【正文】 吸出大部分 CO2；來自第一閃蒸槽的甲醇溶液，降壓至 ，送至 CO2解吸塔中部，解吸出 CO2和 H2S。壓力提高，反應(yīng)物組份分壓提高，可以加快反應(yīng)速度，甲烷化反應(yīng)壓力控制在 ～ 。用熱交換器再次取走反應(yīng)熱 ,并在工藝上采取措施控制其甲烷化反應(yīng)速度 ,防止甲烷化反應(yīng)器產(chǎn)生積碳現(xiàn)象。由于本項目煤種較年輕，故采用溶劑萃取脫酚。蒸汽繼續(xù)上升至塔頂， 65℃時水中的少量醚被蒸出。 焦油、石腦油回收裝置 魯奇加壓氣化是在 的壓力下，用 的蒸汽和 99%的氧氣作為氣化劑，氣化 5～ 50mm 的塊煤制得粗煤氣，在氣化過程中，煤中的輕質(zhì)組分轉(zhuǎn)化為焦油、酚、氨等物質(zhì)與煤氣同時產(chǎn)生，在煤氣的洗滌、冷卻、凈化過程中，大部分變?yōu)橐簯B(tài)進入煤氣水中。 部分酸性氣經(jīng)燃燒反應(yīng)后成為含 SO2的氣體，與來自造氣車間的含 H2S 的氣體一起進入克勞斯反應(yīng)器一段進行催化反應(yīng)生成氣態(tài)硫磺。洗滌液的 PH值是通過 PH 值分析來控制補充的堿液量，補充的堿液通過堿液補充泵提供。 27 5 設(shè)備方案 概述 本項目的設(shè)備設(shè)計包括：煤氣化、甲烷化、硫回收、空分、冷凍站等裝置中 的容器、換熱器、塔器、工業(yè)爐等非標設(shè)備設(shè)計。 壓力容器產(chǎn)品設(shè)計、制造應(yīng)符合相應(yīng)最新的國家標準、行業(yè)標準或企業(yè)標準的要求。 控制方式 本著“技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、操作方便”的原 則 , 根據(jù)工藝裝置的生產(chǎn)規(guī)模、流程特點、工藝操作要求，并參考國內(nèi)外類似裝置的自動化水平，本項目采用中央控制室和區(qū)域控制室集中監(jiān)視和控制的控制方式，對各生產(chǎn)裝置實施崗位集中監(jiān)視和控制。 容器的材料應(yīng)根據(jù)其壓力、溫度、介質(zhì)特性以及環(huán)境條件等來選擇，既要考慮材料的可靠性，同時又要考慮其經(jīng)濟合理性。 非標設(shè)備主要設(shè)計原則 工程中非標設(shè)備的設(shè)計、制造在充分考慮技術(shù)的安全性、可靠性與經(jīng)濟性的基礎(chǔ)上，應(yīng)盡量立足于國內(nèi)，國內(nèi)制造加工使用尚不成熟的設(shè)備和材料采用引進。 由于大型輸氣管道普遍向大排量、高揚程發(fā)展，因而離心式壓縮機正逐漸取代往復(fù)式壓縮機的主導(dǎo)地位。洗滌后的尾氣經(jīng)廢氣分離器分離出夾帶的液體后至煙囪高空排放。酸性氣在 H2S 鍋爐內(nèi)和來自羅茨鼓鳳機的空氣進行燃燒反應(yīng)生成 SO2。一部分氨水作為提純塔的回流液，其余氨水經(jīng)泵加壓并加熱至 130℃后送至氨精餾塔。 工藝流程說明 由煤氣水分離裝置來的煤氣水，先經(jīng)脫酸塔去除 CO H2S等后進入萃取塔，在萃取塔內(nèi)酚水與二異丙基醚逆流接觸 ,使酚均勻分散最大限 度地溶解于醚中，萃取了酚的大部分醚與水靠比重分離，醚酚混合物從塔頂引出送往酚塔進行蒸餾分離，得到粗酚及醚 ,醚再返回萃取塔循環(huán)使用。酚回收的工藝、流程選擇主要根據(jù)廢水中總酚含量而定。 進入第一、二級甲烷化反應(yīng)器煤氣反應(yīng)后的溫升為 500～ 600℃。上述反應(yīng)是強放熱反應(yīng)，在較低溫度下，平衡常數(shù)很大。下塔主要用來脫硫，由于 H2S 的溶解度大于 CO2的溶解度，硫組分含量也低于 CO2，因此只需一部分甲醇液進入下塔吸收 H2S和 COS。