【正文】 發(fā)殘渣含量， % ≤2）副產(chǎn)品硫磺硫磺產(chǎn)品符合中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)（GB244992）優(yōu)等品指標(biāo)。因此中東地區(qū)及俄羅斯以天然氣為原料的大型甲醇生產(chǎn)裝置甲醇成本較低，約在100～120美元之間。固定床氣化技術(shù)固定床氣化技術(shù)在我國運(yùn)用較廣，較為先進(jìn)的有魯奇（Lurgi）氣化技術(shù)。該技術(shù)氣化效率低，單爐產(chǎn)氣量少，常壓間歇?dú)饣?，吹風(fēng)過程中放空氣對環(huán)境污染嚴(yán)重，每噸合成氨的吹風(fēng)放空氣量達(dá)2800～3100立方米。帶出細(xì)粉經(jīng)除塵系統(tǒng)捕集后返回氣化爐，再次參加反應(yīng)，有利于碳利用率的進(jìn)一步提高。合成氣（CO+H2）為62~65%，CO2為27~28%，其它為惰性組分。以日處理750噸煤的氣化爐進(jìn)行比較，初步估算投資費(fèi)用差別如下： 德士古與四噴嘴爐投資比較氣化技術(shù)德士古水煤漿氣化水煤漿四噴嘴撞擊流氣化德士古爐四噴嘴爐氣化爐設(shè)備費(fèi)（萬元）1臺1臺200煤漿泵設(shè)備費(fèi)1臺2臺200自控儀表材料費(fèi)（萬元）1套4套500其他工程費(fèi)（萬元）410軟件費(fèi)（萬元）16602001460合計（萬元）150從上表可看出，水煤漿四噴嘴撞擊流氣化爐和典型的德士古水煤漿氣化爐相比，硬件投資增加，但軟件投資可節(jié)省，兩者相抵，總投資相差不多，采用國內(nèi)有自主知識產(chǎn)權(quán)的四噴嘴撞擊流氣化爐稍微低一點(diǎn)。國外大型氣化技術(shù)比較表項 目Texaco Shell Lurgi(傳統(tǒng))氣化壓力～～氣化溫度 ℃1300～14001400～1600850單爐最大能力噸煤/天500～20002000600氣化爐型式熱壁式、單噴嘴冷壁爐、四噴嘴熱壁爐進(jìn)煤方式水煤漿濃度60%泵送煤粉用氮?dú)廨斔土６?0%90μm碎煤干法加料熱回收方式激冷、廢鍋廢鍋廢 鍋排 渣液態(tài)排渣液態(tài)排渣固態(tài)排渣碳轉(zhuǎn)化率 %96—989990有效成份（CO+H2）較高 80%高 90%68%凈化氣中惰性氣含量%5%10%(N2+CH4+Ar)噸甲醇耗煤量（干, 弛放氣氫回收時）氧氣用量高(比Shell爐高10%)較低低工業(yè)化裝置數(shù)71多在中國已投產(chǎn)/在建的工業(yè)裝置4/70/74/0環(huán)境影響友好友好有污染治理問題投資(含空分)較低高(比Texaco約高15%)較低國產(chǎn)化率高低高建設(shè)周期較短長(比Texaco爐長半年以上)較短Shell氣化技術(shù)Shell氣化技術(shù)是荷蘭殼牌公司開發(fā)的一種先進(jìn)的氣化技術(shù)，該技術(shù)采用純氧、蒸汽氣化，干粉進(jìn)料，氣化溫度達(dá)1400～1700℃，碳轉(zhuǎn)化率99%，有效氣體（CO+H2）90%以上，液態(tài)排渣，采用特殊的水冷壁氣化爐，使用壽命長。該技術(shù)目前只有國外兩套以煤為原料大型裝置在運(yùn)行，用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，工業(yè)化的經(jīng)驗(yàn)不多，技術(shù)須依賴進(jìn)口，國內(nèi)技術(shù)支撐率低。