【正文】 儀表氣源一般使用空分裝置干燥空氣，設(shè)立壓縮空氣站作備用，并作為開車期間的氣源。DCS與設(shè)備成套供貨儀表的分界在儀表或成套儀表盤的外接線端子，ESD與設(shè)備成套供貨儀表間互相提供隔離的無源干接點(diǎn)。裝置設(shè)計經(jīng)防火認(rèn)證的可燃和有毒氣體檢測系統(tǒng)。甲醇裝置對一般的控制參數(shù)進(jìn)行單回路PID反饋控制，部分較重要的參數(shù)采用比值控制、串級控制和選擇控制，對特別重要的工藝過程設(shè)計復(fù)雜控制系統(tǒng)，如德士古氣化爐的氣化氣組分分布狀態(tài)與燃燒控制、氣化爐氧/煤比控制、水煤漿質(zhì)量流量的測量和控制、甲醇H2/CO比控制、甲醇合成塔的廢鍋汽包壓力與反應(yīng)溫度的控制、工業(yè)自動分析數(shù)據(jù)處理和控制，這些都將在DCS中完成，并隨著裝置的運(yùn)行情況探求出裝置的優(yōu)化控制條件。電磁閥用于控制調(diào)節(jié)閥的氣動信號，在聯(lián)鎖發(fā)生時使調(diào)節(jié)閥動作到安全位置。e) 分析儀表洗滌后的合成氣中CO、COCH4和CO變換出口的CO氣體分析、循環(huán)合成氣分析和低溫甲醇洗脫除的酸性氣體出口CO2氣體分析將采用紅外線吸收型分析儀，硫磺回收的H2S氣體分析將采用紫外線型分析儀。壓力或差壓變送器將采用智能型電容式或擴(kuò)散硅式。蒸汽透平驅(qū)動的壓縮機(jī)組檢測和控制系統(tǒng)包括速度控制、防喘振控制等將采用壓縮機(jī)專用監(jiān)測控制系統(tǒng)來完成，并可將壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、軸溫、軸振動、軸位移進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，傳送到全廠機(jī)械管理系統(tǒng)。并對一些順序控制過程如氣化爐渣鎖排渣過程進(jìn)行程序控制。本裝置甲醇單條生產(chǎn)線的能力很大。在壓縮機(jī)廠房內(nèi)設(shè)置現(xiàn)場小型控制室，安裝壓縮機(jī)組隨機(jī)配套儀表盤和開車用DCS操作站。所選用的DCS系統(tǒng)是整個工廠管理和控制系統(tǒng)的一部分，現(xiàn)場儀表檢測所得各種工藝參數(shù)通過現(xiàn)場監(jiān)視和控制站連到總線上，實(shí)時數(shù)據(jù)可通過網(wǎng)絡(luò)接口連接到工廠數(shù)據(jù)管理網(wǎng)上。在下塔頂部抽取的液氮，大部分經(jīng)高壓液氮泵壓縮后進(jìn)入高壓板式換熱器，在其中被氣化復(fù)熱后送至用戶，其余液氮經(jīng)過冷器過冷后出冷箱，進(jìn)入液氮貯罐。經(jīng)空冷塔冷卻后的空氣進(jìn)入交替使用的分子篩純化器空氣中的二氧化碳、碳?xì)浠衔锖退直晃?。在常壓塔下部設(shè)有側(cè)線采出，采出甲醇、乙醇和水的混合物，由汽提塔進(jìn)料泵送入汽提塔，汽提塔塔頂液體產(chǎn)品部分回流，其余部分作為產(chǎn)品送至精甲醇中間槽或送至粗甲醇貯槽。粗甲醇從甲醇分離器底部排出，經(jīng)甲醇膨脹槽減壓釋放出溶解氣后送往甲醇精餾工段。第二段的催化劑床層是要經(jīng)過冷卻的。4）硫回收來自低溫甲醇洗得富含硫化氫的酸性氣體進(jìn)Clinsulf中進(jìn)行硫回收。分離出的酸性氣體去硫回收裝置。為減少H2和CO損失，從高壓閃蒸槽閃蒸出的氣體加壓后送至變換氣二級冷卻器前與變換氣混合，以回收H2和CO。氣液分離器分離出來的低溫冷凝液經(jīng)汽提塔用高壓閃蒸氣和中壓蒸汽汽提出溶解在水中的COH2S、NH3后送洗滌塔給料罐回收利用；汽提產(chǎn)生的酸性氣體送往火炬。從氣化爐和碳洗塔排出的高溫黑水分別進(jìn)入各自的高壓閃蒸器，經(jīng)高壓閃蒸濃縮后的黑水混合，經(jīng)低壓、兩級真空閃蒸被濃縮后進(jìn)入澄清槽，水中加入絮凝劑使其加速沉淀。