【正文】 年 月 日 教學系畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)指導小組意見 簽字（蓋章） 年 月 日 學院畢業(yè)實踐環(huán)節(jié)指導委員會審核意見 簽字（蓋章） 年 月 日 說明： 以上各欄必須按要求逐項填寫。 煤炭氣化作為重要的煤炭潔凈轉(zhuǎn)化技術(shù)，在生產(chǎn)化工合成氣 (合成氨、甲醇 )、工業(yè)燃料氣、城市煤氣等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。從氣化爐出來的煤氣往往夾帶粉塵、硫化物等，這些物質(zhì)不僅對下游設(shè)備產(chǎn)生損壞，影響工藝的正常操作，而且如排放到大氣中，會對環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染，因此煤氣的凈化及脫硫是煤炭氣化技術(shù)得以順利利用的關(guān)鍵技術(shù)之一。 1991 年北京煤化所開展高溫煤氣凈化和脫硫技術(shù)研究。此外，該工藝還廣泛應(yīng)用于甲醇合成、基合成、工業(yè)制氫、城市煤氣和天然氣脫硫等生產(chǎn)裝的凈化工藝中。隨著低溫甲醇洗工藝的在工業(yè)化裝置的廣泛應(yīng)用，針對不同的原料和氣化方法，魯奇公司和林德公司又開發(fā)出了多種工藝流程，通過不斷的對原有流程的優(yōu)化和設(shè)備的改進，使整個低溫甲醇洗流程的效率更高，能量利用更為充分和合理。近期魯奇公司新設(shè)計的低溫甲醇洗裝置將相關(guān)設(shè)備組合為一體，依靠液位和重力輸送液體，減少了機泵和管道的數(shù)量和裝置投資費用。在甲醇溶液循環(huán)回路中設(shè)置甲醇過濾器，除去 FeS、 NiS 等固體雜質(zhì)，防止其在系統(tǒng)中積累而堵塞設(shè)備。目前國內(nèi)已有多套大型酸性氣體凈化裝置采用了低溫甲醇洗工藝，有的裝置已運行 近 20 年，在設(shè)計、施工、安裝、操作等方面都積累了豐富的經(jīng)驗。在中石化湖北化肥分公司的低溫甲醇洗設(shè)計中，魯奇公司僅提供了工藝軟件包，由蘭州設(shè)計院自行完成了基礎(chǔ)設(shè)計和詳細 設(shè)計。這些設(shè)備不僅使用了國內(nèi)目前難以掌握的 低溫鋼材料的加工技術(shù)，而且體積龐大，單臺設(shè)備最大直徑為Φ 2300 mm，長 55000 mm,質(zhì)量為近百噸。該裝置采用 3 臺并聯(lián)操作 的吸收塔，共用1 套再生系統(tǒng)，可同時生產(chǎn)氨合成氣、甲醇合成氣和羰基合成氣，屬國內(nèi)外首創(chuàng)，達到國際先進水平。世界上第一套低溫甲醇洗工業(yè)化裝置于 1954 年建于南非薩索爾。 甲醇的物理性能 密 度： 810 kg/m3(0℃ ) 蒸汽壓： kPa (20℃ ) 粘 度： 103Pa (c) 甲醇的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性好，粘度小，腐蝕性小。 (b) 為降低 能耗、回收冷量，換熱設(shè)備特別多 (約 30 臺 )，流程 復雜，投資費用較大。該技術(shù)以能耗低、凈化度高等特點，受到了使用廠家的普遍好評，目前，國內(nèi)還有許多廠 家正準備采用 NHD脫硫脫碳技術(shù)。 