【文章內(nèi)容簡介】 基合成原料氣，用途廣泛。8）碳轉(zhuǎn)化率高 最高可達(dá)98%。A）道化學(xué)水煤漿加壓氣化法道化學(xué)水煤漿加壓氣化法是在德士古水煤漿加壓氣化法的基礎(chǔ)上，最近十幾年才開發(fā)出來的。因此，它具有德士古水煤漿加壓氣化工藝的一些優(yōu)點(diǎn)，如碳轉(zhuǎn)化率高，不污染環(huán)境等。另外，由于該爐利用了氣化爐下段出口的高溫氣體的顯熱，在上段熱解和氣化一部分水煤漿。因此，能耗低于德士古氣化爐。但是，也因此而對煤的活性要求高。同時(shí)，所生產(chǎn)的煤氣中含甲烷量比德士古氣化爐所生產(chǎn)的煤氣中含甲烷量要高，所生產(chǎn)的水煤氣宜用于發(fā)電，無生產(chǎn)合成氣的商業(yè)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，有待于進(jìn)一步生產(chǎn)考驗(yàn)，現(xiàn)在尚不能轉(zhuǎn)讓技術(shù)。B）多元料漿氣化技術(shù)多元料漿氣化法為目前世界上先進(jìn)的氣化技術(shù)之一，屬氣流床加壓氣化法。其特點(diǎn)是該工藝對煤的適應(yīng)范圍較寬，可利用水煤漿，單臺(tái)氣化爐生產(chǎn)能力較大，氣化操作溫度高，液態(tài)排渣，碳轉(zhuǎn)化率高，煤氣質(zhì)量好，甲烷含量低，不產(chǎn)生焦油、萘、酚等污染物。排出粗灰渣可以用做水泥的原料和建筑材料。三廢處理簡單，易于達(dá)到環(huán)境保護(hù)的要求。生產(chǎn)控制水平高，易于實(shí)現(xiàn)過程自動(dòng)化及計(jì)算機(jī)控制。C）新型（對置式多噴嘴）水煤漿加壓氣化新型（對置式多噴嘴）水煤漿加壓氣化技術(shù)是最先進(jìn)煤氣化技術(shù)之一。具有完全的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。D）德士古水煤漿加壓氣化法美國GE能源公司的TEXCO水煤漿加壓氣化技術(shù)具有多元料漿氣化技術(shù)的所有優(yōu)點(diǎn)，在此就不再一一敘述。（3）干煤粉加壓氣化法1）殼牌干煤粉加壓氣化法（荷蘭Shell，SCGP氣化技術(shù)）SCGP氣化爐，對煤種適應(yīng)性較廣，褐煤、煙煤、無煙煤均可使用，對煤的灰分、硫分和氧含量，對煤的粒度、粘結(jié)性、結(jié)焦性及活性等均不敏感。——SCGP技術(shù)的特點(diǎn)① 適合于氣化原料煤的范圍較寬 ② 成功地設(shè)計(jì)了膜式水冷壁氣化爐 ③ SCGP技術(shù)具有較高的熱效率 ④ 環(huán)境質(zhì)量高 SCGP氣化工藝 2）德國未來能源公司的GSP干粉煤加壓氣化工藝未來能源公司位于德國來比錫附近的弗來堡市（Freibarg），原為東德黑水泵煤氣聯(lián)合企業(yè)弗來堡燃料研究所。1983年12月建成一套大型粉煤加壓氣化裝置，W30處理煤量30t/h稱為GSP工藝。（4）氣化工藝方案的確定水煤漿氣化法，在我國已有運(yùn)行達(dá)16年之久的使用經(jīng)驗(yàn)。SHELL法現(xiàn)在已IGCC發(fā)電企業(yè)中，有正式運(yùn)行近4年的紀(jì)錄，在我國煤化工行業(yè)近期投產(chǎn)3套，在試運(yùn)轉(zhuǎn)階段，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)周期短，其工藝還有待于長周期運(yùn)行的驗(yàn)證。GSP法在我國煤化工行業(yè)，還在設(shè)計(jì)階段，沒有運(yùn)行的經(jīng)驗(yàn)。