【正文】 即“絕熱—管殼外冷復(fù)合型”氣固相催化反應(yīng)器?，F(xiàn)已在美國(guó)田納西州建成72kt／a工業(yè)實(shí)驗(yàn)裝置。我國(guó)瀘州天然氣化工廠年產(chǎn)40萬(wàn)噸的甲醇裝置引進(jìn)了此項(xiàng)技術(shù)。Lurgi工藝可以利用反應(yīng)熱副產(chǎn)壓力較高的中壓蒸汽。二十世紀(jì)七十年代中期以后不但新建廠全部采用低壓法，而且老廠擴(kuò)建或改造也幾乎都采用低壓工藝。由于項(xiàng)目用煤為低硫煤，低溫甲醇洗濃縮的H2S氣體濃度較低，故本項(xiàng)目采用Linde的Clinsulf硫回收工藝技術(shù)。該工藝與傳統(tǒng)的克勞斯工藝接近，對(duì)原料氣中H2S濃度有要求（25%）。滿負(fù)荷時(shí)比單級(jí)壓縮節(jié)省軸功率13%左右，部分負(fù)荷時(shí)節(jié)省軸功率約20%；其次是可以擴(kuò)大穩(wěn)定工作范圍，改善調(diào)節(jié)特性，部分負(fù)荷時(shí)不易喘振。而大連理工大學(xué)低溫甲醇洗工藝雖然技術(shù)指標(biāo)不比國(guó)外技術(shù)差，但鑒于至今尚無(wú)一套利用該技術(shù)的裝置正式投入使用，和林德與魯奇技術(shù)相比缺少實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。魯奇低溫甲醇洗工藝未采用繞管式換熱器，換熱器均為管殼式，所有設(shè)備在國(guó)內(nèi)可以設(shè)計(jì)和制造，投資可節(jié)省約2200萬(wàn)元。而且低溫甲醇洗在國(guó)內(nèi)具有豐富的生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)，除部分低溫材料需引進(jìn)外，設(shè)備設(shè)計(jì)和制造等均可在國(guó)內(nèi)解決。全部變換流程中粗煤氣需先經(jīng)廢熱鍋爐換熱產(chǎn)生低壓蒸汽，將粗煤氣中的水/汽比降下來(lái)，粗煤氣冷凝出來(lái)的工藝?yán)淠汉幸欢ǖ幕覊m，用這部分高溫冷凝液去氣化碳洗塔洗滌粗煤氣，洗滌效果差；變換前的低壓廢熱鍋爐也容易被灰塵堵塞。%以下，H2S小于1ppm。這部分氣量約占總氣量的55%左右，以調(diào)整甲醇合成氣的組成。每臺(tái)氣化爐日處理煤量為1651噸，最大可達(dá)2000噸，有20%的增產(chǎn)能力。d) 氣化流程煤漿氣化工藝流程有兩種：激冷流程和廢鍋流程。本裝置的原料煤屬低變質(zhì)長(zhǎng)焰煤，化學(xué)活性良好，灰熔點(diǎn)1130℃，符合Texaco氣化用煤。它是在煤中加入添加劑、助熔劑和水，磨成水煤漿，加壓后噴入氣化爐，與純氧進(jìn)行燃燒和部份氧化反應(yīng)。與德士古綜合比較，兩種氣化工藝的噸甲醇煤耗相差不大。本世紀(jì)初該院又開(kāi)發(fā)了焦煤水加添加劑的混合煤漿氣化技術(shù)，已成功地應(yīng)用于油氣化裝置的改造，建有工業(yè)化裝置，該技術(shù)已申請(qǐng)國(guó)家專(zhuān)利并獲得批準(zhǔn)。采用該技術(shù)建立的日處理煤量20噸的工業(yè)性試驗(yàn)裝置已運(yùn)轉(zhuǎn)400小時(shí)以上，并經(jīng)過(guò)72小時(shí)考核，取得了國(guó)家專(zhuān)利，經(jīng)過(guò)科技部組織的評(píng)審與驗(yàn)收。恩德粉煤氣化恩德粉煤氣化技術(shù)，在朝鮮有30多年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，適用于灰分不大于40%的褐煤、長(zhǎng)焰煤、不粘或弱粘結(jié)的煤粉（0~10mm）。該技術(shù)工業(yè)示范裝置已于2001年在陜西城固氮肥廠建成，小時(shí)耗煤量4流化床氣化技術(shù)流化床氣化技術(shù)主要有德國(guó)溫克勒（Winkler）流化床粉煤氣化技術(shù)。