【正文】 31 四川江油甲醇廠 32 宜賓天料煤化工有限公司 33 四川瀘天化股份有限公司 34 柳州化工股份有限公司 2020年全國甲醇產(chǎn)能達 2584萬噸，實際產(chǎn)量為 1133萬噸，平均開工率為 %，表觀消費量 1660 萬噸。 2020 年羰基法醋酸產(chǎn)能 530 萬噸 /年，產(chǎn)量 250 萬噸 /年，消耗甲醇 130 萬噸 /年，占甲醇總消費量的 %；預(yù)計 2020 年羰基法醋酸產(chǎn)量 310 萬噸 /年，消耗甲醇170 萬噸 /年。 表 2020～ 2020 國內(nèi)消費結(jié)構(gòu)及預(yù)測表 [4] 單位：萬 t 序號 消費領(lǐng)域 2020 年 2020 年 2020 年 2020 年 2020 年 1 甲醛 384 404 400 450 500 2 醋酸 70 84 120 130 170 3 DMF 47 75 75 80 80 4 MTBE 68 45 68 76 80 5 農(nóng)藥、醫(yī)藥 62 80 80 80 80 6 染料、溶劑等 120 120 120 120 120 7 二甲醚 47 150 259 300 300 請叫我小鞋匠 13 8 燃料 170 147 200 300 320 合計 968 1105 1322 1536 1650 進出口分析 2020 年我國甲醇進口 萬噸，出口 萬噸。大量低價甲醇的進口，使國內(nèi)甲醇市場雪上加霜，對我國甲醇行業(yè)造成了嚴重損害。 11 月中下旬后，在通貨膨脹預(yù)期加大、整體化工產(chǎn)品價格上揚、電價及煤價上漲、生產(chǎn)成本上升、市場庫存低、需求旺盛等多種因素影響下，甲醇價格出現(xiàn)了大幅上漲行情，甲醇價格普遍上漲了 400～500 元 /噸，高的超過了 600 元 /噸，最高出廠價達到了 2900 元 /噸。 2020 年，乙烯 /丙烯系列石化產(chǎn)品凈進口量達 萬噸，如采取甲醇烯烴化滿足需甲醇逾 4000 萬噸。同時生產(chǎn) 3417Nm3/h 的 CO 供醋酸裝置。 甲醇裝置的大型化可以降低單位甲醇產(chǎn)品的投資費用和財務(wù)費用，從而降低甲醇的生產(chǎn)成本。 目前國內(nèi)大型甲醇裝置的規(guī)模多數(shù)在 10～ 20 萬噸 /年之間，以煤為原料甲醇的單套最大規(guī)模為 20萬噸 /年，裝置規(guī)模小，競爭力差。相應(yīng)的煤制甲醇生產(chǎn)工藝主要包括造氣、凈化、合成和精制四個工藝流程。甲醇合成的含水粗甲醇最后精制得產(chǎn)品甲醇。 煤氣化 目前國際上先進的煤氣化工藝技術(shù)主要是 Shell 公司的 SCGP 粉煤加壓氣化工藝 、美國德士古公司的水煤漿加壓氣化工藝和德國未來能源公司的 GSP 粉煤加壓氣化工藝。 GSP 工藝技術(shù)采用氣化爐頂干粉加料與反應(yīng)室周圍水冷壁結(jié)構(gòu)，是較為先進的氣化技術(shù)。國內(nèi)引進的渭河、魯南、上海焦化、淮南四套裝置，現(xiàn)均已投運， Texaco 水煤漿氣化工藝具有如下特點： ★對煤種有一定適應(yīng)性。 ★氣化技術(shù)成熟。 ★合成氣質(zhì)量較好。由于水煤漿中含有 35～ 40%水分，因而氧氣用量較大。 ★國產(chǎn)化程度高，投資較低。殼牌粉煤氣化工藝具有如下特點： ★采用干煤粉作氣化原料，煤粉用惰氣輸送，操作十分安全。 ★氧耗低。水冷壁設(shè)計壽命按 25 年考慮。 ★熱效率高。系統(tǒng)排出的融渣和飛灰含碳低，可作為水泥等建筑材料，堆放時也無污染物滲出。 ★目前世界上僅有一套用于發(fā)電的 Shell 氣化爐在運行， Shell 氣化爐用于化工生產(chǎn)尚無先例，因此，開車運行經(jīng)驗少，可靠性有待驗證。目前該技術(shù)屬請叫我小鞋匠 19 于未來能源公司 GmbHF。 ★已投入運行的氣化爐壓力為 ，單爐日處理煤 720 噸。氣化爐的開停車比較靈活，所需時間比較短。氣化爐的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，需引進，國產(chǎn)化程度較低。 （ 1）酸性氣體脫除 由于自煤氣化裝置來的合成氣中含有 H2S、 COS 和二氧化碳氣體，因此在分離CO 前需對氣體進行酸性氣體脫除。 ★銅氨液法 銅氨液法是利用含有亞銅離子和碳酸（或醋酸）的氨水溶液為吸收劑，在常溫及 10Mpa 下，吸收混合氣中的 CO。另外在原料氣中 CO濃度較低時，采用變壓吸附法不經(jīng)濟。 ★ COSORB 法 COSORB 法的吸收溶液是將氯化亞銅和氯化鋁溶于甲苯溶液中制成的。 ★深冷分離法 深冷分離法制取 CO有兩種方法，即部分冷凝法和甲烷洗法。 本項目為醋酸裝置制取 CO，要求 CO 的純度為 98%以上，而富氫氣可返回甲醇合成系統(tǒng)。 甲醇合成 目前世界上甲醇生產(chǎn)主要采用低壓法（ 5～ 10Mpa），七十年代后國外新建的大中型甲醇裝 置全部采用低壓法，低壓法是大規(guī)模甲醇工業(yè)化裝置的發(fā)展主流。甲醇合成塔是核心設(shè)備，目前先進的合成塔主要有以下幾種： （ 1）多段冷激式甲醇合成塔 多段冷激式甲醇合成塔是采用固定床 4 段冷激式絕熱軸向流動的甲醇合成塔。近年來，在原來的基礎(chǔ)上，對冷激式合成塔進行了大量、多方面的改進和完善，陸續(xù)推出了一系請叫我小鞋匠 23 列冷激式合成塔的改進型。 —— 不能回收甲醇合成產(chǎn)生的高位熱能，合成回路循環(huán)氣量大。中國國內(nèi)列管型或絕熱 — 列管型合成塔也屬此類。 —— 熱量回收效率高，減少了冷卻成本。該反應(yīng)器由外筒、催化劑筐以及許多垂直的沸水管，即反應(yīng)器的冷卻管組成。 請叫我小鞋匠 24 —— 床層與冷管 之間的傳熱效率也很高，每噸甲醇能產(chǎn)生 1 噸多蒸汽（在給水預(yù)熱的條件下）。 Topsoe 公司的絕熱式甲醇合成塔與多段激冷式合成塔相比有以下特點： —— 較高的單程轉(zhuǎn)化率。 —— 單系列生產(chǎn)能力大。由于床層阻力降的明顯減 少（比 ICI 軸向型塔減少 24%），所以可增加合成塔高度和減少壁厚，可選用高徑比的塔，以降低造價。軸徑向合成塔的生產(chǎn)能力取決于塔的高度，合成塔過高造成催化劑裝卸困難。本項目甲醇合成塔暫按管殼式甲醇合成塔編制。三塔流程由于采用雙 效精餾，因而降低了冷卻水和熱能的消耗，但設(shè)備投資較高且操作相對較復(fù)雜。 、來源及引進范圍 通過對甲醇生產(chǎn)工藝技術(shù)的比較分析，本項目確定選擇以下工藝技術(shù)： （ 1）煤氣化 殼牌煤氣化工藝和 GSP 粉煤氣化工藝均可以作為本項目的備選 氣化工藝，現(xiàn)階段本項目暫按 GSP 粉煤氣化工藝編制。 （ 2） CO 制備 推薦采用深冷法部分冷凝工藝。 （ 4）甲醇精餾 甲醇精餾采用三塔精餾工藝。 寧波位于我國海岸線中段，浙江寧紹平原東端， 即東經(jīng) 120176。北緯 28176。寧波屬亞熱帶季風氣候，溫和濕潤，四季分明，年平均氣溫 ℃，平均氣溫以七月份最高，為 ℃，一月份最低，為 ℃。而且由于寧波是海港城 市，自 2020 年起秦皇島海事局與寧波海事局簽署了《建立保障電煤運輸船舶安全合作機械協(xié)議書》?