【正文】 主要設(shè)備一覽表 表 5― 1 主要設(shè)備一覽表 序號 設(shè)備名稱 規(guī)格及型號 單位 數(shù)量 備注 1 空壓機(jī) /增壓機(jī) 蒸汽透平 臺 6 2 氮壓機(jī) 蒸汽透平 臺 6 3 空冷塔 套 6 4 純化系統(tǒng) 套 6 5 透平膨脹機(jī)組 臺 12 6 分餾塔 臺 6 7 液氧泵 臺 12 8 液氮泵 臺 12 9 制氬系統(tǒng) 套 6 10 液氬泵 臺 12 11 低變爐 φ 3400 4400 臺 12 12 飽和熱水塔 臺 6 13 熱水洗滌塔 臺 6 14 變脫塔 臺 6 15 變脫泵 臺 12 16 熱水洗滌泵 臺 12 17 熱水循環(huán)泵 臺 12 18 變換氣分離器 臺 6 19 煤氣水分離器 臺 6 30 20 變換氣水冷器 臺 6 21 脫熱水預(yù)熱 器 臺 6 22 段間冷卻器 臺 6 23 煤氣換熱器 臺 16 24 電加熱器 臺 6 25 煤氣冷卻器 臺 6 26 第一水加熱器 臺 6 27 第二水加熱器 臺 6 28 增濕器 臺 6 29 蒸汽噴射器 臺 3 30 甲醇洗滌塔 浮閥塔φ 2050/2600 63000 t=70/50℃ P= 臺 3 31 二氧化碳汽提塔 浮閥塔φ 2050/5000 63000 t=70/50℃ P= 臺 3 32 硫化氫濃 縮塔 浮閥塔φ 3100/4900 63000 t=70/50℃ P= 臺 3 33 甲醇 /水分離塔 篩板塔φ 1000/2800 63000 t=170℃ P= 臺 3 34 甲醇再生塔 浮閥塔φ 2100/2700 t=120/170℃ P= 臺 3 35 原料氣冷卻塔 纏繞式 F=1750m2 臺 3 36 循環(huán)甲醇冷卻塔 纏繞式 F=1550m2 臺 3 37 貧甲醇冷卻器 1 纏繞式 F=120m2 臺 3 38 貧甲醇泵 離心式 Q=290m3/h 臺 6+3 39 硫化氫鍋爐 F=95m2， t=190℃ ,P= 臺 3 40 硫磺切片機(jī) Q=800kg/h 臺 3 41 硫固化冷卻器 臺 3 42 硫磺池 臺 3 43 硫磺泵 臺 6 44 分離器 臺 3 45 克勞斯反應(yīng)器 臺 3 46 羅茨鼓風(fēng)機(jī) 臺 3 47 冷凝器 臺 48 脫酸塔 臺 3 49 萃取塔 臺 3 50 蒸氨塔 臺 3 51 精餾塔 臺 3 52 儲氣罐 臺 2 31 53 天然 氣壓縮機(jī) 臺 2 54 焦油槽 V=5000m3 臺 4 55 粗酚槽 V=20xxm3 臺 1 56 液氨槽 V=20xxm3 臺 1 57 中油槽 V=20xxm3 臺 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統(tǒng)。 遵循的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范見 節(jié)，總體原則為按國內(nèi)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，在國內(nèi)無相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范時，參考國際通用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)。本項(xiàng)目采用離心式壓縮機(jī)。洗滌液采用 NaOH 溶液，由文 丘里循環(huán)泵循環(huán)噴淋。對于燃燒反應(yīng)中空氣流量的控制，是同時通過進(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。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 氨儲槽中。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℃時將氨蒸出，氨水被洗滌吸收后送到氨回收裝置。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，采用溶劑萃取法對酚加以回收，有一定的經(jīng)濟(jì)性；當(dāng)廢水中總酚含量小于20xxmg/L 時，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。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)入第三級甲烷化反應(yīng)器反應(yīng)。 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)，提高壓力對反應(yīng)有利。 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。