【正文】 ) 國內(nèi)工藝技術(shù)概況 國內(nèi)在甲醇技術(shù)的開發(fā)和實現(xiàn)工業(yè)化的歷史也有幾十XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 35 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)。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。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)壓縮流程是現(xiàn)今國內(nèi)外空分裝置普遍采用的先進的工藝流程，內(nèi)壓縮流程具有以下幾個主要優(yōu)點： 由于用液氧泵取代了價格昂貴的氧氣透平壓縮機，可使投資降低； 液氧泵備品配件比氧壓機的備品配件價格低，且運行安全可靠，易于操作，因而可使維護保養(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； 增壓機可以和原料空壓機合拼成為一個機組，因而占地減少、安裝費用省、操作方便、控制簡化。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。 用于煤漿氣化的磨機現(xiàn)在有兩種，棒磨機與球磨機；棒磨機與球磨機相比，棒磨機磨出的煤漿粒度均勻，篩下物少。 7）空分裝置 由國內(nèi)合資空分設(shè)備制造廠成套供貨。膨脹前后的空氣產(chǎn)生焓降，可為空分裝置提供一定的冷量。國內(nèi)空分制造廠目前XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 41 在這方面也已具有大量的實際操作經(jīng)驗，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。單按設(shè) 備造價，一臺反應(yīng)器比兩臺反應(yīng)器省，但其直徑接近 5 米，要采取特殊的運輸方案，需要增加一筆可觀的大件運輸費，且建設(shè)時間延長。目前國外的甲醇裝置（單系列）生產(chǎn)能力一般在 40~170 萬噸 /年，整體效益明顯。銅催化劑顆粒懸浮在惰性液體中，比傳統(tǒng)固定床反應(yīng)器溫度更易控制。合成氣由天然氣、石腦油用蒸汽轉(zhuǎn)化法或部分氧化法以及煤氣化制取，它與循環(huán)氣一起壓縮，預(yù)熱后進入反應(yīng)器。硫回收率高達(dá) %，但容易起泡，引起堵塔等一系列操作問題，影響推廣應(yīng)用。該流程的優(yōu)點是可降低能耗，尤其是部分負(fù)荷時機組的效率較高。 一般采用氮氣氣提濃縮硫化氫，二氧化碳回收率為70%。 XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 23 全部變換時全部粗煤氣經(jīng)過變換，其中的灰塵會被催化劑截留，但變換率靠調(diào)整氣體的水 /氣來實現(xiàn)，生產(chǎn)控制難度較大，且由于氣體水氣比小，變換反應(yīng)推動力小，催化劑用量大，其中有機硫的轉(zhuǎn)化會降低到 60％左右，總的有機硫的轉(zhuǎn)化與部分轉(zhuǎn)化差不多。 變換 煤漿氣化氣中 CO 含量為 49～ 51%， H2 含量為 34～35%，不符合甲醇合成新鮮氣的要求，需將部分粗合成氣XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 21 進行 CO 變換，增加 H2 含量。由于 BGL 爐與傳統(tǒng)魯奇氣化爐在氣化溫度上變化不大，生成氣中甲烷及氮氣含 量仍然很大，對于生產(chǎn)甲醇來說，意味著大量合成氣要放空，XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 19 煤耗和功耗都要增加；其次，煤氣凈化流程變長，且三廢治理難度加大，故不推薦做為大甲醇項目可研的氣化技術(shù)。 德士古氣化 德士古氣化技術(shù)屬于氣流床氣化技術(shù)，是美國德士古（ Texaco）公司根據(jù)油氣化技術(shù)的思路開發(fā)出來的。從水煤漿制備、純氧氣化、灰水處理等試驗中取得工藝流程的優(yōu)化，最終工藝條件的選擇、設(shè)備材料的選擇、自動控制，軟件開發(fā)等一系列工程數(shù)據(jù)。主要的缺點是合成XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 11 氣中（ CO+H2）為 68～ 72%，有效氣體成分較低，其次是氣化壓力低、單爐產(chǎn)氣量小?，F(xiàn)有一臺工業(yè)示范爐在德國運行，用于處理城市垃圾，所用原料為各種城市垃圾、廢塑料和煙煤。甲醇生產(chǎn)裝置各工序的投資比例見下表： 甲醇生產(chǎn)裝置各工序投資比例表 序號 項 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，可以從原料儲量、現(xiàn)有生產(chǎn)能力、原料價格、成本、投資費用與技術(shù)水平等進行綜合考慮。 項 目 指標(biāo) 優(yōu)等品 一等品 合格品 硫， % ≥ 酸度（以 H2SO4 計） , % ≤ 水份， % ≤ 灰份， % ≤ 砷， % ≤ 粒度 片狀 片狀 片狀 XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 6 XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 7 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行化學(xué)反應(yīng)而制得。 XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 9 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。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一步提高。以日處理 750 噸煤的氣化爐進行比較，初步估算投資費用差別如下： 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（萬元） 1 臺 1 臺 200 煤漿泵設(shè)備費 1 臺 2 臺 200 自控儀表材料費（萬元） 1 套 4 套 500 其他工程費（萬元） 410 XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 13 軟件費（萬元） 1660 200 1460 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。 