【正文】 儀表保溫伴熱需要低壓水蒸氣。用量： ～6000Nm3/h。 空分和熱電站隨機成套儀表按照設備制造商的標準選用。與工藝有關的蒸汽管線和工藝物料管線的測量和控制參數(shù)等則引入DCS系統(tǒng)集中監(jiān)視和控制。儀表氣源設計3重保安。ESD系統(tǒng)保持與DCS系統(tǒng)獨立，輸入元件和儀表單獨設置，重要聯(lián)鎖采用雙重元件或三重元件，采用2/3邏輯。氧氣調節(jié)閥和切斷閥必須按照相應標準嚴格選用。 主要的檢測及控制方案本裝置主要控制通過DCS和ESD系統(tǒng)完成，系統(tǒng)由操作站、控制站、打印機、輔助操作臺、通訊總線、外圍設備、相關的接口和三重化冗余的PLC組成。氧氣切斷閥可考慮采用柱塞閥的可能性。其中氣化工段的渣閥選用特殊材質和型式的調節(jié)閥。其它分析如CH3OH分析儀、電導率儀和PH計將被用在適當場合。渣水介質液位測量采用射頻導納式液位計。用于儀表吹掃的管線采用轉子流量計，用于原料和產(chǎn)品的計量采用容積式流量計，甲醇產(chǎn)品的灌裝計量用質量流量計。但還有一些專用溫度儀表如：氣化爐爐壁表面溫度監(jiān)視器、氣化爐體、煤筒倉、甲醇合成塔的溫度元件選用特殊的多點式。除一些就地氣動控制器和隨設備成套的特殊測量儀表外，通常儀表采用電子型。系統(tǒng)能區(qū)分第一事故，并發(fā)出聲光報警。不重要的工藝參數(shù)，其設定點不經(jīng)常調整的參數(shù)，采用就地顯示和控制儀表。**甲醇工廠建立在氣候條件比較惡劣的地區(qū)，應選取較高防護標準的儀表。另外，設置可燃和有毒氣體檢測系統(tǒng)，當裝置內的可燃和有毒氣體濃度超過要求時，發(fā)出報警信號。所以，煤氣化工藝過程為高度易燃易爆連續(xù)生產(chǎn)過程，PDP開發(fā)商定為TUV5~6級安全等級，生產(chǎn)線布置在敞開式的框架內，防爆等級為II區(qū)T4組。水煤漿氣化過程是在高溫高壓下進行的，最高溫度達1500℃，最高壓力等級為ANSI 1500LB。甲醇裝置區(qū)設置一個中央控制室對整個裝置區(qū)的工藝過程進行集中監(jiān)視和控制，中央控制室為密閉型（設中央空調），由操作室、機柜室、工程師站室、電源室、備品備件室及維修室等組成。ESD主要用于氣化工藝系統(tǒng)安全聯(lián)鎖和全廠聯(lián)鎖。工藝流程圖見附圖4。從上塔頂部得到低壓氮氣，經(jīng)過冷器、高壓板式換熱器復熱后出冷箱，進入產(chǎn)品氮壓機?？諝饨?jīng)下塔初步精餾后，獲得富氧液空、純液氮，富氧液空經(jīng)過冷器過冷后節(jié)流進入上塔。純化器的切換周期約為46小時，定時自動切換?？諝庾韵露洗┻^空氣冷卻塔，在冷卻的同時，又得到清洗。汽提塔塔底排出的廢水，含少量甲醇，進入沉淀池，分離出雜醇和水，廢水用于磨煤用水。由加壓塔底出來的甲醇溶液自流入常壓塔下塔進一步蒸餾，常壓塔頂出來的回流液一部分回流，一部分作為精甲醇經(jīng)泵送入貯存系統(tǒng)。甲醇合成水冷反應器副產(chǎn)中壓蒸汽經(jīng)變換過熱后送工廠中壓蒸汽管網(wǎng)。 甲醇合成及精餾1) 甲醇合成，然后進入冷管式反應器（氣冷反應器）冷管預熱到235℃，進入管殼式反應器（水冷反應器）進行甲醇合成，CO、CO2和H2在CuZn催化劑作用下，合成粗甲醇，出管殼式反應器的反應氣溫度約為240℃，然后進入氣冷反應器殼側繼續(xù)進行甲醇合成反應，同時預熱冷管內的工藝氣體，氣冷反應器殼側氣體出口溫度為250℃，再經(jīng)低壓蒸汽發(fā)生器，鍋爐給水加熱器、空氣冷卻器、水冷器冷卻后到40℃，進入甲醇分離器，從分離器上部出來的未反應氣體進入循環(huán)氣壓縮機壓縮，返回到甲醇合成回路。