德士古氣化還有以下優(yōu)點(diǎn)：單臺爐處理煤量大，最大日處理煤量2000噸；氣化壓力高，新鮮氣可不需增壓、且合成氣壓縮功耗省，尤其是生產(chǎn)甲醇時，可實(shí)現(xiàn)等壓合成；有效氣（CO+H2）含量高，生成的新鮮合成氣惰性組分含量低，特別適合做生產(chǎn)甲醇的合成氣，甲醇合成弛放氣排放量低。該技術(shù)雖然能連續(xù)加壓氣化，但由于氣化溫度較低(~1000℃)，生成氣中甲烷含量大，同時生成氣中含苯、酚、焦油等一系列難處理的物質(zhì)，凈化流程長；尤其是該技術(shù)只能用碎煤不能用粉煤，因而原料利用率低，盡管篩分下來的粉煤可以配燃煤鍋爐加以利用。三種氣化壓力均已有大型裝置的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。2) 凈化工藝技術(shù)a) 凈化工藝技術(shù)概況采用煤漿氣化工藝生產(chǎn)的粗煤氣除含CO、HCO2外，還有少量H2S、COS、CHN2，微量的氯，氨等成分。脫硫脫碳從國內(nèi)外煤氣化裝置中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)較常見。本項目采用的低溫甲醇洗技術(shù)需要35℃級的冷量移出反應(yīng)熱，采用氨壓縮制冷工藝流程。而且溶劑吸收能力大，循環(huán)量小，能耗省，溶劑價格便宜，操作費(fèi)用低亦是此法的優(yōu)越性所在。國內(nèi)大連理工大學(xué)經(jīng)過近20年的研究，也開發(fā)成功了低溫甲醇洗工藝軟件包，并獲得了國內(nèi)兩項專利。經(jīng)改進(jìn)后該技術(shù)采用六塔流程，與林德工藝相似，據(jù)介紹冷負(fù)荷和設(shè)備投資比林德工藝低~10%。離心式制冷機(jī)與其它幾種類型的制冷機(jī)相比，具有轉(zhuǎn)速高，制冷量大，蒸發(fā)溫度低，機(jī)械磨損小，易損件少，維護(hù)簡單，連續(xù)工作時間長，振動小，運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)組重量輕、占地面積小，能經(jīng)濟(jì)方便地調(diào)節(jié)制冷量等優(yōu)點(diǎn)，同時采用蒸汽透平驅(qū)動離心式制冷壓縮機(jī)，節(jié)能效果明顯。b) 硫回收工藝技術(shù)比較及選擇第一類主要代表是克勞斯（Claus）法，它是目前煉廠氣、天然氣加工副產(chǎn)酸性氣體及其它含H2S氣體回收硫的主要方法。 栲膠法在國內(nèi)合成氨廠已普遍使用，操作經(jīng)驗(yàn)豐富，但設(shè)備數(shù)量多、投資大，且尚無用于高CO2含量酸氣先例。1966年，英國ICI公司成功地實(shí)現(xiàn)了銅基催化劑的低壓合成甲醇工藝，隨后又實(shí)現(xiàn)了當(dāng)時更為經(jīng)濟(jì)的中壓法合成甲醇工藝。其主要缺點(diǎn)是：反應(yīng)器因有部分氣體與未反應(yīng)氣體之間的返混，催化劑空時產(chǎn)率不高，用量較大；僅能回收低品位熱能。TEC的新型反應(yīng)器合成甲醇工藝該工藝及反應(yīng)器由日本TEC（東洋工程公司）開發(fā)成功，由外筒、催化劑筐和許多垂直的沸水管組成，沸水管埋于催化床中。國外已有數(shù)套裝置采用此種塔型。在甲醇合成反應(yīng)器的開發(fā)中，開發(fā)成功單套管及雙套管反應(yīng)器。本技術(shù)已用于哈爾濱氣化廠8萬噸/年甲醇裝置中，效果良好。在反應(yīng)器方面有TEC的MRF多段徑向流動反應(yīng)器，托普索三個并聯(lián)激冷絕熱徑向流合成塔，三菱重工的管殼冷管復(fù)合反應(yīng)器等，這些反應(yīng)器比傳統(tǒng)的低壓合成法反應(yīng)器具有轉(zhuǎn)化率高、反應(yīng)器體積小、反應(yīng)熱移出更方便、床層壓降小等優(yōu)點(diǎn)。