兩步法用于變換使用不耐硫催化劑的場合，在變換之前必須先脫硫，變換之后再脫 CO2，因此形成前后兩步：第一吸收塔主要進行脫硫，第二吸收塔主要進行脫碳。而且溶劑循環(huán)量小，溶劑價格便宜，能耗和操作費用較低。 工藝流程說明 180℃的合成氣首先進入變換爐一段，經(jīng)一段催化劑層反應(yīng)，溫度升至 350℃左右引出，在段間換熱器中與熱水換熱，降溫后進入二段催化劑層反應(yīng)，反應(yīng)后的其它在主換熱器與合成氣進氣換熱，并經(jīng)水加熱器降溫后進入三段催化劑床層，反應(yīng)后氣體中 CO含量降至 1～ %離開變換爐。該法處理簡單可隨時進行，熱量回收采用飽和熱水塔。首先，應(yīng)根據(jù)原料氣中 CO 含量高低來確定， CO含量高英采用中溫變換，這是因為中溫變換催化劑操作溫度范圍較寬，活性溫度高，反應(yīng)速率快，而且價廉易得，使用壽命長。 洗滌后的煤氣水與煤氣冷卻液匯于廢熱鍋爐底部積水槽中，大部分用泵送至洗滌冷卻器循環(huán)使用，多余部分排至煤氣水分離裝置。 (2)固定床煤氣化過程生成大量甲烷，其甲烷熱值占煤氣熱值的 40%，焦油約占 10%，只需占煤氣熱值 50%的 CO、 H2合成甲烷。 根據(jù)本工程的特點，煤氣化工藝宜選用 Lurgi加壓氣化工藝。對煤種適應(yīng)廣，可使任何煤種完全轉(zhuǎn)化； （ 2） Shell干粉煤加壓氣化工藝 Shell煤氣化工藝屬干法氣流床氣化工藝，其以干煤粉進料，純氧作氣化劑，液態(tài)排渣。該工藝采用水煤漿進料、液態(tài)排渣、 在氣流床中加壓氣化，水煤漿與純氧在高溫高壓下反應(yīng)生成煤氣。 從主冷凝蒸發(fā)器抽出液氧，復(fù)熱氣化后出冷箱，作為產(chǎn)品氧氣送煤氣化裝置。此外，使用液氧泵的內(nèi)增壓流程比使用氧壓機的外增壓流程操作、管理更為方便，維修工作量少，占地也少。冷箱內(nèi)管道、容器材料一般都用鋁合金，法液空是用不銹鋼（板翅式換熱器除外）。 （ 3）熱交換器采用高效的鋁板翅式換熱器，使結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱效率高。 催化蒸汽氣化技術(shù)：是 EXXON公司在二十世紀七十年代開發(fā)的，用碳酸鉀（堿過渡金屬氧化物或堿土）作為催化劑，煤與水蒸汽反應(yīng)生產(chǎn)甲烷，計算熱效率達到 %。近幾年我國天然氣產(chǎn)量如下圖 ： 圖 21 20xx— 20xx 年我國天然氣產(chǎn)量 據(jù)《中國能源發(fā)展報告》預(yù)計，未來十多年里我國天然氣需求將呈爆炸式增長，平均增速達到 11%～ 13%。城市燃氣已成為第一大用氣領(lǐng)域，在天然氣消費中的比例達到 %，發(fā)電用氣比例上升 8個百分點，化工和工業(yè)燃料用氣同比則有較大幅度下降。 20xx年之后，世界天然氣消費增長速度有可能減緩，預(yù)計年均增速最多不超過 %。英國、加拿大、德國、伊朗、日 本等國天然氣消費占世界總消費量的約3%。天然氣通過凈化分離和裂解、蒸汽轉(zhuǎn)化、氧化、氯化、硫化、硝化、脫氫等反應(yīng)可制成合成氨、甲醇及其加工產(chǎn)品 (甲醛、醋酸等 )、乙烯、乙炔、二氯甲烷、四氯化碳、二硫化碳、硝基甲烷等。 