s 分 子 量： 250~270 毒 性： 無 NHD 工藝特點 (1) 優(yōu)點 (a) 具有選擇吸收 H2S 和 CO2的能力，在常溫下采用較低的循環(huán)量實現(xiàn)對 H2S 的選擇性吸收，然后再在較低溫度下實現(xiàn)對 CO2的吸收。 (d) 采用 NHD 脫硫脫碳流程短，操作方便。 兩種工藝特點比較 (1) 總體說來，兩者吸收能力均較大，但低溫甲醇洗吸收能力更大。另外，低溫甲醇洗對氣 體中的有機硫等雜質(zhì)吸收能力也很強，而 NHD對 COS的吸收能力較差，脫硫前需設(shè)置有機硫水解工序。 (4) 低溫甲醇洗的的溶劑價廉、易得但有毒。而 NHD 工藝流程相對簡單，其操作溫度在 5150℃之間，普通碳鋼即可滿足要求。經(jīng)估算，對于年產(chǎn)合成氨 30 萬 t 的粗煤氣凈化工藝， NHD 與低溫甲醇洗工藝相比，年操作費用約高 700萬元。酸性氣體的脫硫脫碳可在兩個吸收塔或同一個塔內(nèi)分段選擇 性地進行，且回收的 CO2純度能滿足尿素生產(chǎn)的需要，從富含 H2S 的尾氣中可直接回收硫磺。低溫甲醇洗裝置雖然一次性投資費用較高，但由于生產(chǎn)運行中 的能耗低，凈化度高，因而在長期運行的總體經(jīng)濟性方面仍然優(yōu)于 NHD工藝，這也是目前有較多的新建裝置選用該工藝的原因。此外，甲醇具有毒性，給操作和維修帶來一些困難，這些都是該工藝的不足之處。為了盡可能保證煤氣的凈化效果，進行了大量實驗研究，尋找到了較適宜的操作參數(shù)變化范圍，為生產(chǎn)高質(zhì)量的城市煤氣奠定了基礎(chǔ)。 溫度 在低溫甲醇洗工藝中，影響硫化物脫除效果的最重要因素是溫度。同時，提高壓力還可以增加液體對氣體的吸收能力。 甲醇的質(zhì)量 進入低溫甲醇洗滌塔的甲醇純度，包括甲醇的含水量、甲醇中硫化物和二氧化碳的濃度等，對硫化物的吸收效果都有重要影響。 粗煤氣中的氨含量 入口粗煤氣中的氨含量對低溫甲醇洗滌的工況與效果產(chǎn)生重要影響。因此凈煤氣中有機硫都能達到工藝控制指標。經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn)，通過兩種方式配合使用，可以保證 55℃的甲醇洗滌條件。 壓力的選擇 盡管低溫甲醇洗滌的壓力是由氣化爐的操作壓力決定的，但是控制系統(tǒng)壓差的增大對吸收過程有利。經(jīng)過一系列工業(yè)實驗研究，在低溫甲醇洗工藝中，當原料氣量為 40 00076 000 m3/h 時，甲醇的循環(huán)量控制 150250 t/h 是比較適宜的。尤其嚴重的是，當甲醇中硫化物較高時，甲醇中的硫化物將揮發(fā)到凈化氣中，直接導致凈化氣體不合格，硫化物超標。結(jié)合城市煤氣與合成甲醇聯(lián)產(chǎn)的實際情況，如果需要用變換前的原料氣調(diào)整煤氣中的CO 含量時，可以考慮調(diào)整工藝條件降低變換的效率，使 CO 變換率降低，以滿足煤氣 CO濃度的要求。羰基鐵的生成對生產(chǎn)十分不利。腐蝕的 出現(xiàn)是客觀而又連續(xù)的，我們能否找到一種抑制腐蝕發(fā)生的方法呢 ? 德國黑水泵廠是原東德時期建的一個大型煤加壓氣化廠，煤氣凈化采用的是低溫甲醇洗工藝，該工藝采取了防腐措施，方法是在 D20塔 (甲醇水塔 )中部加入 NaOH 溶液，經(jīng)過多年的運行發(fā)現(xiàn)換熱器得到了很好的保護。 