【正文】 稱 LCA工藝 TANDEM 工藝 KRES 工藝 技術(shù)專利商 ICI公司 GIAP/Samsung 公司 KBR 公司 技術(shù)特點 GHR 爐與二段爐串聯(lián)； GHR 爐管為刺刀式； 二段轉(zhuǎn)化氣作 GHR 爐熱源； 工藝空氣由加熱爐預(yù)熱，原料氣由二段轉(zhuǎn)化氣余熱加熱； 需要開工燒嘴。但此工藝轉(zhuǎn)化系統(tǒng)副產(chǎn)蒸汽量明顯減少，造成整個裝置蒸汽系統(tǒng)不平衡，需要設(shè)置蒸汽飽和器及由界外供應(yīng)蒸汽。 并聯(lián)型兩段轉(zhuǎn)化工藝是指原料天然氣的大部分進入一段轉(zhuǎn)化爐，而剩余的原料天然氣則直接進入二段轉(zhuǎn)化爐。因此一段轉(zhuǎn)化爐可以在低水碳比、較低的溫度及較高的壓力下操作。 （ 2）兩段轉(zhuǎn)化法 兩段轉(zhuǎn)化法是將原料天然氣經(jīng)一段蒸汽轉(zhuǎn)化后，再經(jīng)二段轉(zhuǎn)化爐用純氧進一步將剩 XXX X 新能源開發(fā)有限公司 60 萬噸 /年烯烴 項目 ?可行性研究報告 余的甲烷轉(zhuǎn)化而制得甲醇合成氣。其優(yōu)點是工藝流程簡單，無需空分裝置，投資較少；其缺點是受轉(zhuǎn)化管使用溫度的限制，不宜采用較高的轉(zhuǎn)化壓力，需采用較高的水碳比，即便如此，轉(zhuǎn)化氣中甲烷含量仍然較高，因此能耗較高。 天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化制甲醇合成氣主要有三種方法，即一 段 轉(zhuǎn)化法、兩 段 轉(zhuǎn)化法和自熱轉(zhuǎn) 化。 天然氣轉(zhuǎn)化裝置按一個系列設(shè)計，包括如下工序： （ 1） 天然氣壓縮 （ 2） 天然氣脫硫 （ 3） 天然氣轉(zhuǎn)化 工藝技術(shù)方案的選擇 國內(nèi)外工藝技術(shù)概況 天然氣轉(zhuǎn)化部分的核心技術(shù)是天然氣轉(zhuǎn)化。天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化所需熱量來源于轉(zhuǎn)化管外燃料氣與空氣的燃燒熱。 國際上絕大多數(shù)天然氣制甲醇裝置采用 一段轉(zhuǎn)化法 ，可提供技術(shù)的工藝商眾多，如TOPSOE、 LURGI、 ICI 等。 典型的兩段轉(zhuǎn)化法中， 35%~45%的甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)發(fā)生在 一段轉(zhuǎn)化爐，其余的轉(zhuǎn)化反應(yīng)在二段轉(zhuǎn)化爐進行。 串聯(lián)型兩段轉(zhuǎn)化工藝是指原料天然氣全量進入第一段轉(zhuǎn)化爐，甲烷部分轉(zhuǎn)化后進入第二段轉(zhuǎn)化爐。因此大大降低了燃料天然氣的消耗，減少煙氣排放熱量損失及環(huán)境污染，明顯地降低了一段轉(zhuǎn)化爐的設(shè)備投資。E 的熱交換轉(zhuǎn)化工藝等，下表列出了幾種典型的換熱工藝技術(shù)特點及業(yè)績。 工業(yè)裝置 2450t NH3/d 英國 Sevenside 1988 開車 600 t NH3/d / 450 t NH3/d 白俄羅斯 AZOT/中國 某省 1988/ 1998 開車 350 t NH3/d 加拿大太平洋合成氨公司 1994 開車 （ 3）自熱型轉(zhuǎn)化法 （ ATR） 自熱型轉(zhuǎn)化法 (ATR)的特點是只有單獨的一臺部分氧化轉(zhuǎn)化爐 （ 氧氣燃燒型 Oxygen Fired） ，但是制備的甲醇合成氣中氫氣不足 15%~20%。 