【導(dǎo)讀】XXXX新能源開發(fā)有限公司60萬噸/年烯烴項目?天然氣轉(zhuǎn)化裝置的目的是為甲醇裝置提供合成氣。在甲醇工業(yè)發(fā)展初期，由于裝置規(guī)模較小，一般采用一段轉(zhuǎn)化法；隨著甲醇裝置。規(guī)模越來越大，兩段轉(zhuǎn)化和自熱轉(zhuǎn)化法逐漸得到應(yīng)用。天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化所需熱量來源于轉(zhuǎn)化管外燃料氣與空氣的燃燒熱。成所需的化學(xué)計量比，合成氣的利用率較高?；蛘诟脑鞛榧佣趸嫉囊欢无D(zhuǎn)化法。成氣中的氫碳比；其缺點是工藝流程比較復(fù)雜，需要空分裝置，投資較高。反應(yīng)在二段轉(zhuǎn)化爐進行。因此一段轉(zhuǎn)化爐可以在低水碳比、較低的溫度及較高的壓力下。氣則直接進入二段轉(zhuǎn)化爐。對于新建廠選用串聯(lián)型兩段法較為合適。但此工藝轉(zhuǎn)化系統(tǒng)副產(chǎn)蒸汽量明顯減少，造成整個裝置蒸汽系。統(tǒng)不平衡，需要設(shè)置蒸汽飽和器及由界外供應(yīng)蒸汽。目前本工藝難以大型化。種典型的換熱工藝技術(shù)特點及業(yè)績。GHR爐管為刺刀式；爐管為直列、套管式；原料氣先由加熱爐預(yù)熱，33%原料氣進換熱型爐，不需要開工燒嘴。

　　

【正文】 并準備進行小型試驗以檢驗系統(tǒng)和設(shè)備的情況，為工程的實施打下基礎(chǔ)。 根據(jù)國外現(xiàn)有設(shè)備的情況，干燥機的進料能力為～ 50 t/臺 h ，出料能力為～ 40t/臺 h ，煤的水份從 %降低到 ≤10%，并考慮裝置比較復(fù)雜，初步選用 φ50008000 mm管式干燥機，每 3 臺管式干燥機（ 2 開 1 備）為一個系列，對應(yīng)一套煤氣化裝置。整個工程共有 6 臺管式干燥機 4 開 2 備，對應(yīng) 2 套煤氣化裝置。 (2) 尾氣收塵設(shè)備 管式干燥機尾氣中水蒸汽體積濃度約為 46%，煤粉濃度為 80～ 100g/m3，溫度為100～ 120℃ 。尾氣收塵設(shè)備德國原來采用立式電收塵器。由于電收塵器阻力小，系統(tǒng)可不設(shè)置引風機。但國內(nèi)目前基本不生產(chǎn)立式電收塵器，且其收塵效率難以達到越來越嚴格的環(huán)保排放要求，借鑒國內(nèi)流化床鍋爐尾氣收塵 、氣化煤粉制備煤粉分離收塵的經(jīng)驗，以及冶金、建材行業(yè)電除塵改袋式收塵的實際經(jīng)驗，本工程擬采用長袋低壓大型噴吹袋式收塵器的一級分離收塵的方式。 袋式收塵器阻力較大，需要設(shè)置引風機，但由于濾料采用 PPS 防靜電針刺氈為材料，孔隙率高，過濾效果好，透氣性好，可滿足國內(nèi)排放標準，且耐水解、耐高溫，采用氮氣噴吹清灰，防爆安全可靠。 (3) 破碎機 破碎機采用雙齒輥破碎機，對物料的含水量沒有任何要求，在出力不變的情況下不粘不堵。兩齒輥相向轉(zhuǎn)動，破碎物料直接進入，小于兩齒之間間隙的物料直接落下不增加過粉量。該機具有不堵塞、 振動和噪聲較小的特點。針對本工程所用褐煤具有高水分 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 的特點，確定選用雙齒輥破碎機來保證進入管式干燥機的物料粒度要求（＜ ）。 