEA作為吸收劑吸收二氧化碳，以二氧化碳和氫氣為原料來合成甲醇。 生產(chǎn)規(guī)模本項目計劃建設(shè)捕集量為20萬噸/年的二氧化碳的裝置和產(chǎn)量為2萬噸/年的甲醇廠，以達到對煙道氣中二氧化碳的回收利用，提高燃煤電廠的經(jīng)濟、環(huán)境及社會效益，滿足各個行業(yè)對甲醇日益增長的需求。 二氧化碳捕集工藝方案的選擇與比較 現(xiàn)有工藝方案概述目前，用于CO2捕集的傳統(tǒng)方法有很多，大體上可分為：溶劑吸收法、變壓吸附法、膜分離法、低溫蒸餾發(fā)、催化燃燒法。這些方法生產(chǎn)的CO2都是氣態(tài)，都需經(jīng)吸附精餾法進一步提純凈化、精餾液化，才能進行液態(tài)儲存和運輸，現(xiàn)在對這些方法進行簡單的介紹。 溶劑吸收法在CO2分離方法中，溶劑吸收法是當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的方法。根據(jù)采用吸收溶劑種類及所依照吸收分離原理的不同，可分為化學(xué)吸收法、物理吸收法和物理化學(xué)吸收法．溶劑吸收法的工藝基本流程通常包含CO2的吸收和溶劑的再生兩個主要步驟，溶劑吸收法采用熱再生方式較多，而物理吸收法采用閃蒸再生方式更為有利?；瘜W(xué)吸收法化學(xué)吸收法是利用CO2的酸性特點，采用堿性溶液進行酸堿化學(xué)反應(yīng)吸收，然后借助逆反應(yīng)實現(xiàn)溶劑的再生?；瘜W(xué)溶劑吸收法是當(dāng)前最好的燃燒后CO2收集法，具有較高的捕集效率和選擇性，用于吸收CO2的堿性溶液主要包括堿性鹽（熱鉀堿）溶液、醇胺溶液及氨水?；瘜W(xué)溶劑吸收法是脫除和回收CO2最有效的方法，CO2的脫除程度較高，主要適用于CO2分壓低、流量大的各類混合氣體處理，但溶液再生能耗高，對設(shè)備有一定的腐蝕，投資及操作費用高。1）熱鉀堿法以強堿性碳酸鹽熱溶液作為吸收溶劑的熱鉀堿法工藝及在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來的各種改進工藝是CO2脫除最為重要的方法之一。熱鉀堿法工藝的反應(yīng)原理：碳酸鉀水溶液吸收CO2生成碳酸氫鉀，碳酸氫鉀在加熱后有分解，釋放出CO2，碳酸鉀得以再生，并重復(fù)利用。整個過程用反應(yīng)式表示為：K2CO3+CO2+H2O=K2HCO3 實際上，反應(yīng)過程又分為以下幾步： CO2+H2O→H2CO3 H2CO3→H+ +HCO3 CO32+ H+ → HCO3 在熱鉀堿法工藝中，CO2的吸收溫度與再生溫度相近，且接近于其在大氣壓下的沸點，溶液濃度可達40%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）而不出現(xiàn)沉淀，因而溶劑循環(huán)量小，使得熱能消耗降低和設(shè)備小型化。但熱的碳酸鉀溶液具有很強的腐蝕性，這是熱鉀堿法工藝的最大缺點。2） 醇胺法（又稱胺化合物吸收法）各種醇胺在分子結(jié)構(gòu)中至少含有一個羥基和一個氨基。通常認(rèn)為，羥基能降低化合物蒸汽壓，并增加在水中溶解度；氨基則在水溶液中提供所需堿度，促進對酸性氣體的吸收。常用于CO2等酸性氣體吸收的醇胺主要有一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、三乙醇胺（TEA）、甲基二乙醇胺（MDEA）、二異丙醇胺（DIPA）、二甘醇胺（DGAC）等。醇胺吸收CO2的能力取決其堿性的強弱，與氨基結(jié)合的取代基的空間阻礙作用則是決定其堿性強弱的主要因素。