加入 HaOH 溶液可以防腐，加入多少比較合適呢 ?德國林德公司經(jīng)研究得出以下結(jié)論：在有機溶劑中堿性物質(zhì)的濃度維持在。 綜上所述，低溫甲醇洗系統(tǒng)中確實存在著腐蝕現(xiàn)象，以甲醇水塔和熱再生塔的換熱器為最甚，有效的措施有兩種，第一種是更換材質(zhì)將碳鋼換成不銹鋼；第二種是加入堿性溶液。該工藝技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛。用少量的脫碳富液脫硫，不僅簡化了流程，而且容易得到高濃度的 H2S 餾分，并可用常規(guī)克勞斯法回收硫磺。此外，該工藝氣體損失量小， C2O 純度高、產(chǎn)量大。 5 低溫甲醇洗工藝的發(fā)展和 改進 林德低溫甲醇洗和魯奇低溫甲醇洗 林德和魯奇低溫甲醇洗的技術(shù)基礎(chǔ)都是采用冷甲醇作為溶劑脫除酸性氣體。 魯奇低溫甲醇洗配置在謝爾氣化或魯奇煤氣化的下游，流程的安排為氣化 —— 脫硫 —— 變換 —— 脫碳。這些裝置被用于煤氣化、油氣化、瀝青氣化的變換氣、富氫氣的脫硫、脫碳中，其中最大的裝置是1984 年在日本宇部氨廠建成的處理氣量為 160710m3 /h 的低溫甲醇洗裝置。低溫甲醇洗被廣泛應(yīng)用于合成氨、合成甲醇和其它羰基合成、制氫、城市煤氣和天然氣脫硫等的氣體凈化裝置中。魯奇公司根據(jù)不同部位溫差要求采用多種等級的制冷劑；優(yōu)化半貧液五級閃蒸的排布次序；采用大量廉價氮氣氣提富甲醇以減少熱再生的蒸汽耗量等等，所有這些措施有效地降低設(shè)備投資和裝置能耗。 通過對流程的模擬優(yōu)化，尋找裝置投資和操作費用的最佳點。魯奇公司將相關(guān)設(shè)備組合為一體，依靠液位和重力輸送液體，以減少機泵和節(jié)約管道。這樣可使投資費用大大下降。②改進繞管式換熱器結(jié)構(gòu)以增強其防堵性能和便于檢查、維修和清洗等。 國內(nèi)對低溫甲醇洗工藝的消化和技術(shù)開發(fā) 低溫甲醇洗裝置的建設(shè) 自從 70 年代引進低溫甲醇洗裝置以來，我 國目前共有低溫甲醇洗裝置 12 套，其中 9 套已投入生產(chǎn)， 2 套試生產(chǎn)， 1 套正在建設(shè)之中。我國對低溫甲醇洗的研究工作起步于 70 年代末，經(jīng)過近 20 年的努力，已取得了一定的成果。該軟件在山西化肥廠、寧夏化工廠和烏石化化肥廠低溫甲醇洗裝置的標定、瓶頸分析 、增產(chǎn)改造方案確定中發(fā)揮了很大的作用。 低溫甲醇洗設(shè)計國產(chǎn)化工作也取得了一定的成績。在新工程的設(shè)計中，已確定僅引進工藝軟件包，國內(nèi)完成基礎(chǔ)設(shè)計和詳 細設(shè)計。 國內(nèi)近年在關(guān)鍵設(shè)備的開發(fā)上也取得了可喜的成績。 表 51 渭河、九江、蘭化低溫甲醇洗裝置設(shè)備國產(chǎn)化率 裝置的技術(shù)改造 通過長期的生產(chǎn)實踐，特別是裝置技術(shù)標定，前三套渣油廠對低溫甲醇洗裝置原設(shè)計中存在的問題有了一定的認識，并相應(yīng)采取了多項技術(shù)改造，包括增設(shè)甲醇過濾器、更換或增設(shè) E改變 C5 塔甲醇水的進料位置、變換部分增設(shè)除氨設(shè)施、更換 E11 和 E15 等等。