【文章內(nèi)容簡介】 33 3 蒸汽 ，183℃ t 蒸汽冷凝液 (G) t 4 蒸汽 MPaA ，440℃ ， t 汽輪機(jī)冷凝液 ～ MPa(G),70℃ t (九 )引進(jìn)設(shè)備說明 為降低投資，空分采用國內(nèi) 技術(shù)，為保證裝置的可靠性，關(guān)鍵設(shè)備采用引進(jìn)，其引進(jìn)設(shè)備如下（初步）： 單元工序 設(shè)備 閥門 管件 其它 空氣過濾及壓縮 空壓機(jī)主機(jī) ,增壓機(jī)主機(jī) 自動噴水系統(tǒng) 空氣預(yù)冷和凈化空氣精餾 帶執(zhí)行機(jī)構(gòu)的切換閥 分子篩吸附器部分內(nèi)件 首次填充的分子篩吸附劑 主換熱器 , 冷箱內(nèi) 冷箱內(nèi)部管 主冷凝蒸發(fā)器 ,回流過冷器 部低溫閥 道 ,壓力塔內(nèi)件（篩板） ,低壓塔內(nèi)件（填料） 液氧泵及電機(jī) ,液氮泵及電機(jī) 煤氣化裝置 1) 選用 新型 粉煤連續(xù)氣化技術(shù) — ＨＴ－Ｌ粉煤加壓氣化先進(jìn)技術(shù)， HTL煤 氣化工藝 是航天十一所借鑒荷蘭 SHELL、德國GSP、美國 TEXACO煤氣 化工 藝中先進(jìn)技術(shù)，配置自己研發(fā)的盤管式水冷壁 氣化爐 而形成的一套結(jié)構(gòu)簡單、有效實(shí)用的煤氣化工藝，具有自主知識產(chǎn)權(quán)，專利費(fèi)用低；關(guān)鍵設(shè)備全部國產(chǎn)化，投資少。（氣化爐專利號：發(fā)明專利號： ；燒嘴專利：發(fā)明專利號： ；破渣機(jī)專利：實(shí)用新型專利號： 。工藝介紹如下： A、磨煤與干燥 系統(tǒng) 磨煤與干燥系統(tǒng)的 工 藝流程 、運(yùn)行 原理 、控制參數(shù)都與SHELL 工藝相同，兩套系統(tǒng)一開一備，目的是制造出粒度小于90 微米的大于 80%、水 含量 小于 2%的煤粉。沒有單獨(dú)的石灰石加入系統(tǒng)，只是利用皮帶秤通過比值調(diào)節(jié)將粒狀石灰石加到輸煤皮帶上，一塊進(jìn)入磨煤機(jī)研磨。 B、 加壓輸送系統(tǒng) 加壓輸送系統(tǒng)的工藝流程、運(yùn)行原理、控制參數(shù)都與 SHELL 工藝相同，目的是將制出的合格煤粉利用壓差輸送至氣化爐進(jìn)行燃燒氣化。不同是 V1205 下面是三條線輸送，到燒嘴處匯合從燒嘴環(huán)隙呈螺旋狀噴入爐膛。 C、 氣化及凈化 燒嘴 設(shè)計(jì) 同 GSP，采用單燒嘴頂燒式氣化，氣化爐采用TEXACO 激冷工藝，氣化爐升壓到 1MPa 時(shí)，煤粉及氧、 蒸汽 混合以一定的氧煤比進(jìn)入氣化爐，穩(wěn)壓 1 小時(shí)掛渣，爐膛內(nèi)設(shè)置有 8 個(gè) 溫度檢測 點(diǎn)，可以作為氣化溫度的參考點(diǎn)，也可以判斷掛渣的狀態(tài)。設(shè)計(jì)氣化溫度 14001600℃，氣化 壓力 。熱的粗煤氣和熔渣一起在氣化爐下部被激冷，也由此分離，激冷過程中，激冷水蒸發(fā)，煤氣被水蒸汽飽和，出氣化爐為199℃ ，經(jīng)文丘里洗滌器、洗滌塔洗滌后， 194℃、固體含量小于 。 D、渣及灰水處理系統(tǒng) 渣及灰水處理系統(tǒng)的工藝流程、運(yùn)行原理、控制參數(shù)都與TEXACO 工藝相同。渣經(jīng)破渣機(jī)，高壓變低壓鎖斗，排到撈渣機(jī)，進(jìn)行渣水分離，水回收處理利用；灰水經(jīng)高壓閃蒸、真空閃蒸后到沉降池，清水作為激冷水回收利用 ，漿水經(jīng)真空抽濾后制成濾餅。 2）、 技術(shù)特點(diǎn) A、原料的適應(yīng)性 該工藝煤種適應(yīng)性廣，從煙煤、無煙煤到褐煤均可氣化，對于高灰份、高水分、高硫的煤種同樣適用。 