煤氣化 （ 1）煤磨的選擇 根據(jù)雙環(huán)工程的試磨結(jié)論和其他行業(yè)類似系統(tǒng)的經(jīng)驗，同時考慮原料煤揮發(fā)分較高、水分高、燃點低、可磨性低的特點，按 ZGM磨機的選型計算方法，初步計算選用基點出力為 118t/h的中速輥盤磨煤機 3臺（ 2開 1備），每套系統(tǒng)能力為工藝系統(tǒng)能力的 55％左右。 根據(jù)雙環(huán)等工程經(jīng)驗，對于氣化要求的煤粉，煤試磨出力與計算出力的差別較大。在進行工程設(shè)計前，應(yīng) 進行磨粉試驗，以便工程設(shè)計選擇磨機規(guī)格。 （ 2）氣化爐， 2臺 設(shè)備規(guī)格： φ4750 內(nèi)件為水冷壁結(jié)構(gòu)，需由國外引進 （ 3）合成氣冷卻器， 2臺 設(shè)備規(guī)格： φ3600 內(nèi)件為水冷壁結(jié)構(gòu)和多層盤管蒸發(fā)器，需由國外引進 （ 4） HPHT飛灰過濾器， 2臺 設(shè)備規(guī)格： φ6550，高度約 15785mm 過濾元件采用陶瓷濾芯（數(shù)量約 1152根），由國外引進 （ 5）循環(huán)氣壓縮機， 2臺 型式：離心式 介質(zhì)：煤氣 進口流量： kg/s 電機功率： 2798kW，電機驅(qū)動 （ 6）二氧化碳氣壓縮機， 2臺 型式：離心式 吸入 壓力 ： MPag 流量 ： 排出壓力 ： / MPag 軸功率： 6400 kW，蒸汽透平驅(qū)動 工藝設(shè)備一覽表見附表 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 消耗指標 公用工程 消耗指標 如下： 序號 項 目 主要規(guī)格 單位 小時 耗量 1 原料 原煤 t 214 2 公用物料 循環(huán)水 Δt=12℃ t 4180 鍋爐給水 t 251 電 6000V kW 17960 380V kW 3160 蒸汽 (G),400℃ t (G),267℃ t 244 蒸汽 (G),180℃ t 135 透平蒸汽冷凝液 t 蒸汽冷凝液 t 120 排放 物指標 氣體排放 （ 1） 預(yù)干燥排放氣 單套（共 4 套）排放量為 5688Nm3/h，采用高效袋式收塵器處理，處理后的排放氣中所含粉塵濃度小于 100mg/Nm3()，由 55m 高排氣筒達標排放。 （ 2） 預(yù)干燥碎煤倉排放氣 單套（共 4 套）排放量為 500Nm3/h，采 用高效袋式收塵器處理，處理后的排放氣中粉塵濃度小于 100mg/Nm3()，由 50m 高排氣筒達標排放。 （ 3）制粉工藝尾氣 從熱風爐（燃料為液氮洗尾氣）送來的熱煙氣送入煤磨中對煤粉干燥，在磨粉的同時，經(jīng)旋轉(zhuǎn)分離器分選，將干燥后合格的煤粉吹入高效長袋低壓大型脈沖噴吹高濃度煤粉袋式收塵器分離收集，經(jīng)旋轉(zhuǎn)給料器、螺旋輸送機送入煤粉貯倉中貯存。分離后的制粉工藝尾氣經(jīng)循環(huán)風機加壓后大部分循環(huán)至熱風爐循環(huán)使用，部分排入大氣。處理后的尾氣中粉塵濃度 50mg/Nm3，由氣化爐框架上 90m 排氣筒排入大氣，粉塵 的排放符合《大氣污染物綜合排放標準》（ GB162971996）表 2 中二級標準的規(guī)定值。 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 （ 4）碎煤倉排放氣 碎煤倉排放氣，采用倉頂高效袋式過濾器收塵處理，處理后的尾氣中粉塵： 100mg/Nm3，由倉頂排放口排至大氣，粉塵的排放符合《大氣污染物綜合排放標準》（ GB162971996）表 2 中二級標準的規(guī)定值。 （ 5）煤粉倉排放氣 煤粉倉排放氣，采用倉頂高效袋式過濾器收塵處理，處理后的尾氣中粉塵：100mg/Nm3，由倉頂排放口排至大氣，粉塵的排放符合《大氣污染物綜合排放標準》（ GB162971996）表 2 中二級標準的規(guī)定值。 （ 6）煤氣化汽提塔廢氣 氣化工序汽提塔廢氣主要含硫化氫，該氣體送硫回收裝置處理。 液體排放 （ 1）工藝廢水 排放量 : 25 m3/h 溫度 : 40℃ 壓力 : 400KPaA 送污水處理站。 （ 2）鍋爐排污水 排放量 : 7m3/h 廢棄固體 （ 1） 廢渣 105t/a， 含 C~1%， 綜合利用作建筑材料 。 （ 2） 飛灰 105t/a， 含 C~5%， 綜合利用作建筑材料 。 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 第四章 凈化裝置 概述 凈化裝置目的是將上 游煤氣化裝置來的粗合成氣進行精制，供下游甲醇裝置。 凈化裝置包括如下工序： （ 1） 一氧化碳變換工序（ 2 個系列）。 （ 2） 酸性氣體脫除工序（ 1 個系列）。 （ 3） 冷凍工序（ 2 個系列）。 工藝技術(shù)方案的選擇 國內(nèi)外工藝技術(shù)概況 （ 1）一氧化碳變換 一氧化碳變換技術(shù)的發(fā)展主要取決于變換催化劑性能，變換催化劑主要有 FeCr、CuZn、 CoMo 三大系列。 FeCr 系變換催化劑的變換工藝，操作溫度范圍為 320～ 500℃ ，稱為中、高溫變換工藝。其操作溫度較高，在高水氣比下經(jīng)變換后變換氣體仍含有 3％左右的 CO。 FeCr系變換催化劑的抗硫毒能力差，蒸汽消耗較高，有最低水氣比要求。 CuZn 系變換催化劑的變換工藝，操作溫度范圍為 190～ 280℃ ，稱為低溫變換工藝。這種工藝要求變換溫升較小，通常串聯(lián)在中、高溫變換工藝之后，進一步將氣體中 3～ 5％左右的 CO 降低到 ％以下。 CuZn 系變換催化劑的抗硫毒能力極差，適用于總硫含量低于 的氣體。 CoMo 系變換催化劑的變換工藝，操作溫度范圍為 240～ 480℃ ，稱為耐硫?qū)挏刈儞Q工藝，如果 CoMo 系變換串聯(lián)在中溫變換后一般稱其為耐硫低溫變換。寬溫變 換催化劑操作溫區(qū)較寬，原料氣經(jīng)變換后 CO 可降至 ％以下；耐硫低溫變換催化劑操作溫度一般在 180～ 240℃ ，原料氣經(jīng)變換后 CO 可降至 ％以下， CoMo 系變換催化劑的抗硫毒能力極強，對總硫含量無上限要求。 在以天然氣為原料制取合成氣工藝中，由于原料天然氣在進天然氣轉(zhuǎn)化工序之前已完成脫硫，故轉(zhuǎn)化氣變換工藝依據(jù)要求的 CO 變換率深度要求，一般采用 FeCr系高溫變換工藝或 FeCr 系高溫變換串 CuZn系低溫變換工藝。 在以油品類為原料制取合成氣工藝中，依據(jù)原料粗合成氣中硫及水汽比含量不同，可以采用 FeCr 高溫變換工藝或 CoMo 系耐硫變換工藝。 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 在以煤為原料制取合成氣工藝中，依據(jù)據(jù)各煤種、煤氣化工藝及上下游流程配置的特點，可以采用 FeCr 高溫變換工藝或 CoMo 系耐硫變換工藝。目前 TEXACO 水煤漿氣化及 SHELL 干粉煤氣化工藝一般均配置 CoMo 系耐硫變換工藝。 （ 2）酸性氣體脫除 酸性氣體脫除一方面是脫除原料氣中的 H2S 及有機硫，另一方面是脫除 CO2。 