【文章內(nèi)容簡介】 覽表見附表 消耗指標 表 22 消耗指標 序號 項 目 主要規(guī)格 單位 小時 耗量 1 原料 空氣 N2： 78%； O2： 21% t 2 公用物料 循環(huán)水 Δ t=12℃ t 4200 電 kWh 2600 動力蒸汽 (G),510℃ t (G),400℃ 再生用蒸汽 (G),200℃ t 5 透平蒸汽冷凝液 t 217 XXX X 新能源開發(fā)有限公司 60 萬噸 /年烯烴 項目 ?可行性研究報告 序號 項 目 主要規(guī)格 單位 小時 耗量 蒸汽冷凝液 t 5 3 吸附劑 分子篩 球型，Ф 8~Ф 12 t 135 /8a 鋁膠 球型，Ф 3~Ф 5 t 120 /8a 排放物指標 (1)廢氣 本工程廢氣為空氣分離后的工藝尾氣，氮水塔、空氣純化器排放的污氮等，其廢氣排放情況見下表所示。 表 13 廢氣排放表 序號 氣體污染源 名稱 組成及特性數(shù)據(jù) 排放特性 排放數(shù)量 (最大 ) 備注 溫度 ℃ 壓力 Kpa 連續(xù) 間斷 1 氮水塔污氮 99%氮氣 30 常壓 連續(xù) ～ 236500Nm3/h 放空 2 空氣純化器污氮 99%氮氣 ～ 100 常壓 間斷 ～ 121000Nm3/h 放空 3 冷箱密封氮氣 %氮氣 常溫 常壓 連續(xù) ～ 600 Nm3/h 放空 4 排液蒸發(fā)器液氮 氣態(tài) 常溫 常壓 間斷 ～ 120 Nm3/h 放空 （ 2） 廢水 空分裝置生產(chǎn)過程中不產(chǎn)生廢水，車間地面沖洗水排水經(jīng)收集后排入污水處理廠進行處理，生活污水也排入污水處理廠處理。 （ 3） 廢渣 空分純化系 統(tǒng)使用的吸附材料氧化鋁和分子篩，按每 8 年更換 1 次考慮，每次排放氧化鋁～ 120 噸，分子篩～ 135 噸。由于氧化鋁和分子篩無毒，一般采用填埋處理。珠光砂不受潮，一般 20 年不用排放。受潮的珠光砂采用填埋處理。 XXX X 新能源開發(fā)有限公司 60 萬噸 /年烯烴 項目 ?可行性研究報告 第三章 煤氣化裝置 概述 煤氣化裝置是以煤為原料，將煤氣化為粗合成氣，經(jīng)凈化后生產(chǎn)出合格的甲醇合成氣。 根據(jù)煤氣化工藝的特點以及項目規(guī)模的要求，煤氣化裝置按兩個系列設(shè)計。煤氣化裝置包括原料煤預干燥 、 磨煤及干燥、煤 粉 加壓及 給料 、煤氣化、除渣、除灰、濕洗、初步水處理和公用工程等單元 。 工藝技術(shù) 方案的選擇 國內(nèi)外工藝技術(shù)概況 現(xiàn)代先進的煤氣化技術(shù)主要包括：荷蘭 SHELL 公司的 SCGP 粉煤加壓氣化工藝、美國 Texaco 公司的水煤漿加壓氣化工藝、美國 DOW 化學公司的 DOW 水煤漿加壓氣化工藝、德國 Lurgi 公司的 Lurgi 碎煤加壓氣化工藝、德國未來能源公司的 GSP 工藝、以及具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的西安熱工研究院的兩段式干煤粉氣化工藝和華東理工大學的 多噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù) 。 由于 Lurgi 氣化溫度較低，粗煤氣中 CH4 含量、焦油及酚含量較高，氣化效率較低，三廢處理系統(tǒng)復雜，煤氣效率 70～ 76%。較 少用于生產(chǎn)甲醇合成氣，此技術(shù)顯然不適用于本項目。 （ 1） Shell 干煤粉氣化技術(shù) Shell 干煤粉氣化技術(shù)原料為干煤粉，采用氣流床加壓氣化、液態(tài)排渣，利用廢熱鍋爐產(chǎn)高壓飽和或高壓過熱蒸汽； Shell 干粉加壓氣化技術(shù)在我國已經(jīng)有雙環(huán)、洞氮、枝江、安慶、柳化等 5 個廠投產(chǎn)，還有 10 余個項目正在安裝，將于今后幾年陸續(xù)投產(chǎn)；其主要技術(shù)特點如下： (a) 采用加壓氮氣輸送干煤粉，煤種適應性廣，對煤的灰熔點適應范圍比 Texaco水煤漿氣化技術(shù)更寬。 (b) 氣化溫度約 1400～ 1600℃ ，碳轉(zhuǎn)化率高達 99%以上，產(chǎn)品氣體 潔凈，不含重烴，甲烷含量極低，煤氣中有效氣體（ CO+H2）達到 90%左右。 (c) 氧耗低，與水煤漿氣化相比，氧耗低 15～ 25%，因而配套之空分裝置投資可減少。 (d) 單爐生產(chǎn)能力大，日處理煤量可達 2020 噸以上。 (e) 冷煤氣效率可達到 78～ 83%。 XXX X 新能源開發(fā)有限公司 60 萬噸 /年烯烴 項目 ?可行性研究報告 (f) 氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無耐火磚襯里，維護量較少，氣化爐內(nèi)無傳動部件，運轉(zhuǎn)周期長，無需備用爐。 (g) 氣化爐燒嘴及控制系統(tǒng)安全可靠。 Shell 公司氣化燒嘴設(shè)計壽命為 8000 小時，Demkolec 電廠使用燒嘴 4 年中未出現(xiàn)問題。 (h) 爐渣可用作水 泥滲合劑或道路建造材料。氣化爐高溫排出的熔渣經(jīng)激冷后成玻璃狀顆粒，性質(zhì)穩(wěn)定，對環(huán)境幾乎沒有影響。氣化污水中含氰化物少，容易處理。 （ 2） GSP 干煤粉氣化工藝 GSP 氣化技術(shù)是單噴嘴下噴式干煤粉加壓氣流床氣化技術(shù)，國外現(xiàn)在沒有用戶，根據(jù)煤氣用途不同可用直接水激冷，也可用廢鍋回收熱量。該技術(shù)由我國神華寧煤集團與德國西門子合資組建的北京杰斯菲克公司負責在我國推廣這項技術(shù)。 GSP 干煤粉氣化技術(shù)在神華寧夏煤業(yè)集團和山西蘭花煤化工有限責任公司煤化工廠已經(jīng)簽定技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同，即將投入建設(shè)。 GSP 工藝具有以下特點： (a) 干煤粉進料，加壓二氧化碳輸送，連續(xù)性好，煤種適應性廣，可以處理各種含灰燃料 1～ 35%，短期 45%也沒影響。 (b) 氣化溫度約 1400～ 1600℃ ，氣化壓力～ ，負荷調(diào)節(jié)范圍為 75～ 110％，碳轉(zhuǎn)化率高達 99%以上，產(chǎn)品氣體潔凈，不含重烴，甲烷含量極低，煤氣中有效氣體(CO+H2)～ 90%。 ( c) 氧耗低，與水煤漿氣化相比，氧耗低 10～ 15%，因而配套的空分裝置投資可相應減少。 (d) 目前已投入商業(yè)運行的單臺爐生產(chǎn)能力可達日處理煤量 720 噸，約產(chǎn)有效氣50000Nm3/h。 (e) 熱效率高 ，冷煤氣效率 75～ 82%，其余～ 10%熱能被回收為低壓蒸汽，總的熱效率約為 90%。 (f) 氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無耐火磚襯里，維護量較少，氣化爐利用率高，運轉(zhuǎn)周期長，無需備用爐，氣化爐及內(nèi)襯使用壽命在 10 年以上。 (g) 氣化爐由一個主燒嘴、氣化室、冷激室及承壓外殼組成。膜壁和外殼間有約50mm 間隙，間隙充 CO N2 或粗合成氣，水冷壁水冷管內(nèi)的水采用強制密閉循環(huán)，在循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)副產(chǎn) 的低壓蒸汽。 (h) 采用激冷和濕法洗滌工藝，投資較低。 （ 3） 兩段式干煤粉氣化技術(shù) XXX X 新能源開發(fā)有限公司 60 萬噸 /年烯烴 項目 ?可行性研究報告 國內(nèi)以粉煤加壓氣化為代表的 西安熱工院自主開發(fā)的兩段式干煤粉氣化工藝，其中試裝置已經(jīng)通過國家技術(shù)測試及鑒定。與 SHELL 公司的 SCGP 粉煤加壓氣化工藝，都是先進的氣流床煤氣化工藝之一，該技術(shù)的開發(fā)成功為結(jié)束我國煤氣化技術(shù)重復引進奠定了基礎(chǔ)，其主要技術(shù)特點如下： (a) 氧耗低；較一段式氣化爐降低 10%左右。采用兩段式粉煤氣化工藝，二段燒嘴投煤量約為總煤量的 15%20%，二段燒嘴中不加入氧氣，二段反應所需的熱量來自一段反應生成的粗合成氣的顯熱，同時進行裂解和部分氣化反應。 (b) 能耗降低；采用兩段式粉煤氣化工藝，氣化爐合成氣激冷不再 用后續(xù)工序的冷煤氣來激冷，而是通過二段噴入的煤粉對粗合成氣進行冷卻，節(jié)省了一段氣化爐使用的激冷氣壓縮機，且減少了氣化爐能量損失，總的熱效率也得到了提高。 (c) 廢熱回收投資減低；常規(guī)的一段氣化爐采用后續(xù)工序大量的合成氣進行激冷，使得通過廢鍋的氣量約為兩段式氣化工藝的 倍左右，整個熱量回收系統(tǒng)投資將增加 (d) 除灰系統(tǒng)設(shè)備規(guī)模大大減少。由于通過該工序的合成氣量僅為同規(guī)模的一段氣化爐的 40%左右，所以整個除灰工序設(shè)備尺寸將有所降低。 (e) 使用國內(nèi)自主開發(fā)的兩段式粉煤氣化工藝，節(jié)省了引進的軟件費用。 （ 4） 德士古 (Texaco)水煤漿氣化工藝 Texaco 水煤漿氣化工藝為第二代先進煤氣化技術(shù)。美國 Texaco 公司很早就開發(fā)了以天然氣和重油為原料生產(chǎn)合成氣技術(shù)，經(jīng)多年研究以后，推出了水煤漿氣化工藝。該工藝采用水煤漿進料、液態(tài)排渣、在氣流床中加壓氣化，水煤漿與純氧在高溫高壓下反應生成煤氣。 Texaco 水煤漿氣化工藝已在我國魯南、上海焦化、渭化、淮化、浩良河、金陵石化、南化等 9 個廠投入生產(chǎn)，情況良好。 Texaco 水煤漿氣化工藝具有如下特點： (a) 對煤種有一定適應性。除了含水高的褐煤以外，各種煙煤、石油焦、 煤加氫液化殘渣均可作為氣化原料，以年輕煙煤為主，對煤的粒度、粘結(jié)性、硫含量沒有嚴格要求。但是，國內(nèi)企業(yè)運行證實水煤漿氣化對使用煤質(zhì)仍有一定的選擇性：氣化用煤的灰熔點溫度 t3 值低于 1350℃ 時有利于氣化；煤中灰分含量不超過 15%為宜，越低越好，煤的熱值高于 26000kJ/kg，并有較好的成漿性能，使用能制成 60～ 65%濃度的水煤漿之煤種，才能使運行穩(wěn)定，又較為經(jīng)濟，并能充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢。 (b) 氣化壓力高。工業(yè)裝置使用壓力在 ～ 之間，可根據(jù)使用煤氣的用途加以選擇。 (c) 氣化技術(shù)成熟。制備 的水煤漿可用隔膜泵來輸送，操作安全又便于計量控制。 XXX X 新能源開發(fā)有限公司 60 萬噸 /年烯烴 項目 ?可行性研究報告 氣化爐為專門設(shè)計的熱壁爐，為維持 1350～ 1400℃ 溫度下反應，燃燒室內(nèi)由多層特種耐火磚砌筑。熱回收有激冷和廢鍋兩種類型，可以煤氣用途加以選擇。 (d) 合成氣質(zhì)量較好。其有效組分（ CO+H2）含量占 80%，甲烷量 %。碳轉(zhuǎn)化率 95～ 98%。冷煤氣效率 70～ 76%，氣化指標較為先進。由于水煤漿中含有 35～ 40%水分，因而氧氣用量較大。 (e) 對環(huán)境影響較小。氣化過程不產(chǎn)生焦油、萘、酚等污染物，故廢水治理簡單，易達到排放指標。高溫排出的融渣，冷卻固化后 可用于建筑材料，填埋時對環(huán)境也無影響。 （ 5） 多噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù) 該項技術(shù)是由兗礦集團有限公司、華東理工大學共同承擔 “十五 ”國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（ 863 計劃）的重大課題， 2020 年 10 月通過國家石油和化學工業(yè)局組織的鑒定和驗收。示范廠為兗礦國泰化工有限公司，建設(shè)了 2 套日處理煤 1150t 的多噴嘴對置式水煤漿氣化裝置 ()，配套生產(chǎn) 24 萬噸甲醇，聯(lián)產(chǎn) 發(fā)電，裝置已于 2020年 10 月投入運行。 2020 年 7 月，氣化裝置化工投料一次成功， 10 月裝置實現(xiàn)正常運行，目前正處于穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。該 技術(shù)從工藝技術(shù)到設(shè)備的國產(chǎn)化和配套的耐火材料的制造都具有較大的優(yōu)勢。多噴嘴水煤漿氣化已在山東華魯恒升、兗礦國泰 2 個廠投運，還有 7 個廠家正在安裝， 由于該技術(shù)還是采用的水煤漿的氣化原理，所以同 Texaco 水煤漿氣化工藝具有相同的特點。但 仍然存在著同德士古 (Texaco)一樣對煤質(zhì)要求較嚴格的主要問題，如煤的含水率不能高于 8%、灰分不 宜 大于 15%、灰熔點不 宜 高過 1350℃ ，而且氣化效率相對較低、氧耗高、耐火磚壽命短、噴嘴壽命短等，多噴嘴多路控制系統(tǒng)還增加了設(shè)備投資和維修工作量。 2020 年 12 月對該裝置進行了考 核，碳轉(zhuǎn)化率〉 98％；比氧耗 309m3/km3(CO+H2)；合成氣中有效成分 CO+H2 ％，氣化溫度 ~1300℃ 。 工藝技術(shù)方案的比較和選擇 本項目 氣化原料煤 的 軟化 點～ 1330℃ ，流動溫度高達 1340℃ ， 空干基水含量%， 由于其灰熔點較高， 水含量較高 ， 因此所需氣化溫度將 使 Texaco 氣化爐內(nèi)襯里長期承受 高溫操作 范圍，因而本項目暫不推薦采用 Texaco 水煤漿氣化和 多噴嘴水煤漿加壓氣化技術(shù) 技術(shù)。 本項目較適合的技術(shù)應從荷蘭 SHELL 公司的 SCGP 工藝、德國未來能源公司的 XXX X 新能源開發(fā)有限公司 60 萬噸 /年烯烴 項目 ?可行性研究報告