【正文】 放。魯奇氣化爐生產(chǎn)能力大、煤種適應(yīng)性廣，主要用于生產(chǎn)城市煤氣。以上三種氣化工藝技術(shù)比較如下： 國(guó)外不同氣化工藝技術(shù)性能比較表 項(xiàng)目 Texaco 法 Sell法 Lurgi法 氣化爐參數(shù) 爐膛內(nèi)徑 /m φ φ φ 氣化爐爐體高度 /m 氣化煤種 低灰熔 類煙煤 煙煤 褐煤，煙煤 入爐煤粒度 mm 占 70% 占 90% 550 入爐煤含水量 % （質(zhì)量系數(shù)） 3040 13 氣化爐進(jìn)煤量 /t kg1(煤 )] 干煤氣組成 /(v%) H2 3536 2628 3839 55 CO 4546 6163 1518 CO2 1718 3132 CH4 1012 N2+Ar O2 CO+H2 8082 8992 5357 干煤氣的低熱值 /MJ 國(guó)內(nèi)可以用于工業(yè)生產(chǎn)的煙煤氣化工藝技術(shù)是灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)和恩德爐粉煤氣化技術(shù)。吉林長(zhǎng)山化肥集團(tuán)公司建設(shè)的 2臺(tái)恩德粉煤流化床氣化裝置于 2020年 12月投產(chǎn)。恩德爐要求使用活性高的褐煤、長(zhǎng)焰煤、氣煤作原料，對(duì)揮發(fā)份低于 20%的瘦煤、貧煤和揮發(fā)份低于 10%的無(wú)煙煤則不適用。華東理工大學(xué)會(huì)同魯南化肥廠等單位合作開發(fā)了水煤漿四噴嘴撞擊流氣化技術(shù)，該技術(shù)氧耗、煤耗比德士古氣化技術(shù)低，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá) 98％，有效氣體成分（ CO＋ H2） 83～ 85％，這些指標(biāo)均比德士古氣化技術(shù)高。這一系列科研成 果得到了化工部科技司、國(guó)家科委的大力支持和技術(shù)鑒定，為今后我國(guó)水煤漿氣化工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，也為工程設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)數(shù)裾。到富氧連續(xù)氣化技術(shù)的發(fā)展，本項(xiàng)目留有空分和煤氣化裝置改造預(yù)留場(chǎng)地。型煤加工工藝有冷壓成型和熱壓成型兩大類，冷壓成型又可分為無(wú)粘結(jié)劑和有粘結(jié)劑成型，無(wú)粘結(jié)劑成型主要用于年輕褐煤的成型。且煤棒制作時(shí)加入的粘結(jié)劑用量一般為 4%左右，而煤球粘結(jié)劑加入量為 5%以上，粘結(jié)劑含量高，一方面增加了型煤生產(chǎn)成本 ，另一方面降低了型煤的固定碳含量，不利于制氣。國(guó)內(nèi)多家化肥企業(yè)型煤生產(chǎn)均采用原料粉煤加工生產(chǎn)煤棒，加工工藝采用有粘結(jié)劑冷壓成型工藝，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 吹風(fēng)：空氣由鼓風(fēng)機(jī)加壓后送入爐底，與燃料層燃燒放熱，熱量存于炭層。 二次上吹：過(guò)程同一次上吹，使用蒸汽吹凈置換爐下部和管道中的煤氣，以免在進(jìn)行下一制氣循環(huán)時(shí)，形成空氣和煤氣混合物而引起爆炸。 