為了節(jié)約水源，凈化排出的含少量甲醇的廢水及甲醇精餾廢水均可作為磨漿水。7）空分裝置由國內(nèi)合資空分設(shè)備制造廠成套供貨。3）硫回收采用Linde的Clinsulf硫回收工藝技術(shù)，購買工藝軟件包或基礎(chǔ)工程設(shè)計，詳細(xì)設(shè)計由國內(nèi)完成。如：德州40000 Nm3/h空分即將開車、安慶、湖北48000 Nm3/h空分已通過基礎(chǔ)設(shè)計審查。目前，國內(nèi)外大型空分裝置基本上采取增壓透平膨脹或全低壓透平膨脹、氮水預(yù)冷、分子篩吸附、內(nèi)壓縮（液氧）工藝流程。內(nèi)壓縮流程是現(xiàn)今國內(nèi)外空分裝置普遍采用的先進(jìn)的工藝流程，內(nèi)壓縮流程具有以下幾個主要優(yōu)點(diǎn)：由于用液氧泵取代了價格昂貴的氧氣透平壓縮機(jī)，可使投資降低；液氧泵備品配件比氧壓機(jī)的備品配件價格低，且運(yùn)行安全可靠，易于操作，因而可使維護(hù)保養(yǎng)成本降低；使用液氧泵內(nèi)壓縮后，可防止烴類在冷凝蒸發(fā)器內(nèi)聚集，因此安全性更好，裝置也更可靠；增壓機(jī)可以和原料空壓機(jī)合拼成為一個機(jī)組，因而占地減少、安裝費(fèi)用省、操作方便、控制簡化。209。 產(chǎn)品規(guī)格多樣化，尤其是內(nèi)壓縮國內(nèi)外已是一種發(fā)展趨勢九十年代中期以后，隨著化工裝置對空分產(chǎn)品的品種的要求，大中型空分的高壓內(nèi)壓縮流程已逐步占領(lǐng)市場，使用情況良好。d) 甲醇精餾工藝的選擇甲醇精餾工藝有三塔流程和兩塔、4+1塔流程，其中三塔流程能耗是兩塔流程的60～70%。Lurgi公司為了實(shí)現(xiàn)甲醇裝置的超大型化，還推出了兩臺反應(yīng)器串聯(lián)的流程，即氣冷管殼反應(yīng)器串聯(lián)及熱量偶合的流程，單系列甲醇能力可達(dá)5000噸/天。目前無論國內(nèi)國外建設(shè)甲醇裝置，大多采用低壓法技術(shù)。采用“絕熱—管殼外冷復(fù)合型”氣固相催化反應(yīng)器的20萬噸/年裝置正在設(shè)計安裝階段。國外低壓甲醇合成反應(yīng)器發(fā)展趨勢適應(yīng)單系列、大型化的要求（如Lurgi、ICI反應(yīng)器等）；以較高位能回收反應(yīng)熱，副產(chǎn)蒸汽（如Lurgi、MHI/MGC、Linde反應(yīng)器）；催化劑床層溫度易于控制，可靈活調(diào)節(jié)溫度（如Lurgi、ICI反應(yīng)器）；床層內(nèi)溫度盡可能均溫，以延長催化劑壽命（如Lurgi、MHI/MGC、Linde反應(yīng)器）；催化劑生產(chǎn)強(qiáng)度大，反應(yīng)中CO轉(zhuǎn)化率高（如Lurgi、MHI/MGC反應(yīng)器）；采用徑向或軸徑向流動，壓降低（如TOPSOL、TEC、Casale反應(yīng)器）；結(jié)構(gòu)簡單緊湊，催化劑裝卸方便（如ICI反應(yīng)器）；所選用的材料具有抗羰基化物生成的能力及抗氫脆的能力（如Lurgi、ICI反應(yīng)器）。TOPSOL徑向流甲醇合成反應(yīng)器合成系統(tǒng)由三臺絕熱操作的徑向流反應(yīng)器組成，反應(yīng)器之間設(shè)置外部換熱器移走熱量，氣體在床層中向心流動，該反應(yīng)器特點(diǎn)是：徑向流動，壓降較小，可增大空速，提高產(chǎn)量；可使用小粒徑催化劑，提高粒內(nèi)效率因子，提高宏觀反應(yīng)速度；可方便地增大生產(chǎn)規(guī)模，在直徑不變的情況下，增加反應(yīng)器高度，即可增大生產(chǎn)規(guī)模，單系列能力可達(dá)2000噸/天以上。