綜上所述可以看出，水煤漿氣化方法較適應(yīng)本工程的要求。在投資方面，多元料漿氣化工藝硬件投資最少且為國內(nèi)專利技術(shù)，采用GE（德士古）水煤漿氣化則需要多支付專利費(fèi)用，所以本項(xiàng)目采用西北院的多元料漿氣化技術(shù)。 變換工藝方案國內(nèi)目前的合成氨、甲醇廠，煤氣化裝置的下游變換工段均采用耐硫變換流程，使變換其中CO和H2比例達(dá)到甲醇合成氣的要求。本項(xiàng)目變換及熱回收工段需要分別滿足兩種工況的生產(chǎn)需要。工況一生產(chǎn)甲醇：此工況變換和熱回收兩條生產(chǎn)線分別生產(chǎn)變換氣和水煤氣，送低溫甲醇洗工段后匯合，滿足合成甲醇對H2/CO比的要求。工況二生產(chǎn)醋酸，熱回收生產(chǎn)線的水煤氣經(jīng)回收熱量后送低溫甲醇洗，凈化后經(jīng)深冷工段生產(chǎn)CO送醋酸生產(chǎn)，富氫氣送甲醇合成；變換生產(chǎn)線的水煤氣經(jīng)變換和能量回收送低溫甲醇洗凈化后與富氫氣匯合，通過調(diào)節(jié)變換氣量滿足甲醇合成要求。為了兼顧兩種工況，在變換與熱回收兩條線間加一連通管，使得兩種工況均能使設(shè)備得到充分利用，節(jié)省投資。一階段為工況一。 凈化工藝方案比較及選擇目前，、栲膠法、GV法、NHD法，脫除CO2的方法主要有改良熱鉀堿法，NHD法、MDEA法、低溫甲醇洗法（同時(shí)脫除H2S）等，但對于水煤漿加壓氣化所產(chǎn)生的水煤氣，可供選擇的凈化方法主要有以下兩種選擇：1）低溫甲醇洗；2）NHD脫硫脫碳。低溫甲醇洗法屬于物理吸收，在低溫（50℃~60℃下），溶劑吸收能力大，溶液循環(huán)量小，氣體凈化度高，再生熱耗少，操作費(fèi)用低，能綜合脫除氣體中的H2S、COS、CO2，溶液不起泡、不腐蝕，H2S濃縮簡單，在原料煤硫含量波動(dòng)較大的情況下，H2S的濃度也可滿足硫回收的要求。上述工藝雖然存在部分設(shè)備和工藝管道需要采用低溫鋼材，需要引進(jìn)歐洲或日本的材料，所以基建投資較高，但其最大優(yōu)點(diǎn)是溶劑價(jià)格便宜，消耗指標(biāo)和能耗均低于其它凈化工藝，在大型合成氨廠和甲醇生產(chǎn)廠中普遍采用。NHD脫硫脫碳工藝在常溫條件下操作，溶劑無毒，飽和蒸汽壓低，溶劑損失小，再生熱耗低，設(shè)備材質(zhì)大部分為碳鋼，取材范圍廣，價(jià)格也便宜，相對低溫甲醇洗而言，溶液循環(huán)量大，消耗高，另外，NHD溶劑對有機(jī)硫的吸收能力差，對高硫煤要增加有機(jī)硫水解設(shè)備。該工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是投資少，能耗低于除低溫甲醇洗以外的其它凈化方法。對于本工程，從工程規(guī)模、工藝先進(jìn)性、降低能耗等方面考慮，酸性氣脫除采用低溫甲醇洗工藝較好。　甲醇裝置技術(shù)的比較及選擇（1）甲醇合成技術(shù)的比較及選擇當(dāng)今大型工業(yè)化甲醇合成工藝基本上采用氣相合成工藝。大型化甲醇反應(yīng)器和催化劑都在迅速發(fā)展。當(dāng)今世界占主導(dǎo)地位的大型甲醇合成專利技術(shù)有魯奇、ICI、TEC、托普索、Casale、三菱瓦斯及英國Dam。國內(nèi)華東理工大學(xué)、國昌技術(shù)公司、林達(dá)技術(shù)開發(fā)公司等均有中型甲醇合成技術(shù)建廠運(yùn)行業(yè)績。近幾年，在低壓合成甲醇技術(shù)國產(chǎn)化方面取得了很大進(jìn)展，南化、西南化工研究院已成功地開發(fā)了Lurgi型低壓甲醇合成催化劑。