造氣爐渣、煤灰由螺旋給煤機(jī)送入三廢流化混燃爐下部與換熱后 120℃左右的一次空氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)，使三廢流化混燃爐內(nèi)溫度升高，待爐內(nèi)溫度＞ 650℃以上時(shí)，才可先通入合成放空氣與換熱后 120℃左右的二次空氣，一并進(jìn)入無(wú)焰燃燒器，再進(jìn)入爐內(nèi)燃燒。 余熱鍋爐產(chǎn)的中壓過(guò)熱蒸汽經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)或 6000kw背壓發(fā)電機(jī)發(fā)電，低壓蒸汽供造氣裝置使用。本研究選擇 3臺(tái)生產(chǎn)能力為1015t/h的加長(zhǎng)型的破碎機(jī)并聯(lián)運(yùn) 行，減少入料量，加強(qiáng)破碎效果。雙軸攪拌機(jī)電機(jī)功率 18kW，外型尺寸為 3600X1300X700（ LBH），生產(chǎn)能力為 1520t/h，又?jǐn)U產(chǎn)的余地。本研究選擇 7臺(tái) ZMJ30改進(jìn)型煤棒機(jī)，外型尺寸為 3000X2500X900（ LBH），電機(jī)功率 110kW，生產(chǎn)能力為 56t/h。烘干爐由主塔體、上部加料組件、卸料器組件、護(hù)欄平臺(tái)、外風(fēng)道、電控裝置等組成，烘干爐外形尺寸為 7500X2500X10800（ LBH）。 Ⅰ期合成氨裝置 煤氣爐臺(tái)數(shù)計(jì)算： 合成氨裝置（甲醇按照 1： 1折氨） φ 2800煤氣爐小時(shí)產(chǎn)半水煤氣按 7500N 3m 計(jì) )( 4 臺(tái)?? ?? 510 選 18臺(tái)， 16開 2備。本設(shè)計(jì)合成氨系統(tǒng)選用 D600造氣爐鼓風(fēng)機(jī) 6臺(tái)， 5開 1備。 燃燒爐采用立式中燃式、內(nèi)置式高溫噴頭燃燒爐；廢熱鍋爐采用水管，現(xiàn)場(chǎng)組裝式鍋爐。 半水煤氣出氣柜后采用靜電除焦塔除掉半水煤氣中的塵埃、油霧等細(xì)微粒。 2).電除塵工藝流程簡(jiǎn)述 從造氣工序洗氣塔來(lái)的半水煤氣，經(jīng)半水煤氣柜進(jìn)口水封，進(jìn)入半水煤氣柜，半水煤氣在氣柜中充分混合、穩(wěn)壓后，經(jīng)半水煤氣柜出口水封 去電除塵裝置；半水煤在電除塵器中除去殘余粉塵微粒及焦油，再進(jìn)入煤氣鼓風(fēng)機(jī)升壓到 49kPa后送至脫硫工段。選用 4臺(tái)， 3開 1備，滿足要求。催化劑有：栲膠、 88 PDS、 ADA、 MSQ、 KCA等。硫磺回收采用連續(xù)熔硫工藝回收硫磺，該工藝操作簡(jiǎn)單、無(wú)污染。 3).主要設(shè)備選擇 ① ．脫硫塔 本項(xiàng)目半水煤氣中硫化氫含量高，為保證脫硫效果，同時(shí)又減少占地，選用高塔三段高效填料脫硫塔，延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行周期，防止堵塔。兩相流體被高速分散而處于高度渦流狀態(tài)，空氣呈氣泡狀態(tài)分散于液體中，從而使脫硫液的吸氧速度大為增加，傳質(zhì)過(guò)程大為強(qiáng)化，在較短的時(shí)間內(nèi)即可完成再生過(guò)程。 一氧化碳變換 目前我國(guó) CO變換工藝主要有兩種，一種為中串低變換，另一種為全低變。其操作溫度比中變催化劑降低 100℃以下（平均值），故蒸汽用量很低，節(jié)能效果好。 根據(jù)上述各工藝的特點(diǎn)，結(jié)合本項(xiàng)目醇 /氨比較高（ 1： 4），一段入口蒸汽比較低的特點(diǎn)，考慮到投資、節(jié)能、技術(shù)成熟性等，本設(shè)計(jì)擬采用 CoMo系全低變 CO變換工藝。 