8 表 11 主要技術(shù)經(jīng)濟指標匯總表 序號 項目名稱 單位 數(shù)量 備注 一 產(chǎn)品及規(guī)模 1 天然氣 104 m3/a 400000 2 焦油 104 t/a 51 3 石腦油 104 t/a 10 4 粗酚 104 t/a 6 5 硫磺 104 t/a 10 6 液氨 104 t/a 5 7 年操作時間 小時 8000 二 主要原材料用量 1 原料煤 104t/a 2 石灰 104t/a 10 三 公用工程及動力消耗 1 燃料煤 104t/a 360 2 一次水 104t/a 2700 四 運輸量 1 運入量 104t/a 2 運出量 104t/a 五 定員 人 1700 六 總占地面積 104m2 200 七 總投資 億元 220 1 建設(shè)投資 億元 2 建設(shè)期利息 億元 3 鋪底 流動資金 萬元 八 財務(wù)評價指標 1 年均銷售收入 萬元 774018 2 年均銷售稅金 萬元 60655 3 年均總成本費用 萬元 581428 4 年均利潤總額 萬元 131934 9 序號 項目名稱 單位 數(shù)量 備注 5 年均稅后利潤 萬元 98951 6 投資利潤率 % 7 投資利稅率 % 8 資本金利潤率 % 9 投資回收期 稅前 年 含建設(shè)期三年 稅后 年 含建設(shè)期三年 10 內(nèi)部收益率 （ IRR） 稅前 % 稅后 % 11 財務(wù)凈現(xiàn)值 稅前 萬元 448199 ic=8% 稅后 萬元 256819 ic=8% 研究結(jié)論 （ 1）產(chǎn)品市場前景良好，符合國家能源發(fā)展戰(zhàn)略和產(chǎn)業(yè)政策； （ 2）工藝技術(shù)成熟、可靠，能耗低，安全、衛(wèi)生、環(huán)保等各項措施完善； （ 3）從財務(wù)分析看，所得稅前內(nèi)部收益率為 %，大于行業(yè)基準收益率 8%，敏感性分析表明本項目有較好的抗風(fēng)險能力； （ 4）增加地區(qū)和國家稅收、擴大就業(yè)崗位，拉動社會需求，促進地區(qū)社會繁榮，社會效益良好，因此本項目是可行的。 依托我國豐富的煤炭資源，大力發(fā)展煤制天然氣，通過管道輸送并經(jīng)調(diào)壓配氣后進行化工和民用，不但符合煤炭清潔利用的發(fā)展方向，同時也是天然氣供應(yīng)的有效補充。不同利用技術(shù)的熱能有效利用率為 :煤制油 (%～%)煤制甲醇 (%～ %)煤發(fā)電 (40%～ 45%)煤制合成天然氣 (53%)煤制合成氣 (%)。 項目建設(shè)的目的和意義 (1)發(fā)展煤制天然氣可緩解石油供應(yīng)壓力、促進國家能源安全 我國基礎(chǔ)能源格局的特點是“富煤貧油少氣”，長期以來煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中一直占有絕對主導(dǎo)地位。采 取切實可行的技術(shù)措施，節(jié)約用水，減少浪費。公司總部設(shè)在中國北京市。 天然氣在工業(yè)、民用和交通運輸燃料方面與石油具有較好的可替代性。 由于煤制天然氣工藝相對簡單 ，與其他新興煤化工產(chǎn)業(yè)相比，過程產(chǎn)生的廢水廢物相對較少，產(chǎn)生的廢物也更易于處理。發(fā)展 40 億立方米 /年煤制天然氣項目，既符合國家西部大開發(fā)和能源轉(zhuǎn)換和可持續(xù)發(fā)展的大政方針，又有利于優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染、提高能源效率，對快速推進呼倫貝爾市工業(yè)化進程，促進地方經(jīng)濟發(fā)展和創(chuàng)建和諧社會具有重大的現(xiàn)實意義。 （ 3）本項目規(guī)模較大系列較多，同類 設(shè)備多，制造運輸周期長。 表 21 天然氣性質(zhì)表（ 0℃， 1atm） 國外市場分析與預(yù)測 國外天然氣市場現(xiàn)狀 煤、石油和天然氣是當(dāng)今世界一次能 源的三大支柱。 國外市場預(yù)測 據(jù)法國國際天然氣信息中心（ Cedigaz）預(yù)測， 20xx－ 20xx 年世界天然氣消費年均增長率約為 %，增長率最高的地區(qū)可能是拉丁美洲、亞太、非洲和中東地區(qū)，年增長率可達 4%， 甚至更高。