華東理工大學(xué)開發(fā)并取得專利的低壓甲醇反應(yīng)器即“絕熱—管殼外冷復(fù)合型”氣固相催化反應(yīng)器。它充分發(fā)揮了魯奇管殼式反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)又克服了其缺點(diǎn)，節(jié)省了投資。國內(nèi)目前運(yùn)行的最大裝置為30萬噸/年。國內(nèi)杭州林達(dá)化工技術(shù)工程公司開發(fā)的低壓均溫合成甲醇反應(yīng)器，在全部觸媒床層中采用可自由伸縮活動(dòng)的冷管，用管內(nèi)冷氣吸收管外催化劑床層中的甲醇反應(yīng)熱，管內(nèi)冷氣與觸媒層中反應(yīng)氣先后進(jìn)行并流換熱和逆流間接換熱，觸媒裝填系數(shù)從30%提高到70%，因而相同直徑反應(yīng)器產(chǎn)能高，軸向溫度差小，溫度均勻，延長了觸媒壽命，提高甲醇產(chǎn)量。本技術(shù)已用于哈爾濱氣化廠8萬噸/a甲醇裝置中，效果良好。目前采用該反應(yīng)器的最大裝置20萬噸/年的甲醇裝置已開車成功。南京國昌化工科技有限公司設(shè)計(jì)開發(fā)的低壓絕熱式軸徑向甲醇反應(yīng)器，國內(nèi)目前運(yùn)行的最大裝置為約15萬噸/年。盡管現(xiàn)行商業(yè)的甲醇合成工藝均為氣相合成，但它存在合成效率低、能耗高等多種缺陷。所以人們對甲醇的合成研究，無論是在催化劑的研制，還是在合成工藝路線的開發(fā)上，一直沒有停止過。雖然液相合成具有節(jié)能、高效、投資省等優(yōu)點(diǎn)，但此項(xiàng)技術(shù)在國內(nèi)屬于起步階段，在國內(nèi)尚無應(yīng)用業(yè)績，尚需要大型工程裝置的實(shí)踐驗(yàn)證。所以本工程推薦采用氣相合成法。目前無論國內(nèi)國外建設(shè)甲醇裝置，大多采用低壓法技術(shù)。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(diǎn)。本工程的甲醇生產(chǎn)能力為年產(chǎn)30萬噸甲醇，因此，采用國內(nèi)成熟技術(shù)——華東理工大學(xué)專利技術(shù)—絕熱等溫甲醇合成反應(yīng)器。（2）甲醇精餾技術(shù)的比較及選擇粗甲醇的精餾有二種流程，即二塔流程和三塔流程。它們的不同之處一是投資，即三塔流程投資比二塔高些；二是能耗，即三塔流程的蒸汽消耗比二塔低。二塔流程和三塔流程在甲醇精餾中都是比較成熟可靠的，而且塔型近幾年已由板式塔向填料塔方向發(fā)展。填料塔的應(yīng)用目的在于降低塔高，分離效率高操作穩(wěn)定，塔釜?dú)堃褐械募状己康?，塔的高度減少近30%，可減少投資。本工程采用三塔流程工藝，做到能耗低，操作穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量高。 空分裝置工藝技術(shù)比較及選擇工程需要空分裝置供應(yīng)氧氣作為水煤漿氣化用氣和低溫甲醇洗氣提用氮?dú)?，并提供全廠所需公用氮?dú)??？辗止に嚱?jīng)過近百年的不斷發(fā)展，現(xiàn)在已步入大型全低壓流程，整個(gè)流程由空氣壓縮、空氣預(yù)冷、空氣凈化、膨脹制冷、空氣分離、產(chǎn)品壓縮輸送等工序組成。世界上大型空分制造廠比較著名的有法國空氣液化公司（Air Liquide）,德國林德公司（Linde）,美國空氣產(chǎn)品和化學(xué)品公司（APCI），其空分流程均成熟可靠。法液空的分子篩是立式雙層環(huán)形床結(jié)構(gòu)，冷箱內(nèi)管道、設(shè)備選用不銹鋼。林德的分子篩為立式徑向流單層床，空氣產(chǎn)品公司是臥式雙層扁平床，冷箱內(nèi)管道、設(shè)備一般都采用鋁合金。