【正文】 ，也處于較高的水平。雖然歐洲已經(jīng)將建設(shè)環(huán)保型燃煤發(fā)電廠納入了計(jì)劃，但是在20xx 年以前不會(huì)投入使用。國(guó)際能源機(jī)構(gòu)（ IEA）在《世界能源展望 20xx》報(bào)告中預(yù)測(cè)，到 2030 年，世界天然氣消費(fèi)年均增長(zhǎng)率為 2%。 20xx 年我國(guó)天然 氣消費(fèi) 673 億立方米，與 20xx 年相比年均增長(zhǎng)近 14%，在一次能源消費(fèi)中的比例達(dá)到 ％。 總體上，我國(guó)天然氣工業(yè)發(fā)展已取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，天然氣生產(chǎn)能力得到快速提高輸配氣 系統(tǒng)逐步配套完善，消費(fèi)市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，天然氣工業(yè)已步入了高速發(fā)展軌道。除美國(guó)之外 ,世界其他地方的天然氣消費(fèi)增長(zhǎng)了 4%，其中，俄羅斯、中國(guó)與中東的增幅最大。到 20lO 年，天然氣需求量將達(dá)到 1000 億方，產(chǎn)量約 800 億方，缺口為 200 億方以上；到 2020 年， 天然氣需求量將超過 20xx 億方，缺口達(dá)到 1000 億立方米。 表 31 各主要裝置生產(chǎn)能力 序號(hào) 裝置名稱 單臺(tái) （系列） 生產(chǎn)能力 系列數(shù) 備注 1 備煤 530t/h(入爐煤 ) 3 2 煤氣化 44000Nm3/h 45 40+5 3 CO變換、冷卻 218700Nm3/h 6 4 低溫甲醇洗 336500Nm3/h 6 5 甲烷化 220xx0Nm3/h 6 6 空分裝置 45000Nm3/h 6 透平驅(qū)動(dòng) 7 硫回收 3 8 酚回收 6 9 氨回收 3 操作 制度 本項(xiàng)目建成后每天運(yùn)行 24小時(shí)，年操作時(shí)間為 8000 小時(shí)，約 333 天 。 氫氣化技術(shù) (hydrogasification)：這一技術(shù)的計(jì)算熱效率達(dá)到 %。 本裝置原材料為空氣，由 六 套單系列制氧能力為 45,000Nm3/h的空分系統(tǒng)組成，以與煤氣化裝置相匹配，總的供氧能力為 270,000Nm3/h。 （ 4）采用分子篩凈化空氣，具有流程簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，大大延長(zhǎng)裝置的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期。 最近制造廠又推出雙泵內(nèi)壓流程，即根據(jù)用戶對(duì)高壓氧氣、高壓氮?dú)獾囊螅謩e用液氧泵、液氮泵在冷箱內(nèi)壓縮、氣化后輸出，其投資省、維修費(fèi)用低、安全可靠性高。各公司對(duì)精餾塔的研究大多數(shù)致力于其結(jié)構(gòu)、效率以及氣液流向等方 面，以減小塔徑，降低塔高。因?yàn)椋M管內(nèi)增壓流程使用了增壓機(jī)來提供系統(tǒng)的部分制冷量，理論上要多消耗約3%的壓縮功；但是增壓機(jī)的效率比氧壓機(jī)高，氧壓機(jī)實(shí)際運(yùn)行往往偏離其設(shè)計(jì)工況；兩者實(shí)際的功耗是很接近的。因此，本研究推薦內(nèi)壓縮流程。然后通過上段與經(jīng) 污氮及冷水機(jī)組 冷卻的冷凍水逆流接觸，降溫至 12℃ 入分子篩吸附器，清除空氣中的水份、二氧化碳和碳?xì)浠衔铩? 從主冷凝蒸發(fā)器抽出液氮，復(fù)熱氣化后出冷箱，作為產(chǎn)品氮?dú)馑兔簹饣b置。 煤氣化裝置 目前國(guó)內(nèi)外開發(fā)的煤氣化技術(shù)有多種，其中大型工業(yè)化有代表性的工藝技術(shù)有：以魯奇為代表的固定床，以溫克勒、灰熔聚為代表的流化床、以 Texaco為代表的濕法氣流 18 床和以 shell和 GSP為代表的干法氣流床工藝技術(shù)等。