離心式壓縮機(jī)則是適用于打氣量大的工況，具有單機(jī)能力大，占地小，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)無(wú)脈沖，維修少，無(wú)需設(shè)備機(jī)，可用蒸汽透平驅(qū)動(dòng)以提高能量轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點(diǎn)，但投資較高，國(guó)內(nèi)外大型合成氨裝置如年產(chǎn) 30萬(wàn)噸合成氨將蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)與化工裝置緊密結(jié)合在一起，都采用離心式壓縮機(jī)。 變換氣脫碳工藝技術(shù)方案的比較和選擇 515 工業(yè)生產(chǎn)中脫除 CO2的方法分為干法和濕法。本設(shè)計(jì)選用變壓吸附法脫碳。根據(jù)甲烷化催化劑對(duì)硫化物的要求，進(jìn)入甲烷化爐的氣體中總硫化物的含量應(yīng)小于 。而精脫硫都采用干法脫硫。中變、高溫水解由于要消耗較多的熱量，且需高溫?zé)嵩?，如果不?CS2特別高而不采用。再通入加熱器加熱至 60℃進(jìn)入精脫硫塔，該塔內(nèi)裝有水解催化劑，再水解催化劑作用下，進(jìn)行 COS + H2O → H2S + CO2反應(yīng)。它包括去除凈化后合成氣體少量 CO、 CO2的精制等等。氣體凈化度低，部頒標(biāo)準(zhǔn)要求凈化氣中 CO+CO225PPm，實(shí)際上不少?gòu)S超過(guò)此指標(biāo)。 甲烷化精制工藝在上世紀(jì) 60年代新引進(jìn)中國(guó)后，在一些以天然氣、油為原料的合成氨廠普遍推廣應(yīng)用。 甲烷化精制工藝的特點(diǎn)在于工藝簡(jiǎn)單，操作管理容易，工藝自動(dòng)化水平高，生產(chǎn)穩(wěn)定，氣體凈化度高，經(jīng)精制后的氣體中 CO+CO2＜ 10PPm。這樣大大提高了甲烷化精制工藝的競(jìng)爭(zhēng)能力。 低溫甲醇洗精制工藝的操作溫度為－ 40～－ 50℃，由于溫度低，壓力高，對(duì)設(shè)備、管道等材質(zhì)要求高，由于需回收冷量工藝流程復(fù)雜，且該技術(shù)需向國(guó)外購(gòu)買專利，投資大。 （ 5）雙甲氣體精制工藝 雙甲氣體精制工藝，即甲醇串甲烷化氣體凈化工藝，目前已進(jìn)一步發(fā)展成為醇烴 518 化工藝。出甲醇塔氣體經(jīng)分離去甲醇后，氣體進(jìn)入甲烷化（或烴化）裝置。其二可獲得部分甲醇產(chǎn)量。 同時(shí)由于在高壓下操作，裝置投資很大。本報(bào)告從一次投資、工藝流程操作管理繁簡(jiǎn)等因素綜合考慮，擬選用醇烴化精制工藝。 4） 醇烴化后設(shè)置氨冷器，將氣體溫度降到 58℃，使氣體中水蒸汽含量降到34ppm，后續(xù)再經(jīng)水分離器分離，將水蒸汽進(jìn)一步降至 5ppm 以下。 7）便于管理，可實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化全生產(chǎn)過(guò)程。此外，三套管內(nèi)件由于軸向床層高、阻力大；雙層并聯(lián)單管并流內(nèi)件雖然阻力比較小，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，更換觸媒比較困難。 