【正文】 神華包頭煤化工項(xiàng)目合成氣制甲醇裝置總體設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)設(shè)計(jì)技術(shù)附件合同編號（業(yè) 主）：SKCC*CMSC0600100合同編號（承包商）：SH200607業(yè) 主：包頭神華煤化工有限公司承 包 商：華陸工程科技有限責(zé)任公司2006年 月 日37 / 39目 錄附件1 工藝描述附件2 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)附件3 設(shè)計(jì)原則、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范附件4 工作范圍和服務(wù)內(nèi)容附件5 甲方提供的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料附件6 設(shè)計(jì)文件及交付附件7 工作執(zhí)行計(jì)劃及重要會議附件8 組織機(jī)構(gòu)及主要人員配備附件9 人工時費(fèi)附件10 履約保函模板附件1 工藝描述 概述 甲方擬在內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市九原區(qū)工業(yè)開發(fā)區(qū)建設(shè)神華包頭煤化工項(xiàng)目（以下簡稱“項(xiàng)目”）。該項(xiàng)目是以煤為原料生產(chǎn)甲醇，甲醇通過MTO裝置轉(zhuǎn)化為烯烴，烯烴聚合生產(chǎn)出聚丙烯和聚乙烯；同時副產(chǎn)硫磺、丁烯、丙烷和乙烷以及C5+等副產(chǎn)品。合成氣制甲醇裝置（以下簡稱“合同裝置”）為神華包頭煤化工項(xiàng)目的工藝生產(chǎn)裝置之一。本技術(shù)附件適用于乙方承擔(dān)的合同裝置基礎(chǔ)工程設(shè)計(jì)工作。合同裝置采用國外甲醇合成技術(shù)生產(chǎn)粗甲醇作為MTO裝置原料，生產(chǎn)能力折合精甲醇180萬噸/年；同時抽出部分粗甲醇采用國內(nèi)精餾技術(shù)（甲醇精餾技術(shù)視招標(biāo)情況也可由甲醇合成專利商提供）生產(chǎn)精甲醇，甲醇精餾規(guī)模暫按生產(chǎn)60萬噸/年精甲醇考慮，同時預(yù)留位置以滿足180萬噸/年精甲醇生產(chǎn)需要，待甲醇專利技術(shù)引進(jìn)合同簽訂后確定最終精餾規(guī)模。詳見合同裝置的方塊流程圖。 富氫氣 燃料氣去界區(qū)外高純氫氣去下游裝置PSA單元（8000Nm3/h）合成氣自界區(qū)外精甲醇產(chǎn)品外售粗甲醇合成及制備單元（180萬噸/年）粗甲醇甲醇精餾單元（60萬噸/年）粗甲醇去下游MTO裝置 工藝單元的工藝敘述和特點(diǎn)合同裝置主要由粗甲醇合成單元、甲醇精餾單元、氫氣回收單元及產(chǎn)品貯存單元組成。各單元詳細(xì)組成如下：粗甲醇合成及制備單元：原料氣凈化、壓縮、甲醇合成、粗甲醇制備、膜分離等；甲醇精餾單元：甲醇精餾、甲醇中間貯罐；氫氣回收單元： PSA提純；產(chǎn)品貯存單元：粗甲醇貯罐、精甲醇貯罐； 粗甲醇合成及制備單元本單元擬采用國外技術(shù),詳見甲方與國外專利商簽訂的技術(shù)附件。對于公稱能力為180萬噸/年合成氣制甲醇裝置，為充分利用資源，在甲醇合成單元設(shè)置膜分離裝置，回收合成弛放氣中有效氣體，該氣體一部分可直接返回到聯(lián)合循環(huán)壓縮機(jī)進(jìn)口以增產(chǎn)甲醇,另一部分氣體進(jìn)入PSA裝置，以提取純度更高的氫氣給下游裝置使用。(1)工作原理膜分離的基本原理就是利用各氣體組分在高分子聚合物中的溶解擴(kuò)散速率不同，故在膜兩側(cè)分壓差的作用下導(dǎo)致其滲透通過纖維膜壁的速率不同而分離。整個膜分離系統(tǒng)基本上無運(yùn)動部件，控制回路及監(jiān)控點(diǎn)少，開、停車方便快捷，甚少維修，開工率極高。(2)流程簡述來自甲醇合成工序的弛放氣進(jìn)入膜分離工序，此氣體首先進(jìn)水洗塔以洗去氣體中甲醇，然后進(jìn)入除霧器。除霧器中裝有高效除霧元件，可除去小于1mm的粒子，冷凝的液沫及霧滴被捕集形成液體后通過除霧器底部的閥門排出；從除霧器出來的氣體進(jìn)入一套管式換熱器將原料氣加熱至50176。