通常的酸性氣體脫除工藝有膜分離工藝、吸附工藝及溶液吸收工藝。 膜分離工藝利用膜兩側(cè)氣體的分壓差為推動力，通過溶解 — 擴散 — 解析等步驟，產(chǎn)生組分間傳遞 率的差異而實現(xiàn)氣體分離的目的。該工藝極少用于合成氣中酸性氣體分離。 吸附工藝目前應(yīng)用較多主要是變壓器吸附工藝，即利用吸附劑的選擇吸收性，及加壓吸附降壓解吸的原理實現(xiàn)合成氣中酸性氣體的分離。該工藝存在裝置占地大、制取甲醇合成氣過程中有效組份 H2 及 CO 損耗高等缺點。 溶液吸收工藝利用特定配方的溶液在一定條件下吸收原料氣中酸性氣體，然后再生出溶液中的酸性氣體，完成合成氣中酸性氣體分離，溶液竟再生后循環(huán)使用。 用于氣體脫除 H2S溶液吸收工藝一般可分為物理吸收和化學(xué)吸收二種，常用物理吸收方法有低溫甲醇洗、 NHD 工藝等 ；常用的化學(xué)吸收方法有栲膠、 ADA、 MDEA 工藝等。 用于氣體脫除 CO2溶液吸收工藝，根據(jù)操作過程的特點和機理，基本上分為化學(xué)吸收法、物理吸收法和物理化學(xué)吸收法三大類： 化學(xué)吸收法利用氣體中 CO2與吸收劑中的活性組份起化學(xué)反應(yīng)生成不穩(wěn)定化合物，而熱再生時不穩(wěn)定化合物又被分解釋放出活性組份和 CO2。常用的工藝有 MEA 法、熱鉀堿法等?；瘜W(xué)吸收法常用于低 CO2分壓的原料氣處理。 物理吸收法利用氣體中 CO2溶解于吸收溶劑，并且在不同分壓下有較大溶解度差異這一機理來脫除 CO2。吸收溶劑一般為非 電解質(zhì)、有機溶劑或其它溶液。再生采用減壓閃蒸及氣提。常用的工藝有碳酸丙烯酯法、 Selexol 法（國內(nèi)稱為 NHD 法）、低溫甲醇洗法等。物理吸收法常用于高 CO2分壓的原料氣處理。 物理化學(xué)吸收法綜合利用化學(xué)和物理吸收兩種方法的機理來脫除 CO2。再生除減壓閃蒸、氣提外，還需熱再生才能將酸氣徹底釋放出來。常用的工藝 MDEA 法等。物理化學(xué)吸收法常用于中等 CO2分壓的原料氣處理，在大型原料氣處理過程也較常使用。 （ 3） 冷凍 工業(yè)上常用的制冷劑有氨、丙烯等介質(zhì)。氨制冷技術(shù)，適用于提供 ≥ 35℃ 的冷量， 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)合成氨廠普遍采用 氨作制冷劑；丙烯制冷技術(shù)，適用于提供 ≥ 45℃ 的冷量。 常用的制冷壓縮機種類有往復(fù)式、螺桿式、離心式壓縮機等。往復(fù)式壓縮機單臺制冷量小，能耗高，維修量大，占地大，價格也較高；螺桿壓縮機具有迥轉(zhuǎn)式運轉(zhuǎn)和容積式壓縮的二者優(yōu)點，制冷量可無級調(diào)節(jié)，運行平穩(wěn)可靠，操作方便，年連續(xù)運行可達 8000小時；離心式壓縮機單臺制冷量大，具有轉(zhuǎn)速高，制冷量大，蒸發(fā)溫度低，維護簡單，占地面積小，能經(jīng)濟方便地調(diào)節(jié)制冷量等優(yōu)點。 工藝技術(shù)方案的比較和選擇 （ 1）一氧化碳變換 目前大中型以煤為原料生產(chǎn)甲醇的變換工藝的選擇關(guān)鍵 在于使用的催化劑以及催化劑分段和熱回收方式。 ① 催化劑的選擇 原料氣的性質(zhì)影響到變換催化劑的選擇，本研究采用殼牌煤氣化工藝，煤氣中 CO含量高達 %(干基 )， CO2含量 %，總硫含量約 ％，該原料氣性質(zhì)較特殊，對催化劑