儲量穩(wěn)步增長，產(chǎn)量快速上升，海外合作穩(wěn)步推進，輸配氣系統(tǒng)配套發(fā)展，消費市場逐步擴大， 20xx 年天然氣在我國一次能源消費中的比例達到 ％，天然氣工業(yè)正逐步成為一個嶄新而耀眼的新型能源產(chǎn)業(yè)。隨著環(huán)保要求的日益嚴格和人們環(huán)保意識的增強 ,天然氣這種潔凈能源的市場份額將不斷擴大，前景十分廣闊。本工程建設(shè)從呼倫貝爾到大慶約 500 公里的天然氣管道，日供應(yīng)天然氣 1100 萬立方米，為建設(shè)東北老工業(yè)基地服務(wù)。目前國內(nèi)在建和開展前期研究的煤制天然氣項目均采用第一種成熟的煤氣化、甲烷轉(zhuǎn)化過程的工藝技術(shù)。 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。 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。 工藝流程說明 從大氣吸入的空氣經(jīng)空氣過濾器濾去灰塵與雜質(zhì)后，入空氣壓縮機加壓至 （ A），然后進入空氣冷卻塔。 上塔上部引出的不純氮氣，經(jīng)換熱器復(fù)熱后出冷箱。 制備的水煤漿可用隔膜泵來輸送，操作安全又便于計量控制。產(chǎn)生的高溫煤氣夾帶的細灰尚有一定的黏結(jié)性，所以出爐時需與一部分冷卻后的循環(huán)煤氣混合，將其激冷至 900℃左右后再導(dǎo)入廢熱鍋爐，產(chǎn)生高壓過熱蒸汽。由于氣化在高溫下進行，且原料粒度很小，影響環(huán)境的副產(chǎn)物很少； 19 （ 3） GSP干煤粉氣化工藝 GSP工藝是一種氣流床加壓氣化工藝（屬第二代氣化工藝），可以使用固體（干煤粉或垃圾）、液體（焦油等）、氣體（天然氣等）為原料，原則上可以處理各種各樣的煤和廢物，氣化溫度為 1400～ 1600℃（當(dāng)煤灰熔點 T31400℃需加助熔劑），氣化壓力通常為～ ，負荷變化為 75～ 110%，碳轉(zhuǎn)化率～ 99%，液態(tài)排渣，渣中含碳～ 1%，粗煤氣中有效氣含量～ 90%，冷煤氣效率為 78～ 85%，單爐開工率 90～ 95%。煤氣中約含 65%（ CO+H2）、 9%的 CH4，并含 C焦油等。 (4)固定床氣化為逆流床氣化過程，爐內(nèi)有一個煤的干燥層，進干燥層溫度取決于煤的活性，一般在 600℃～ 800℃。 （ 2）夾套水由補充鍋爐水通過引射進行循環(huán)，避免了由于夾套水循環(huán)不暢造成的夾套鼓包。如果允許 CO 殘余量較高，則僅用中變即可，否則采用中變與低變串聯(lián)，以降低變換氣中 CO量。全低變流程采用寬溫區(qū)的鈷鉬系 耐硫中變催化劑進行 CO 變換。在甲烷化時，硫化物對催化劑的毒害是積累的。為使脫碳尾氣符合環(huán)保排放要求，須將脫硫和脫碳分開，流程復(fù)雜。洗滌塔分為上塔河下塔兩部分，上塔又分為上、中、下三段。其中 H2S 被上段來的 甲醇溶液吸收。雖然提高溫度也可以提高甲烷化反應(yīng)速度，由于反應(yīng)是強放熱反應(yīng)，溫度太高對化學(xué)平衡不利。第三級甲烷化反應(yīng)器出口的甲烷 化煤氣其 CH4的組分約 95%,熱值與天然氣大致相當(dāng) ,二者可用長輸管道并網(wǎng)對接。 煤加壓氣化廢水的氨大部分以游離氨的形態(tài)存在，一般占 90%以上，其它以固定氨形態(tài)存在。塔底含少量酚氨的工藝污水送至生化處理裝置處理。魯奇碎煤加壓氣化為固定床氣化，爐頂操作溫度低，煤氣中含有較多的焦油、酚等有機物。一段反應(yīng)后的酸性氣通過 H2S 鍋爐內(nèi)的換熱