其缺點(diǎn)是反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。對甲醇合成工藝來講，甲醇合成反應(yīng)器是其核心設(shè)備，甲醇合成反應(yīng)器的形式基本決定了甲醇合成工藝的系統(tǒng)設(shè)置，在選擇甲醇合成工藝中，要考慮合成反應(yīng)器的操作靈活性、操作靈敏性、催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度、操作維修的方便性、反應(yīng)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(yùn)輸?shù)姆奖阈院涂赡苄?。由于工業(yè)合成甲醇成本低，產(chǎn)量大，促進(jìn)了甲醇工業(yè)的迅猛發(fā)展。加拿大Delta公司的MCRC硫回收工藝是一種亞露點(diǎn)Claus轉(zhuǎn)化，即改變了常規(guī)Claus反應(yīng)的平衡條件，在低于硫的露點(diǎn)下操作，三級MCRC轉(zhuǎn)化，硫回收率可達(dá)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，一改以往單純增加轉(zhuǎn)化級數(shù)來提高H2S的方法，在兩級普通克勞斯轉(zhuǎn)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(dá)99%以上，在國內(nèi)外已有多套工業(yè)裝置。另外，實(shí)行中間節(jié)流后，單位質(zhì)量工質(zhì)的制冷量增大，節(jié)省了氨蒸汽進(jìn)入一級壓縮的壓縮功，達(dá)到了省功的目的。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(jī)及輔機(jī)由壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個過程組成制冷循環(huán)，為低溫甲醇洗裝置提供冷量。系統(tǒng)冷量全部由外部提供，操作調(diào)節(jié)相對靈活。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(shù)都很成熟。部分變換的催化劑裝填量約51m3，在進(jìn)變換之前水煤氣首先經(jīng)過氣液分離器、煤氣過濾器除去氣體中雜質(zhì)和液體，然后經(jīng)過預(yù)熱器加熱到一定溫度進(jìn)入變換爐。目前世界上大型煤氣化裝置產(chǎn)生的合成氣凈化采用低溫甲醇洗技術(shù)較為普遍；采用NHD技術(shù)的裝置很少，NHD凈化大都用于中小型裝置。由于流程短，能耗低，故水煤漿氣化配耐硫變換是最佳選擇。g) 灰水處理現(xiàn)有的生產(chǎn)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。本項目氣化采用激冷流程。此外，該技術(shù)國內(nèi)支撐率高，生產(chǎn)運(yùn)行管理經(jīng)驗多，風(fēng)險少，故推薦做為本項目的氣化工藝技術(shù)。該技術(shù)由于是水煤漿進(jìn)料，大量水份要進(jìn)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。用Shell氣化制甲醇合成氣要增加一套凈化合成氣增壓機(jī)；由于變換氣進(jìn)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。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(shù)鑒定，為今后我國水煤漿氣化工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，也為工程設(shè)計提供了基礎(chǔ)數(shù)裾。