【正文】 1）煤氣化設(shè)。 主要設(shè)備選擇 主要設(shè)備的選擇根據(jù)我國的技術(shù)水平和建廠經(jīng)驗(yàn)，水煤漿氣化、一氧化碳變換、低溫甲醇洗、脫硫脫碳等各工序的主要設(shè)備的制造與選型可以立足國內(nèi)。3）其它 儀表吹掃需要高壓氮?dú)夂透邏好芊馑?。儀表用壓縮空氣設(shè)置空氣貯罐，其容量應(yīng)能保持在氣源中斷時(shí)，維持儀表正常工作5～15分鐘。2）儀表氣源儀表氣源要求無油、無塵、干燥、潔凈的壓縮空氣，含塵徑： ＜3μm含油量： ＜10mg/m3壓力： ～露點(diǎn)溫度： 50℃。 儀表動力供應(yīng)和公用工程消耗1）儀表電源裝置分散控制系統(tǒng)（DCS）、緊急停車系統(tǒng)（ESD）和主要現(xiàn)場儀表采用雙回路輸入的不間斷電源（UPS）供電，在電源事故期間，UPS電池至少可供系統(tǒng)正常工作30分鐘。大型機(jī)泵和設(shè)備設(shè)就地控制盤，如煤漿給料泵等。與全廠聯(lián)鎖系統(tǒng)有關(guān)的信號通過硬接線與全廠聯(lián)鎖ESD系統(tǒng)連接。 設(shè)備成套供貨儀表壓縮機(jī)隨機(jī)儀表盤（含監(jiān)視、報(bào)警、安全聯(lián)鎖、操作儀表和按鈕開關(guān)等）集中安裝于壓縮機(jī)旁控制柜內(nèi)。儀表電源和氣源設(shè)計(jì)3重變送器檢測，采用2/3邏輯，引入聯(lián)鎖系統(tǒng)。儀表電源采用雙回路輸入的UPS電源。ESD采用經(jīng)國際機(jī)構(gòu)認(rèn)證的3重冗余系統(tǒng)，確保安全系統(tǒng)可靠運(yùn)行，從而保證裝置設(shè)備和人身安全?？刂苹芈凡捎?：1冗余系統(tǒng)?，F(xiàn)場檢測儀表必須具備相應(yīng)機(jī)構(gòu)認(rèn)證的防爆合格證，并符合防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。 保證自動控制系統(tǒng)運(yùn)行的主要安全技術(shù)措施按照工藝要求選用適合介質(zhì)特性的有運(yùn)行業(yè)績的可靠現(xiàn)場檢測儀表和調(diào)節(jié)閥，尤其是擔(dān)當(dāng)聯(lián)鎖和順序控制的切斷閥。DCS和ESD系統(tǒng)安裝于裝置的中央控制室，對裝置的工藝過程進(jìn)行集中監(jiān)視，并對重要參數(shù)進(jìn)行分散控制。h) 其他儀表氣動調(diào)節(jié)器、皮帶輸送機(jī)的拖拉開關(guān)、跑偏開關(guān)和速度開關(guān)，用于聯(lián)鎖的壓力、溫度和流量開關(guān)等都將被采用。切斷閥將采用可靠的氣動和電氣附件，以適應(yīng)聯(lián)鎖和程序控制的要求。切斷閥一般采用氣動球閥，按照工藝要求選取適合介質(zhì)的材質(zhì)。自力式調(diào)節(jié)閥用于控制精度要求不高的地方。根據(jù)工藝條件的需要，分別選用球閥、角閥、蝶閥、三通閥。關(guān)鍵的分析儀設(shè)置分析小屋。洗滌后的合成氣中H2分析采用熱導(dǎo)式分析儀。就地指示用磁浮子式液位計(jì)。煤筒倉的物位測量采用超聲波式料位計(jì)。煤計(jì)量采用稱重傳感器和皮帶稱測量。c) 流量儀表DN40或更大口徑的管線的流量測量一般采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭取壓孔板,高壓和過熱蒸汽或腐蝕性流體采用標(biāo)準(zhǔn)流量噴嘴,漿液管線采用文丘里管或電磁流量計(jì),低壓和大尺寸管線采用阿牛巴流量計(jì)。