【正文】 壓甲醇合成工藝及反應器 Lurgi 低壓甲醇合成工藝采用列管式反應器， CuO／ZnO 基催化劑裝填在列管式固定床中，反應熱供給殼程中的飽和鍋爐水產生中壓蒸 汽，反應溫度通過控制反應器殼程中飽和水的壓力來調節(jié)，操作溫度和壓力分別為 250～260℃和 5～ 10MPa。 對甲醇合成工藝來講，甲醇合成反應器是其核心設備，甲醇合成反應器的形式基本決定了甲醇合成工藝的系統(tǒng)設置，在選擇甲醇合成工藝中，要考慮合成反應器的操作靈活性、操作靈敏性、催化劑的生產強度、操作維修的方便性、反應熱的回收利用等因素，對于大型的單系列甲醇裝置，還必須要考慮運輸的方便性和可能性。 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、工藝流程和主要設備的發(fā)展到現在已相當完善，但世界各國仍在不斷地開發(fā)研究新型催化劑、新的合成工藝和新型反應器。由于工業(yè)合成甲醇成本低，產量大，促進了甲醇工業(yè)的迅猛 發(fā)展。 LOCAT 法工業(yè)化于 1976 年，該法流程簡單。 加拿大 Delta 公司的 MCRC 硫回收工藝是一種亞露點Claus 轉化，即改變了常規(guī) Claus 反應的平衡條件，在低于硫的露點下操作，三級 MCRC 轉化，硫回收率可達 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 公司開發(fā)的超級克勞斯硫回收工藝，XXXX 工程科技有限責任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 29 一改以往單純增加轉化級數來提高 H2S 的方法，在兩級普通克勞斯轉化之后，第三級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 99%以上，在國內外已有多套工業(yè)裝置。 林德（ Linde）公司開發(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 3～ 7%（ Vol%），此工藝目前有多套工業(yè)化裝置。另外，實行中間節(jié)流后，單位質量工質的制冷量增大，節(jié) 省了氨蒸汽進入一級壓縮的壓縮功，達到了省功的目的。 為提高制冷循環(huán)的經濟性，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)能型雙級離心式壓縮制冷循環(huán)，工藝流程中帶有“中間省功器”。 c）氨壓縮制冷 氨制冷裝置是以氨為制冷劑通過制冷壓縮機及輔機由壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個過程組成制冷循環(huán)，為低溫XXXX 工程科技有限責任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 27 甲醇洗裝置提供冷量。同時該技術由大連理工大學提供工藝包，也被德州化肥廠國產化大化肥項目、渭河化肥廠 20 萬噸甲醇項目、以及湘火炬甲醇項目先后予以采用。系統(tǒng)冷量全部由外部提供，操作調節(jié)相對靈活。 在甲醇溶劑循環(huán)回路中設置甲醇過濾器，除去 FeS、NiS 等固體雜質，防止其在系統(tǒng)中積累而堵塞設備和管道。 目前，國外低溫甲醇洗工藝國外有林德工藝和魯奇工藝二種流程，二者在基本原理上沒有根本區(qū)別，而且技術都很成熟。 XXXX 工程科技有限責任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 24 NHD(或 Selexol)溶液對 CO H2S 等均有較強的吸收能力，采用這種技術可將合 成氣中的 CO2 脫至 %以下，H2S 小于 1ppm，但對 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脫除，使得流程復雜，另外其溶劑昂貴，吸收能力比甲醇低，因而，溶劑循環(huán)量大，操作費用較高，該法的優(yōu)點在于設備無腐蝕，可采用碳鋼設備，整個工藝投資較少。 部分變換的催化劑 裝填量約 51m3，在進變換之前水煤氣首先經過氣液分離器、煤氣過濾器除去氣體中雜質和液體，然后經過預熱器加熱到一定溫度進入變換爐。兩種工藝各有優(yōu)點： 部分變換的優(yōu)點是由于部分氣體進變換爐，氣量少，氣體中水 /汽比高（約 ），變換反應推動力大，催化劑用量少，其中經變換氣體中的有機硫約 95％以上可轉化為H2S； H2/CO 的調整靠配氣，容易調整，變換爐及粗煤氣預熱器設備??；缺點是有部分粗煤氣不經變換，其中的有機硫未能部分轉化為無機硫，但是如果采用低溫甲醇洗凈化，有機硫也能完全脫除。 XXXX 工程科技有限責任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 22 目前世界上大型煤氣化裝置產生的合成氣凈化采用低溫甲醇洗技術較為普遍；采用 NHD 技術的裝置很少， NHD凈化大都用于中小型裝置。該技術成熟可靠，能耗較低，氣體凈化度高，可將 CO2 脫至 10ppm 以下，H2S 小于 。由于流程短，能耗低，故水煤漿氣化配耐硫變換是最佳選擇。另外 H2 與 CO 的比例也不能滿足甲醇合成的需要，因而粗煤氣需經部分變換調整 H2/CO、除去多余 COH2S、 COS 等凈化過程方可進行甲醇合成。 g) 灰水處理 現有的生產裝置中灰水處理流程有三種：四級閃蒸、三級閃蒸加汽提及二級閃蒸。 f) 氣化爐規(guī)格 氣化爐的規(guī)格有φ 和φ 兩種，可根據合成氣規(guī)模確定。本項目氣化采用激冷流程。由于尚無大的以煤為原料的 BGL 氣化爐的數據和運行經驗，故上表中仍暫列傳統(tǒng)魯奇爐的數據。此外，該技術國內支撐率高，生產運行管理經驗多，風險少，故推薦做為本項目的氣化工藝技術。可利用粉煤，原料利用率高； 三廢量小，污染環(huán)境輕，廢渣可做水泥原料； 該技術在世界上已有 7 套裝置運行，其中我國有 4 套；同時 2021 年，中國在建的德士古裝置有 7 套。該技術由于是水煤漿進料，大量水份要進行氣化，因而以單位體積的 (CO+H2)計的煤耗和氧耗均比 Shell 氣化高。但從實際建設情況看，氣化爐供貨周期不少于 18 個月，關鍵設備國產化率低，使得 Shell 氣化裝置投資高，建設周期長，國內并無運行經驗，因此也加大了投資的風險。用 Shell 氣化制甲醇合成氣要增加一套凈化合成氣增壓機；由于變換氣進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。采用干粉氣化，氧耗量較低，但需要氮氣密封，氣化壓力不能太高；氣化爐（帶廢鍋）結構復雜龐大；設備費及專利費均較高。