【導讀】年產40億立方米煤制天然氣項目

　　

【正文】 用 的蒸汽和 99%的氧氣作為氣化劑，氣化 5～ 50mm 的塊煤制得粗煤氣，在氣化過程中，煤中的輕質組分轉化為焦油、酚、氨等物質與煤氣同時產生，在煤氣的洗滌、冷卻、凈化過程中，大部分變?yōu)橐簯B(tài)進入煤氣水中。魯奇碎煤加壓氣化為固定床氣化，爐頂操作溫度低，煤氣中含有較多的焦油、酚等有機物。 由氣化裝置來的含塵煤氣水與煤氣冷卻裝置來的含焦油煤氣水混合，經(jīng)換熱后進入含塵煤氣水膨脹器，膨脹出的氣體去硫回收裝置，煤氣水靠重力進入初焦油分離器 分離出含塵焦油和純焦油。由煤氣冷卻裝置來的含油煤氣水和煤氣凈化裝置來的煤氣水，經(jīng)換熱后進入煤氣水膨脹器，膨脹出的氣體去硫回收裝置，煤氣水靠重力流入油分離器 ,分離出石腦油。分離了焦油和石腦油的煤氣水混合后進入最終油分離器，經(jīng)過焦炭濾框、斜板沉淀后，再通過雙介質過濾器進一步除去懸浮固體、焦油和油后，進入煤氣水貯槽，送酚氨回收裝置進一步處理。 硫回收裝置 來自低溫甲醇洗和 煤氣水膨脹器 的酸性氣進氣液分離罐分離出夾帶的液體后，氣體經(jīng)控制閥調節(jié)分別進入 H2S 鍋爐和克勞斯反應器一段。酸性氣在 H2S 鍋爐內和來自羅茨鼓鳳機的空氣進行燃燒反應生成 SO2。對于燃燒反應中空氣流量的控制，是同時通過進口酸性氣的 H2S 成分分析和最終冷凝器出口尾氣中的 H2S 成分分析來實現(xiàn)，并且相應地比例控制燃料氣的流量。 部分酸性氣經(jīng)燃燒反應后成為含 SO2的氣體，與來自造氣車間的含 H2S 的氣體一起進入克勞斯反應器一段進行催化反應生成氣態(tài)硫磺。一段反應后的酸性氣通過 H2S 鍋爐內的換熱器冷卻，冷卻產生的液相硫磺自流至液封槽。氣體則通過第一酸氣加熱器的中壓蒸汽間壁予熱，加熱后的氣體進入克勞斯反應器二段內再進行催化反應生成氣態(tài)硫磺，氣體再經(jīng)過 H2S鍋爐內 的換熱器冷卻，冷卻產生的液體硫磺去液封槽，氣體則通過第二酸氣加熱器的中壓蒸汽予熱，加熱后的氣體進入克勞斯反應器三段內進行催化反應，反應完成后的尾氣經(jīng)最終冷凝器冷卻后進入尾氣堿洗處理系統(tǒng)，在最終冷凝器冷凝下來的液相硫磺自流至液封槽。 反應產物硫磺經(jīng)液封流入硫磺池，再經(jīng)硫磺泵送至硫固化冷卻器冷卻成固體硫磺。 26 反應后的尾氣由于不能達標排放，需要經(jīng)過尾氣堿洗處理。尾氣洗滌采用兩級洗滌，分別通過文丘里洗滌器Ⅰ、文丘里洗滌器Ⅱ實現(xiàn)。洗滌后的尾氣經(jīng)廢氣分離器分離出夾帶的液體后至煙囪高空排放。洗滌液采用 NaOH 溶液，由文 丘里循環(huán)泵循環(huán)噴淋。洗滌液的 PH值是通過 PH 值分析來控制補充的堿液量，補充的堿液通過堿液補充泵提供。 天然氣貯存和壓縮裝置 經(jīng)過冷卻和分離出冷凝液的甲烷氣進入儲氣罐，然后通過壓縮機加壓向外輸送。儲氣罐的作用實現(xiàn)是使甲烷中的冷凝液充分析出，減少管道阻力和腐蝕，另外作為生產過程的緩沖手段，調節(jié)系統(tǒng)壓力。 壓縮機可選用往復式或離心式。目前，往復式壓縮機的最大功率可達 10000kW，效率為 86％～ 90％。離心式壓縮機的最大功率已超過 25000kW，輸氣量可達 300～ 400 萬m3／ h，效率為 80％～ 84％。 由于大型輸氣管道普遍向大排量、高揚程發(fā)展，因而離心式壓縮機正逐漸取代往復式壓縮機的主導地位。本項目采用離心式壓縮機。 27 5 設備方案 概述 本項目的設備設計包括：煤氣化、甲烷化、硫回收、空分、冷凍站等裝置中 的容器、換熱器、塔器、工業(yè)爐等非標設備設計。 裝置中的主要工藝介質有碎煤、煤氣、變換氣、天然氣、工藝冷凝液、焦油、石腦油、粗酚、氨氣、硫磺等，其中煤氣、變換氣、天然氣、焦油、石腦油、氨氣為爆炸危險介質，粗酚為有毒介質。 國內設計水平和經(jīng)驗及設備制造、加工能力，可以滿足本項目的大部分設備設計和制造要 求。 裝置的大型化導致超大型設備的出現(xiàn)，運輸困難問題比較突出，根據(jù)類似項目經(jīng)驗，可考慮在現(xiàn)場設置大型設備組裝廠，設備分段、分片運至工程現(xiàn)場進行組裝。 