B、單系列能力 現(xiàn)設(shè)計(jì)單臺氣化爐生產(chǎn)能力為有效氣體（ CO+H2） ~10萬 Nm3/h。 C、設(shè)計(jì)碳轉(zhuǎn)化率高，達(dá)到 98%，渣中殘?zhí)伎刂圃?12%，實(shí)際殘?zhí)己浚?%， %， %；設(shè)計(jì)有效氣含量 90%，其中 CO70%， H220%，實(shí)際見下面合成氣分析（氮?dú)廨斔停? D、 HTL、 Shell、 Texaco 三種氣化指標(biāo)比較 名稱 HTL Shell Texaco 比氧耗（ Nm3/KNm3） 330360 330360 410430 有效氣成分 CO+H2（ %） 8991 8993 7881 碳轉(zhuǎn)化率（ %） ＞ 99 ＞ 99 ＞ 98 冷煤氣效率（ %） 8083 8083 7176 煤氣化熱效率 95 96 86 原料煤輸送 干粉，氣體輸 干粉，氣體輸送 水煤漿，泵輸成分 H2 CO CO2 CH4 N2 H2S COS HCN NH3 單位 ∨% ∨ % ∨ % ∨ % ∨ % ∨ % ∨ % mg/m3 mg/m3 無煙煤粉 27 64 3 ＜ 褐 煤 及煙煤 30 60 ＜ 4 形式 送 送 燒嘴壽命 10年，每 6 個(gè)月維修頭部 10年，每 年維修頭部 每 修頭部 水冷壁或耐火火磚壽命 水冷壁結(jié)構(gòu)簡單，屬圓筒盤管型，水路簡單，易制造壽命＞ 10 年 水冷壁呈多段豎管排列，水路復(fù)雜，合金鋼材質(zhì)，制造難度大，壽命＞ 10年 昂貴的耐火磚只能用一年 原料煤的適應(yīng)性 氣化原料煤幾采函蓋從褐煤到無煙煤的所有煤種，可以實(shí)現(xiàn)原料煤本地化 氣化原料煤幾采函蓋從褐煤到無煙煤的所有煤種，可以實(shí)現(xiàn)原料煤本地化 對煤種要求高（灰熔點(diǎn)低于1250度，成漿性好），無法實(shí)現(xiàn)原料煤本地化 電耗 低 因有激冷氣壓縮機(jī)和反吹氣壓縮機(jī)，所以電耗較高 低 E、安徽臨泉及河南濮陽龍宇化工已成功使用航天爐進(jìn)行煤氣化造氣，近期河南晉開集團(tuán) 60萬噸合成氨項(xiàng)目、 江蘇 魯西化工集團(tuán) 項(xiàng)目 及 江蘇 瑞星集團(tuán) 尿素項(xiàng)目煤氣化工 序已選定使用航天爐，同國外類似工藝相比，具有獨(dú)立的知識產(chǎn)權(quán)，技術(shù)先進(jìn)，設(shè)備及工藝包費(fèi)用較低。 3）主要設(shè)備 ①磨機(jī) 根據(jù)國內(nèi)粉煤制備的成熟經(jīng)驗(yàn)，初選φ 干式溢流型磨機(jī) 2 臺全開，不設(shè)備機(jī)，磨機(jī)內(nèi)襯耐磨橡膠板以降低噪音。 ②氣化爐 氣化爐的規(guī)格選用目前已有成熟生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的φ 3200 氣化爐2 臺，正常生產(chǎn)兩開，具體爐膛熔積將由專利商在工藝包設(shè)計(jì)時(shí)確定。 氣化爐殼體材料為 11/4Cr 1/2Mo，激冷室堆焊不銹鋼，激冷環(huán)和下降管材料為 lncolloy825，氣化爐在 國內(nèi)已民用工業(yè)成熟的制造經(jīng)驗(yàn)，可以由國內(nèi)化工機(jī)械廠制造。 脫硫脫碳 脫硫的主要目的是脫除變換氣中的 H2S，而脫碳的任務(wù)則是脫除脫硫氣中二氧化碳，得到合格的合成氨的凈化氣。 本工程選用低溫甲醇洗工藝。低溫甲醇洗 (Rectisol)是 20 世紀(jì) 50 年代初德國林德 (Linde)公司和魯奇 (Lurgi)公司聯(lián)合開發(fā)的一種氣體凈化工藝。