國(guó)內(nèi)引進(jìn)的渭河、魯南、上海焦化、淮南四套裝置，現(xiàn)均已投運(yùn)， Texaco水煤漿氣化工藝具有如下特點(diǎn)： 對(duì)煤種有一定適應(yīng)性，除了含水高的褐煤以外，各種煙煤、石油焦、煤加氫液化殘?jiān)勺鳛闅饣?，以年輕煙煤為主，對(duì)煤的粒度、粘結(jié)性、硫含量沒有嚴(yán)格要求； 氣化壓力高 。熱回收有激冷和廢鍋兩種類型，可以煤氣用途加以選擇； 對(duì)環(huán)境影響較小 。干煤粉由少量的氮?dú)猓ɑ蚨趸迹┐等霘饣癄t，該爐型對(duì)煤粉的粒度有一定要求（ 75%通過 200目），煤粉需要經(jīng)熱風(fēng)干燥（含水小于 2%），以免粉煤結(jié)團(tuán)， 尤其對(duì)含水量高的煤種更需要干燥。煤中約有 83％以上的熱能轉(zhuǎn)化為有效氣，大約有 15％左右的熱能以高壓蒸汽的形式回收。由于采用高溫加壓氣化，因此其熱效率很高； 該工藝的主要特點(diǎn)是：干煤粉進(jìn)料，加壓二氧化碳輸送，連續(xù)性好，煤種適應(yīng)性廣，可以處理各種含灰燃料 1～ 35%；氣化溫度約 1400～ 1600℃，氣化壓力～ ，碳轉(zhuǎn)化率高達(dá) 99%以上；產(chǎn)品氣體潔凈，甲烷含量極低，煤氣中有效氣體 (CO+H2)～ 90%。 魯奇加壓氣化工藝 該工藝是一種固定層塊煤氣化工藝，主要用于氣化褐煤、不粘結(jié)性或弱粘結(jié)性的煤，采用粒度為 850mm，活性好不粘結(jié)的煙煤或褐煤為原料，在固定床中用氧與蒸汽連續(xù)氣化生產(chǎn)煤氣。工藝特點(diǎn)如下： (1)煤制備輸送簡(jiǎn)單、投資省。而其他氣化工藝生產(chǎn)的合成氣， CO+H2高達(dá) 90%、甲烷 %，與此相比，該氣化工藝的甲烷化裝置負(fù)荷大大減小，所以，投資省、消耗低。因此，該技術(shù)較適合高水分、較高灰分的劣質(zhì)煤。 氣化爐壁設(shè)置有夾套鍋爐，產(chǎn)生的中壓蒸汽經(jīng)氣液分離后作為氣化劑通入爐內(nèi)，煤氣化后的殘?jiān)剂啃∮?5%，由爐篦排入灰鎖，再間歇的排入灰渣溝，用循環(huán)的灰水將灰渣充至灰渣池經(jīng)抓斗撈出裝車外運(yùn)。 一氧化碳變換裝置 由于合成氣中的 CO 含量較高，不符合甲烷化要求的 H2與 CO 體積比，因此必須通過變換反應(yīng)調(diào)整。其次，根據(jù)進(jìn)入 系統(tǒng)的原料氣溫度和濕含量，考慮其他的預(yù)熱和增濕，合理利用余熱。 21 加壓中溫變換工藝的主要特點(diǎn)是： 采用低溫高活性的中變催化劑，降低了工藝對(duì)過量蒸汽的要求；采用段間噴水冷激降溫，減少了系統(tǒng)的熱負(fù)荷和阻力，減小外供蒸汽流量；采用電爐升溫，改變了燃燒爐升溫方法，操作簡(jiǎn)單、省時(shí)、節(jié)能。 （ 3）全低變工藝流程 為解決中串低或中低低流程中鐵鉻系中變催化劑在低汽氣比下的過度還原及硫中毒，開發(fā)了全部使用耐硫變換催化劑的全低變工藝，各段進(jìn)口溫度均為 200℃左右。 （ 4）中低低工藝流程 該流程是在一段鐵鉻系中溫變換催化劑后直接串二段鈷鉬系耐硫變換催化劑，利用中溫變換的高溫來提高反應(yīng)速率，脫除有毒雜質(zhì)，利用兩端低溫變換提高變換率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗。變換氣經(jīng)水加熱器回收熱量后進(jìn)入冷凝器冷卻至常溫。 22 酸性氣體流程選擇 從目前國(guó)內(nèi)外大型煤基天然氣裝置所采用的脫除酸性氣體的工藝來看，低溫甲醇洗(Rectisol)和 NHD(或 Selexol) 工藝較為常見。該法缺點(diǎn) 是在低溫下操作，要求采用低溫材料，投資較高。該法的優(yōu)點(diǎn)在非低溫下操作，可采用普通碳鋼材料，投資較低。一步法即同時(shí)脫除合成氣中的硫化氫和二氧化碳的流程。溶液吸收酸性氣體后，熔解熱使上段甲醇溫度升高到 20℃，經(jīng)中間冷卻器冷卻至 40℃進(jìn)入上塔的中段，再經(jīng)冷卻降溫后送至上塔的下端。 