中國空分技術(shù)在近些年已有了長足的發(fā)展，技術(shù)日臻完善。中國的空分廠家主要有杭州杭氧股份有限公司（杭氧）、開封空分集團(tuán)有限公司（開空）、四川空分設(shè)備有限公司（川空）等。開空和川空已均有40000Nm3/h O2等級(jí)空分的設(shè)計(jì)并成功開車的業(yè)績，杭氧則已有多套50000Nm3/h O2以上規(guī)?？辗值脑O(shè)計(jì)并成功開車的業(yè)績。本工程水煤漿加壓氣化裝置需用氧氣約為40000Nm3/h，綜上所述，在節(jié)省投資的基礎(chǔ)上選擇技術(shù)最可靠的廠家，本項(xiàng)目選用四川空分設(shè)備有限公司1套43000Nm3/h氧氣的空分裝置。 工藝流程簡述原料煤經(jīng)破碎、篩分后進(jìn)入濕式棒磨機(jī)與水混合磨至含固量65%的料漿，經(jīng)加壓后與空分裝置（外供）來的≥%的氧氣共同進(jìn)入工藝噴嘴，、1400℃左右水煤漿加壓氣化爐內(nèi)。料漿在高溫高壓下瞬間完成氣化反應(yīng)，生成CO、COHH2O和少量的CHH2S、COS以及微量的NH3和HCOOH等混合氣。粗煤氣經(jīng)二級(jí)洗滌除塵后，溫度降至約210℃送入凈化裝置。固化后的熔渣在激冷室底部進(jìn)入破渣機(jī)，破碎的爐渣排入渣池，由撈渣機(jī)將粗渣撈出外運(yùn)。渣池中含有細(xì)渣的黑水與激冷水一起進(jìn)入中壓閃蒸和真空閃蒸罐，經(jīng)兩級(jí)閃蒸后的黑水經(jīng)沉降分離壓濾后，排出細(xì)渣送至渣場。洗滌水經(jīng)灰水處理后和沉清水返回水煤漿制備，循環(huán)使用。煤氣在變換裝置進(jìn)入耐硫變換爐，將CO氣轉(zhuǎn)化為CO2氣和H2氣。變換反應(yīng)方程式為：CO + H2O → CO2 + H2 + Q利用變換產(chǎn)生的熱量在廢熱鍋爐分別產(chǎn)生中、低壓飽和水蒸汽供系統(tǒng)使用。變換過程分離出的冷凝液經(jīng)氣提塔除去氨和硫化物，氣提液送氣化工段循環(huán)使用，塔頂尾氣送氣化火炬系統(tǒng)焚燒。出變換系統(tǒng)的工藝氣進(jìn)入脫硫脫碳凈化系統(tǒng)，采用低溫甲醇洗技術(shù)，使氣體中的H2S及CO2等酸性氣體以及水份脫除。從熱回收來的粗合成氣噴入少量甲醇，以防氣體中的水蒸汽冷卻后結(jié)冰，然后冷卻至17℃，分離出甲醇和水。此時(shí)粗合成氣分成兩路，其中一路用于制取甲醇合成氣（約10％），進(jìn)入H2S吸收塔，脫除H2S的凈化氣體作為甲醇合成新鮮氣送甲醇合成裝置。另一路粗合成氣（約90％）用于制取CO深冷分離合成氣，粗合成氣進(jìn)入甲醇洗滌塔脫除H2S和CO2后，從塔頂排出，送入CO深冷分離裝置。甲醇經(jīng)再生后循環(huán)使用，再生氣經(jīng)冷卻分離后H2S送往硫回收系統(tǒng)，回收硫磺后外售。CO2高點(diǎn)放空。冷凍站負(fù)責(zé)為低溫甲醇洗裝置提供冷量，采用一臺(tái)離心式壓縮機(jī)配套蒸汽透平驅(qū)動(dòng)。來自低溫甲醇洗裝置的40℃的丙烯氣體經(jīng)壓縮機(jī)入口分離器分離后進(jìn)入丙烯壓縮機(jī)，使得氣體丙烯全部冷凝為液體丙烯進(jìn)入丙烯儲(chǔ)罐，丙烯液經(jīng)過省功器閃蒸及過冷器過冷送去低溫甲醇洗裝置，為其提供冷量。在低溫甲醇洗裝置制冷劑與甲醇換熱后，蒸發(fā)為氣體丙烯，返回冷凍站進(jìn)行壓縮。在甲醇裝置合成氣中的CO、CO2與H2在催化劑的作用下合成甲醇，反應(yīng)方程如下：CO + 2H2 = CH3OH + QCO2 + 3H2 = CH3OH+H2O + Q甲醇合成塔為列管式等溫反應(yīng)器，管內(nèi)裝有甲醇合成催化劑，管外為沸騰鍋爐水。