（），我國(guó)以天然氣為原料的甲醇廠生產(chǎn)的甲醇在價(jià)格上無(wú)法與國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)。甲醇生產(chǎn)裝置各工序的投資比例見(jiàn)下表： 甲醇生產(chǎn)裝置各工序投資比例表序號(hào)項(xiàng) 目占總投資的比例1合成氣制備（包括氣化、凈化、冷凍）60%2甲醇合成10%3甲醇精餾10%4公用工程等20%選用生產(chǎn)甲醇合成氣的原料，可以從原料儲(chǔ)量、現(xiàn)有生產(chǎn)能力、原料價(jià)格、成本、投資費(fèi)用與技術(shù)水平等進(jìn)行綜合考慮。同時(shí)，本項(xiàng)目年副產(chǎn)硫磺27072噸。項(xiàng) 目指標(biāo)優(yōu)等品一等品合格品硫，% ≥酸度（以H2SO4計(jì)）, % ≤水份，% ≤灰份，% ≤砷，% ≤粒度片狀片狀片狀 工藝技術(shù)選擇 原料路線確定甲醇是由一氧化碳與氫在催化劑存在的情況下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而制得。近年來(lái)，美國(guó)的天然氣價(jià)格上漲幅度較大，2001～2002年已先后關(guān)閉340萬(wàn)噸甲醇生產(chǎn)能力。此技術(shù)經(jīng)過(guò)英國(guó)煤氣公司和魯奇公司聯(lián)合攻關(guān)，開(kāi)發(fā)一種新?tīng)t型BGL爐, 變干粉排渣為熔融排渣，氣化效率和氣體成分有了很大改進(jìn)，污染問(wèn)題也有所改善。該技術(shù)在國(guó)外已被淘汰。產(chǎn)品氣中不含焦油，含酚量低。由于氣化劑為富氧，故合成氣中氮?dú)夂扛?，故此合成氣適用于作為合成氨原料氣。但鑒于該爐型尚無(wú)工業(yè)運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)，加之事故和停車(chē)的幾率增加，運(yùn)行的可靠性較差，故本項(xiàng)目暫不推薦。采用廢鍋流程，可副產(chǎn)高壓蒸汽。國(guó)內(nèi)有六套Shell氣化裝置正在建設(shè)，另有幾個(gè)項(xiàng)目也簽了引進(jìn)合同。煤的適應(yīng)性寬。應(yīng)當(dāng)指出的是，上個(gè)世紀(jì)九十年代此技術(shù)經(jīng)過(guò)英國(guó)煤氣公司和魯奇公司聯(lián)合攻關(guān)，開(kāi)發(fā)出了一種新的爐型BGL爐，變干粉排渣為熔融排渣，氣化效率和氣體成分有了很大改進(jìn)，污染問(wèn)題也有所改善，目前有一臺(tái)能力日處理500噸煤的示范爐在德國(guó)運(yùn)行，原料為城市垃圾與煤混燒。(G)壓力煤漿氣化，由于氣化壓力高，(G)，正好符合低壓合成甲醇的壓力，因此合成氣不需增壓，％能耗。硫化物、氯、重金屬鎳等對(duì)甲醇合成催化劑是毒物，必須除去。低溫甲醇洗(Rectisol)工藝是采用冷甲醇作為溶劑脫除酸性氣體的物理吸收方法，是由德國(guó)林德公司和魯奇公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一種有效的氣體凈化工藝。b) 凈化工藝技術(shù)的比較及選擇變換將粗水煤氣調(diào)整為甲醇合成氣，CO變換有兩種流程，即部分變換和全部變換。該法缺點(diǎn)是在低溫下操作，設(shè)備低溫材料要求較高，整個(gè)工藝投資較高。林德低溫甲醇洗工藝采用林德的專(zhuān)利設(shè)備―高效繞管式換熱器，提高換熱效率，特別是多股物流的組合換熱，節(jié)省占地、布置緊湊，能耗較??；但高效繞管式換需要國(guó)外設(shè)計(jì)（可國(guó)內(nèi)制造）。利用該項(xiàng)開(kāi)發(fā)成果大連理工大學(xué)為國(guó)內(nèi)采用低溫甲醇的8個(gè)廠進(jìn)行了過(guò)程分析，為改進(jìn)操作提出了有益的建議。因此，本方案擬選用離心式制冷壓縮機(jī)。其最大的特點(diǎn)是：流程簡(jiǎn)單、設(shè)備少、占地少、投資省、回收硫磺純度高。