C，用蒸汽調(diào)節(jié)閥與溫度變送器聯(lián)合實(shí)現(xiàn)原料氣溫度的調(diào)節(jié)、指示、報(bào)警及聯(lián)鎖；加熱過的氣體經(jīng)一管道過濾器進(jìn)入膜分離器組進(jìn)行分離，在高壓側(cè)得到富氫的滲透氣，作為產(chǎn)品氣返回壓縮機(jī)入口,或送到PSA工序進(jìn)一步提純；而滲透氣并入燃料氣管網(wǎng)或直接排往火炬總管。 甲醇精餾單元盡管我國甲醇生產(chǎn)起步較晚，隨著生產(chǎn)技術(shù)逐年改進(jìn)和提高，目前甲醇精餾技術(shù)掌握了兩塔精餾和三塔精餾流程，既可生產(chǎn)GB3382004優(yōu)等品甲醇，又可生產(chǎn)（OM232K）AA級精甲醇，因此，精餾單元擬采用由國內(nèi)工程院設(shè)計(jì)，但考慮到裝置的整體優(yōu)化設(shè)計(jì)，視具體情況決定是否與合成甲醇單元一起引進(jìn)。甲醇精餾有兩塔和三塔之分，主要區(qū)別在于三塔流程采用兩個主精餾塔，一個加壓操作（P=）,一個常壓操作，利用加壓塔塔頂蒸汽冷凝熱作為常壓塔再沸器的熱源，既減少蒸汽消耗，又節(jié)約了冷卻水，總能耗比兩塔精餾低1020%；由于三塔流程比兩塔流程多一個加壓主精餾塔及其附屬設(shè)備，流程變長，投資比兩塔流程多30%左右。從能耗和投資綜合考慮，對大型甲醇精餾裝置宜采用三塔精餾，為提高甲醇回收率，也可設(shè)甲醇回收塔，即3+1流程。為進(jìn)一步降低低壓蒸汽消耗，提高精甲醇的產(chǎn)品質(zhì)量，本次60萬噸/年甲醇精餾單元擬采用三塔并設(shè)回收塔的3+1流程，以提高甲醇收率并平衡整個項(xiàng)目中的低位熱能，降低能耗。由甲醇合成送來的粗甲醇經(jīng)過甲醇中間罐區(qū)的緩沖后，用泵打入預(yù)精餾塔,在該塔進(jìn)行輕組分的分離。塔頂蒸餾出的氣體經(jīng)預(yù)塔冷凝器將甲醇、水、部分輕組分冷凝，冷凝液進(jìn)入預(yù)塔回流罐，不凝氣進(jìn)輕組分冷卻器進(jìn)一步冷卻，出輕組分冷卻器的不凝氣去燃料氣管網(wǎng)作燃料氣，冷凝液返回預(yù)精餾塔作回流液。為防止設(shè)備腐蝕，在預(yù)精餾塔下部加入NaOH稀溶液,以中和合成反應(yīng)中生成的有機(jī)酸，預(yù)精餾塔蒸餾需要的熱量由預(yù)塔再沸器供給。預(yù)精餾塔底部出來的甲醇液由甲醇給料泵加壓后送入加壓精餾塔，塔頂蒸出的甲醇蒸汽進(jìn)入冷凝再沸器，甲醇蒸汽冷凝熱作為常壓精餾塔的熱源，出冷凝再沸器的精甲醇液進(jìn)入加壓塔回流罐，一部分精甲醇由加壓塔回流泵加壓后送入加壓精餾塔，其余部分經(jīng)精甲醇冷卻器冷卻到40℃送至精甲醇中間罐。加壓精餾塔所需熱量由低壓蒸汽通過加壓塔再沸器提供。加壓精餾塔底部出來的甲醇液送至常壓精餾塔下部，蒸出的甲醇蒸汽由常壓塔冷凝器冷凝后進(jìn)入常壓塔回流罐，再經(jīng)常壓塔回流泵加壓，一部分精甲醇打入常壓塔回流，其余部分送至精甲醇中間罐。精甲醇中間罐的產(chǎn)品化驗(yàn)合格后送去產(chǎn)品甲醇罐區(qū)。常壓精餾塔側(cè)線采出的雜醇油冷卻后送入雜醇貯槽。常壓精餾塔底排出的含有微量甲醇和其它高沸點(diǎn)醇的水經(jīng)廢液冷卻器冷卻后，由廢液泵送廢水處理裝置。 甲醇中間貯罐中間罐區(qū)的作用是檢驗(yàn)甲醇產(chǎn)品是否合格。設(shè)計(jì)按8小時儲存周期考慮，儲存量為1812噸，合2264m3，擬設(shè)置3個1000m3甲醇儲罐，其中2個作為檢驗(yàn)罐，1個作為精餾單元進(jìn)料緩沖罐。自甲醇精餾工序來的精甲醇，進(jìn)入甲醇計(jì)量罐中。經(jīng)檢驗(yàn)合格的精甲醇用精甲醇泵升壓后送往精甲醇罐區(qū)貯存，不合格的甲醇返回到前面重新精餾。 氫氣回收單元 概述為了得到滿足下游裝置需要的高純度氫氣，本單元擬采用國內(nèi)成熟的變壓吸附技術(shù)，以粗甲醇合成單元膜分離工序來的有效氣為原料，提取純度更高的氫氣供下游裝置使用。由于目前尚未確定產(chǎn)品氫氣的規(guī)格要求、用量及有效氣的規(guī)格、流量等,本流程在設(shè)計(jì)條件會后確定。(1)工作原理變壓吸附(PSA)工藝，利用吸附劑對氣體的吸附容量隨壓力變化而變化的特性，吸附劑在選擇吸附的條件下，加壓吸附氣體中的某些組分，減壓脫附這些組分而使吸附劑得到再生，而氫氣等組分作為弱吸附組分通過床層達(dá)到提純氫氣的目的。