工藝技術(shù)方案 的比較和選擇 若單純以天然氣為原料生產(chǎn)本項目需要的 185 萬噸 /年甲醇，采用一段法和兩段法都是可行的，在單位產(chǎn)品能耗、投資上兩者基本相同。 本項目以天然氣和煤為原料，在設(shè)計中需充分考慮兩種原料 的特點，結(jié)合兩種原料生產(chǎn)合成氣的優(yōu)勢，實現(xiàn)碳氫互補。很明顯，采用一段蒸汽轉(zhuǎn)化工藝是最適合的。 工藝流程說明 （ 1）天然氣壓縮和脫硫 天然氣中的 H2S 和有機硫?qū)μ烊粴庹羝D(zhuǎn)化催化劑具有毒害作用，在進行蒸汽轉(zhuǎn)化前必須脫除。 原料氣在一段轉(zhuǎn)化爐對流段原料氣預(yù)熱器加熱至 ~370℃ 后，進入鈷鉬加氫反應(yīng)器，使氣體中有機硫轉(zhuǎn)化為無機硫，再進入氧化鋅脫硫槽，氧化鋅將 H2S 吸收，氣體中硫含量降至 PPm 以下。 燃料天然氣和氫回收尾氣在轉(zhuǎn)化爐對流段預(yù)熱后進入輻射段燒嘴，燃燒產(chǎn)生的熱量供天然氣進行蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)，出輻射段的煙道氣依次經(jīng)過混和氣預(yù)熱器、蒸汽過熱器、原料氣預(yù)熱器 煙氣鍋爐、原料氣預(yù)熱器 鍋爐給水預(yù)熱 器、燃料天然氣預(yù)熱器、燃料尾氣預(yù)熱器和空氣預(yù)熱器回收余熱，最后溫度降到 150℃ 經(jīng)煙囪排入大氣。 40 米煙囪放空 。 （ 3） 氧化鋅脫硫劑 62m3 ， 半 年一換，主要成分為 AL2O ZnO、硫 ， 送催化劑廠回收。大型全低壓空分裝置整個流程由空氣壓縮、空氣預(yù)冷、空氣凈化、空氣分離、產(chǎn)品輸送所組成，其特點是： （ 1）采用高效的兩級精餾制取高純度的氧氣和氮氣； （ 2）采用增壓透平膨脹機，利用氣體膨脹的輸出功直接帶動增壓風機以節(jié)省能耗，提高制冷量。 氧的增壓有兩種方式，即采用氧氣壓縮機和液氧泵，前者壓縮介質(zhì)為氣氧，在冷箱外壓縮；后者壓縮介質(zhì)為液氧，在冷箱內(nèi)壓縮。法液空的分子篩是立式雙層環(huán)形床結(jié)構(gòu)，其余兩家是臥式雙層扁平床。 我國的空分制造廠與上述擁有世界一流技術(shù)的空分設(shè)備公司都建立了長期的技術(shù)合作關(guān)系，通過消化吸收，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)，能合作制造大型空分設(shè)備。因為，盡管內(nèi)增壓流程使用了增壓機來提供系統(tǒng)的部分制冷量，理論上要多消耗約3%的壓縮功；但是增壓機的效率比氧壓機高，氧壓機實際運行往往偏離其設(shè)計工況；兩者實際的功耗是很接近的。因此，本研究推薦內(nèi)壓縮流程。 空氣在空冷塔下段，與被污氮冷卻的循環(huán)冷卻水逆流接觸而降溫。 從主冷凝蒸發(fā)器抽出液氧，由液氧泵加壓至 （ A），復(fù)熱氣化后出冷箱，作為產(chǎn)品氧氣送煤氣化裝置。 上塔上部引出的不純氮氣，經(jīng)換熱器復(fù)熱后出冷箱。 （ 3） 廢渣 空分純化系 統(tǒng)使用的吸附材料氧化鋁和分子篩，按每 8 年更換 1 次考慮，每次排放氧化鋁～ 120 噸，分子篩～ 135 噸。 XXX X 新能源開發(fā)有限公司 60 萬噸 /年烯烴 項目 ?可行性研究報告 第三章 煤氣化裝置 概述 煤氣化裝置是以煤為原料，將煤氣化為粗合成氣，經(jīng)凈化后生產(chǎn)出合格的甲醇合成氣。 由于 Lurgi 氣化溫度較低，粗煤氣中 CH4 含量、焦油及酚含量較高，氣化效率較低，三廢處理系統(tǒng)復(fù)雜，煤氣效率 70～ 76%。 (c) 氧耗低，與水煤漿氣化相比，氧耗低 15～ 25%，因而配套之空分裝置投資可減少。 (g) 氣化爐燒嘴及控制系統(tǒng)安全可靠。氣化污水中含氰化物少，容易處理。 GSP 工藝具有以下特點： (a) 干煤粉進料，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%，短期 45%也沒影響。 (e) 熱效率高 ，冷煤氣效率 75～ 82%，其余～ 10%熱能被回收為低壓蒸汽，總的熱效率約為 90%。 (h) 采用激冷和濕法洗滌工藝，投資較低。 (b) 能耗降低；采用兩段式粉煤氣化工藝，氣化爐合成氣激冷不再 用后續(xù)工序的冷煤氣來激冷，而是通過二段噴入的煤粉對粗合成氣進行冷卻，節(jié)省了一段氣化爐使用的激冷氣壓縮機，且減少了氣化爐能量損失，總的熱效率也得到了提高。 （ 4） 德士古 (Texaco)水煤漿氣化工藝 Texaco 水煤漿氣化工藝為第二代先進煤氣化技術(shù)。 Texaco 水煤漿氣化工藝具有如下特點： (a) 對煤種有一定適應(yīng)性。工業(yè)裝置使用壓力在 ～ 之間，可根據(jù)使用煤氣的用途加以選擇。熱回收有激冷和廢鍋兩種類型，可以煤氣用途加以選擇。冷煤氣效率 70～ 76%，氣化指標較為先進。高溫排出的融渣，冷卻固化后 可用于建筑材料，填埋時對環(huán)境也無影響。該 技術(shù)從工藝技術(shù)到設(shè)備的國產(chǎn)化和配套的耐火材料的制造都具有較大的優(yōu)勢。 工藝技術(shù)方案的比較和選擇 本項目 氣化原料煤 的 軟化 點～ 1330℃ ，流動溫度高達 1340℃ ， 空干基水含量%， 由于其灰熔點較高， 水含量較高 ， 因此所需氣化溫度將 使 Texaco 氣化爐內(nèi)襯里長期承受 高溫操作 范圍，因而本項目暫不推薦采用 Texaco 水煤漿氣化和 多噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù) 技術(shù)。 目前最大的缺點是沒有一個工業(yè)化成功運行的經(jīng)驗。 其它技術(shù)和設(shè)備采用國產(chǎn)化技術(shù)。 煤中蒸發(fā)出的水分隨干燥機的廢氣通過排風機抽至袋式收塵器，分離出的煤粉通過旋轉(zhuǎn)給料機、埋刮板輸送機送至原料煤貯運系統(tǒng)的膠帶輸送機送至煤氣化裝置煤磨粉及干燥工序中的磨前碎煤倉（由于輸送距離不遠，輸送時 間不長，所以不考慮干燥后的 碎煤 在輸送過程中水分發(fā)生變化） 分離后的尾氣經(jīng)排風機排入大氣。 從熱風爐（燃料為甲醇制烯烴的副產(chǎn)品 LPG和 C5+）送來的熱煙氣送入煤磨中對煤粉干燥，在磨粉的同時，經(jīng)旋轉(zhuǎn)分離器分選，將干燥后合格的煤粉吹入煤粉袋式過濾器分離收集，經(jīng)旋轉(zhuǎn)給料器、螺旋輸送機送入煤粉貯倉中貯存。煤粉給料倉中的煤粉由管道送往氣化爐噴嘴。在氣化爐內(nèi)，經(jīng)四個工藝燒嘴噴入的煤粉與氧氣發(fā)生部分氧化反應(yīng)，氣化爐頂部約 1500℃ 的高溫煤氣，經(jīng)循環(huán)氣壓縮機送來的冷煤氣激冷至 900℃ 左右，經(jīng)輸氣管進入合成氣冷卻器。 煤燒嘴用的調(diào)和水經(jīng)調(diào)和水泵升壓、調(diào)和水加熱器調(diào)溫，再送至煤燒嘴環(huán)隙冷卻，經(jīng)煤燒嘴的調(diào)和水返回調(diào)和水泵進口。 以上二股蒸汽物流各抽出一部分混合成 300℃ 過熱蒸汽：一部分送煤燒嘴與氧氣混合后進氣化爐；其余部分作為調(diào)和水加熱器、高壓二氧化碳氣加熱器、反吹氣加熱器的加熱熱源。排渣罐內(nèi)的灰水經(jīng)排水增壓泵升壓后返回到渣收集器。 積存在 HPHT飛灰過濾器底部的飛灰間斷送至飛灰排放罐緩沖，閃蒸出飛灰中的部分燃 料氣，燃料氣送火炬燃燒，飛灰再間斷送飛灰氣提 /冷卻器，經(jīng)氣提，氣提出飛灰中的絕大部分燃料氣送火炬燃燒，氣提冷卻后的飛灰（溫度約 100℃ ）送至中間飛灰貯罐貯存。 