冷卻的催化劑有利于反應向生成硫的方向發(fā)展，當向單質硫生成反應的方向得到加強時，硫化氫轉化成硫的轉化率會提高。Clinsulf反應器由兩個反應段組成。硫化氫進行氧化反應所需氧氣由空氣風機提供。氣氨通過對冷卻水放熱冷凝成液體后，靠重力排入液氨貯槽。甲醇水分離器由再沸器提供。富H2S甲醇液自H2S濃縮塔底出來后進熱再生塔給料泵加壓，甲醇貧液冷卻器換熱升溫進甲醇再生塔頂部。2）溶液再生系統(tǒng)從高壓閃蒸器上部和底部分別產(chǎn)生的無硫甲醇富液和含硫甲醇富液進入H2S濃縮塔，進行閃蒸汽提。中間二次引出甲醇液用氨冷器冷卻以降低由于溶解熱造成的溫升。1）吸收系統(tǒng)本裝置采用的吸收系統(tǒng)，用來處理經(jīng)過變換和熱回收后的氣體，經(jīng)過甲醇吸收凈化后的原料氣，作為甲醇合成的新鮮氣。本工段的化學反應為變換反應，以下列方程式表示： CO+H2O—→H2+CO2由氣化碳洗塔來的粗水煤氣經(jīng)氣液分離器分離掉氣體夾帶的水分后，進入氣體過濾器除去雜質，然后分成兩股，一部分（約為55%）進入原料氣預熱器與變換氣換熱至305℃左右進入變換爐，與自身攜帶的水蒸汽在耐硫變換催化劑作用下進行變換反應，出變換爐的高溫氣體經(jīng)蒸汽過熱器與甲醇合成及變換副產(chǎn)的中壓蒸汽換熱、過熱中壓蒸汽，自身溫度降低后在原料氣預熱器與進變換的粗水煤氣換熱，溫度約335℃進入中壓蒸汽發(fā)生器，溫度降至270℃之后，與另一部分未變換的粗水煤氣（約為45%）混合，一起進入低壓蒸汽發(fā)生器溫度降至180℃，然后進入脫鹽水加熱器、水冷卻器最終冷卻到40℃進入低溫甲醇洗吸收系統(tǒng)。閃蒸出的高壓氣體經(jīng)過灰水加熱器回收熱量之后，通過氣液分離器分離掉冷凝液，然后進入變換工段汽提塔。氣化爐及碳洗塔等排出的洗滌水（稱為黑水）送往灰水處理。煤漿由煤漿槽經(jīng)煤漿加壓泵加壓后連同空分送來的高壓氧通過燒咀進入氣化爐，在氣化爐中煤漿與氧發(fā)生如下主要反應：CmHnSr+m/2 O2—→mCO+（n/2r）H2+rH2SCO+H2O—→H2+CO2（G）、1350～1400℃下進行。為了降低煤漿粘度，使煤漿具有良好的流動性，需加入添加劑，初步選擇木質磺酸類添加劑。為了控制煤漿粘度及保持煤漿的穩(wěn)定性加入添加劑，并加入堿液調整煤漿的pH值。5）甲醇精餾設計，設備和材料全部依靠國內。 引進工藝包和基礎設計209。 技術來源及引進意見根據(jù)以上工藝技術路線的確定，主要技術來源及引進范圍如下：1）水煤漿氣化引進德士古工藝軟件包及專利許可證，基礎設計和詳細設計由國內完成；或采用國內多噴嘴水煤漿氣化技術。全廠設統(tǒng)一的儀表空氣和工廠空氣管網(wǎng)。目前大型化工行業(yè)空分裝置多采用該工藝流程的空分裝置。從技術上來說都是安全、可靠、先進、節(jié)能的。因此，在同樣規(guī)模的內壓縮流程中，氮壓機的尺寸要比增壓空氣壓縮機的尺寸大，耗功也要高一些?？諝庋h(huán)是用高壓空氣來復熱高壓液氧和高壓液氮產(chǎn)品（根據(jù)需要），液氧、液氮根據(jù)需要用泵加壓到所需壓力；氮氣循環(huán)流程是用高壓氮氣來復熱高壓液氧，用液氧泵壓縮液氧達到所需壓力，用氮壓機壓縮氮氣達到所需壓力。209。國內空分制造廠目前在這方面也已具有大量的實際操作經(jīng)驗，因而可以通過國內外眾多渠道，擇優(yōu)選擇配套設備，保證裝置具有最優(yōu)性價比。 空分設備趨向大型化隨著大化肥、煤化工、石化、鋼鐵等大型工程項目的興建和擴建，從降低投資費用，運行費用和方便管理等方面著眼，要求工程配套的空分設備也趨于大型化，國外最大的空分單機制氧能力已達100000 Nm3/h 以上。209。