一步法即同時脫除合成氣中的硫化氫和二氧化碳的流程。該法缺點(diǎn) 是在低溫下操作，要求采用低溫材料，投資較高。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。 （ 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。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。 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)。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。 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。由于采用高溫加壓氣化，因此其熱效率很高； 干煤粉由少量的氮?dú)猓ɑ蚨趸迹┐等霘饣癄t，該爐型對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)， 尤其對含水量高的煤種更需要干燥。國內(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，對煤的粒度、粘結(jié)性、硫含量沒有嚴(yán)格要求； 氣化壓力高 。 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。因此，本研究推薦內(nèi)壓縮流程。各公司對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。 （ 4）采用分子篩凈化空氣，具有流程簡單、操作簡便、運(yùn)行穩(wěn)定、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，大大延長裝置的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期。 氫氣化技術(shù) (hydrogasification)：這一技術(shù)的計(jì)算熱效率達(dá)到 %。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。 總體上，我國天然氣工業(yè)發(fā)展已取得了長足進(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)市場不斷擴(kuò)大，天然氣工業(yè)已步入了高速發(fā)展軌道。國際能源機(jī)構(gòu)（ IEA）在《世界能源展望 20xx》報(bào)告中預(yù)測，到 2030 年，世界天然氣消費(fèi)年均增長率為 2%。荷蘭英國天然氣在一次能源消費(fèi)中所占比例分別為 %、 %，也處于較高的水平。 在世界合成氨產(chǎn)量中，約 80％以天然氣為原料，世界甲醇生產(chǎn)中 70％以天然氣為原料，以天然氣為原料的乙烯裝置生產(chǎn)能力約占世界乙烯生產(chǎn)能力的 32％。 存在的問題和建議 （ 1）本項(xiàng)目氣化爐和鍋爐系統(tǒng)排出的爐渣量較大，而這些爐渣是建筑修路的材料，建議進(jìn)一步落實(shí)用戶，盡量實(shí)現(xiàn)廢渣的綜合利用。 （ 4）建設(shè)大型煤化工項(xiàng)目是加快地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要 呼倫貝爾 市煤炭資源豐富，儲量巨大，煤質(zhì)適合發(fā)展坑口電站和煤化工產(chǎn)業(yè)。其中，煤制合成天然氣和煤制合成氣工藝的熱能有效利用率明顯高于其他工藝的熱能有效利用率。目前我國查明煤炭儲量為 萬億噸，預(yù)測煤炭總資源量為 萬億噸在我國一次能源的生產(chǎn)和消費(fèi)總量中占有率分別為 76%和 69%。 （ 3）嚴(yán)格執(zhí)行國家及有關(guān)部委、當(dāng)?shù)卣C布的有關(guān)法令法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，貫徹落實(shí)國家環(huán)保及安全衛(wèi)生的有關(guān)政策法規(guī)，做到工程建設(shè)、環(huán)境保護(hù)和安全衛(wèi)生“三同時”。 主辦單位概況 海菲泰 (國際 )投資控股集團(tuán)有限公司是從事替代能源研發(fā)、生產(chǎn)、銷售；汽、柴油銷售；石油化工產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售；投資許可經(jīng)營項(xiàng)目：煤礦開采，煤炭經(jīng)營；石油貿(mào)易進(jìn)出口業(yè)務(wù)的綜合性能源公司。