本項(xiàng)目酸氣中CO2含量較高，因此不適用此法。與此同時(shí)德國(guó)Lurgi公司也成功地開(kāi)發(fā)了中低壓合成甲醇工藝。該技術(shù)在我國(guó)首先引進(jìn)的廠家是四川維尼倫廠。合成氣由中心管進(jìn)入，徑向流過(guò)催化床，反應(yīng)后氣體匯集于催化劑筐與外筒之間的環(huán)形集流流道中，向上流動(dòng)，由上部引出。反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造費(fèi)用高。在甲醇新型反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)中，也有較大的技術(shù)突破，尤其是九十年代以后，有最大規(guī)模達(dá)到5~8萬(wàn)噸/年的國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的甲醇新型反應(yīng)器應(yīng)用于工業(yè)化。但目前采用該反應(yīng)器的最大裝置20萬(wàn)噸/年的渭河化肥廠甲醇裝置尚處于設(shè)計(jì)階段。美國(guó)空氣及化學(xué)制品公司（APCI）的液相合成甲醇技術(shù)，尚需要大型工程裝置的實(shí)踐驗(yàn)證。h進(jìn)塔氣CO含量%～12～9出塔氣CH3OH含量%6～75～6循環(huán)氣/合成氣4:14:1合成塔形式管束式激冷式設(shè)備尺寸設(shè)備緊湊設(shè)備較大合成開(kāi)工設(shè)備不設(shè)開(kāi)工加熱爐要設(shè)開(kāi)工加熱爐甲醇精制三塔流程兩塔、三塔和四塔流程Lurgi工藝甲醇合成塔，反應(yīng)溫度均勻，轉(zhuǎn)化率較高，反應(yīng)副產(chǎn)物少，原料消耗低，副產(chǎn)物少，加上國(guó)外目前建設(shè)的大型/超大型甲醇裝置多采用Lurgi工藝，大型裝置工業(yè)化經(jīng)驗(yàn)多，工藝成熟。5) 空分裝置a) 國(guó)內(nèi)外工藝技術(shù)概況209。 采用計(jì)算機(jī)集散型自動(dòng)化控制（DCS）對(duì)空分裝置的整個(gè)工藝流程采用DCS控制，具有合理調(diào)節(jié)產(chǎn)量，穩(wěn)定操作，降低消耗，提高裝置可靠性和降低運(yùn)行費(fèi)用的功能。b) 空分裝置的選擇209。單泵流程利用高壓氮來(lái)使加壓液氧汽化復(fù)熱并回收其低溫冷量的缺點(diǎn)是：由于氮?dú)獾睦淠郎囟缺瓤諝獾?，氮?dú)獾臐摕岜瓤諝庑。@意味著為汽化同樣數(shù)量的加壓液氧，需要被壓縮的氮?dú)饬恳瓤諝饬扛?，而且氮?dú)獾膲毫σ哂诳諝獾膲毫?。但是，相比之下采用中壓膨脹循環(huán)，以中壓空氣絕熱膨脹輸出外功，帶動(dòng)透平增壓機(jī)，可節(jié)省能耗。供氧方式采用液氧由液氧泵加壓至一定壓力后，經(jīng)高壓換熱器氣化復(fù)熱后、送出空分裝置進(jìn)入管網(wǎng)。 引進(jìn)專(zhuān)有設(shè)備如甲醇合成反應(yīng)器209。出棒磨機(jī)的煤漿濃度約65%，排入磨煤機(jī)出口槽，經(jīng)出口槽泵加壓后送至氣化工段煤漿槽。氣化反應(yīng)在氣化爐反應(yīng)段瞬間完成，生成CO、HCOH2O和少量CHH2S等氣體。閃蒸出的低壓氣體直接送至洗滌塔給料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水泵分別送至洗滌塔給料槽、氣化鎖斗、磨煤水槽，少量灰水作為廢水排往廢水處理。由變換來(lái)的變換氣進(jìn)入原料氣一級(jí)冷卻器、氨冷器、進(jìn)入分離器，出分離器的變換氣與循環(huán)高壓閃蒸氣混合后，噴入少量甲醇，以防止變換氣中水蒸氣冷卻后結(jié)冰，然后進(jìn)入原料氣二級(jí)冷卻器冷卻至－20℃，進(jìn)入變換氣甲醇吸收塔，依次脫除H2S+COS、CO2后在－49℃出吸收塔，然后經(jīng)二級(jí)原料氣冷卻器，一級(jí)原料氣冷卻器復(fù)熱后去甲醇合成單元。甲醇富液采用低壓氮?dú)馄帷Ｋ敵鰜?lái)的氣體送到甲醇再生塔中部?？