【導(dǎo)讀】XXXX新能源開發(fā)有限公司60萬(wàn)噸/年烯烴項(xiàng)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(jì)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(diǎn)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(jìn)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(jìn)入二段轉(zhuǎn)化爐。對(duì)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(gè)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(diǎn)及業(yè)績(jī)。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(jìn)換熱型爐，不需要開工燒嘴。

　　

【正文】 并準(zhǔn)備進(jìn)行小型試驗(yàn)以檢驗(yàn)系統(tǒng)和設(shè)備的情況，為工程的實(shí)施打下基礎(chǔ)。 根據(jù)國(guó)外現(xiàn)有設(shè)備的情況，干燥機(jī)的進(jìn)料能力為～ 50 t/臺(tái) h ，出料能力為～ 40t/臺(tái) 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(jī)，每 3 臺(tái)管式干燥機(jī)（ 2 開 1 備）為一個(gè)系列，對(duì)應(yīng)一套煤氣化裝置。整個(gè)工程共有 6 臺(tái)管式干燥機(jī) 4 開 2 備，對(duì)應(yīng) 2 套煤氣化裝置。 (2) 尾氣收塵設(shè)備 管式干燥機(jī)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(guó)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(fēng)機(jī)。但國(guó)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(dá)到越來越嚴(yán)格的環(huán)保排放要求，借鑒國(guó)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(yàn)，以及冶金、建材行業(yè)電除塵改袋式收塵的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，本工程擬采用長(zhǎng)袋低壓大型噴吹袋式收塵器的一級(jí)分離收塵的方式。 袋式收塵器阻力較大，需要設(shè)置引風(fēng)機(jī)，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(guó)內(nèi)排放標(biāo)準(zhǔn)，且耐水解、耐高溫，采用氮?dú)鈬姶登寤?，防爆安全可靠? (3) 破碎機(jī) 破碎機(jī)采用雙齒輥破碎機(jī)，對(duì)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(dòng)，破碎物料直接進(jìn)入，小于兩齒之間間隙的物料直接落下不增加過粉量。該機(jī)具有不堵塞、 振動(dòng)和噪聲較小的特點(diǎn)。針對(duì)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(wàn)噸 /年烯烴 項(xiàng)目 ?可行性研究報(bào)告 的特點(diǎn)，確定選用雙齒輥破碎機(jī)來保證進(jìn)入管式干燥機(jī)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(yàn)，同時(shí)考慮原料煤揮發(fā)分較高、水分高、燃點(diǎn)低、可磨性低的特點(diǎn)，按 ZGM磨機(jī)的選型計(jì)算方法，初步計(jì)算選用基點(diǎn)出力為 118t/h的中速輥盤磨煤機(jī) 3臺(tái)（ 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(yàn)，對(duì)于氣化要求的煤粉，煤試磨出力與計(jì)算出力的差別較大。在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)前，應(yīng) 進(jìn)行磨粉試驗(yàn)，以便工程設(shè)計(jì)選擇磨機(jī)規(guī)格。 （ 2）氣化爐， 2臺(tái) 設(shè)備規(guī)格： φ4750 內(nèi)件為水冷壁結(jié)構(gòu)，需由國(guó)外引進(jìn) （ 3）合成氣冷卻器， 2臺(tái) 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(guó)外引進(jìn) （ 4） HPHT飛灰過濾器， 2臺(tái) 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(guó)外引進(jìn) （ 5）循環(huán)氣壓縮機(jī)， 2臺(tái) 型式：離心式 介質(zhì)：煤氣 進(jìn)口流量： kg/s 電機(jī)功率： 2798kW，電機(jī)驅(qū)動(dòng) （ 6）二氧化碳?xì)鈮嚎s機(jī)， 2臺(tái) 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(dòng) 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(wàn)噸 /年烯烴 項(xiàng)目 ?可行性研究報(bào)告 消耗指標(biāo) 公用工程 消耗指標(biāo) 如下： 序號(hào) 項(xiàng) 目 主要規(guī)格 單位 小時(shí) 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(biāo) 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(dá)標(biāo)排放。 （ 2） 預(yù)干燥碎煤倉(cāng)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(dá)標(biāo)排放。 （ 3）制粉工藝尾氣 從熱風(fēng)爐（燃料為液氮洗尾氣）送來的熱煙氣送入煤磨中對(duì)煤粉干燥，在磨粉的同時(shí)，經(jīng)旋轉(zhuǎn)分離器分選，將干燥后合格的煤粉吹入高效長(zhǎng)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(jī)送入煤粉貯倉(cāng)中貯存。分離后的制粉工藝尾氣經(jīng)循環(huán)風(fēng)機(jī)加壓后大部分循環(huán)至熱風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)》（ GB162971996）表 2 中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。 XXX X 新能源開發(fā)有限公司 60 萬(wàn)噸 /年烯烴 項(xiàng)目 ?可行性研究報(bào)告 （ 4）碎煤倉(cāng)排放氣 碎煤倉(cāng)排放氣，采用倉(cāng)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(cāng)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(biāo)準(zhǔn)》（ GB162971996）表 2 中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定值。 （ 5）煤粉倉(cāng)排放氣 煤粉倉(cāng)排放氣，采用倉(cāng)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(cāng)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(biāo)準(zhǔn)》（ GB162971996）表 2 中二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)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(wàn)噸 /年烯烴 項(xiàng)目 ?可行性研究報(bào)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(jìn)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(gè)系列）。 （ 2） 酸性氣體脫除工序（ 1 個(gè)系列）。 （ 3） 冷凍工序（ 2 個(gè)系列）。 工藝技術(shù)方案的選擇 國(guó)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(jìn)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(qiáng)，對(duì)總硫含量無(wú)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(jìn)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(wàn)噸 /年烯烴 項(xiàng)目 ?可行性研究報(bào)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(diǎn)，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(jī)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?yán)媚蓚?cè)氣體的分壓差為推動(dòng)力，通過溶解 — 擴(kuò)散 — 解析等步驟，產(chǎn)生組分間傳遞 率的差異而實(shí)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(shí)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(diǎn)。 溶液吸收工藝?yán)锰囟ㄅ浞降娜芤涸谝欢l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(diǎn)和機(jī)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(shí)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(jī)理來脫除 CO2。吸收溶劑一般為非 電解質(zhì)、有機(jī)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(guó)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(jī)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(wàn)噸 /年烯烴 項(xiàng)目 ?可行性研究報(bào)告 國(guó)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(jī)種類有往復(fù)式、螺桿式、離心式壓縮機(jī)等。往復(fù)式壓縮機(jī)單臺(tái)制冷量小，能耗高，維修量大，占地大，價(jià)格也較高；螺桿壓縮機(jī)具有迥轉(zhuǎn)式運(yùn)轉(zhuǎn)和容積式壓縮的二者優(yōu)點(diǎn)，制冷量可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，運(yùn)行平穩(wěn)可靠，操作方便，年連續(xù)運(yùn)行可達(dá) 8000小時(shí)；離心式壓縮機(jī)單臺(tái)制冷量大，具有轉(zhuǎn)速高，制冷量大，蒸發(fā)溫度低，維護(hù)簡(jiǎn)單，占地面積小，能經(jīng)濟(jì)方便地調(diào)節(jié)制冷量等優(yōu)點(diǎn)。 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(dá) %(干基 )， CO2含量 %，總硫含量約 ％，該原料氣性質(zhì)較特殊，對(duì)催化劑