【文章內(nèi)容簡介】 375mg/Nm3，進入一級氧化鋅脫硫槽。之后進入鎳鈷鉬加氫轉(zhuǎn)化器和二級氧化鋅脫硫槽，使氣體中的總硫脫至 。壓力約為 （ g），溫度約為 320℃ 的氣體出氧化鋅脫硫槽后被送往甲烷化裝置。 圖 23 精脫硫工藝流程圖 甲烷化流程工藝流程 來自精脫硫的氣體與 300℃ 的過熱水蒸汽混 合后進入甲烷化反應(yīng)器Ⅰ ，水蒸汽的加入量占混合后原料氣的 20%（摩爾百分數(shù)），加入水蒸汽的主要目的是降低甲烷化反應(yīng)器的出口溫度、提高甲烷化反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率以及防止 CO和 CO2在高溫下的結(jié)碳。 （ a）基本原理 甲烷化反應(yīng)屬于催化加氫反應(yīng)。其反應(yīng)方程為： 02 4 2CO + 3 H CH + H O H 2 9 8 2 0 6 .2 k J / m o l??? ? ? ? 02 2 4 2CO + 4 H CH + 2 H O H 29 8 16 5. 35 kJ / m ol??? ? ? ? 9 甲烷化反應(yīng)器 Ⅰ 出口合成氣溫度為 641℃ ，高溫氣體進入蒸汽過熱器，與來自蒸汽廢鍋 Ⅰ 和蒸汽廢鍋 Ⅱ 的飽和蒸汽換熱，將飽和蒸汽加熱至 435℃ ，同時合成氣溫度降 為 573℃ ，之后依次經(jīng)過焦爐氣預(yù)熱器、蒸汽廢鍋 Ⅰ （產(chǎn)生 (g)左右的飽和蒸汽）降溫至 300℃ ，進入甲烷化反應(yīng)器 Ⅱ 。 甲烷化反應(yīng)器 Ⅱ 出口合成氣溫度為 465℃ ，經(jīng)蒸汽廢鍋 Ⅱ （產(chǎn)生（ g） 左右的飽和蒸汽）溫度降至 298℃ 后進入 鍋爐給水預(yù)熱器，溫度降低到 163℃ ；然后進入 產(chǎn)品氣空冷器 、 產(chǎn)品氣水冷器，冷卻到 40℃進入氣液分離器，分離出的水進冷凝總管送出界區(qū)處理，產(chǎn)品氣送出界區(qū)，經(jīng)進一步分離后可用于生產(chǎn)液化天然氣。 圖 24 甲烷化工藝流 程圖 深冷液化工藝流程 本系統(tǒng)采用帶預(yù)冷的混合制冷劑循環(huán)工藝。經(jīng)甲烷化后的氣體在裝置外先經(jīng)脫水干燥后，進入深冷區(qū)，首先進入溴化鋰冷水機組預(yù)冷卻，然后進入冷箱內(nèi)的各段換熱器，被返流的低溫介質(zhì)冷卻，氣體被冷卻至一定溫度后變?yōu)闅庖夯旌衔镞M入精餾塔的中部，在精餾塔中氣體被精餾，分離出氫氮氣由塔頂排出，在塔底獲得液態(tài)甲烷，經(jīng)過冷器過冷并減壓后送到常壓 LNG貯罐中儲存。 循環(huán)工質(zhì) —氮氣，經(jīng)氮氣壓縮機壓縮后進入主換熱器冷卻并減壓后 10 進入塔頂冷凝器作為冷源，被氣化后，送至 LNG過冷器、主換熱器等復(fù)熱后，出冷箱 循環(huán)壓縮。 由塔頂排出的 H2N2混合氣經(jīng)換熱器復(fù)熱后出裝置，暫返回 鍋 爐，作為燃料氣。 液化甲烷所需的冷量由兩套混合制冷劑系統(tǒng)提供，混合制冷劑由甲烷、乙烯、丙烷及氮氣等組成，利用各組分沸點的不同，在各換熱器內(nèi)冷凝并過冷，經(jīng) JT閥減壓進入返流的制冷劑中，依次冷卻不同溫區(qū)的原料氣和正返流制冷劑，復(fù)熱后出冷箱進入混合制冷劑壓縮機循環(huán)壓縮制冷。 制冷劑的補充由各自的液體貯罐提供。 L N G 槽車L N G 槽車處數(shù) 分 區(qū) 圖 25 深冷液化工藝流程 圖 1 氫 氣甲 烷一 氧 化 碳氮 氣C n H m二 氧 化 碳氧 氣硫 化 氫有 機 硫氣 柜1 9 0 8 0 . 9 0 N m 179。 / h8 6 5 8 . 0 0 N m 179。 / h2 5 6 4 . 1 0 N m 179。 / h1 0 8 2 . 