該技術(shù)目前只有國外兩套以煤為原料大 型裝置在運行，用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，工業(yè)化的經(jīng)驗不多，技術(shù)須依賴進口，國內(nèi)技術(shù)支撐率低。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。 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、 H CO2外，還有少量 H2S、 COS、 CH N2，微量的氯，氨等成分。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。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。 離心式制冷機與其它幾種類型的制冷機相比，具有轉(zhuǎn)速高，制冷量大，蒸發(fā)溫度低，機械磨損小，易損件少，維護簡單，連續(xù)工作時間長，振動小，運行平穩(wěn)，機組重量輕、占地面積小，能經(jīng)濟方便地調(diào)節(jié)制冷量等優(yōu)點，同時采用蒸汽透平驅(qū)動離心式制冷壓縮機，節(jié)能效果明顯。 栲膠法在國內(nèi)合成氨廠已普遍使用，操作經(jīng)驗豐富，但設(shè)備數(shù)量多、投資大，且尚無用于高 CO2 含量酸氣先例。 其主要缺點是：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。 國外已有數(shù)套裝置采用此種塔型。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。這兩種工藝技術(shù)特點比較見下表： 甲醇 生產(chǎn) 方法比較表 項 目 Lurgi 法 ICI 法 合成壓力 bar 50～ 100 50～ 118 XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 38 項 目 Lurgi 法 ICI 法 合成溫度℃ 225～ 250 230～ 270 催化劑組成 CuZnAlV CuZnAl 時空收率 t/m3 ? 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建，從降低投資費用，運行費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制氧能力已達(dá) 100000 Nm3/h 以上。這樣的裝置已經(jīng)工業(yè)化，并且在國內(nèi)外的XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 43 生產(chǎn)裝置上應(yīng)用多套。 4）甲醇合成 可研階段暫按引進德國 Lurgi 公司技術(shù)考慮，最終確XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 45 定有待 進一步的技術(shù)交流和談判，建議引進范圍如下： ? 引進工藝包和基礎(chǔ)設(shè)計 ? 引進專有設(shè)備如甲醇合成反應(yīng)器 ? 引進關(guān)鍵設(shè)備和材料 ? 國內(nèi)不能制造的其他設(shè)備和儀表。 煤漿氣化需調(diào)整漿的 pH 值在 6～ 8，可用稀氨水或堿液，稀氨水易揮發(fā)出氨，氨氣對人體有害，污染空氣，故本項目擬采用堿液調(diào)整煤漿的 pH 值，堿液初步采用 42%XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 50 的濃度。 XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 44 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、送出空分裝置進入管網(wǎng)。 單泵流程利用高壓氮來使加壓液氧汽化復(fù)熱并回收其低溫冷量的缺點是：由于氮氣的冷凝溫度比空氣低，氮氣的潛熱比空氣小，這意味著為汽化同樣數(shù)量的加壓液氧，需要被壓縮的氮氣量要比空氣量更多，而且氮氣的壓力要高于空氣的壓力。 八十年代國內(nèi)開發(fā)出了帶增壓膨脹機的分子篩流程空分設(shè)備（第五代），九十年代中期開發(fā)成功了采用規(guī)整填料塔與全精餾制氬技術(shù)的新一代空分設(shè)備（第六代）。 ICI 合成反應(yīng)器采用激冷式，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、單系列生產(chǎn)能力大、投資小， 其缺點是用原料氣激冷控制溫度，床層溫度有波動時，循環(huán)比較大，操作費用高，需專設(shè)開工加熱爐。 在甲醇合成整體工藝開發(fā)中，聯(lián)醇工藝是我國甲醇合成工藝的富有特色的工藝，為解決當(dāng)時國內(nèi)甲醇需求作出了較大貢獻，一大批聯(lián)醇廠紛紛建成投產(chǎn)，從造氣、脫硫脫碳、甲醇合成到精餾等，解決了一大批技術(shù)難題。反應(yīng)熱傳給冷管內(nèi)沸水使其蒸發(fā)成蒸汽。 雖然由 CO加 H2合成甲醇的工藝至今已有 80年歷史，盡管催化劑、工藝流程和主要設(shè)備的發(fā)展到現(xiàn)在已相當(dāng)完善，但世界各國仍在不斷地開發(fā)研究新型催化劑、新的合成工藝和新型反應(yīng)器。 林德（ Linde）公司開發(fā)的 Clinsulf 法可以處理低 H2S含量的酸性氣體， H2S 含量小于 15%，最低可達(dá) 3～ 7%（ Vol%），此工藝目前有多套工業(yè)化裝置。同時該技術(shù)由大連理工大學(xué)提供工藝包，也被德州化肥廠國產(chǎn)化大化肥項目、渭河化肥廠 20 萬噸甲醇項目、以及湘火炬甲醇項目先后予以采用。 XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項目 可行性研究報告 04039181 24 NHD(或 Selexol)溶液對 CO H2S 等均有較強的吸收能力，采用這種技術(shù)可將合 成氣中的 CO2 脫至 %以下，H2S 小于 1ppm，但對 COS 吸收能力差，需增加水解裝置，而且該工藝須將脫硫和脫碳分開脫除，使得流程復(fù)雜，另外其溶劑昂貴，吸收能力比甲醇低，因而，溶劑循環(huán)量大，操作費用較高，該法的優(yōu)點在于設(shè)備無腐蝕，可采用碳鋼設(shè)備，整個工藝投資較少。該技術(shù)成熟可靠，能耗較低，氣體凈化度高，可將 CO2 脫至 10ppm 以下，H2S 小于 。 f) 氣化爐規(guī)格 氣化爐的規(guī)格有φ 和φ 兩種，可根據(jù)合成氣規(guī)模確定?？衫梅?