這兩種工藝技術(shù)特點(diǎn)比較見下表：甲醇生產(chǎn)方法比較表項 目Lurgi法ICI法合成壓力bar50～10050～118合成溫度℃225～250230～270催化劑組成CuZnAlVCuZnAl時空收率t/m3本項目采用節(jié)能型三塔精餾工藝，雙系列配置。209。國內(nèi)空分制造廠目前在這方面也已具有大量的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，因而可以通過國內(nèi)外眾多渠道，擇優(yōu)選擇配套設(shè)備，保證裝置具有最優(yōu)性價比?？諝庋h(huán)是用高壓空氣來復(fù)熱高壓液氧和高壓液氮產(chǎn)品（根據(jù)需要），液氧、液氮根據(jù)需要用泵加壓到所需壓力；氮?dú)庋h(huán)流程是用高壓氮?dú)鈦韽?fù)熱高壓液氧，用液氧泵壓縮液氧達(dá)到所需壓力，用氮壓機(jī)壓縮氮?dú)膺_(dá)到所需壓力。從技術(shù)上來說都是安全、可靠、先進(jìn)、節(jié)能的。全廠設(shè)統(tǒng)一的儀表空氣和工廠空氣管網(wǎng)。 引進(jìn)工藝包和基礎(chǔ)設(shè)計209。為了控制煤漿粘度及保持煤漿的穩(wěn)定性加入添加劑，并加入堿液調(diào)整煤漿的pH值。煤漿由煤漿槽經(jīng)煤漿加壓泵加壓后連同空分送來的高壓氧通過燒咀進(jìn)入氣化爐，在氣化爐中煤漿與氧發(fā)生如下主要反應(yīng)：CmHnSr+m/2 O2—→mCO+（n/2r）H2+rH2SCO+H2O—→H2+CO2（G）、1350～1400℃下進(jìn)行。閃蒸出的高壓氣體經(jīng)過灰水加熱器回收熱量之后，通過氣液分離器分離掉冷凝液，然后進(jìn)入變換工段汽提塔。1）吸收系統(tǒng)本裝置采用的吸收系統(tǒng)，用來處理經(jīng)過變換和熱回收后的氣體，經(jīng)過甲醇吸收凈化后的原料氣，作為甲醇合成的新鮮氣。2）溶液再生系統(tǒng)從高壓閃蒸器上部和底部分別產(chǎn)生的無硫甲醇富液和含硫甲醇富液進(jìn)入H2S濃縮塔，進(jìn)行閃蒸汽提。甲醇水分離器由再沸器提供。硫化氫進(jìn)行氧化反應(yīng)所需氧氣由空氣風(fēng)機(jī)提供。冷卻的催化劑有利于反應(yīng)向生成硫的方向發(fā)展，當(dāng)向單質(zhì)硫生成反應(yīng)的方向得到加強(qiáng)時，硫化氫轉(zhuǎn)化成硫的轉(zhuǎn)化率會提高。甲醇合成水冷反應(yīng)器副產(chǎn)中壓蒸汽經(jīng)變換過熱后送工廠中壓蒸汽管網(wǎng)。汽提塔塔底排出的廢水，含少量甲醇，進(jìn)入沉淀池，分離出雜醇和水，廢水用于磨煤用水。純化器的切換周期約為46小時，定時自動切換。從上塔頂部得到低壓氮?dú)?，?jīng)過冷器、高壓板式換熱器復(fù)熱后出冷箱，進(jìn)入產(chǎn)品氮壓機(jī)。ESD主要用于氣化工藝系統(tǒng)安全聯(lián)鎖和全廠聯(lián)鎖。水煤漿氣化過程是在高溫高壓下進(jìn)行的，最高溫度達(dá)1500℃，最高壓力等級為ANSI 1500LB。另外，設(shè)置可燃和有毒氣體檢測系統(tǒng)，當(dāng)裝置內(nèi)的可燃和有毒氣體濃度超過要求時，發(fā)出報警信號。不重要的工藝參數(shù)，其設(shè)定點(diǎn)不經(jīng)常調(diào)整的參數(shù)，采用就地顯示和控制儀表。除一些就地氣動控制器和隨設(shè)備成套的特殊測量儀表外，通常儀表采用電子型。