b) 壓力儀表就地壓力表一般采用波登管型測量元件，根據(jù)工藝介質(zhì)要求采用彈簧管、隔膜和膜盒型。a) 溫度儀表一般熱電偶應(yīng)為K型/2級，熱電阻為Pt100/A級，溫度計(jì)套管用于熱電偶、熱電阻、雙金屬溫度計(jì)和壓力式溫度計(jì)。位于危險(xiǎn)場所的儀表選型應(yīng)適應(yīng)有關(guān)的區(qū)域等級劃分，并適合氣體分組及溫度等級，原則上采用本安型儀表，為此，模擬信號和開關(guān)量信號要與安全柵相配。2）儀表選型原則甲醇裝置選用的儀表將是可靠的、先進(jìn)的和準(zhǔn)確的，以保證裝置安全正常操作和維修方便。系統(tǒng)具有事故追憶功能，發(fā)生聯(lián)鎖后，自動高速記憶事故前后的現(xiàn)場狀態(tài)，并可按事件順序打印出來，以便分析事故原因。根據(jù)工藝PDP要求，緊急停車系統(tǒng)（ESD）選用符合TUV安全認(rèn)證的三重化冗余可編程邏輯控制器（PLC）獨(dú)立承擔(dān)，ESD帶有顯示器（CRT），編程簡單容易。必須在現(xiàn)場操作和監(jiān)視的機(jī)組或設(shè)備，則在機(jī)組或設(shè)備附近的現(xiàn)場安裝儀表或操作盤，例如壓縮機(jī)、大型機(jī)泵等。主要的和重要的工藝參數(shù)集中到甲醇裝置中央控制室由DCS系統(tǒng)顯示和控制。 甲醇生產(chǎn)過程自動控制水平及儀表選型原則1）自動控制水平甲醇裝置工藝過程決定了必須隔離和集中操作和控制，所以，本設(shè)計(jì)擬采用當(dāng)今世界上可靠而先進(jìn)并且便于操作和編程的DCS系統(tǒng)在裝置中央控制室對整個(gè)甲醇裝置生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視和自動控制?？辗帧⒓状佳b置設(shè)有壓縮機(jī)組，它們與生產(chǎn)過程有緊密的聯(lián)系，壓縮機(jī)組的檢測和控制在甲醇裝置中央控制室進(jìn)行。另外，煤氣化和灰渣處理工段的黑水和灰水中含有較多的灰渣顆粒，其中并含有較高的氯離子和硫化物離子，具有較強(qiáng)的腐蝕性，對儀表材料的選用提出較高的要求。由上，確定本甲醇裝置采用集中控制的方式，在裝置的中央控制室使用DCS進(jìn)行檢測和自動控制，并采用獨(dú)立的符合TUV5~6級安全等級的ESD系統(tǒng)完成煤氣化和全裝置的安全聯(lián)鎖保護(hù)。甲醇合成是在具有較高壓力和溫度下的放熱反應(yīng)，甲醇產(chǎn)品也是易燃易爆介質(zhì)，且具有毒性。氣化氣中的氫氣極易燃燒和爆炸，一氧化碳除易燃易爆外，尚有很強(qiáng)的毒害性。水煤漿介質(zhì)為高粘度非牛頓流體，具有高磨蝕性。 甲醇裝置對自動控制的要求甲醇裝置工藝從煤貯運(yùn)開始,包括煤漿制備、煤氣化、渣水處理、變換、凈化、甲醇合成、甲醇精餾、甲醇貯存、空分、公用工程等組成。中央控制室的建筑面積約為800m2。蒸汽透平驅(qū)動的壓縮機(jī)組檢測和控制系統(tǒng)包括速度控制、防喘振控制等將采用壓縮機(jī)專用監(jiān)測控制系統(tǒng)來完成，并將對壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速、軸溫、軸振動、軸位移等進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，傳送到全廠機(jī)械管理系統(tǒng)。