上塔底部排出的甲醇溶液為 11℃，其中約 51%經(jīng)冷卻至 32℃，減壓至 后進(jìn)入第二閃蒸槽，逸出氫和少量的二氧化碳；其余約 49%的甲醇溶液從下塔底部排出，經(jīng) 23 冷卻至 32℃，減壓至 后進(jìn)入第一閃蒸槽，解吸出氫和少量的二氧化碳。在再生塔內(nèi)甲醇中溶解的 CO2和 H2S 完全解吸出來，經(jīng)冷卻器和氨冷器降溫至 27℃，使甲醇蒸汽冷凝下來并進(jìn)行氣液分離。 一氧化碳、二氧化碳加氫生成甲烷的反應(yīng)： C0 + 3H2 → CH4 + H2O + Q C0 + 4H2 → CH4 + 2H2O + Q 由于甲烷化是體積減小的反應(yīng)，提高壓力對(duì)反應(yīng)有利。甲烷化反應(yīng)溫度通常控制在 200～ 400℃之間。用熱交換器、廢熱鍋爐回收其反應(yīng)熱 ,副產(chǎn)飽和蒸氣后 ,煤氣溫度降為約 200℃ ,再進(jìn)入第三級(jí)甲烷化反應(yīng)器反應(yīng)。因此 ,回收中熱值煤氣的甲烷化反應(yīng)中反應(yīng)熱的熱交換設(shè)備是極其重要的。據(jù)有關(guān)資料介紹及相關(guān)工藝裝置經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)中總酚含量大于20xxmg/L 時(shí)，采用溶劑萃取法對(duì)酚加以回收，有一定的經(jīng)濟(jì)性；當(dāng)廢水中總酚含量小于20xxmg/L 時(shí)，用溶劑萃取回收難度較大，一般采用活性炭吸附、焚燒、再生進(jìn)行處理，以滿足生化處理裝置的要求。從廢水中汽提回收氨一般有兩種方法：①直接從脫除酸性氣體后的水中汽提氨，該方法用于廢水中酚含量較低，脫酚過程對(duì)氨不產(chǎn)生影響的流程。萃取塔底部含少量酚和氨的稀酚水進(jìn)入水塔，由水塔底部再沸器加熱至 105℃ ,在第 1 13塊塔盤、 95～ 98℃時(shí)將氨蒸出，氨水被洗滌吸收后送到氨回收裝置。 含氨廢水預(yù)熱到 85℃進(jìn)入汽提塔上部，汽提塔釜液用低壓蒸汽間接加熱，對(duì)氨進(jìn)行汽提，經(jīng)汽提后 的塔釜廢水冷卻后送往生化處理，汽提出的氨蒸汽由塔頂引出經(jīng)冷卻部分冷凝后，氨水回流到汽提塔，氨氣進(jìn)入提純塔。氨精餾塔頂氣氨（純度達(dá) %）進(jìn)入氨冷凝器中被冷凝，一部分作為氨精餾塔的回流液，其余作為產(chǎn)品液氨送至 氨儲(chǔ)槽中。由煤氣冷卻裝置來的含油煤氣水和煤氣凈化裝置來的煤氣水，經(jīng)換熱后進(jìn)入煤氣水膨脹器，膨脹出的氣體去硫回收裝置，煤氣水靠重力流入油分離器 ,分離出石腦油。對(duì)于燃燒反應(yīng)中空氣流量的控制，是同時(shí)通過進(jìn)口酸性氣的 H2S 成分分析和最終冷凝器出口尾氣中的 H2S 成分分析來實(shí)現(xiàn)，并且相應(yīng)地比例控制燃料氣的流量。 反應(yīng)產(chǎn)物硫磺經(jīng)液封流入硫磺池，再經(jīng)硫磺泵送至硫固化冷卻器冷卻成固體硫磺。洗滌液采用 NaOH 溶液，由文 丘里循環(huán)泵循環(huán)噴淋。 壓縮機(jī)可選用往復(fù)式或離心式。本項(xiàng)目采用離心式壓縮機(jī)。 裝置的大型化導(dǎo)致超大型設(shè)備的出現(xiàn)，運(yùn)輸困難問題比較突出，根據(jù)類似項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，可考慮在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置大型設(shè)備組裝廠，設(shè)備分段、分片運(yùn)至工程現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行組裝。 遵循的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范見 節(jié)，總體原則為按國(guó)內(nèi)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，在國(guó)內(nèi)無相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范時(shí)，參考國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。 