Ⅲ J型氨合成塔內(nèi)件是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)科技成果推廣計(jì)劃項(xiàng)目，榮獲《國(guó)家科技進(jìn)步 521 二 等獎(jiǎng)》，被評(píng)為 1996年度國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品。 合成系統(tǒng)是以合成塔內(nèi)件為中心，以產(chǎn)量高，能耗低和投資少為目標(biāo)函數(shù)，將系統(tǒng)分為三個(gè)“子系統(tǒng)”，即反應(yīng)系統(tǒng)，冷熱回收系統(tǒng)，采用高效換熱、分離技術(shù)，以優(yōu)化熱回收、冷回收系統(tǒng)，在優(yōu)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)總體流程及參數(shù)進(jìn)行全局協(xié)調(diào)優(yōu)化。由于本設(shè)計(jì)采用了Ⅲ J型的氨合成塔內(nèi)件，合成系統(tǒng)的阻力約為 MPa，采用南化機(jī)生產(chǎn)的電機(jī)生產(chǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)離心式循環(huán)機(jī)比較合理。 膜分離法即中空纖維分離技術(shù)，又稱為普里森法（ Prism）。此法的特點(diǎn)是產(chǎn)品回收率及純度高，但投資較上述兩種方法高。在操作可靠性方面，兩者相當(dāng)，變壓吸附由于切換閥動(dòng)作頻繁，因而對(duì)其性能要求較高，現(xiàn)在西南化工研究院和華西自動(dòng)化研究所表示對(duì)其提供的裝置，其切換閥壽命可達(dá) 10～ 15年；而膜分離法由于無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備和頻繁的閥門切換，使得其運(yùn)行可靠性極高。設(shè)計(jì)工況按 35℃冷凝， 10℃蒸發(fā)進(jìn)行。綜合考慮，本項(xiàng)目采用螺桿壓縮機(jī)。 氨貯罐 為調(diào)節(jié)液氨生產(chǎn)，本報(bào)告設(shè)計(jì)了冷凍及氨貯罐工序，冷凍工序給氨合成提供冷量。 從醇烴化工段出來(lái)的精制氣壓力為 MPa，進(jìn)入六級(jí)壓縮，升壓至 25MPa送至合成工段。 變換爐內(nèi)分三段，煤氣進(jìn)入變換爐 后進(jìn)入抗毒劑，在此將煤氣中的有害雜質(zhì)除去， 524 而后進(jìn)入變換催化劑層，在此將煤氣中部分 CO與水蒸汽反應(yīng)生成 CO2及 H2，同時(shí)使氣體溫度升至約 360～ 370℃。經(jīng)第三段變換后變換氣中 CO含量達(dá)到 5%左右，溫度 230℃?；厥疹A(yù)熱后的變換氣，經(jīng)冷卻至常溫，分離去冷凝水后去變換氣脫硫。為方便管理、方便采購(gòu)，減少原材料品種，變換氣脫硫工藝與水煤氣脫硫相同。 再 進(jìn)入加熱器加熱至 60℃進(jìn)入精脫硫塔， 該塔 內(nèi)裝有水解催化劑，在水解催化劑作用下， COS+H2O→H 2S+CO2。 醇烴化 壓縮機(jī)送來(lái)的 ，首先通過(guò)醇化 A塔與內(nèi)件環(huán)隙進(jìn)入醇化預(yù)熱器（管間），提溫至 160℃～ 180℃進(jìn)醇化塔 A(B)，經(jīng)塔內(nèi)換熱器加熱至 210℃～ 230℃。 