設計依據(jù) 本項目化工設備的設計主要依據(jù)為：項目的工程設計規(guī)定；各裝置化工設備的工藝條件；采用國外專利技術的，專利商提供的工藝包或基礎設計；引進的關鍵設備或關鍵設備內件的設備設計條件、圖紙、標準、規(guī)定和設計說明等。 設計標準、規(guī)范 非標設備部分設計、制造、檢驗及驗收主要應遵守下列標準、規(guī)范、規(guī)程及規(guī)定：《壓力容器安全技術監(jiān)察規(guī)程》 （ 1999 年版） 《鋼制壓力容器》 （ GB1501998） 《管殼式換熱器》 （ GB1511999） 《鋼制塔式容器》 （ JB471092） 《鋼制焊接常壓容器》 （ JB/T47351997） 《鋼制球形儲罐》 （ GB123371998） 《鋼制壓力容器焊接規(guī)程》 （ JB/T470920xx） 《鋼制壓力容器焊接工藝評定》 （ JB470820xx） 《鋼制壓力容器產品焊接試板的力學性能檢驗 》 （ JB474420xx） 《壓力容器無損檢測》 （ JB47301994） 《壓力容器用鋼鍛件》 (JB4726~2820xx） 《壓力容器中化學介質毒性危害和爆炸危險程度分類》 （ HG2066020xx） 《鋼制化工容器設計基礎規(guī)定》 （ HG205801998） 28 《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》 （ HG205811998） 《鋼制化工容器強度計算規(guī)定》 （ HG205821998） 《鋼制化工容器結構設計規(guī)定》 （ HG205831998） 《鋼制化工容器制造技術要求》 （ HG205841998） 《鋼制低溫壓力容器技術規(guī)定》 （ HG205851998） 《機械攪拌設備》 （ HG/T2556994） 《鋼制壓力容器 分析設計標準》 （ JB47321995） 《壓力容器法蘭》 （ TB/T4700~0720xx） 《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》 （ HG20592~2063597） 《碳素鋼、低合金鋼制人孔、手孔》 (HG21514~2153595) 《不銹鋼人、手孔》 （ HG21594~216041999） 《鋼制壓力容器用封頭》 （ TB/T474620xx） 工業(yè)爐設計、制造、檢驗及驗收主要還應遵守下列標準、規(guī)范、規(guī)程及規(guī)定： 《化學工業(yè)爐受壓組件強度計算設計規(guī)定》 （ HG/T2058996） 《化學工業(yè)爐燃料燃燒計算設計規(guī)定》 （ HGJ3990） 《化學工業(yè)爐結構設計規(guī)定》 （ HG2054192） 《化學工業(yè)爐耐火、隔熱 材料設計選用規(guī)定》 （ HGJ4090） 《化學工業(yè)爐金屬材料設計選用規(guī)定》 （ HGJ4190） 《石油化工工程高溫管道焊接規(guī)程》 （ SH352392） 《化學工業(yè)爐砌筑技術條件》 （ HG2054392） 《工業(yè)爐砌筑工程質量檢驗評定標準》 （ GB5030992） 《化學工業(yè)爐結構安裝技術條件》 （ HG2054492） 《化學工業(yè)爐受壓元件制造技術條件》 （ HG2054592） 當上述標準、規(guī)范、規(guī)程及規(guī)定之間有抵觸時，一般應按要求嚴 者執(zhí)行，或按設計圖樣及設計技術要求的規(guī)定執(zhí)行。 非標設備主要設計原則 工程中非標設備的設計、制造在充分考慮技術的安全性、可靠性與經(jīng)濟性的基礎上，應盡量立足于國內，國內制造加工使用尚不成熟的設備和材料采用引進。 遵循的標準、規(guī)范見 節(jié)，總體原則為按國內的法規(guī)標準規(guī)范進行設計，在國內無相應的標準規(guī)范時，參考國際通用標準規(guī)范進行設計。 壓力容器產品設計、制造應符合相應最新的國家標準、行業(yè)標準或企業(yè)標準的要求。 進口壓力容器的國外制造企業(yè)必須取得中國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒發(fā)的安全質量許可證書。進口壓力 容器應按《進出口壓力容器安全性能監(jiān)督管理辦法》進行安全 29 性能的監(jiān)督檢查。 