該工藝國內(nèi)技術(shù)成熟、流程簡單、投資少、能耗低、自動化程度高、氫回收率高（≥90%,一級）、產(chǎn)品氫氣純度高(≥%)、工業(yè)上類似應(yīng)用業(yè)績很多。(2)流程簡述來自粗甲醇合成單元膜分離工序的富氫氣，經(jīng)流量計(jì)計(jì)量后送入吸附器，在此氣體中含有的CO、CO2及部分CH4等雜質(zhì)組份被吸附，產(chǎn)品氫氣從吸附器頂部出來，經(jīng)一組壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)將壓力調(diào)節(jié)至要求等級，產(chǎn)品氫氣用管道送出界外。再生階段，首先將塔內(nèi)氣體從吸附器底部排出(逆放)，使其壓力降至常壓，再利用—臺吸附器的順放氣對另一臺吸附器自上而下進(jìn)行沖洗，進(jìn)一步將吸附器中剩余的雜質(zhì)組分分離出來。逆放前期壓力較高的解吸氣先經(jīng)解吸氣緩沖罐后，再經(jīng)一組壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)壓力，與逆放后期及沖洗階段壓力較低的解吸氣一起進(jìn)入解吸氣混合罐混和后輸出。整個吸附分離循環(huán)過程由計(jì)算機(jī)控制，全部實(shí)現(xiàn)自動化操作，裝置彈性大，能適應(yīng)原料氣量和組成的波動。本裝置的產(chǎn)品貯存包括供下游MTO裝置用的粗甲醇儲罐，甲醇精餾單元生產(chǎn)的精甲醇儲罐。（1）粗甲醇儲罐粗甲醇儲罐主要向下游MTO裝置提供原料甲醇，同時可兼作精餾單元的不合格儲罐。當(dāng)下游MTO裝置臨時停車時，甲醇合成工序生產(chǎn)的粗甲醇，進(jìn)入粗甲醇貯罐中貯存，當(dāng)下游MTO裝置恢復(fù)生產(chǎn)時，粗甲醇經(jīng)粗甲醇泵升壓后送往MTO裝置；或當(dāng)精餾單元在開車初期出現(xiàn)不合格產(chǎn)品時，不合格產(chǎn)品可直接經(jīng)泵送到其中一個儲罐，然后再循環(huán)到精餾直到達(dá)到規(guī)格后送到精甲醇儲罐。粗甲醇儲罐儲存周期按5天考慮，儲存量約為30000噸，合38700m3。為防止物料揮發(fā)損失，貯罐擬采用內(nèi)浮頂式，考慮設(shè)置10000m3粗甲醇儲罐5個。貯罐體積和數(shù)量可在設(shè)計(jì)中進(jìn)一步優(yōu)化。（2）精甲醇儲罐自精餾單元來的合格精甲醇進(jìn)入精甲醇儲罐儲存。根據(jù)業(yè)主要求，設(shè)計(jì)按10天儲存周期考慮，儲存量為18000噸，合23077m3。為防止物料揮發(fā)損失，該罐擬采用內(nèi)浮頂式，考慮設(shè)置15000m3精甲醇儲罐2個。成品罐的產(chǎn)品經(jīng)管道輸送至成品裝車站的裝車臂進(jìn)行槽車灌裝，計(jì)量方式采用流量計(jì)計(jì)量。裝車后的產(chǎn)品槽車經(jīng)火車將產(chǎn)品運(yùn)往周邊市場銷售。 控制方案 概述合成氣制甲醇裝置與煤氣化裝置將共用一個中央控制室，土建由煤氣化裝置統(tǒng)一考慮。合成氣制甲醇裝置采用先進(jìn)、可靠、成熟的分散控制系統(tǒng)（DCS）對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視和自動控制。所選用的DCS系統(tǒng)是整個工廠管理和控制系統(tǒng)的一部分，實(shí)現(xiàn)信息共享，提高全廠的操作管理水平。合成氣制甲醇裝置的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)由獨(dú)立于DCS系統(tǒng)的緊急停車系統(tǒng)（ESD）完成。壓縮機(jī)組的檢測和控制系統(tǒng)包括速度控制、防喘振控制等由壓縮機(jī)組成套供貨，并將重要的運(yùn)行參數(shù)送到DCS系統(tǒng)。主要的和重要的工藝參數(shù)集中到合成氣制甲醇裝置控制室由DCS系統(tǒng)顯示和控制。不重要的工藝參數(shù)及設(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)場安裝儀表或操作盤，例如壓縮機(jī)、大型機(jī)泵等。DCS和ESD系統(tǒng)由操作