用于儀表吹掃的管線采用轉(zhuǎn)子流量計，用于原料和產(chǎn)品的計量采用容積式流量計，甲醇產(chǎn)品的灌裝計量用質(zhì)量流量計。其它分析如CH3OH分析儀、電導(dǎo)率儀和PH計將被用在適當(dāng)場合。氧氣切斷閥可考慮采用柱塞閥的可能性。氧氣調(diào)節(jié)閥和切斷閥必須按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格選用。儀表氣源設(shè)計3重保安。 空分和熱電站隨機(jī)成套儀表按照設(shè)備制造商的標(biāo)準(zhǔn)選用。 儀表保溫伴熱需要低壓水蒸氣。用量： ～6000Nm3/h。與工藝有關(guān)的蒸汽管線和工藝物料管線的測量和控制參數(shù)等則引入DCS系統(tǒng)集中監(jiān)視和控制。ESD系統(tǒng)保持與DCS系統(tǒng)獨(dú)立，輸入元件和儀表單獨(dú)設(shè)置，重要聯(lián)鎖采用雙重元件或三重元件，采用2/3邏輯。 主要的檢測及控制方案本裝置主要控制通過DCS和ESD系統(tǒng)完成，系統(tǒng)由操作站、控制站、打印機(jī)、輔助操作臺、通訊總線、外圍設(shè)備、相關(guān)的接口和三重化冗余的PLC組成。其中氣化工段的渣閥選用特殊材質(zhì)和型式的調(diào)節(jié)閥。渣水介質(zhì)液位測量采用射頻導(dǎo)納式液位計。但還有一些專用溫度儀表如：氣化爐爐壁表面溫度監(jiān)視器、氣化爐體、煤筒倉、甲醇合成塔的溫度元件選用特殊的多點(diǎn)式。系統(tǒng)能區(qū)分第一事故，并發(fā)出聲光報警。**甲醇工廠建立在氣候條件比較惡劣的地區(qū)，應(yīng)選取較高防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的儀表。所以，煤氣化工藝過程為高度易燃易爆連續(xù)生產(chǎn)過程，PDP開發(fā)商定為TUV5~6級安全等級，生產(chǎn)線布置在敞開式的框架內(nèi)，防爆等級為II區(qū)T4組。甲醇裝置區(qū)設(shè)置一個中央控制室對整個裝置區(qū)的工藝過程進(jìn)行集中監(jiān)視和控制，中央控制室為密閉型（設(shè)中央空調(diào)），由操作室、機(jī)柜室、工程師站室、電源室、備品備件室及維修室等組成。工藝流程圖見附圖4?？諝饨?jīng)下塔初步精餾后，獲得富氧液空、純液氮，富氧液空經(jīng)過冷器過冷后節(jié)流進(jìn)入上塔?？諝庾韵露洗┻^空氣冷卻塔，在冷卻的同時，又得到清洗。由加壓塔底出來的甲醇溶液自流入常壓塔下塔進(jìn)一步蒸餾，常壓塔頂出來的回流液一部分回流，一部分作為精甲醇經(jīng)泵送入貯存系統(tǒng)。 甲醇合成及精餾1) 甲醇合成，然后進(jìn)入冷管式反應(yīng)器（氣冷反應(yīng)器）冷管預(yù)熱到235℃，進(jìn)入管殼式反應(yīng)器（水冷反應(yīng)器）進(jìn)行甲醇合成，CO、CO2和H2在CuZn催化劑作用下，合成粗甲醇，出管殼式反應(yīng)器的反應(yīng)氣溫度約為240℃，然后進(jìn)入氣冷反應(yīng)器殼側(cè)繼續(xù)進(jìn)行甲醇合成反應(yīng)，同時預(yù)熱冷管內(nèi)的工藝氣體，氣冷反應(yīng)器殼側(cè)氣體出口溫度為250℃，再經(jīng)低壓蒸汽發(fā)生器，鍋爐給水加熱器、空氣冷卻器、水冷器冷卻后到40℃，進(jìn)入甲醇分離器，從分離器上部出來的未反應(yīng)氣體進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)壓縮，返回到甲醇合成回路。