甲醇裝置的復(fù)雜控制系統(tǒng)，如德士古氣化爐的燃燒控制、O2/C比控制、甲醇H2/CO比控制等，將在DCS中完成，并輔之以必要的PC處理機(jī)。甲醇裝置的安全聯(lián)鎖系統(tǒng)將由獨(dú)立于DCS系統(tǒng)的緊急停車系統(tǒng)（ESD）完成。 自控水平 自動控制水平和主要控制方案甲醇裝置采用分散控制系統(tǒng)（DCS）在甲醇裝置區(qū)設(shè)中央控制室對整個(gè)甲醇裝置區(qū)的生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視和自動控制。全廠氮?dú)庀牧勘硇蛱栄b置名稱單位小時(shí)消耗量備注正常最大1甲醇裝置Nm330000300002PPNm3200200 MPaG3甲醇裝置Nm352000520004MTPNm38008005PPNm3100015006甲醇裝置Nm3260026007合計(jì)Nm38660087100全廠氧氣消耗量表序號裝置名稱單位小時(shí)消耗量備注正常最大1甲醇裝置Nm3204421204421 工藝流程圖物料平衡圖及平衡表見附圖3。從上塔上部引出污氮?dú)饨?jīng)過冷器、低壓板式換熱器和高壓板式換熱器復(fù)熱出冷箱后分成兩部分：一部分進(jìn)入分子篩系統(tǒng)的蒸汽加熱器，作為分子篩再生氣體，其余污氮?dú)馊ニ渌?。另一部分進(jìn)入經(jīng)過過冷節(jié)流后做為上塔回流液。在上塔進(jìn)一步精餾后，上塔底部獲得液氧，并經(jīng)液氧泵壓縮后進(jìn)入高壓板式換熱器，復(fù)熱后出冷箱，進(jìn)入氧氣管網(wǎng)。另一部分高壓空氣進(jìn)入高壓板式換熱器，冷卻后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入下塔。凈化后的空氣分成兩股，一股直接進(jìn)入低壓板式換熱器，從換熱器底部抽出后進(jìn)入下塔。分子篩純化器為兩臺，其中一臺工作時(shí)，另一臺再生。冷卻水為經(jīng)水冷塔冷卻后的水。過濾后的空氣進(jìn)入離心式空壓機(jī)經(jīng)壓縮，然后進(jìn)入空氣冷卻塔冷卻。 空分裝置本裝置工藝為分子篩凈化空氣、空氣增壓、液氧和液氮?dú)鈮嚎s流程，帶中壓空氣增壓透平膨脹機(jī)，采用規(guī)整填料分餾塔，全精餾制氬工藝。汽提塔下部設(shè)有側(cè)線采出，采出部分異丁基油和少量乙醇,混合進(jìn)入異丁基油貯槽。常壓塔底的含甲醇的廢水送入磨煤工段作為磨煤用水。、80℃，進(jìn)入加壓塔下部，加壓塔塔頂氣體經(jīng)冷凝后，一部分作為回流，一部分作為產(chǎn)品甲醇送入貯存系統(tǒng)。2) 甲醇精餾從甲醇合成膨脹槽來的粗甲醇進(jìn)入精餾系統(tǒng)。系統(tǒng)弛放氣及甲醇膨脹槽產(chǎn)生的膨脹氣混合送往工廠鍋爐燃料系統(tǒng)。 一部分循環(huán)氣作為弛放氣排出系統(tǒng)以調(diào)節(jié)合成循環(huán)圈內(nèi)的惰性氣體含量。經(jīng)過Clinsulf硫回收后的尾氣中還會含有少量的硫化氫、二氧化硫和硫磺蒸汽，為防止污染，尾氣送到焚燒爐進(jìn)行進(jìn)一步的焚燒處理后高空排放。