，F(xiàn)在，寧波港與秦皇島港每年煤炭運輸量達到近 800 萬噸。進口煤炭全部以一般貿(mào)易方式進口。 除了煤炭資源，寧波的水資源也相對比較充足，化工廠附近都有大小的河流，每年的降雨量也十分可觀。而且寧波港與海外港口的交通發(fā)達，所以甲醇產(chǎn)品出口也是有可行性的。 廠區(qū)布置 從寧波的四季風向來看，夏季盛行東南風，冬季盛行西北風，所以整個廠區(qū)布置的車間布置也依據(jù)這一點來制定的。以下就是本廠的廠區(qū)布置圖。 參考鋼材市場上的價格，同時考慮到鋼材價格上漲因素，當鋼板厚度超過 40mm 時，考慮到加工的難度，在原有價格的基礎(chǔ)上乘以修正系數(shù) 。 下表中給出的價格為設(shè)備到貨的價格，其計算方法采用系數(shù)估算方法。 工藝車間統(tǒng)一建在整個廠的最北面， 并按各個流程以一字排開，這樣可以即可以保證整個工藝流程的連續(xù)性，也可使各個物料的運輸達到最方便、簡單的程度。 而且寧波化工園區(qū)有良好的環(huán)保政策，寧波港擁有完善的液體化學(xué)品碼頭與倉儲設(shè)施。寧波交通發(fā)達，生產(chǎn)的甲醇運輸?shù)絿鴥?nèi)甲醇消費量大的地區(qū)是十分方便的。 1 季度國有企業(yè)進口煤 萬噸，增長 倍，占同期進口總量的 %。進口均價 美元 /噸，小幅下跌 %。自 2020 年起，秦皇島每年輸出煤炭超過一億噸，并以較大的幅度逐年遞增。夏天盛行東南風，冬天盛行西北風。至 30176。至 122176。一方面寧波是沿海地區(qū)的發(fā)達地區(qū)，交通十分發(fā)達，不管是公路還是鐵路，與煤炭源產(chǎn)地都有十分方便的交通網(wǎng)絡(luò)；另一方面是寧波的北侖港也是十分發(fā)達的港口，生產(chǎn)的甲醇產(chǎn)品可以方面遠銷海外。 請叫我小鞋匠 26 （ 3）甲醇合成和壓縮 甲醇合成壓力為 ，甲醇合成塔暫按管殼式甲醇合成塔編制。 為煤氣化配套的空分裝置，采用 1 套制氧能力為 65000 Nm3/h 的空分系列，推薦液氧泵內(nèi)壓縮流程。三塔流程產(chǎn)品純度高，能耗只有兩塔流程的 60～ 70%，而投資只比其高 15%左右，對于大型裝置多采用三塔流程，而兩塔流程則適合中、小型裝置。其比較如下表所示。 總之，上述各種合成塔都有工業(yè)化裝置的業(yè)績，各有優(yōu)缺點，技術(shù)上都是成熟的。 軸徑向合成塔的缺點是催化劑筐需要更換，催化劑裝卸復(fù)雜。 （ 5） Casale 軸徑向混合流合成塔 Casale 開發(fā)的大型軸徑向甲醇合成塔的主要結(jié)構(gòu)特點： —— 環(huán)形的催化劑床頂端不封閉，側(cè)壁不開孔，造成催化劑床層上部氣流的軸向流動 —— 床層主要部分氣流為徑向流動； —— 催化劑筐的外壁開有不同分布的孔 ,以保證氣流分布； —— 各段床層底部封閉，反應(yīng)后氣體經(jīng)中心管流入合成塔外的換熱器 ,回收熱量。 —— 熱量回收好。 —— 反應(yīng)過程按最佳溫度線進行。冷卻管吸收反應(yīng)放出的熱量發(fā)生蒸汽，根據(jù)反應(yīng)的放熱速率和移熱速率，合理選擇冷卻管的數(shù)量和間距，則使反應(yīng)過程按最佳溫度線進行。 —— 整個合成回路（包括循環(huán)壓縮機、熱交換器等）的投資減少近 40%。 與單個管殼式合成塔工藝相比，兩段等溫甲醇合成工藝有以下特點： —— 與單臺反應(yīng)塔相比，第一反應(yīng)器尺寸減少了約 50%。 —— 催化劑時空產(chǎn)率不高，用量較大。 —— 甲醇合成塔設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，催化劑裝卸方便。英國 ICI 公司甲醇合成塔屬于這種形式。結(jié)合本項目的情況，甲醇合成選用 低壓法工藝。本項目推薦采用深冷法分離 CO，而部分冷凝和甲烷洗工藝均可以同時得到高純度的 CO 和氫氣，應(yīng)此兩種工藝均可以采用，最終采用那種工藝將根據(jù)專利費和設(shè)備的報價的情況決定，在本項目中暫按部分冷凝工藝進行編制。 甲烷洗工藝使利用低溫下甲烷對 CO 溶解力強的特點，在洗滌塔中用液態(tài)甲烷洗滌原料氣中的 CO，再通過精餾得到高純度的 CO和氫氣。該法具有 吸收溶液穩(wěn)定性好、選擇性高、 CO 收率和純度高、操作條件溫和等優(yōu)點，但缺點是對原料氣中雜質(zhì)要求苛刻，如原料氣中含有 H2O、 0H2S 及氨時，易與吸收溶液發(fā)生分解反應(yīng)，使溶液吸收能力下降，反應(yīng)常生成 HCl，使設(shè)備腐蝕；如含有不飽和烴，則與吸收溶液反應(yīng)生成聚合物，堵塞管道。再用另一套裝置回收 CO，其純度可大于 96％，回收率約為 70％。 ★變壓吸附法（ PSA法） 變壓吸附法是一種較新的 CO分離工藝，目前在工業(yè)上已得到廣泛采用，利用變壓吸附法可以分離 H O CO CO 等氣體。只需設(shè)置低溫甲醇洗裝置一段吸收系統(tǒng)，在脫硫的同時脫除二氧化碳氣體，與甲醇裝置低溫甲醇洗工序用同一套再生系統(tǒng)。 三種氣化工藝比較如下： 表 殼牌、德士古和 GSP 煤氣化工藝比較 [5] 序號 工藝名稱 殼 牌 德士古 GSP 1 氣化工藝 氣流床、液態(tài)排渣 氣流床、液態(tài)排渣 氣流床、液態(tài)排渣 2 適用煤種 褐煤、煙煤、石油焦 各種煙煤、石油焦 褐煤、煙煤、石油焦 3 氣化壓力 MPa 常用 4 氣化溫度 ℃ 14001600 13001400 14001600 5 氣化劑 氧 氧 氧 6 進料方式 干煤粉 6065%水煤漿 干煤粉 請叫我小鞋匠 20 序號 工藝名稱 殼 牌 德士古 GSP 7 單爐最大投煤量 t/d 5000 2020 720 8 氧氣消耗 ( 每km3CO+H2) 330360 380430 330340 9 碳轉(zhuǎn)化率 % 99 9598 99 10 冷煤氣效率 % 7883 7076 7883 11 煤氣中 CO+H2 % 90 80 90 12 總熱效率 % 98（廢鍋流程） 9095 90（激冷流程） 13 操作彈性 % 50130 70110 50130 14 對環(huán)境影響 低 較低 低 15 工藝技術(shù)先進性和可靠性 先進 較先進 先進 16 工藝技術(shù)可靠性 一般 高 一般 17 投資比較 高 較低 較低 18 設(shè)備國產(chǎn)化程度 較低，引進氣化爐內(nèi)件 高，引進燒嘴、煤漿泵 較低，引進氣化爐 19 制造、安裝周期、工程實施難度 難度大 難度小 難度較小 20 開車運行經(jīng)驗 經(jīng)驗少 經(jīng)驗豐富 經(jīng)驗少 21 達標達產(chǎn)時間 預(yù)計較長 短 預(yù)計較短 從以上三種氣化工藝的特點可以看出，殼牌和 GSP 均屬于粉煤氣化工藝，與德士古水煤漿氣化工藝相比，在煤種適應(yīng)性、氧氣消 耗、碳轉(zhuǎn)化率、熱效率等方面占有一定的優(yōu)勢，但在技術(shù)的可靠性、投資、國產(chǎn)化、工程實施、生產(chǎn)經(jīng)驗等方面不如德士古氣化工藝 [5]。氣化污水少，有害組分低，容易處理，可達標排放。 ★熱效率高，冷 煤氣效率為 78%83%，其余 1