設(shè)備材料的選用應(yīng)從容器的使用條件（設(shè)計(jì)溫度、設(shè)計(jì)壓力、介質(zhì)腐蝕性和操作特點(diǎn)等），材料的焊接性能、容器的制造工藝性能、以及經(jīng)濟(jì)合理性等幾個(gè)方面來綜合進(jìn)行考慮，優(yōu)先采用國(guó)產(chǎn)、質(zhì)量穩(wěn)定、便于加工、經(jīng)濟(jì)合理的材料，使設(shè)計(jì)制造的設(shè)備安全可靠、投資較低。 主要設(shè)備一覽表 表 5― 1 主要設(shè)備一覽表 序號(hào) 設(shè)備名稱 規(guī)格及型號(hào) 單位 數(shù)量 備注 1 空壓機(jī) /增壓機(jī) 蒸汽透平 臺(tái) 6 2 氮壓機(jī) 蒸汽透平 臺(tái) 6 3 空冷塔 套 6 4 純化系統(tǒng) 套 6 5 透平膨脹機(jī)組 臺(tái) 12 6 分餾塔 臺(tái) 6 7 液氧泵 臺(tái) 12 8 液氮泵 臺(tái) 12 9 制氬系統(tǒng) 套 6 10 液氬泵 臺(tái) 12 11 低變爐 φ 3400 4400 臺(tái) 12 12 飽和熱水塔 臺(tái) 6 13 熱水洗滌塔 臺(tái) 6 14 變脫塔 臺(tái) 6 15 變脫泵 臺(tái) 12 16 熱水洗滌泵 臺(tái) 12 17 熱水循環(huán)泵 臺(tái) 12 18 變換氣分離器 臺(tái) 6 19 煤氣水分離器 臺(tái) 6 30 20 變換氣水冷器 臺(tái) 6 21 脫熱水預(yù)熱 器 臺(tái) 6 22 段間冷卻器 臺(tái) 6 23 煤氣換熱器 臺(tái) 16 24 電加熱器 臺(tái) 6 25 煤氣冷卻器 臺(tái) 6 26 第一水加熱器 臺(tái) 6 27 第二水加熱器 臺(tái) 6 28 增濕器 臺(tái) 6 29 蒸汽噴射器 臺(tái) 3 30 甲醇洗滌塔 浮閥塔φ 2050/2600 63000 t=70/50℃ P= 臺(tái) 3 31 二氧化碳汽提塔 浮閥塔φ 2050/5000 63000 t=70/50℃ P= 臺(tái) 3 32 硫化氫濃 縮塔 浮閥塔φ 3100/4900 63000 t=70/50℃ P= 臺(tái) 3 33 甲醇 /水分離塔 篩板塔φ 1000/2800 63000 t=170℃ P= 臺(tái) 3 34 甲醇再生塔 浮閥塔φ 2100/2700 t=120/170℃ P= 臺(tái) 3 35 原料氣冷卻塔 纏繞式 F=1750m2 臺(tái) 3 36 循環(huán)甲醇冷卻塔 纏繞式 F=1550m2 臺(tái) 3 37 貧甲醇冷卻器 1 纏繞式 F=120m2 臺(tái) 3 38 貧甲醇泵 離心式 Q=290m3/h 臺(tái) 6+3 39 硫化氫鍋爐 F=95m2， t=190℃ ,P= 臺(tái) 3 40 硫磺切片機(jī) Q=800kg/h 臺(tái) 3 41 硫固化冷卻器 臺(tái) 3 42 硫磺池 臺(tái) 3 43 硫磺泵 臺(tái) 6 44 分離器 臺(tái) 3 45 克勞斯反應(yīng)器 臺(tái) 3 46 羅茨鼓風(fēng)機(jī) 臺(tái) 3 47 冷凝器 臺(tái) 48 脫酸塔 臺(tái) 3 49 萃取塔 臺(tái) 3 50 蒸氨塔 臺(tái) 3 51 精餾塔 臺(tái) 3 52 儲(chǔ)氣罐 臺(tái) 2 31 53 天然 氣壓縮機(jī) 臺(tái) 2 54 焦油槽 V=5000m3 臺(tái) 4 55 粗酚槽 V=20xxm3 臺(tái) 1 56 液氨槽 V=20xxm3 臺(tái) 1 57 中油槽 V=20xxm3 臺(tái) 2 32 6 自控方案 概述 本項(xiàng)目為海菲泰投資控股集團(tuán)煤制天然氣項(xiàng)目可行性研究 ，研究范圍包括空分裝置、煤氣化裝置、變換裝置、硫回收裝置、甲烷化裝置、壓縮裝置以及與工藝生產(chǎn)裝置相配套的公用工程部分的儀表及控制系