從九七年以后國內設計生產(chǎn)的1000 m3（標）/h O2以上的空分設備均采用了規(guī)整填料塔與全精餾制氬技術，采用這項技術后，對外壓縮流程而言氧的提取率可達到98～%，氬提取率可達65～85%，能耗下降10～13%以上，而且整個流程簡單，操作方便、安全可靠、占地面積小，優(yōu)勢顯而易見。本項目采用節(jié)能型三塔精餾工藝，雙系列配置。根據(jù)以上分析，考慮到合成塔的運輸問題，本項目暫按Lurgi雙合成塔（氣冷和管殼水冷）生產(chǎn)180萬噸/年甲醇，采用雙系統(tǒng)設計。這兩種工藝技術特點比較見下表：甲醇生產(chǎn)方法比較表項 目Lurgi法ICI法合成壓力bar50～10050～118合成溫度℃225～250230～270催化劑組成CuZnAlVCuZnAl時空收率t/m3Lurgi合成反應器，反應氣轉化率高，副反應少，系統(tǒng)對于反應熱的回收和利用已經(jīng)比較完善，操作費用低，開工時不用設開工加熱爐。在反應器方面有TEC的MRF多段徑向流動反應器，托普索三個并聯(lián)激冷絕熱徑向流合成塔，三菱重工的管殼冷管復合反應器等，這些反應器比傳統(tǒng)的低壓合成法反應器具有轉化率高、反應器體積小、反應熱移出更方便、床層壓降小等優(yōu)點。另一方面，采用國外甲醇合成技術投資較大，設備制造周期長。本技術已用于哈爾濱氣化廠8萬噸/年甲醇裝置中，效果良好。華東理工大學開發(fā)并取得專利的低壓甲醇反應器即“絕熱—管殼外冷復合型”氣固相催化反應器。在甲醇合成反應器的開發(fā)中，開發(fā)成功單套管及雙套管反應器?，F(xiàn)已在美國田納西州建成72kt／a工業(yè)實驗裝置。國外已有數(shù)套裝置采用此種塔型。我國瀘州天然氣化工廠年產(chǎn)40萬噸的甲醇裝置引進了此項技術。TEC的新型反應器合成甲醇工藝該工藝及反應器由日本TEC（東洋工程公司）開發(fā)成功，由外筒、催化劑筐和許多垂直的沸水管組成，沸水管埋于催化床中。Lurgi工藝可以利用反應熱副產(chǎn)壓力較高的中壓蒸汽。其主要缺點是：反應器因有部分氣體與未反應氣體之間的返混，催化劑空時產(chǎn)率不高，用量較大；僅能回收低品位熱能。二十世紀七十年代中期以后不但新建廠全部采用低壓法，而且老廠擴建或改造也幾乎都采用低壓工藝。1966年，英國ICI公司成功地實現(xiàn)了銅基催化劑的低壓合成甲醇工藝，隨后又實現(xiàn)了當時更為經(jīng)濟的中壓法合成甲醇工藝。由于項目用煤為低硫煤，低溫甲醇洗濃縮的H2S氣體濃度較低，故本項目采用Linde的Clinsulf硫回收工藝技術。 栲膠法在國內合成氨廠已普遍使用，操作經(jīng)驗豐富，但設備數(shù)量多、投資大，且尚無用于高CO2含量酸氣先例。該工藝與傳統(tǒng)的克勞斯工藝接近，對原料氣中H2S濃度有要求（25%）。b) 硫回收工藝技術比較及選擇第一類主要代表是克勞斯（Claus）法，它是目前煉廠氣、天然氣加工副產(chǎn)酸性氣體及其它含H2S氣體回收硫的主要方法。滿負荷時比單級壓縮節(jié)省軸功率13%左右，部分負荷時節(jié)省軸功率約20%；其次是可以擴大穩(wěn)定工作范圍，改善調節(jié)特性，部分負荷時不易喘振。離心式制冷機與其它幾種類型的制冷機相比，具有轉速高，制冷量大，蒸發(fā)溫度低，機械磨損小，易損件少，維護簡單，連續(xù)工作時間長，振動小，運行平穩(wěn)，機組重量輕、占地面積小，能經(jīng)濟方便地調節(jié)制冷量等優(yōu)點，同時采用蒸汽透平驅動離心式制冷壓縮機，節(jié)能效果明顯。而大連理工大學低溫甲醇洗工藝雖然技術指標不比國外技術差，但鑒于至今尚無一套利用該技術的裝置正式投入使用，和林德與魯奇技術相比缺少實際運行經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，存在著一定的風險。