2 5 N m 179。 / h8 3 2 . 5 0 N m 179。 / h8 9 9 . 1 0 N m 179。 / h1 8 3 . 1 5 N m 179。 / h8 3 2 . 5 m g / h1 3 3 2 0 m g / h螺 桿 壓 縮氫 氣 1 9 0 8 0 . 9 0 N m 179。 / h甲 烷 8 6 5 8 . 0 0 N m 179。 / h一 氧 化 碳 2 5 6 4 . 1 0 N m 179。 / h氮 氣 1 0 8 2 . 2 5 N m 179。 / hC n H m 8 3 2 . 5 0 N m 179。 / h二 氧 化 碳 8 9 9 . 1 0 N m 179。 / h氧 氣 1 8 3 . 1 5 N m 179。 / h硫 化 氫 8 3 2 . 5 0 m g / h有 機 硫 1 1 6 5 5 . 0 0 m g / h預(yù) 凈 化 活 塞 壓 縮氫 氣 1 9 0 8 0 . 9 0 N m 179。 / h甲 烷 8 6 5 8 . 0 0 N m 179。 / h一 氧 化 碳 2 5 6 4 . 1 0 N m 179。 / h氮 氣 1 0 8 2 . 2 5 N m 179。 / hC n H m 8 3 2 . 5 0 N m 179。 / h二 氧 化 碳 8 9 9 . 1 0 N m 179。 / h精 脫 硫硫 化 氫 ＜ 0 . 1 p p m有 機 硫 ＜ 0 . 1 p p m甲 烷 合 成一 氧 化 碳 生 成 甲烷 消 耗 氫 氣7 6 9 2 . 3 0 N m 179。 / h ；二 氧 化 碳 生 成 甲烷 消 耗 氫 氣3 5 9 6 . 4 N m 179。 / h 。反 應(yīng) 生 成 甲 烷5 4 8 2 . 1 6 5 N m 179。 / h甲 烷 1 3 8 6 1 . 1 2 5 N m 179。 / h氮 氣 1 3 . 8 7 5 N m 179。 / h脫 水 干 燥 、 液化L N G 貯 存 裝 車氫 氣 7 7 9 2 . 2 0 N m 179。 / h甲 烷 1 4 1 4 0 . 1 6 5 N m 179。 / h氮 氣 1 0 8 2 . 2 5 N m 179。 / h氮 氣 1 0 6 8 . 3 7 5 N m 179。 / h氫 氣 7 7 9 3 . 2 0 N m 179。 / h甲 烷 2 7 9 . 4 0 N m 179。 / h來 自 焦 化 廠 的 焦 爐 煤氣 ： 3 3 3 0 0 N m 179。 / h富 氫 氣 體 合 計 9 1 4 0 . 9 7 5 N m 179。 / h ， 其 中 2 0 0 0 . 5 0 N m 179。 / h 用 于 升 溫 加 熱 爐 ，剩 余 7 1 4 0 . 4 7 5 N m 179。 / h 用 于 燃 氣 蒸 汽 鍋 爐 。物料平衡圖 1 工程方案 總平面布置 總平面布置力求做到確保工藝流程順暢，運輸線路短捷，物料流向合理，方便生產(chǎn)和管理。結(jié)合地形對建筑物合理布局，使其盡量集中布置或合并布置，使平面布置緊湊合理，達到節(jié)約用地的目的。 本項目由工廠由廠前區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、裝存儲區(qū)、輔助生產(chǎn)設(shè)施、預(yù)留區(qū)組成。工廠占地 公頃 (約 畝 )。 豎向布置 廠址地勢平坦，南高，北低，由東南向西北傾斜 ,場地標高在海拔在～ 之間。為合理確定建、構(gòu)筑物及道路的標 高、并與廠外工程設(shè)施，排水系統(tǒng)標高相互關(guān)系的協(xié)調(diào)，最大限度地節(jié)約土方量，豎向布置采用階梯式，平土方式采用重點式和連續(xù)式。排水坡度按 %1%考慮。 