諝庠谶M(jìn)反應(yīng)器前要在預(yù)熱器中用中壓蒸汽預(yù)熱到一定的溫度。為防止硫磺在催化劑上冷凝附著，出反應(yīng)器的氣體溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硫磺的露點(diǎn)，反應(yīng)后產(chǎn)品的進(jìn)一步冷卻放在反應(yīng)器外的冷凝冷卻器中完成，用冷凝冷卻器放出的冷凝熱產(chǎn)生低壓蒸汽，蒸汽在空冷器中冷凝后的凝液再回流到冷凝冷卻器中，這樣循環(huán)可以很好的維持單質(zhì)硫磺的液化溫度。2) 甲醇精餾從甲醇合成膨脹槽來(lái)的粗甲醇進(jìn)入精餾系統(tǒng)。 空分裝置本裝置工藝為分子篩凈化空氣、空氣增壓、液氧和液氮?dú)鈮嚎s流程，帶中壓空氣增壓透平膨脹機(jī)，采用規(guī)整填料分餾塔，全精餾制氬工藝。凈化后的空氣分成兩股，一股直接進(jìn)入低壓板式換熱器，從換熱器底部抽出后進(jìn)入下塔。從上塔上部引出污氮?dú)饨?jīng)過(guò)冷器、低壓板式換熱器和高壓板式換熱器復(fù)熱出冷箱后分成兩部分：一部分進(jìn)入分子篩系統(tǒng)的蒸汽加熱器，作為分子篩再生氣體，其余污氮?dú)馊ニ渌＜状佳b置的復(fù)雜控制系統(tǒng)，如德士古氣化爐的燃燒控制、O2/C比控制、甲醇H2/CO比控制等，將在DCS中完成，并輔之以必要的PC處理機(jī)。水煤漿介質(zhì)為高粘度非牛頓流體，具有高磨蝕性。另外，煤氣化和灰渣處理工段的黑水和灰水中含有較多的灰渣顆粒，其中并含有較高的氯離子和硫化物離子，具有較強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)儀表材料的選用提出較高的要求。必須在現(xiàn)場(chǎng)操作和監(jiān)視的機(jī)組或設(shè)備，則在機(jī)組或設(shè)備附近的現(xiàn)場(chǎng)安裝儀表或操作盤(pán)，例如壓縮機(jī)、大型機(jī)泵等。位于危險(xiǎn)場(chǎng)所的儀表選型應(yīng)適應(yīng)有關(guān)的區(qū)域等級(jí)劃分，并適合氣體分組及溫度等級(jí)，原則上采用本安型儀表，為此，模擬信號(hào)和開(kāi)關(guān)量信號(hào)要與安全柵相配。煤計(jì)量采用稱(chēng)重傳感器和皮帶稱(chēng)測(cè)量。關(guān)鍵的分析儀設(shè)置分析小屋。切斷閥將采用可靠的氣動(dòng)和電氣附件，以適應(yīng)聯(lián)鎖和程序控制的要求?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表必須具備相應(yīng)機(jī)構(gòu)認(rèn)證的防爆合格證，并符合防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。儀表電源和氣源設(shè)計(jì)3重變送器檢測(cè)，采用2/3邏輯，引入聯(lián)鎖系統(tǒng)。 儀表動(dòng)力供應(yīng)和公用工程消耗1）儀表電源裝置分散控制系統(tǒng)（DCS）、緊急停車(chē)系統(tǒng)（ESD）和主要現(xiàn)場(chǎng)儀表采用雙回路輸入的不間斷電源（UPS）供電，在電源事故期間，UPS電池至少可供系統(tǒng)正常工作30分鐘。 主要設(shè)備選擇 主要設(shè)備的選擇根據(jù)我國(guó)的技術(shù)水平和建廠經(jīng)驗(yàn)，水煤漿氣化、一氧化碳變換、低溫甲醇洗、脫硫脫碳等各工序的主要設(shè)備的制造與選型可以立足國(guó)內(nèi)。2）儀表氣源儀表氣源要求無(wú)油、無(wú)塵、干燥、潔凈的壓縮空氣，含塵徑： ＜3μm含油量： ＜10mg/m3壓力： ～露點(diǎn)溫度： 50℃。 設(shè)備成套供貨儀表壓縮機(jī)隨機(jī)儀表盤(pán)（含監(jiān)視、報(bào)警、安全聯(lián)鎖、操作儀表和按鈕開(kāi)關(guān)等）集中安裝于壓縮機(jī)旁控制柜內(nèi)?？刂苹芈凡捎?：1冗余系統(tǒng)。