第一個(gè)低溫甲醇洗裝置由魯奇公司于 1954年建在南非 Sasol 的合成燃料工廠，目前世界上有一百多套工業(yè)化裝置，其中中國引進(jìn)了十多套，低溫甲醇洗工藝適合于處理 含硫渣油部分氧化、煤氣化生成的氣體中 CO2和硫化物。該工藝為典型物理吸收法，是以冷甲醇為吸收溶劑，利用甲醇在低溫下對酸性氣體溶解度極大的特性，脫除原料氣中的酸性氣體。由于甲醇的蒸汽壓較高，所以低溫甲醇洗工藝在 低溫 (35℃～－ 55℃ )下操作，在低溫 下 CO2與 H2S 的溶解度隨溫度下降而顯著地上升，因而所需的溶劑量較少，裝置的設(shè)備也較小。在－ 30℃下， H2S 在甲醇中的溶解度為 CO2 的 倍，因此能選擇性脫除 H2S。該工藝氣體凈化度高，可將變換氣中 CO2脫至小于 20ppm， H2S 小于 ，氣體的脫硫和脫碳可在同一個(gè)塔內(nèi)分段、選擇性地進(jìn)行。低溫甲醇洗工藝技術(shù)成熟，在工業(yè)上擁有很好的應(yīng)用業(yè)績，被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外合成氨、合成甲醇及其他羰基合成、城市煤氣、工業(yè)制氫和天然氣脫硫等氣體凈化裝置中。在國內(nèi)以煤、渣油為原料建成的大型合成氨裝置中也大都采用這一技術(shù)。低溫甲醇洗工藝可靠，在與本工程工藝條件類似的工業(yè)裝置中有很多成功的應(yīng)用業(yè)績，在工藝技術(shù)上是有保證的。國內(nèi)已有多套大型氣體凈化裝置采用低溫甲醇洗凈化工藝，有的已運(yùn)行近 20 年，在設(shè)計(jì)、施工、安裝、操作等方面均積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。 氣體精制 本項(xiàng)目采用 液氮洗 工藝。 目前國內(nèi)外大型合成氨原料氣的精制方法有液氮洗、甲烷化二種。液氮洗是利用液氮吸收凈化氣中的有害雜質(zhì)，在－ 190℃ 的低溫下，氣體中的殘余 CO、 CH Ar等溶于液氮中，而微量的 CO2 在進(jìn)冷箱前被分子篩吸附，從而使氣體得到精制，以達(dá)到精制凈化氣的目的，此法一般在上游配置低溫甲醇洗脫除二氧化碳和硫化氫等酸性氣體，在以煤、渣油為原料的大型合成氨裝置中廣泛采用。其特點(diǎn)是精制氣純度很高、能耗低、操作費(fèi)用少、無污染，缺點(diǎn)是投資較大，但對氨合成系統(tǒng)十分有利，可降低氨合成能耗。目前 國內(nèi)在設(shè)計(jì)和設(shè)備制造上已能達(dá)到要求，因此無需購買國外設(shè)備和技術(shù)。 硫回收工藝 在本工程中，我們決定選擇 采用 ShellPaques 生物脫硫 工藝 ， ShellPaques 生物脫硫工藝是酸性尾氣處理的新發(fā)展。該工藝是從酸性尾氣中脫除 H2S 并以元素硫的形式進(jìn)行硫磺回收的生物反應(yīng)過程。含 H2S 氣體在吸收塔內(nèi)與含硫細(xì)菌的堿液逆流接觸， H2S 溶解在堿液中進(jìn)入特殊的生物反應(yīng)器（專利設(shè)計(jì)）。在生物反應(yīng)器內(nèi)的充氣環(huán)境下， H2S 在一種無色硫磺桿菌的作用下生成單質(zhì)硫磺。硫回收工藝方案選擇的原則， 是采用先進(jìn)，可靠的技術(shù)，在追求較高硫回收率，達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，優(yōu)化工藝方案，降低成本。 本項(xiàng)目硫磺產(chǎn)量為 7 噸 /天，該產(chǎn)量采用常規(guī) CLAUS 脫硫，已不十分經(jīng)濟(jì)，且仍會有含硫尾氣要排放至大氣，達(dá)不到環(huán)保要求。