經(jīng)改進后該技術采用六塔流程，與林德工藝相似，據(jù)介紹冷負荷和設備投資比林德工藝低~10%。魯奇低溫甲醇洗工藝未采用繞管式換熱器，換熱器均為管殼式，所有設備在國內可以設計和制造，投資可節(jié)省約2200萬元。國內大連理工大學經(jīng)過近20年的研究，也開發(fā)成功了低溫甲醇洗工藝軟件包，并獲得了國內兩項專利。而且低溫甲醇洗在國內具有豐富的生產(chǎn)操作經(jīng)驗，除部分低溫材料需引進外，設備設計和制造等均可在國內解決。而且溶劑吸收能力大，循環(huán)量小，能耗省，溶劑價格便宜，操作費用低亦是此法的優(yōu)越性所在。全部變換流程中粗煤氣需先經(jīng)廢熱鍋爐換熱產(chǎn)生低壓蒸汽，將粗煤氣中的水/汽比降下來，粗煤氣冷凝出來的工藝冷凝液含有一定的灰塵，用這部分高溫冷凝液去氣化碳洗塔洗滌粗煤氣，洗滌效果差；變換前的低壓廢熱鍋爐也容易被灰塵堵塞。本項目采用的低溫甲醇洗技術需要35℃級的冷量移出反應熱，采用氨壓縮制冷工藝流程。%以下，H2S小于1ppm。脫硫脫碳從國內外煤氣化裝置中所采用的脫除酸性氣體的工藝來看，低溫甲醇洗(Rectisol)和NHD(或Selexol)較常見。這部分氣量約占總氣量的55%左右，以調整甲醇合成氣的組成。2) 凈化工藝技術a) 凈化工藝技術概況采用煤漿氣化工藝生產(chǎn)的粗煤氣除含CO、HCO2外，還有少量H2S、COS、CHN2，微量的氯，氨等成分。每臺氣化爐日處理煤量為1651噸，最大可達2000噸，有20%的增產(chǎn)能力。三種氣化壓力均已有大型裝置的運行經(jīng)驗。d) 氣化流程煤漿氣化工藝流程有兩種：激冷流程和廢鍋流程。該技術雖然能連續(xù)加壓氣化，但由于氣化溫度較低(~1000℃)，生成氣中甲烷含量大，同時生成氣中含苯、酚、焦油等一系列難處理的物質，凈化流程長；尤其是該技術只能用碎煤不能用粉煤，因而原料利用率低，盡管篩分下來的粉煤可以配燃煤鍋爐加以利用。本裝置的原料煤屬低變質長焰煤，化學活性良好，灰熔點1130℃，符合Texaco氣化用煤。德士古氣化還有以下優(yōu)點：單臺爐處理煤量大，最大日處理煤量2000噸；氣化壓力高，新鮮氣可不需增壓、且合成氣壓縮功耗省，尤其是生產(chǎn)甲醇時，可實現(xiàn)等壓合成；有效氣（CO+H2）含量高，生成的新鮮合成氣惰性組分含量低，特別適合做生產(chǎn)甲醇的合成氣，甲醇合成弛放氣排放量低。它是在煤中加入添加劑、助熔劑和水，磨成水煤漿，加壓后噴入氣化爐，與純氧進行燃燒和部份氧化反應。該技術目前只有國外兩套以煤為原料大型裝置在運行，用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，工業(yè)化的經(jīng)驗不多，技術須依賴進口，國內技術支撐率低。與德士古綜合比較，兩種氣化工藝的噸甲醇煤耗相差不大。國外大型氣化技術比較表項 目Texaco Shell Lurgi(傳統(tǒng))氣化壓力～～氣化溫度 ℃1300～14001400～1600850單爐最大能力噸煤/天500～20002000600氣化爐型式熱壁式、單噴嘴冷壁爐、四噴嘴熱壁爐進煤方式水煤漿濃度60%泵送煤粉用氮氣輸送粒度90%90μm碎煤干法加料熱回收方式激冷、廢鍋廢鍋廢 鍋排 渣液態(tài)排渣液態(tài)排渣固態(tài)排渣碳轉化率 %96—989990有效成份（CO+H2）較高 80%高 90%68%凈化氣中惰性氣含量%5%10%(N2+CH4+Ar)噸甲醇耗煤量（干, 弛放氣氫回收時）氧氣用量高(比Shell爐高10%)較低低工業(yè)化裝置數(shù)71多在中國已投產(chǎn)/在建的工業(yè)裝置4/70/74/0環(huán)境影響友好友好有污染治理問題投資(含空分)較低