從洗滌塔排出的黑水經(jīng)洗滌塔循環(huán)水泵升壓后分成三股物流，第一股物流送至文丘里洗滌器，第二股物流與高壓工藝水混合后送至洗滌塔頂部，第三股物流作排污水送初步水處理。 高壓二氧化碳氣緩沖罐出口的二氧化碳氣分成二股：第一股二氧化碳氣減壓至，供煤粉鎖斗加壓等使用；第二股二氧化碳氣減壓至 ，經(jīng)高壓二氧化碳氣預(yù)熱器預(yù)熱至 225℃ ，供飛灰排放系統(tǒng) 使用。 ③ 高低壓工藝水 貯存在工藝水緩沖槽的工藝水，由低壓泵送出低壓工藝水，由高壓泵送出高壓工藝水，由事故密封水泵送出事故密封水送至各用戶。 ⑤ 工廠空氣和儀表空氣 煤氣化裝置用的工廠空氣和儀表空氣由空分裝置提供。目前中國煤炭科學研究院對此做過一些工作，但由于回轉(zhuǎn)圓筒干燥機出力較低，基本否定用于高揮發(fā)分煤干燥工業(yè)化生產(chǎn)。由于設(shè)計巧妙，設(shè)備的換熱面積大，熱效率高，干燥效果好。干燥管內(nèi)設(shè)螺旋狀葉片，煤通過重力和螺旋葉片導(dǎo)流作用在干燥管內(nèi)運動。 （ c）設(shè)備成熟可靠，控制簡單。如果利用工廠的二次蒸汽作為干燥介質(zhì)，則可以省掉干燥車間的獨立的熱媒系統(tǒng)。h ，煤的水份從 %降低到 ≤10%，并考慮裝置比較復(fù)雜，初步選用 φ50008000 mm管式干燥機，每 3 臺管式干燥機（ 2 開 1 備）為一個系列，對應(yīng)一套煤氣化裝置。由于電收塵器阻力小，系統(tǒng)可不設(shè)置引風機。兩齒輥相向轉(zhuǎn)動，破碎物料直接進入，小于兩齒之間間隙的物料直接落下不增加過粉量。 根據(jù)雙環(huán)等工程經(jīng)驗，對于氣化要求的煤粉，煤試磨出力與計算出力的差別較大。 （ 3）制粉工藝尾氣 從熱風爐（燃料為液氮洗尾氣）送來的熱煙氣送入煤磨中對煤粉干燥，在磨粉的同時，經(jīng)旋轉(zhuǎn)分離器分選，將干燥后合格的煤粉吹入高效長袋低壓大型脈沖噴吹高濃度煤粉袋式收塵器分離收集，經(jīng)旋轉(zhuǎn)給料器、螺旋輸送機送入煤粉貯倉中貯存。 （ 5）煤粉倉排放氣 煤粉倉排放氣，采用倉頂高效袋式過濾器收塵處理，處理后的尾氣中粉塵：100mg/Nm3，由倉頂排放口排至大氣，粉塵的排放符合《大氣污染物綜合排放標準》（ GB162971996）表 2 中二級標準的規(guī)定值。 （ 2） 飛灰 105t/a， 含 C~5%， 綜合利用作建筑材料 。 （ 3） 冷凍工序（ 2 個系列）。 FeCr系變換催化劑的抗硫毒能力差，蒸汽消耗較高，有最低水氣比要求。 CoMo 系變換催化劑的變換工藝，操作溫度范圍為 240～ 480℃ ，稱為耐硫?qū)挏刈儞Q工藝，如果 CoMo 系變換串聯(lián)在中溫變換后一般稱其為耐硫低溫變換。 XXX X 新能源開發(fā)有限公司 60 萬噸 /年烯烴 項目 ?可行性研究報告 在以煤為原料制取合成氣工藝中，依據(jù)據(jù)各煤種、煤氣化工藝及上下游流程配置的特點，可以采用 FeCr 高溫變換工藝或 CoMo 系耐硫變換工藝。 膜分離工藝利用膜兩側(cè)氣體的分壓差為推動力，通過溶解 — 擴散 — 解析等步驟，產(chǎn)生組分間傳遞 率的差異而實現(xiàn)氣體分離的目的。 溶液吸收工藝利用特定配方的溶液在一定條件下吸收原料氣中酸性氣體，然后再生出溶液中的酸性氣體，完成合成氣中酸性氣體分離，溶液竟再生后循環(huán)使用?；瘜W吸收法常用于低 CO2分壓的原料氣處理。常用的工藝有碳酸丙烯酯法、 Selexol 法（國內(nèi)稱為 NHD 法）、低溫甲醇洗法等。常用的工藝 MDEA 法等。 常用的制冷壓縮機種類有往復(fù)式、螺桿式、離心式