雖然國內(nèi)對 低溫甲醇洗工藝的消化、吸收工作取得了一定的成績，但仍有許多有待解決的問題，如：前三套渣油廠 C2O 產(chǎn)量不足、貧甲醇中水含量偏高、系統(tǒng)冷量不足、阻力大等；山西化肥廠裝置的運轉(zhuǎn)率仍較低。建議加強對此塔盤的消化，應(yīng)用在化學工程中已成熟的高效塔盤，提高設(shè)備的國產(chǎn)化率。 (4) 在魯奇低溫甲醇洗中有數(shù)臺板片式除沫器。 6 煤氣凈化過程脫硫和脫碳工藝 Shell煤氣化技術(shù)變換氣主要特點： (1) CO2的含量高， CO2分壓大，以 1000 t/d 合成氨計變換氣中的的濃度約為 (以變換氣中 CO 的含量為 3%時計 )， CO2分壓高達 MPa(A)。從目前國內(nèi)外大中型煤氣化裝置所采用的脫除酸性氣體的工藝來看，屬于冷法的低溫甲醇洗和 NHD 工藝較常見，而且多以低 溫甲醇洗工藝為主。目前全世界運行的裝置比較多，在我國也有十多套在成功地運行 ，技術(shù)成熟可靠，操作經(jīng)驗豐富。它能脫除 CO2， H2S等雜質(zhì)，凈化氣中的 H2S 小于 106， CO2約小于 %，但對 COS 的吸收能力差，脫硫前需加 COS的水解裝置?？梢?，低溫甲醇洗工藝除投資較高外，在凈化度、消耗費用和操作運行經(jīng)驗等其它方面都優(yōu)于 NHD 工藝，特別是對于 Shell煤氣化，低溫甲醇洗工藝是最佳的脫硫脫碳方法。 煤氣脫硫與 TGF高效脫硫劑 TGF 煤氣脫硫劑和 TGF 干法脫硫技術(shù) （ 1） TGF煤氣脫硫劑 TGF為一具有發(fā)達孔結(jié)構(gòu)和較大比表面積的海綿狀脫硫劑，它是由特制羥基氧化鐵、改性有機質(zhì)及多種促進劑復合而成的，在原料選擇、合成方法、制造工藝及使用技術(shù)上均與成型脫硫劑有明顯的區(qū)別，無遇水強度下降之缺點。 TGF 脫硫機理： 煤氣中氧含量較低時： 3H2S+Fe2O3在溫度和設(shè)備一定時，脫硫的比速率及最大脫硫效率為定值，與壓力和 H2S 含量關(guān)系不大。 表 65 TGF 與 Sulfa Treat 綜合比較 由上述脫硫劑硫容及脫硫效果來看，無論是國內(nèi)產(chǎn)品還是國外產(chǎn)品其技術(shù)經(jīng)濟指標都不如 TGF煤氣高效脫硫劑。 (2) 襄汾煤氣公司煤氣脫硫 襄汾煤氣公司采用的是山西光大焦化廠的煤氣， H2S 含量在 1 000 mg/m3~2 000 mg/m3，氣量為 3 000 m3/h，采用塔式干法脫硫 (三塔，可串可并 )，脫硫劑為山西科靈催化凈化技術(shù)發(fā) 展公司生產(chǎn)的 TGF 煤氣高效脫硫劑，每塔裝 65 m3，三塔共裝 190 m3，自 2020 年 11月開始運行至 2020 年 7 月一直為單塔操作，脫硫后煤氣的 H2S 含量小于20 mg/m3，其他雜質(zhì)也均符合城市煤氣要求，估計 190 m3的 TGF脫硫劑使用壽命可達 2年。 在臨近畢業(yè)之際，我還要借此機會向在這三年中給與了我?guī)椭椭笇У乃欣蠋煴硎居芍缘木匆?，感謝他們?nèi)陙淼男燎谠耘唷８改覆粌H在經(jīng)濟上承受了巨大的負擔，在 心理上更有思子之情的煎熬與望子成龍的期盼。在臨近畢業(yè)之際，我衷心的祝愿我們的學校會越來越好！