設備材料的選用應從容器的使用條件（設計溫度、設計壓力、介質腐蝕性和操作特點等），材料的焊接性能、容器的制造工藝性能、以及經(jīng)濟合理性等幾個方面來綜合進行考慮，優(yōu)先采用國產、質量穩(wěn)定、便于加工、經(jīng)濟合理的材料，使設計制造的設備安全可靠、投資較低。 關鍵設備設計、材料的選擇原則 設備主要元件材料主要按照工藝條件及專利商文件確定，設備專業(yè)對其進行確認。 材料的選擇必須符合 GB1501998《鋼制壓力容器》、 HG205811998《鋼制化工容器材料選用規(guī)定》和 SH307595《石油化工鋼制壓力容器材料選用標準》的有關規(guī)定。 容器的材料應根據(jù)其壓力、溫度、介質特性以及環(huán)境條件等來選擇，既要考慮材料的可靠性，同時又要考慮其經(jīng)濟合理性。 主要設備一覽表 表 5― 1 主要設備一覽表 序號 設備名稱 規(guī)格及型號 單位 數(shù)量 備注 1 空壓機 /增壓機 蒸汽透平 臺 6 2 氮壓機 蒸汽透平 臺 6 3 空冷塔 套 6 4 純化系統(tǒng) 套 6 5 透平膨脹機組 臺 12 6 分餾塔 臺 6 7 液氧泵 臺 12 8 液氮泵 臺 12 9 制氬系統(tǒng) 套 6 10 液氬泵 臺 12 11 低變爐 φ 3400 4400 臺 12 12 飽和熱水塔 臺 6 13 熱水洗滌塔 臺 6 14 變脫塔 臺 6 15 變脫泵 臺 12 16 熱水洗滌泵 臺 12 17 熱水循環(huán)泵 臺 12 18 變換氣分離器 臺 6 19 煤氣水分離器 臺 6 30 20 變換氣水冷器 臺 6 21 脫熱水預熱 器 臺 6 22 段間冷卻器 臺 6 23 煤氣換熱器 臺 16 24 電加熱器 臺 6 25 煤氣冷卻器 臺 6 26 第一水加熱器 臺 6 27 第二水加熱器 臺 6 28 增濕器 臺 6 29 蒸汽噴射器 臺 3 30 甲醇洗滌塔 浮閥塔φ 2050/2600 63000 t=70/50℃ P= 臺 3 31 二氧化碳汽提塔 浮閥塔φ 2050/5000 63000 t=70/50℃ P= 臺 3 32 硫化氫濃 縮塔 浮閥塔φ 3100/4900 63000 t=70/50℃ P= 臺 3 33 甲醇 /水分離塔 篩板塔φ 1000/2800 63000 t=170℃ P= 臺 3 34 甲醇再生塔 浮閥塔φ 2100/2700 t=120/170℃ P= 臺 3 35 原料氣冷卻塔 纏繞式 F=1750m2 臺 3 36 循環(huán)甲醇冷卻塔 纏繞式 F=1550m2 臺 3 37 貧甲醇冷卻器 1 纏繞式 F=120m2 臺 3 38 貧甲醇泵 離心式 Q=290m3/h 臺 6+3 39 硫化氫鍋爐 F=95m2， t=190℃ ,P= 臺 3 40 硫磺切片機 Q=800kg/h 臺 3 41 硫固化冷卻器 臺 3 42 硫磺池 臺 3 43 硫磺泵 臺 6 44 分離器 臺 3 45 克勞斯反應器 臺 3 46 羅茨鼓風機 臺 3 47 冷凝器 臺 48 脫酸塔 臺 3 49 萃取塔 臺 3 50 蒸氨塔 臺 3 51 精餾塔 臺 3 52 儲氣罐 臺 2 31 53 天然 氣壓縮機 臺 2 54 焦油槽 V=5000m3 臺 4 55 粗酚槽 V=20xxm3 臺 1 56 液氨槽 V=20xxm3 臺 1 57 中油槽 V=20xxm3 臺 2 32 6 自控方案 概述 本項目為海菲泰投資控股集團煤制天然氣項目可行性研究 ，研究范圍包括空分裝置、煤氣化裝置、變換裝置、硫回收裝置、甲烷化裝置、壓縮裝置以及與工藝生產裝置相配套的公用工程部分的儀表及控制系統(tǒng)。 控制方式 本著“技術先進、經(jīng)濟合理、運行可靠、操作方便”的原 則 , 根據(jù)工藝裝置的生產規(guī)模、流程特點、工藝操作要求，并參考國內外類似裝置的自動化水平，本項目采用中央控制室和區(qū)域控制室集中監(jiān)視和控制的控制方式，對各生產裝置實施崗位集中監(jiān)視和控制。 設置全廠中央控制室作為全廠控制及信息和生產調度中心，配置上位管理計算機系統(tǒng)，主要用于對主要工藝裝置的重要工藝過程參數(shù)進行監(jiān)視。控制室配置 DCS 控制系統(tǒng)對正常生產過程中工藝生產