發(fā)生合成反應(yīng)后的合成氣（250℃，）從合成塔底部出來進(jìn)入入塔氣預(yù)熱器,作為預(yù)熱器的熱流體，經(jīng)過換熱后的出塔氣溫度降至（90~95℃），進(jìn)入甲醇水冷器；出塔氣在冷凝冷卻作用下溫度降至40℃；降溫后的氣體進(jìn)入甲醇分離器），粗甲醇在此被分離，分離出的氣體大部分作為循環(huán)氣返回至循環(huán)氣壓縮機(jī)入口作為合成原料氣之一，少部分弛放氣送至氫回收工段，槽頂部的閃蒸氣送往蒸汽過熱器作為燃料氣被燒掉，經(jīng)閃蒸分離后的粗甲醇被送至精餾裝置。經(jīng)精餾制成合格產(chǎn)品—甲醇。精餾廢水去水煤漿制備回用。精餾吸收塔頂不凝氣去火炬焚燒，塔底液體去第一精餾塔循環(huán)使用。在克勞斯硫回收裝置，從低溫甲醇洗來的硫化氫濃縮氣和空氣一起進(jìn)入H2S鍋爐燃燒室，部分氣體生成SO2氣體（爐膛內(nèi)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：H2S + 3/2 O2 → SO2 + H2O + Q1H2S + 1/2 SO2 → H2O + 3/4 S2 + Q20與冷凝氣體混合后進(jìn)入克勞斯反應(yīng)器，在催化劑的作用下生成硫（反應(yīng)方程：2 H2S + SO2 → 3/2 S2 + 2H2O + Q），經(jīng)冷凝成固體硫磺，切片包裝后，作為副產(chǎn)品出售。尾氣含有少量H2S，送至熱電站循環(huán)硫化床鍋爐脫硫系統(tǒng)處理后，隨凈化煙氣達(dá)標(biāo)排放。動(dòng)力分廠熱電站主要工藝為原煤由化工區(qū)公共輸煤系統(tǒng)儲(chǔ)存、破碎送至動(dòng)力分廠熱電站主廠房原煤倉后經(jīng)秤重式皮帶給煤機(jī)送到循環(huán)流化床鍋爐燃燒，同時(shí)加入一定量的石灰石脫硫劑(：1)，鍋爐將水加熱成高溫、高壓蒸汽(化學(xué)能變成熱能)，產(chǎn)生的蒸汽一部分供應(yīng)給化工生產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)用汽，一部分驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)作功(熱能變成機(jī)械能)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電(機(jī)械能變成電能)，通過電纜補(bǔ)充供化工生產(chǎn)區(qū)生產(chǎn)用電負(fù)荷。鍋爐產(chǎn)生的煙氣經(jīng)高效電袋塵器凈化后，通過120m鋼筋混凝土煙囪排放；汽輪機(jī)排汽經(jīng)冷凝器冷凝除氧后，送回鍋爐循環(huán)使用；除塵器除下的灰用氣力輸送到灰?guī)欤儆善囘\(yùn)輸至廠外綜合利用；鍋爐產(chǎn)生的渣用罐車運(yùn)至附近水泥廠綜合利用。 主要設(shè)備一覽表 序號(hào)設(shè)備名稱材 質(zhì)單位數(shù)量備注一氣化1煤儲(chǔ)斗碳鋼臺(tái)2　2石灰石儲(chǔ)斗Q235B臺(tái)2　3添加劑槽碳鋼臺(tái)1　4磨煤機(jī)出料槽碳鋼臺(tái)2　5研磨水槽Q235B臺(tái)1　6煤漿槽碳鋼臺(tái)1　7研磨水池混凝土臺(tái)1　8添加劑地下槽混凝土臺(tái)1　9沖洗水槽Q235B臺(tái)1　10低壓氮?dú)赓A罐Q235B臺(tái)1　11事故氮?dú)鈮嚎s機(jī)　臺(tái)2　12磨煤機(jī)出料槽泵