Clinsulf反應(yīng)器由兩個反應(yīng)段組成。氣氨通過對冷卻水放熱冷凝成液體后，靠重力排入液氨貯槽。富H2S甲醇液自H2S濃縮塔底出來后進(jìn)熱再生塔給料泵加壓，甲醇貧液冷卻器換熱升溫進(jìn)甲醇再生塔頂部。中間二次引出甲醇液用氨冷器冷卻以降低由于溶解熱造成的溫升。本工段的化學(xué)反應(yīng)為變換反應(yīng)，以下列方程式表示： CO+H2O—→H2+CO2由氣化碳洗塔來的粗水煤氣經(jīng)氣液分離器分離掉氣體夾帶的水分后，進(jìn)入氣體過濾器除去雜質(zhì)，然后分成兩股，一部分（約為55%）進(jìn)入原料氣預(yù)熱器與變換氣換熱至305℃左右進(jìn)入變換爐，與自身攜帶的水蒸汽在耐硫變換催化劑作用下進(jìn)行變換反應(yīng)，出變換爐的高溫氣體經(jīng)蒸汽過熱器與甲醇合成及變換副產(chǎn)的中壓蒸汽換熱、過熱中壓蒸汽，自身溫度降低后在原料氣預(yù)熱器與進(jìn)變換的粗水煤氣換熱，溫度約335℃進(jìn)入中壓蒸汽發(fā)生器，溫度降至270℃之后，與另一部分未變換的粗水煤氣（約為45%）混合，一起進(jìn)入低壓蒸汽發(fā)生器溫度降至180℃，然后進(jìn)入脫鹽水加熱器、水冷卻器最終冷卻到40℃進(jìn)入低溫甲醇洗吸收系統(tǒng)。氣化爐及碳洗塔等排出的洗滌水（稱為黑水）送往灰水處理。為了降低煤漿粘度，使煤漿具有良好的流動性，需加入添加劑，初步選擇木質(zhì)磺酸類添加劑。5）甲醇精餾設(shè)計，設(shè)備和材料全部依靠國內(nèi)。 技術(shù)來源及引進(jìn)意見根據(jù)以上工藝技術(shù)路線的確定，主要技術(shù)來源及引進(jìn)范圍如下：1）水煤漿氣化引進(jìn)德士古工藝軟件包及專利許可證，基礎(chǔ)設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計由國內(nèi)完成；或采用國內(nèi)多噴嘴水煤漿氣化技術(shù)。目前大型化工行業(yè)空分裝置多采用該工藝流程的空分裝置。因此，在同樣規(guī)模的內(nèi)壓縮流程中，氮壓機(jī)的尺寸要比增壓空氣壓縮機(jī)的尺寸大，耗功也要高一些。209。 空分設(shè)備趨向大型化隨著大化肥、煤化工、石化、鋼鐵等大型工程項目的興建和擴(kuò)建，從降低投資費(fèi)用，運(yùn)行費(fèi)用和方便管理等方面著眼，要求工程配套的空分設(shè)備也趨于大型化，國外最大的空分單機(jī)制氧能力已達(dá)100000 Nm3/h 以上。從九七年以后國內(nèi)設(shè)計生產(chǎn)的1000 m3（標(biāo)）/h O2以上的空分設(shè)備均采用了規(guī)整填料塔與全精餾制氬技術(shù)，采用這項技術(shù)后，對外壓縮流程而言氧的提取率可達(dá)到98～%，氬提取率可達(dá)65～85%，能耗下降10～13%以上，而且整個流程簡單，操作方便、安全可靠、占地面積小，優(yōu)勢顯而易見。根據(jù)以上分析，考慮到合成塔的運(yùn)輸問題，本項目暫按Lurgi雙合成塔（氣冷和管殼水冷）生產(chǎn)180萬噸/年甲醇，采用雙系統(tǒng)設(shè)計。Lurgi合成反應(yīng)器，反應(yīng)氣轉(zhuǎn)化率高，副反應(yīng)少，系統(tǒng)對于反應(yīng)熱的回收和利用已經(jīng)比較完善，操作費(fèi)用低，開工時不用設(shè)開工加熱爐。另一方面，采用國外甲醇合成技術(shù)投資較大，設(shè)備制造周期長。華東理工大學(xué)開發(fā)并取得專利的低壓甲醇反應(yīng)器