為防止硫磺在催化劑上冷凝附著，出反應(yīng)器的氣體溫度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硫磺的露點(diǎn)，反應(yīng)后產(chǎn)品的進(jìn)一步冷卻放在反應(yīng)器外的冷凝冷卻器中完成，用冷凝冷卻器放出的冷凝熱產(chǎn)生低壓蒸汽，蒸汽在空冷器中冷凝后的凝液再回流到冷凝冷卻器中，這樣循環(huán)可以很好的維持單質(zhì)硫磺的液化溫度。在催化劑床層上有內(nèi)部冷卻管來降低反應(yīng)溫度。第一段的催化劑床層是不經(jīng)過冷卻的，這里主要是進(jìn)行初始化的激活反應(yīng)，第一段中較高的溫度有利于反應(yīng)的發(fā)生和進(jìn)行。經(jīng)過預(yù)熱后的酸性氣體和空氣，通過靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入Clinsulf反應(yīng)器中，完成一個(gè)成硫反應(yīng)?？諝庠谶M(jìn)反應(yīng)器前要在預(yù)熱器中用中壓蒸汽預(yù)熱到一定的溫度。酸性氣體在進(jìn)反應(yīng)器前用反應(yīng)器中產(chǎn)生的中壓蒸汽預(yù)熱，同時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)還需要從外界補(bǔ)充一部分中壓蒸汽來彌補(bǔ)硫化氫濃縮過程中對熱量的需求。液氨通過分配器送往各制冷設(shè)備。3）氨壓縮制冷從凈化各制冷點(diǎn)蒸發(fā)后的33℃氣氨進(jìn)入氨液分離器，將氣體中的液粒分離出來后進(jìn)入離心式制冷壓縮機(jī)一段進(jìn)口壓縮至冷凝溫度對應(yīng)的冷凝壓力，然后進(jìn)入氨冷凝器。塔頂出來的氣體送到甲醇再生塔中部。從原料氣分離器和甲醇再生塔底出來的甲醇水溶液經(jīng)泵加壓后甲醇水分離器，通過蒸餾分離甲醇和水。甲醇中殘存的CO2以及溶解的H2S由再沸器提供的熱量進(jìn)行熱再生，混和氣出塔頂經(jīng)多級冷卻分離，甲醇一級冷凝液回流，二級冷凝液經(jīng)換熱進(jìn)入H2S濃縮塔底部。高壓閃蒸器下部的含硫甲醇富液從塔中部進(jìn)入，塔底加入的氮?dú)鈱O2汽提出塔頂，然后經(jīng)氣提氮?dú)饫鋮s器回收冷量后，作為尾氣高點(diǎn)放空。甲醇富液采用低壓氮?dú)馄?。未變換氣的吸收流程同變換氣的吸收流程。在吸收塔下段，引出的甲醇液大部分進(jìn)入高壓閃蒸器；另一部分溶液經(jīng)氨冷器冷卻后回流進(jìn)入H2S吸收段以吸收變換氣中的H2S和COS，自塔底出來的含硫富液進(jìn)入H2S濃縮塔。來自甲醇再生塔經(jīng)冷卻的甲醇－49℃從甲醇吸收塔頂進(jìn)入，吸收塔上段為CO2吸收段，甲醇液自上而下與氣體逆流接觸，脫除氣體中CO2，CO2的指標(biāo)由甲醇循環(huán)量來控制。由變換來的變換氣進(jìn)入原料氣一級冷卻器、氨冷器、進(jìn)入分離器，出分離器的變換氣與循環(huán)高壓閃蒸氣混合后，噴入少量甲醇，以防止變換氣中水蒸氣冷卻后結(jié)冰，然后進(jìn)入原料氣二級冷卻器冷卻至－20℃，進(jìn)入變換氣甲醇吸收塔，依次脫除H2S+COS、CO2后在－49℃出吸收塔，然后經(jīng)二級原料氣冷卻器，一級原料氣冷卻器復(fù)熱后去甲醇合成單元。 低溫甲醇洗本工段采用低溫甲醇洗工藝脫除變換氣中CO全部硫化物、其它雜質(zhì)和H2O。氣液分離器分離出來的高溫工藝?yán)淠核蜌饣ざ翁枷此?變換在本工段將氣體中的CO部分變換成H2和CO2。