氨合成 經(jīng)醇烴化后高度精制的氣體（ CO+CO2）在 12ppm以下，經(jīng)壓縮機(jī) 6段壓縮后，壓力為 ,油分后水汽含量在 5ppm以下，在氨分之前補(bǔ)入合成循環(huán)氣，經(jīng)氨分、冷交后循環(huán)氣進(jìn)入油分離器，分離油污后分成兩股：一股約 15%～ 25%，從合成底部進(jìn)入 (一進(jìn) )經(jīng)環(huán)隙由下而上從塔頂部出來(lái)，和從熱交出來(lái)一部分被加熱的氣體混合進(jìn)入冷管束（約占總氣量的 30%～ 40%），被管外反應(yīng)熱氣加熱后，進(jìn)入第一、二段床層之間的氣體混合器內(nèi)。 流程特點(diǎn)： 分流進(jìn)塔 未 反應(yīng)氣分兩路進(jìn)塔，一路經(jīng)塔外換熱器管外預(yù)熱，經(jīng)塔內(nèi)換熱器管間、中心管，到達(dá)催化床層第一段；另一路經(jīng)環(huán)隙直接進(jìn)冷管束，兩路在第一、二段間的菱形混合器混合降溫后再往下反應(yīng)。 ⑶、 配置全分流進(jìn)塔外部流程，系統(tǒng)阻力比傳統(tǒng)流程小。因而使換熱器冷端熱氣溫度較高，達(dá) 105℃～110℃。 水冷后氣體直接進(jìn)冷交管間，往下在冷交下部分離 達(dá)到邊冷卻邊冷凝，液氨在重力和離心力作用下往下分離，提高了分離效果，節(jié)約冷凍量。預(yù)精餾塔頂餾出物依次經(jīng)預(yù)精餾塔冷凝器、膨脹氣冷卻器冷卻到 35℃后，粗甲醇中輕組分等雜質(zhì)在膨脹氣冷卻器被分離后排出。加壓精餾塔塔底餾出液 135℃，送常壓塔。 甲醇精餾工序臨時(shí)停車時(shí)，醇烴化工序生產(chǎn)的粗甲醇，進(jìn)入粗甲醇貯罐中貯存。 冷凍站 從合成工段氨冷器來(lái)的氣氨經(jīng)氨壓縮機(jī)壓縮，再經(jīng)水冷后送液氨貯槽，再送往氨合成以提供冷量。 原料、動(dòng)力消耗（以每噸氨計(jì)） 序號(hào) 名稱 單位 規(guī)格 消耗量 備注 1 原料粉煤 kg 原煤 1800 2 冷卻水 3m 435 3 新鮮水 3m 11 4 電 kWh 1000 5 回收燃料氣 3m （標(biāo)） 142 530 合成甲醇工藝技術(shù)方案 合成甲醇生產(chǎn)工藝路線確定的原則 本報(bào)告甲醇生產(chǎn)工藝路線為：以煤為原料，采 用固定層型煤氣化，在常壓條件下制得水煤氣。 工藝技術(shù)方案的比較和選擇 變換 以煤為原料生產(chǎn)甲醇的原料氣只需部分變換，以控制合成氣中各 有效組份的比例， 得到 (H2CO2)/(CO+CO2)=～ 。與使用 FeCr系催化劑相比，每噸甲醇可節(jié)省蒸汽、節(jié)省循環(huán)水 13m3。 與水煤氣脫硫工藝相似，變換氣脫硫也采用栲膠法脫硫工藝，再生采用目前較為普遍的噴射再生，利用溶液自身余壓，在變脫噴射再生槽內(nèi)完成。濕法脫硫，屬氣體粗脫硫范疇，一般可分為物理吸收和化學(xué)吸收二種，常用物理吸收方法有低溫甲醇洗、NHD工藝等；常用的化學(xué)吸收方法有栲膠、 ADA、 MDEA工藝等。常用的工藝有 MEA法、熱鉀堿法等。再生采用減壓閃蒸及氣提出酸性氣。再生除減壓閃蒸、氣提外，還需熱再生才能將酸氣徹底釋放出來(lái)。而較常使用的有： MDEA脫硫、 MDEA脫碳， NHD（ Selexol）脫硫、 NHD（ Selexol）脫碳、低溫甲醇洗脫硫脫碳。 以下將幾種常用 在大型工業(yè)化裝置的酸性氣體脫除技術(shù)說(shuō)明如下： 1) MDEA脫硫、脫碳工藝 MDEA即 N－甲基二乙醇胺的英文縮寫。因此，不宜采用 MDEA溶液脫硫、脫碳。目前，國(guó)內(nèi)已廣泛采用該工藝，該工藝國(guó)內(nèi)在建最大能力為淮南 18萬(wàn)噸 /年合成氨裝置。 (4)溶劑對(duì)碳鋼 等金屬材料無(wú)腐蝕性