廠區(qū)雨水的排除采用城市型道路路面排水與局部地段設(shè)排水蓋板明溝相結(jié)合的方式，排入廠外的排水明渠。 公用輔助工程 給水 本項目水源為自備進 3 眼， 單井出水能力 63m3/h?？蓾M足工程用水需要 。 （ 1） 生產(chǎn)、生活給水系統(tǒng)及消防給水系統(tǒng) 新鮮水系統(tǒng)供全廠生產(chǎn)、生活、消防用水 ,又分為生產(chǎn)、生活給水系統(tǒng)及消防給水系統(tǒng)。 需加壓的生產(chǎn)用水量為： 42m3/h,供水壓力均為 ，給水管網(wǎng)呈環(huán)狀布置。其余 57m3/h 直接補入循環(huán)水池。 （ 2） 循環(huán)水系統(tǒng) 循環(huán)水系統(tǒng)全部集中布置在綜合供水街區(qū)內(nèi)。循環(huán)水量為 3250m3/h。 2 經(jīng)計算，本項目年消耗新鮮水為 104m3。 供電 及電力負荷計算 采用雙電源供電方式，電源引自新建的 110kV 變電站的 10kV 側(cè)；由 110kV 變電站 10kV 母線引來 2 條 10kV 電源。用電負荷計算見下表： 表 28 用電負荷計算表 序號 用電設(shè)備名稱 設(shè)備功率(kW) 計算系數(shù) 計算負荷 Kx cosψ tgψ Pj Qj Sj (kW) (kVAr) (kVA) 1 壓縮及預(yù)凈化 2 干燥及液化 3 甲烷化 4 制氮站 5 LNG罐區(qū) 6 氣柜 7 火炬 8 泡沫站 9 制冷站 10 脫鹽水站 11 空壓站 12 循環(huán)水泵站 13 鍋爐房 14 辦公樓 15 小 計 16 乘以同時系數(shù) Ky= Kw= 3 17 無功補償 () 18 補償 后 本項目總裝機容量為 ，計算有功功率為 ，計算視在功率為 。本項目年運行 8000h，計算全年耗電量為8000=104kWh。 功率因數(shù)補償采用高、低壓補償相結(jié)合的補償方式，在各電氣室母線處設(shè)并聯(lián)靜電電容器及功率因數(shù)自動補償裝置，使功率因數(shù)不小于 。 焦爐煤氣（原料） 本項目所用原料為焦爐煤氣， 煤氣來源是 XXXX 有限公司 。 XXXX 有限公司 老廠區(qū)有焦爐 3 組，爐型為 SKD3250— Ⅱ 型，雙聯(lián)火道，帶廢氣循環(huán)的搗固式焦爐。年設(shè)計生產(chǎn)能力為 105 萬噸。 2021 年 6月， 265 孔炭化室高 雙聯(lián)下噴單熱式搗固焦爐出焦，年生產(chǎn)能力為 130 萬噸。 煤氣成分組成見下表 煤氣成分表（摩爾比： %） H2 CH4 CO N2 CnHm CO2 O2 氫氣熱值為 ， CH4 的熱值為 ， CO 的熱值為 ，其摩爾比分別為 %、 %、 %，計算焦爐煤氣熱值為： %+ 26%+ %=上述焦爐焦爐煤氣產(chǎn)量為 ，其中回爐煤氣為， 供給附近其他企業(yè) ， 剩余煤氣為。 焦爐 煤氣平衡表 序號 項 目 產(chǎn)焦爐煤氣量(Nm3/h) 用焦爐煤氣量(Nm3/h) 備注 4 1 焦爐煤氣總產(chǎn)量 2 回爐煤氣 3 剩余煤氣 其他用途煤氣 用于供給附近 其他企業(yè) 外供煤氣 根據(jù)本項目所采用的工藝方案，該工藝的原料氣單耗為 ，本項目甲烷產(chǎn)出量為 ，則焦爐煤氣（原料）消耗量為，項目全年運行 8000h，年消耗焦爐煤氣（原料）量為104Nm3。 焦爐煤氣供應(yīng)有保證。 熱力 （ 1）熱負荷 根據(jù)本項目生產(chǎn)工藝， 甲烷化工段蒸汽消耗量為 （ ，300℃ ），液化工段蒸汽消耗量為 （ ， 450℃ ），氣柜等蒸汽消耗量為 （ ， 158℃ ）。 本項目甲烷化工段消耗 ， 300℃ 蒸汽 ，該部分蒸汽甲烷化工段自產(chǎn)的 ， 450℃ 蒸汽減溫減壓得到。 計算甲烷化工段 ， 450℃ 蒸汽的需要量為： hthkg ????? 