這一系列科研成果得到了化工部科技司、國家科委的大力支持和技術鑒定，為今后我國水煤漿氣化工程應用奠定了基礎，也為工程設計提XXXX 工程科技有限責任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 14 供了基礎數裾。 原化工部臨潼化肥研究所（現西北化工研究院）早在60 年代末就已開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。由于該技術中試試驗時間較短，大型裝置未投產驗證，有一定的風險。主要的缺點也是有效氣體成分較低、且含氮高，氣化壓力低、單爐產氣量小。氣化爐無爐篳，空筒氣化，操作可靠，氣化爐運轉率可達 92%。碳轉化率為 90%。其煤種適應性廣，操作溫度約為 1000℃，反應壓力為 (G)。該技術在國外已被淘汰。該技術壓力較低，建有生產燃料氣的裝置，目前沒有生產合成氣的裝置。此技術經過英國煤氣公司和魯奇公司聯合攻 關，開發(fā)一種新爐型 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，污染問題也有所改善。然而，以煤為原料的大型甲醇生產裝置，則產品成本較低，且有成熟技術，可以與國外廠家相競爭。近年來，美國的天然氣價格上漲幅度較大，由 元 /Nm3 漲到 元 /Nm3， 2021～ 2021 年已先后關閉 340萬噸甲醇生產能力。 國外大型甲醇裝置大多采用以天然氣為原料的生產路線，主要原因除了一次性投資較低外，也與國外的天然氣價格低有關。在甲醇生產裝置中，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，甲醇生產原料路線的選擇，主要是對合成氣制備所用原料以及工藝路線的選擇。 中華人民共和國國家標準工業(yè)甲醇（ GB33892） 項 目 指標 優(yōu)等品 一等品 合格品 色 度 （ 鉬 鈷 ） ， ≤ 5 10 密度（ 20℃）， g/cm3 溫 度 范 圍 （ 0 ℃，101325Pa） , ℃ 沸程（包括 177。XXXX 工程科技有限責任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 1 生產規(guī)模及產品方案 ..................................................................... 3 生產規(guī)模及產品方案 .................................3 產品、副產品質量指標 ...............................3 工藝技術選擇 ................................................................................ 7 原料路線確定 .......................................7 工藝技術方案比較與選擇 .............................9 技術來源及引進意見 ...............................44 主要操作條件 ............................................................................... 46 甲醇裝置工藝流程 ....................................................................... 49 氣化 .............................................49 變換 .............................................51 低溫甲醇洗 .......................................52 甲醇合成及精餾 ....................................56 空分裝置 .........................................58 工藝流程圖 .......................................60 自控水平 .................................................................................... 61 .........................61 XXXX 工程科技有限責任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 2 甲醇裝置對自動控制的要求 ..........................62 甲醇生產過程自動控制水平及儀表選型原則 ............63 ...............................67 保證自動控制系統(tǒng)運行的主要安全技術措施 ............67 設備成套供 貨儀表 ..................................68 .........................69 主要設備選擇 ................................................................................ 71 主要設備的選擇 ....................................71 主要設備清單和來源 ................................72 關鍵設備選型說明 ..................................72 消耗指標 ........................................................................................ 78 甲醇工藝裝置消耗定額 ..............................78 空分裝置消耗定額 .................................79 裝置界區(qū)內的公用工程設施 ....................................................... 81 總圖運輸 .........................................81 給水排水 .........................................83 供電 .............................................91 電信 .............................................98 XXXX 工程科技有限責任 公司