由于該技術(shù)中試試驗時間較短，大型裝置未投產(chǎn)驗證，有一定的風(fēng)險。氣化爐無爐篳，空筒氣化，操作可靠，氣化爐運(yùn)轉(zhuǎn)率可達(dá)92%。其煤種適應(yīng)性廣，操作溫度約為1000℃，(G)。氣流床氣化技術(shù)氣流床氣化技術(shù)有美國德士古氣化（Texaco）技術(shù)和荷蘭殼牌謝爾（shell）粉煤加壓氣化技術(shù)。本項目推薦以煤為原料生產(chǎn)甲醇的技術(shù)路線。以煤或天然氣為原料制合成氣的生產(chǎn)工藝都比較成熟，國內(nèi)外都有大型工業(yè)化裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)。因此甲醇質(zhì)量指標(biāo)執(zhí)行中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)甲醇（GB33892）優(yōu)等品的要求。中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)甲醇（GB33892）項 目指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品色度（鉬鈷）， ≤510密度（20℃）， g/cm3溫度范圍（0℃，101325Pa）, ℃沸程（177。國外大型甲醇裝置大多采用以天然氣為原料的生產(chǎn)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(guān)。 工藝技術(shù)方案比較與選擇1） 氣化工藝技術(shù)a) 國外氣化工藝技術(shù)概況以煤為原料的氣化方法主要有固定床和流化床、氣流床等。b) 國內(nèi)氣化工藝技術(shù)概況固定床氣化固定層間歇?dú)饣夹g(shù)，該技術(shù)投資低，技術(shù)成熟，目前我國小氮肥、小甲醇廠90%以上采用該工藝生產(chǎn)。氣化爐是一個單段流化床，結(jié)構(gòu)簡單，可在流化床內(nèi)一次實(shí)現(xiàn)煤的破粘、脫揮發(fā)份、氣化、灰團(tuán)聚及分離、焦油及酚類的裂解。單爐產(chǎn)氣量有10000Nm3/h，20000Nm3/h，40000Nm3/h等。氣化爐燒嘴較多，停車檢修或更換燒嘴時影響面較大，由于采用四噴嘴，需要配多臺高壓煤漿泵及相應(yīng)管線和儀表控制系統(tǒng)，加之爐體加長，氣化流程中增加了分離器等，投資與采用德士古水煤漿氣化技術(shù)相比（計入德士古專利費(fèi)后）略低。c) 氣化技術(shù)的選擇目前大型煤氣化技術(shù)較為先進(jìn)的有Texaco水煤漿氣化，Shell粉煤加壓氣化，Lurgi固定床加壓氣化。此外，因合成循環(huán)氣中的惰氣高，使合成回路循環(huán)壓縮機(jī)的功耗增加；不但抬高了壓縮機(jī)的造價，也增加了運(yùn)行費(fèi)和生產(chǎn)成本。但其粗水煤氣中惰性氣體含量很少，因而在甲醇合成時不僅循環(huán)氣量小、省壓縮功，而且弛放氣量小，可以不設(shè)弛放氣氫回收裝置。魯奇固定床加壓氣化魯奇固定床加壓氣化工業(yè)化的時間最長，目前國外仍有100多臺爐子在運(yùn)行，在我國也建有蘭州、哈爾濱、天脊、義馬、解化等5套裝置。e) 氣化壓力、。相比較而言，四級閃蒸或汽提工藝后被濃縮的灰水溫度較低，有利于灰水的澄清，故本項目灰水處理工藝采用四級閃蒸、其中高壓閃蒸將氣化爐黑水和碳洗塔黑水分開進(jìn)行，澄清槽沉淀、真空過濾機(jī)分離細(xì)渣。CO變換反應(yīng)會產(chǎn)生大量的熱，反應(yīng)熱可用來產(chǎn)生蒸汽、預(yù)熱脫鹽水。壓縮制冷低溫甲醇洗凈化工藝需外供冷量，提供冷量的技術(shù)較多，較常用的有溴化鋰吸收制冷技術(shù)，適用于提供4～20℃級的冷量；氟制冷技術(shù)，適用于提供5～35℃級的冷量；氨制冷技術(shù)，適用于提供25～45℃級的冷量；乙烯制冷技術(shù)，適用于提供43～115℃級的冷量等等。