本項目氣柜等消耗 ， 158℃ 蒸汽 5t/h，該部分蒸汽來自液化工段汽輪機的 排 汽。 項目精餾塔每小時 消耗 ， ℃蒸汽 ，溴化鋰制冷機每小時消耗 ， ℃蒸汽 ，合計蒸汽量為 6t/h，該部分蒸汽來自汽輪機抽汽。 本項目液化工段配備一臺 ，用于拖動壓縮機，該汽輪機消耗 ， 450℃蒸汽為 。 5 綜上所述，本項目每小時消耗 ， 450℃蒸汽為 ，本項目甲烷化工段氣體冷卻過程可副產(chǎn) ， 450℃蒸汽 ，則鍋爐出力為 。 3 5 t / h 鍋 爐精 餾 塔溴 化 鋰 制 冷機 組氣 柜 等 用 汽 甲 烷 化 工 段液 化 工 段 汽輪 機3 . 8 2 M P a ， 4 5 0 ℃ ， 3 3 . 2 4 t / h1 . 0 M P a ， 1 7 2 . 9 2 ℃ ， 3 . 5 t / h1 . 0 M P a ， 1 7 2 . 9 2 ℃ ， 2 . 5 t / h0 . 5 M P a ， 1 5 8 ℃ ， 5 t / h3 . 8 2 M P a ， 4 5 0 ℃ ， 6 . 1 8 t / h焦 爐 煤 氣 ： 2 3 7 1 . 1 8 N m 179。 / h富 氫 氣 體 ： 7 1 4 0 . 4 7 5 N m 179。 / h減 溫 減 壓3 . 0 0 M P a ， 3 0 0 ℃ ， 6 . 5 4 t / h冷 凝 水 2 2 t / h3 . 8 2 M P a ， 4 5 0 ℃ ， 0 . 2 4 t / h3 . 8 2 M P a ， 4 5 0 ℃ ， 3 3 . 0 0 t / h 蒸汽平衡圖 根據(jù)本項目熱力負荷計算，本項目 蒸汽消耗量為 ，因此 配備35t/h 燃氣蒸汽鍋爐 一臺。 鍋爐主要技術(shù)經(jīng)濟指標和有關(guān)數(shù)據(jù)如下： 額定蒸發(fā)量： 35t/h 額定蒸汽壓力： 額定蒸汽溫度： 450℃ 給水溫度： 105℃ 排煙溫度： 145℃ （ 2）燃料消耗量 本項目鍋爐燃料為富氫氣體和焦爐煤氣 。 正常生產(chǎn)過程中， 深冷液化工段， 精餾塔中氣體被精餾，分離出 富氫氣體（ 氫氮氣 ） 由塔頂排出，由塔頂排出的 H2N2混合氣經(jīng)換熱器復(fù)熱 6 后出裝置，返 回 鍋 爐， 該工段 可為鍋爐提供富氫氣體 （ ） ，不足部分采用焦爐煤氣。 本項目焦爐煤氣低位發(fā)熱量為 ，鍋爐給水焓為 。 計算本項目鍋爐焦爐煤氣消耗量為： ? ? ???? ??? 即： hNm 9 3734 ? 項 目 全 年 運 行 8000h ， 計 算 全 年 鍋 爐 消 耗 焦 爐 煤 氣 量 為104Nm3 加熱爐 本項目加熱爐用于 焦爐煤氣精脫硫工段中，進入預(yù)鐵鉬及一級鐵鉬加氫轉(zhuǎn)化器之前的焦爐 煤氣加熱。根據(jù)生產(chǎn)工藝技術(shù)要求，該加熱爐熱耗為 22830MJ/h。加熱爐采用富氫氣體作為燃料，本項目富氫氣體燃料低位發(fā)熱量為 ，加熱爐富氫氣體需要量為 。 富氫氣體 （ 1）富氫氣體產(chǎn)生量 本項目每小時消耗原料氣（焦爐煤氣） ，根據(jù)成分組成，氫氣 的摩 爾比 （即 體積 比）為 % ， 則原 料氣 中氫 氣含 量為。根據(jù)反應(yīng)原理： CO+3H2→ CH4+H2O ① CO2+4H2→ CH4+2H2O ② 原料氣中 CO 含量為 ， CO2 含量為 ，計算反應(yīng)①和反應(yīng)②氫氣消耗量為： 3+ 4=則 未參與反應(yīng)的氫氣為 =。 氮氣在本項目中始終未參與反應(yīng)，氣量不發(fā)生變化，為 , 7 但會有約 。 在深冷液化的過程中，有部分的甲烷會混入塔頂氣體中，約為。 富 氫氣體的體積為： ++=（ 2）富氫氣體 成分及熱值 本項目 正常生產(chǎn)過程中，深冷液化工段， 精餾塔中氣體被精餾，分離出 富氫氣體（ 氫氮氣