幾種常用醇胺的堿性強弱關(guān)系呈如下規(guī)律：MEA＞DEA＞DIPA＞MDEA＞TEA。工業(yè)上溶液的選擇主要取決于氣體的組成、溫度及壓力以及凈化要求等因素。（1） MEA法MEA與CO2的反應(yīng):CO2+2HOC H2C H2NH2=HOCH2CH2HNCOO +HOCH2CH2NH3+ MEA法回收CO2的工藝流程:煙氣經(jīng)洗滌冷卻后由引風(fēng)機送入吸收塔,其中大部分CO2被溶劑吸收,尾氣由塔頂排入大氣。吸收CO2后的富液從塔底流出,由塔底經(jīng)泵送至冷凝器和貧富液換熱器,回收熱量后送入再生塔。再生出的CO2經(jīng)冷凝后分離除去其中的水分,%的CO2產(chǎn)品氣,送入后續(xù)工序。再生氣中被冷凝分離出來的冷凝液送入地下槽,用泵送至吸收塔頂洗滌段和再生塔作回流液使用。部分解吸了CO2的溶液進入再沸器,使其中的CO2進一步再生。再生塔底部出來的貧液經(jīng)貧富液換熱器換熱后送至水冷器,最后進入吸收塔頂部。此溶液往返循環(huán)構(gòu)成連續(xù)吸收和再生CO2的工藝過程。圖241為MEA法工藝流程：圖241 MEA法工藝流程MEA適合在CO2分壓力較低的情況下應(yīng)用，吸收率受操作壓力影響不大，既可在高壓下操作，也可在常壓下操作，操作溫度與煙氣溫度相當(dāng)，同時，MEA在醇胺類吸收劑中堿性最強，反應(yīng)速度快，吸收能力在醇胺類溶劑中最強，因此，MEA法比較適合用于煙氣中CO2回收。MEA法存在的主要問題是裝置的能耗較高，且MEA的氧化降解較嚴(yán)重，成本較高、吸收慢、吸收容量小、吸收劑用量大、設(shè)備腐蝕率高、胺類會被其他煙氣成分降解、吸收劑再生時能耗高等不足。因此,有必要對該技術(shù)進行改進,以降低成本,提高吸收劑的利用效率。（2） 活化MDEA法MDEA與CO2的反應(yīng):（HOCH2CH2）2NCH3+CO2+H2O=（HOCH2CH2）2NCH3H++HCO3MDEA水溶液的發(fā)泡傾向和腐蝕性均低于伯胺和仲胺，與CO2生成亞穩(wěn)定的氨基甲酸氫鹽，故再生容易，能耗低，但MDEA溶液與CO2反應(yīng)速率較慢，需要加入某些添加劑才能提高其吸收CO2的速率。德國BASF公司開發(fā)了改良MDAE 脫碳工藝過程，以MDEA 水溶液為主體，添加小量活化劑如哌嗪、甲基乙醇胺、咪唑或甲基取代咪唑，提高了CO2的吸收速度。圖242為 活MDEA法工藝流程圖：圖242 活化MDEA法工藝流程圖（3）空間位阻胺法研究發(fā)現(xiàn)，在胺分子中引入某些具有空間位阻效應(yīng)的基團，可明顯改善吸收劑的脫碳脫硫效果。該吸收劑的主要優(yōu)點是：吸收效率高，溶劑循環(huán)量少，能耗和操作費用低，節(jié)能效果和經(jīng)濟效益顯著。在空間位阻胺類混合吸收劑的研究上，較為成功的例子是關(guān)西電力公司和三菱重工聯(lián)合開發(fā)的空間位阻胺類專利產(chǎn)品KSKS2 和KS3系列吸收劑。KS1型吸收劑在馬來西亞得到了商業(yè)化應(yīng)用，被用于處理CO2 體積分?jǐn)?shù)為8％的煙氣CO2脫除工藝中，CO2脫除率為90%。（4）氨水吸收法氨水吸收是化學(xué)吸收法的一種，由于電廠煙氣中CO2含量高達16%,這樣,脫除過程所需的氨氣濃度必然會很高,而氨氣的爆炸極限是15%～28%,若設(shè)計不合理,則很容易引起爆炸,因此不推薦采用干法脫碳，一般采用采用氨水噴淋的方法，其吸收CO2的總反應(yīng)式如下：CO2+NH3+H2O =NH+4+ HCO3 研究表明,脫除煙氣中的CO2時,氨水優(yōu)于MEA溶液主要表現(xiàn)在:氨水吸收CO2的反應(yīng)不是純放熱反應(yīng)。 