脫硫脫碳低溫甲醇洗(Rectisol)工藝技術(shù)成熟可靠，能耗較低，氣體凈化度高，可將合成氣中的CO2脫至10ppm以下。兩家專利在工藝流程設(shè)計、設(shè)備設(shè)計和工程實(shí)施上各有特點(diǎn)。大連理工大學(xué)低溫甲醇洗工藝流程：大連理工大學(xué)從1983年開始進(jìn)行低溫甲醇洗的工藝過程研究,在中石化和浙江大學(xué)的協(xié)助下1999年該項研究通過了中石化的鑒定，2000年獲得了中石化科技進(jìn)步三等獎，并且獲得了國內(nèi)兩項專利申請。常用的制冷機(jī)種類有活塞式制冷機(jī)、螺桿式制冷機(jī)、離心式制冷機(jī)等。3) 硫回收工藝技術(shù)a) 硫回收工藝技術(shù)概況硫回收工藝種類繁多，主要可分為兩大類：一類是固定床催化氧化法，另一類是濕式氧化法。第二類主要有國內(nèi)的栲膠法，還有國外的LOCAT工藝（空氣資源公司開發(fā)）等。甲醇消費(fèi)市場的擴(kuò)大，又促使甲醇生產(chǎn)工藝不斷改進(jìn)，生產(chǎn)成本不斷下降，生產(chǎn)規(guī)模日益增大。國外的合成甲醇反應(yīng)器主要有以下幾種形式：ICI多段冷激型甲醇合成反應(yīng)器ICI甲醇合成塔(反應(yīng)器)為多段冷激型，其主要優(yōu)點(diǎn)有：單塔操作，生產(chǎn)能力大；控溫方便；冷激采用菱形分布器專利技術(shù)，催化劑層上下貫通，催化劑裝卸方便，因此得到普遍使用。國內(nèi)齊魯公司第二化肥廠首先引進(jìn)該工藝。Linde等溫型甲醇合成反應(yīng)器Linde等溫型甲醇合成反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)與高效螺旋盤管換熱器相似，盤管內(nèi)為沸水，盤管外放置催化劑，反應(yīng)熱通過盤管內(nèi)沸水移走，其反應(yīng)器特點(diǎn)是：基本上在等溫下操作，可防止催化劑過熱；控制蒸汽壓力調(diào)節(jié)床層溫度冷卻盤管與氣流間為錯流，傳熱系數(shù)較大。b) 國內(nèi)工藝技術(shù)概況國內(nèi)在甲醇技術(shù)的開發(fā)和實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的歷史也有幾十年，在甲醇合成催化劑的開發(fā)中，有多家單位開發(fā)成功，并用于工業(yè)化生產(chǎn)。國內(nèi)杭州林達(dá)化工技術(shù)工程公司開發(fā)的低壓均溫合成甲醇反應(yīng)器，在全部觸媒床層中采用可自由伸縮活動的冷管，用管內(nèi)冷氣吸收管外催化劑床層中的甲醇反應(yīng)熱，管內(nèi)冷氣與觸媒層中反應(yīng)氣先后進(jìn)行并流換熱和逆流間接換熱，觸媒裝填系數(shù)從30%提高到70%，因而相同直徑反應(yīng)器產(chǎn)能高，軸向溫度差小，溫度均勻，延長了觸媒壽命，提高甲醇產(chǎn)量。低壓法與中高壓法相比，具有消耗定額低、能耗低、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。就目前應(yīng)用最廣、采用最多的合成甲醇技術(shù)是Lurgi和ICI技術(shù)，這兩種技術(shù)發(fā)展歷史最長，積累的實(shí)踐經(jīng)驗最多，在世界建廠也最多，擁有不同規(guī)模的甲醇合成裝置，并且目前達(dá)到的單系列合成甲醇裝置能力也最大。投資比兩塔流程高15%左右，產(chǎn)品純度高；大型甲醇裝置近年來多采用三塔流程。內(nèi)壓縮流程安全可靠，投資成本及運(yùn)行成本相對較低，占地面積小。 優(yōu)化成套設(shè)備配置方案，提高綜