采用 ShellPaques 生物脫硫工藝，具有如下特點(diǎn)： （ 1）工藝流程簡單，無需過多的監(jiān)控，操作和維護(hù)費(fèi)用低，占地面積少。 （ 2）脫硫后物流中的 H2S 含量可降為 4ppmv，尾氣滿足環(huán)保要求，可直接排放。 （ 3）常溫操作，工藝安全可靠。 （ 4）脫硫效果不受原料氣中 CO2 /H2 S 比值高 低的影響。 （ 5）能耗低，化學(xué)品消耗低，能夠降低操作成本。 （ 6）在吸收塔中 H2S 100%被吸收，沒有 SO2 的排放。 因此本項(xiàng)目硫回收裝置采用殼牌公司開發(fā)的 ShellPaques 生物脫硫工藝，該工藝包括三個(gè)部分： （ 1） 吸收塔 吸收塔是一個(gè)填料塔。吸收液從塔頂部均勻的噴灑到填料塔內(nèi)。氣體在塔內(nèi)與吸收液逆向接觸。由于吸收液為堿性 (pH 89)，氣體中的 H2S 根據(jù)以下的反應(yīng)方程式被吸收。 H2 S + NaOH → NaHS + H2O 從該反應(yīng)方程式中可 以看出，過程是需要耗堿的。 吸收塔帶有填料和必要的塔內(nèi)件，以確保塔內(nèi)氣 液均勻接觸。氣體與堿性溶液逆向接觸。在這個(gè)過程中， H2S 從氣相轉(zhuǎn)移到液相。氣體溫度應(yīng)該在 3040℃ 之間。如果氣體溫度太低或太高，就需要采用加熱或冷卻以確保細(xì)菌的最佳生長條件。吸收溶劑負(fù)荷是一個(gè)重要的參數(shù)，因?yàn)樗鼪Q定了吸收塔內(nèi)溶劑的流量。吸收溶劑的負(fù)荷取決于以下的情況： H 2S 的分壓 CO2 的分壓 吸收溶液的 PH值 吸收溶液的堿度 吸收溶液中元素硫顆粒的濃度 為了避免系統(tǒng)過度發(fā)泡，需要將一些吸收 溶劑噴灑到吸收塔底部的液體上。處理后的氣體通過吸收塔頂部氣液分離器排出，可減少氣體夾帶液體進(jìn)入產(chǎn)品管線，從吸收塔底部，吸收了 H2S 的溶劑直接進(jìn)入生物反應(yīng)器。 （ 2）生物反應(yīng)器 在生物反應(yīng)器內(nèi)部安裝了一些內(nèi)件，從而保證了系統(tǒng)的氣液完全混合。需要控制進(jìn)入到生物反應(yīng)器的空氣量。生物反應(yīng)器內(nèi)的細(xì)菌將吸收液中的硫化物氧化為元素硫。化學(xué)反應(yīng)方程式如下： NaHS + O2 → S + NaOH 這些硫桿菌家族類的細(xì)菌生長速度非?？?，并且對于工藝條件的變化有很強(qiáng)的抵抗能力。從生物反應(yīng)器排放出 的空氣可以直接排放，無需進(jìn)一步處理。硫磺通過沉淀槽從液體中分離出來。吸收 H2S 所消耗的堿性溶液可以通過 HS的氧化生成元素過程，產(chǎn)生的 OH得以補(bǔ)償；這個(gè)過程需要控制空氣量。通過精確控制通入的空氣量，來減少硫酸鹽的生產(chǎn)。但實(shí)際上總會有一少部分的 HS氧化為硫酸鹽。 2NaHS + 4O2 → 2NaHSO4 . Na2 SO4+ H2SO4 由于副反應(yīng)的結(jié)果，需要增加堿耗來中和形成的酸。同時(shí)，還要從系統(tǒng)中取出一小股液體以防止硫酸鈉和其它鹽類的積累。流出的液體（含有鈉鹽和一些硫磺微粒）是無 害的，通常可以直接排放。如果進(jìn)料氣中含有氧氣，部分的 H2S 可以在吸收塔內(nèi)轉(zhuǎn)換成硫磺。這種情況下，會在吸收塔的填料表面形成一層很薄的含有細(xì)菌的硫磺層。但是，由于所形成的硫磺具有親水性；會迅速的與溶液中的 HS反應(yīng)，生產(chǎn)可溶解性的聚合硫化物；因此，不會出現(xiàn)堵塔的現(xiàn)象。將 H2S 轉(zhuǎn)換成元素硫的過程是一種生物過程；因此，需要營養(yǎng)液來維持 ShellPaques