CO2/kg NH3；氨水易于再生、可得到高純度的CO2。副產(chǎn)品NH4HCO3是氮肥,具有一定的經(jīng)濟價值。同時,因為許多電廠用氨水來脫除NOx,所以該法占用設(shè)備及場地很少,十分經(jīng)濟。但氨水吸收法也存在一些問題，如吸收產(chǎn)品中的普通碳銨不穩(wěn)定，揮發(fā)損失大，吸收的碳易分解重返大氣，削弱了CO2的吸收效率；吸收反應(yīng)需要在較低溫度下進行，煙氣降溫耗能較大。圖243為氨水吸收法回收CO2工藝流程圖243　氨水吸收法回收CO2工藝流程物理吸收法物理吸收法是利用CO2在吸收溶劑中進行溶解而實現(xiàn)脫出的方法。這類吸收溶劑有水、甲醇、碳酸丙烯酯（PC）、N甲基吡咯烷酮（NMP）、聚乙二醇二甲醚、磷酸三正丁酯（TBP）、聚乙二醇甲基異丙基醚以及甲酰嗎啉衍生物等。用于吸收CO2的溶劑要求具備對CO2溶解度大、選擇性好、無腐蝕、性能穩(wěn)定等特性。圖244為物理吸收法工藝流程：物理吸收法的優(yōu)點是工藝流程簡單，吸收在低溫、高壓下進行，吸收能力大，吸收劑用量少，再生容易，不需要加熱，采用降壓或常溫氣提的方法，因而能耗降低，投資及操作費用也較低。但由于CO2在溶劑中溶解服從亨利定律，因此，這類方法最適用于CO2分壓較高，而且CO2的脫出程度要求不高的情形。圖244 物理吸收法工藝流程 物理化學(xué)吸收法由醇胺和物理溶劑混合而成的物理化學(xué)吸收法因兼具物理吸收法和化學(xué)吸收法的性能而獲得較為廣泛的應(yīng)用。這類工藝多用于有機硫的氣體進行脫硫和脫碳，主要有以甲醇與醇胺溶液為溶劑的Amisol工藝，以叔胺溶劑與物理組分組成的脫硫溶劑Optisol工藝，具有選擇性脫硫能力的Selefining工藝，由DIPA或MDEA和環(huán)丁砜溶液為吸收劑的Sulfinol工藝等，其中以Sulfinol工藝因具有身份優(yōu)良的脫碳脫硫以及脫有機硫的性能而應(yīng)由最廣。 變壓吸附法變壓吸附（PSA）是20世紀(jì)60年代后期發(fā)展起來的常溫氣體分離凈化技術(shù)，其基本原理是利用吸附劑對不同氣體的吸附容量隨壓力的不同而有差異的特性，在吸附劑選擇吸附的條件，加壓吸附混合物中的雜質(zhì)（或產(chǎn)品）組分，減壓解析這些雜質(zhì)（或產(chǎn)品）組分而使吸附劑得到再生，已達到連續(xù)制取產(chǎn)品的目的。主要的變壓吸附劑有氧化鋁類、活性炭類、硅膠類和分子篩類吸附劑。PSA以其工藝過程簡單、能耗低、適應(yīng)能力強、操作方便、技術(shù)先進、緊急合理等優(yōu)點，獲得了迅速發(fā)展。變壓吸附分離提純CO2工藝較適合CO2含量在20%60%的各種工業(yè)氣體，如石灰窖氣、合成氨變換氣等，對于CO2含量偏低的氣體（如煙道氣），由于需要消耗大能量去壓縮80%以上的無用組分來滿足變壓吸附分離所需的最低壓力，經(jīng)濟上不合算。且由于吸附容量有限，需要采用大量吸附劑，再生解吸繁，要進行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，要求自動化程度較高，才能實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。圖245 所示為變壓吸附法生產(chǎn)CO2工藝流程：圖245 變壓吸附法生產(chǎn)CO2工藝流程PSA運用在電廠CCS中存在最大的兩個問題是：①大型化后，占