h) 其他儀表氣動(dòng)調(diào)節(jié)器、皮帶輸送機(jī)的拖拉開(kāi)關(guān)、跑偏開(kāi)關(guān)和速度開(kāi)關(guān)，用于聯(lián)鎖的壓力、溫度和流量開(kāi)關(guān)等都將被采用。根據(jù)工藝條件的需要，分別選用球閥、角閥、蝶閥、三通閥。煤筒倉(cāng)的物位測(cè)量采用超聲波式料位計(jì)。a) 溫度儀表一般熱電偶應(yīng)為K型/2級(jí)，熱電阻為Pt100/A級(jí)，溫度計(jì)套管用于熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計(jì)和壓力式溫度計(jì)。根據(jù)工藝PDP要求，緊急停車(chē)系統(tǒng)（ESD）選用符合TUV安全認(rèn)證的三重化冗余可編程邏輯控制器（PLC）獨(dú)立承擔(dān)，ESD帶有顯示器（CRT），編程簡(jiǎn)單容易?？辗?、甲醇裝置設(shè)有壓縮機(jī)組，它們與生產(chǎn)過(guò)程有緊密的聯(lián)系，壓縮機(jī)組的檢測(cè)和控制在甲醇裝置中央控制室進(jìn)行。氣化氣中的氫氣極易燃燒和爆炸，一氧化碳除易燃易爆外，尚有很強(qiáng)的毒害性。蒸汽透平驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)組檢測(cè)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(zhuān)用監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)來(lái)完成，并將對(duì)壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、軸溫、軸振動(dòng)、軸位移等進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，傳送到全廠機(jī)械管理系統(tǒng)。全廠氮?dú)庀牧勘硇蛱?hào)裝置名稱(chēng)單位小時(shí)消耗量備注正常最大1甲醇裝置Nm330000300002PPNm3200200 MPaG3甲醇裝置Nm352000520004MTPNm38008005PPNm3100015006甲醇裝置Nm3260026007合計(jì)Nm38660087100全廠氧氣消耗量表序號(hào)裝置名稱(chēng)單位小時(shí)消耗量備注正常最大1甲醇裝置Nm3204421204421 工藝流程圖物料平衡圖及平衡表見(jiàn)附圖3。另一部分高壓空氣進(jìn)入高壓板式換熱器，冷卻后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入下塔。過(guò)濾后的空氣進(jìn)入離心式空壓機(jī)經(jīng)壓縮，然后進(jìn)入空氣冷卻塔冷卻。、80℃，進(jìn)入加壓塔下部，加壓塔塔頂氣體經(jīng)冷凝后，一部分作為回流，一部分作為產(chǎn)品甲醇送入貯存系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)Clinsulf硫回收后的尾氣中還會(huì)含有少量的硫化氫、二氧化硫和硫磺蒸汽，為防止污染，尾氣送到焚燒爐進(jìn)行進(jìn)一步的焚燒處理后高空排放。經(jīng)過(guò)預(yù)熱后的酸性氣體和空氣，通過(guò)靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入Clinsulf反應(yīng)器中，完成一個(gè)成硫反應(yīng)。3）氨壓縮制冷從凈化各制冷點(diǎn)蒸發(fā)后的33℃氣氨進(jìn)入氨液分離器，將氣體中的液粒分離出來(lái)后進(jìn)入離心式制冷壓縮機(jī)一段進(jìn)口壓縮至冷凝溫度對(duì)應(yīng)的冷凝壓力，然后進(jìn)入氨冷凝器。高壓閃蒸器下部的含硫甲醇富液從塔中部進(jìn)入，塔底加入的氮?dú)鈱O2汽提出塔頂，然后經(jīng)氣提氮?dú)饫鋮s器回收冷量后，作為尾氣高點(diǎn)放空