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對能源的需求量將不斷提高，而我國“富煤貧油少氣”的能源結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了煤炭資源將在未來很長一段時期內(nèi)繼續(xù)作為能源主體被開發(fā)和 利用。表明，煤制合成氣和制甲烷工藝過程具有熱能利用率高的特點(diǎn)，同上述熱能有效利用率排序一致。內(nèi)蒙古呼倫貝爾又是目前我國僅存的一個大草原，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時必須考慮保護(hù)好生態(tài)環(huán)境。 （ 2）本項(xiàng)目引進(jìn)的高新技術(shù)多，應(yīng)盡快與國外有關(guān)技術(shù)專利商建立聯(lián)系，盡快落實(shí)引進(jìn)技術(shù)，以保證項(xiàng)目進(jìn)度。 因此，天然氣是理想的氣體燃料和寶貴的化工原料。亞洲地區(qū)的日本、韓國通過大量進(jìn)口液化天然氣提高了天然氣的消費(fèi)量， 20xx 年消費(fèi)天然氣日本為 846 億立方米、韓國為 342 億立方米，在一次能源消費(fèi)中的比例分別為%、 %。 國內(nèi)市場分析與預(yù)測 國內(nèi)天然氣市場現(xiàn)狀 我國天然氣工業(yè)始于新中國成立， 21 世紀(jì)以來得到了快速發(fā)展。 國內(nèi)天然氣市場預(yù)測 天然氣具有潔凈、高效、資源豐富、方便儲運(yùn)等優(yōu)點(diǎn) ,目前 ,全球天然氣消費(fèi)量已高達(dá)每年 億立方米 ,占世界一次能源需求總量的 %[24]。 我國近年天然氣產(chǎn)量020040060080020 01年20 02年20 03年20 04年20 05年20 06年20 07年20 08年時間單位：億立方米系列1 13 圖 22 我國天然氣消費(fèi)量及預(yù)測 目前，東北天然氣管網(wǎng)覆蓋大慶、齊齊哈爾、哈爾濱、長春、沈陽、大連等東北主要城市，隨后延伸至北京，大慶為氣源地。 第一種通過煤氣化轉(zhuǎn)化天然氣技術(shù)是成熟的工業(yè)化技術(shù)，而后兩種煤轉(zhuǎn)化天然氣技術(shù)是在研究開發(fā)階段的新技術(shù)。 由于產(chǎn)品氧氣的用戶對氧氣的壓力有一定要求，純氧又是一種強(qiáng)氧化介質(zhì)，氧氣的增壓工藝常常成為研究的一個重點(diǎn)。過去精餾塔板多采用篩板塔，現(xiàn)開發(fā)了金屬規(guī)整填料塔。 本項(xiàng)目的煤氣化裝置采用并聯(lián)運(yùn)行，為了便于煤氣化裝置的運(yùn)行和管理，并盡量節(jié)約投資，采用 6系列 45000Nm3/h空分裝置并聯(lián)運(yùn)行的方式。 由 下 塔頂部抽出 （ G）純氮?dú)?，?jīng)主換熱器復(fù)熱后出冷箱， 作為 低壓產(chǎn)品氮?dú)夤?全廠用戶 。 工業(yè)裝置使用壓力在 ～ ，可根據(jù)使用煤氣的用途加以選擇； 氣化技術(shù)成熟 。氣化火焰中心溫度隨煤種不同約在 1600～ 2200℃之間，出爐煤氣溫度約為 1400～ 1700℃。由于是加壓操作，所以設(shè)備單位容積產(chǎn)氣能力提高； 氣化壓力 ，溫度在 900～ 1050℃之間，采用固態(tài)排渣方式運(yùn)行 。 (3)固定床氣化過程生成大量甲烷，在爐內(nèi)放出大量熱供氣化用，因此降低了氧的消耗，與氣流床氣化相比，用高揮發(fā)分煤，該氣化工藝氧耗僅為氣流床氣化的 1/3，即空分裝置能力僅為氣流床氣化的 1/3因此投資大大節(jié)省、成本大大降低。 該裝置有以下特點(diǎn)： （ 1）氣化后灰渣采用水力排渣法充灰，操作環(huán)境優(yōu)于其他排渣方法。再次，將 CO 變換和脫除殘余 CO 的方法結(jié)合考慮。在相同操作條件和工況下，其設(shè)備能力和節(jié)能效果都比中串低、中低低好。 酸性氣體脫除裝置 以煤為原料氣化的合成氣含有大量的硫化氫、有機(jī)硫、二氧化碳等雜質(zhì)。 NHD(或 Selexol)亦屬物理吸收，對 CO H2S 等均有較強(qiáng)的吸收能力，但只能將 H2S脫至小于 1ppm，對 COS 吸收能力較差，需另加有機(jī)硫水解和精脫硫裝置。本項(xiàng)目采用一步法流程，主要包括進(jìn)料氣的預(yù)冷、H2S/CO2的脫除、富液的膨脹閃蒸、 H2S的濃縮、合成氣的加熱、甲醇的再生、甲醇 水分離等過程，流程說明如下： 由變換工序來的原料氣溫度為 40℃左右，向原料氣中噴入少量甲醇，然后經(jīng)換熱器被冷卻到 9℃，在水分離器中分離出甲醇水溶液，由洗滌塔底部 進(jìn)入塔內(nèi)。 來自第二閃蒸槽的甲醇溶液送至 CO2解吸塔頂部，解