閃蒸出的低壓氣體直接送至洗滌塔給料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水泵分別送至洗滌塔給料槽、氣化鎖斗、磨煤水槽，少量灰水作為廢水排往廢水處理。澄清槽底部的細(xì)渣漿經(jīng)泵抽出送往過濾機(jī)給料槽，經(jīng)由過濾機(jī)給料泵加壓后送至真空過濾機(jī)脫水，渣餅由汽車?yán)鰪S外。b) 灰水處理本工段將氣化來的黑水進(jìn)行渣水分離，處理后的水循環(huán)使用。氣化爐反應(yīng)中生成的熔渣進(jìn)入激冷室水浴后被分離出來，排入鎖斗，定時(shí)排入渣池，由扒渣機(jī)撈出后裝車外運(yùn)。氣化反應(yīng)在氣化爐反應(yīng)段瞬間完成，生成CO、HCOH2O和少量CHH2S等氣體。2) 氣化流程a) 氣化在本工段，煤漿與氧進(jìn)行部分氧化反應(yīng)制得粗合成氣。煤漿氣化需調(diào)整漿的pH值在6～8，可用稀氨水或堿液，稀氨水易揮發(fā)出氨，氨氣對人體有害，污染空氣，故本項(xiàng)目擬采用堿液調(diào)整煤漿的pH值，堿液初步采用42%的濃度。煤漿制備能力需和氣化爐相匹配，本項(xiàng)目擬選用7臺棒磨機(jī)，單臺磨機(jī)處理干煤量43～53t/h，可滿足180萬t/a甲醇的需要。出棒磨機(jī)的煤漿濃度約65%，排入磨煤機(jī)出口槽，經(jīng)出口槽泵加壓后送至氣化工段煤漿槽。 主要操作條件1） 磨煤機(jī) 煤稱重進(jìn)料機(jī)給料速率：50t/h磨煤機(jī)出口槽液位63％磨煤機(jī)出口槽泵出口水煤漿流量：56m3/h；溫度：50℃；壓力：(G)煤漿給料泵入口水煤漿壓力：(G)水煤漿控制指標(biāo)水煤漿控制指標(biāo)濃度6065％(wt)8目100％密度1260kg／m314目％溫度38℃60℃粒度分布40目％粘度9001500cp325目％PH值7—92）煤漿給料泵和氧氣煤漿給料泵出口水煤漿流量:95945kg/h；溫度: 50℃；壓力:(G) 空分來的純氧流量: 204421Nm3/h；溫度: 37℃；壓力: (G) 純度 :%3）氣化爐氣化爐氣化反應(yīng)溫度:13001450℃；壓力: (G)氣化爐洗滌冷卻室出口合成氣溫度:℃；壓力: (G)氣化爐支撐板溫度：250℃氣化爐表面熱電偶溫度：295℃氣化爐與爐出口合成氣壓差： MPa燒嘴冷卻水泵進(jìn)出口壓差： MPa 鎖斗與氣化爐出口合成氣壓差 MPa燒嘴冷卻水氣體分離器CO分析 0ppm4）碳洗塔碳洗塔液位:60%碳洗塔出口合成氣流量: 600306Nm3/h 溫度: ℃ MPa(G)碳洗塔出口合成氣CH4分析 1000ppm碳洗塔出口合成氣H2分析 ％(mol)碳洗塔出口合成氣CO分析 ％(mol)碳洗塔出口合成氣CO2分析 ％(mol)5) 變換爐氣量：320020Nm3/h（干基）入口溫度：260℃，出口溫度：372℃操作壓力：，水氣比：入口CO（濕基）：%，出口CO（濕基）：%6）酸性氣體吸收塔氣量：740247Nm3/h（干基）變換氣入口溫度：20℃，出口溫度：49℃操作壓力：貧甲醇：930m3/h7) 甲醇合成塔入口新鮮氣量：517668Nm3/h 入口循環(huán)氣量：2370000Nm3/h 入口溫度：235℃，出口溫度：250℃操作壓力：入口甲醇：%，出口甲醇：%8）循環(huán)氣壓縮機(jī)入口新鮮氣：517668Nm3/h入口循環(huán)氣：2370000Nm3/h入口溫度：40℃，入口壓力：壓縮機(jī)出口壓力： 甲醇裝置工藝流程 氣化1)