【正文】 加壓氣化、煤氣冷卻分離的煤氣水送至煤氣水分離裝置，分離出焦油、中油、石腦油，剩余含酚的污水至酚回收、氨回收得到粗酚、液氨后，廢水送污水濁循環(huán)作為補(bǔ)充水，多效蒸發(fā)后進(jìn)行焚燒達(dá)。 工藝裝置綜述 碎煤加壓煤氣化氣體經(jīng)煤氣冷卻及低溫甲醇洗可以將大部分有害氣體組分脫除干凈，在低溫甲醇洗出口凈化氣體主要有 CO、 HCH CO N Ar 以及 的總硫。建議引進(jìn)魯奇公司或托普索技術(shù)。 甲烷合成技術(shù)來源 碎煤加壓氣化凈化煤氣通過鎳催化劑在 下 400℃，將氫氣、 CO 合成甲醇技術(shù)， 70 年代開發(fā)成功， 80 年代初在美國大平原建成 389 萬 NM3/d 合成天然氣工廠。低溫甲醇 洗技術(shù)先后用于天脊化肥廠改造，云南解化擴(kuò)建改造，義馬煤氣廠二期 150 萬 NM3/d 32 城市煤氣。并順利投產(chǎn)，當(dāng)前正為新疆廣匯設(shè)計(jì) 14 臺氣化爐。在上述技術(shù)開發(fā)和消化吸收各種氣化爐的基礎(chǔ)上，在上世紀(jì)的國家“ 七五、八五 ” 把碎煤加壓氣化列為國家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，包括直徑 ，耐硫耐油變換催化劑和有關(guān)技術(shù)，低溫甲醇洗熱力學(xué)，相平衡數(shù)據(jù)測定，異丙醚萃取脫酚技術(shù)。對沈北褐煤等煤種進(jìn)行了氣化試驗(yàn)，取得了一套完整數(shù)據(jù)。在中國 上世紀(jì) 70 年代末引進(jìn)德國魯奇公司氣化技術(shù)，用 5 臺氣化爐生產(chǎn) 30 萬 t/a 合成氨， 80 年代蘭州煤氣廠、沈陽煤氣廠引進(jìn)捷克氣化技術(shù)和氣化爐 8 臺，哈爾濱煤氣廠引進(jìn)原東德 PKM 公司氣化爐 5 臺， 90 年代中，義馬煤氣廠用政府貸款方式，引進(jìn)澳大利亞魯奇公司氣化爐 3 臺，現(xiàn)已擴(kuò)至 5 臺。該技術(shù) 20 世紀(jì) 30 31 年代由德國魯奇公司開發(fā)，隨后在德國、英國、蘇聯(lián)、捷克、南斯拉夫、南非等建有近 200 余臺氣化爐，特別是南非建有 100 余臺，現(xiàn)在運(yùn)行的還有 97 臺用于生產(chǎn)油品。 主要裝置來源 碎煤 固定床干法排灰加壓氣化技術(shù)、耐硫耐油變換技術(shù)、低溫甲醇洗凈化技術(shù)、異丙醚脫酚技術(shù) 碎煤固定床干法排灰加壓氣化，國外德國魯奇公司稱魯奇氣化。兩種方法究竟選用何種工藝 待下階段作更詳細(xì)工作后明確。由于本項(xiàng)目低溫甲醇洗需冷量，是 40℃級的制冷裝置，也是一種可選用的方法。 廣泛使用。 三甘醇（二縮三乙二醇） 比二甘醇的全部優(yōu)點(diǎn)更優(yōu)越， 再生濃度高達(dá) 99%以上， 露點(diǎn)降低 比上述方法都高（ 2858℃）。 攜帶損失比三甘醇大， 再生濃度為95%， 初期投資大。 30 和脫水。 適用于空氣調(diào)節(jié)用于煤氣脫水。 氯化鋰水溶液 吸水能力大， 腐蝕性小、有殺菌力，可使處理煤氣消毒， 不易加水分解， 露點(diǎn)下降大 （ 2237℃） 。 遇水乳化， 產(chǎn)生電解腐蝕，露點(diǎn)降低（ 1120℃）， 與 H2S 發(fā)生沉淀。 常用的液體吸收劑有氯化鈣溶液、氯化鋰水溶液、甘醇 醇胺、二甘醇及三甘醇等。 各種干燥劑特點(diǎn) 脫水劑 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 使用情況 氯化鈣法 成本低，工藝過程簡單 腐蝕性嚴(yán)重，廢渣廢水處理困難 適用于高寒地帶 硅膠法 吸 附能力好，吸水選擇性強(qiáng) 遇液態(tài)水，油料易碎，處理量大時時效快 適用于處理量大而含水量不大情況 活性氧化鋁法及活性鋁礬土 吸附能力較好，再生溫度低，在液態(tài)水中不易碎 活性喪失較快，特別酸性氣體多時 適用于含酸性氣體少的煤氣 分子篩 吸附能力較好，對高酸性氣體的脫水可用抗酸性分子篩 成本稍高 適用于處理量較大，露點(diǎn)降要求高的氣體 溶劑吸收法 液體吸水劑（溶劑）吸收法所用設(shè)備費(fèi)最少。 常用的固體吸附脫水法有氯化鈣法，硅膠法，活性氧化鋁礬土法，分子篩法以及復(fù)式固定干燥劑法等，各種干燥劑特點(diǎn)見下表。 28 固體吸附法脫水的優(yōu)缺點(diǎn)見表 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 能獲得露點(diǎn)極低的凈化氣； 不受凈化氣溫度、流量、壓力等變化的影響； 設(shè)備 構(gòu)造簡單、便于操作； 腐蝕及凈化氣量少時，費(fèi)用也不太高。 固體吸附法 固體干燥劑脫水的過程是周期性的，用一個或多個干燥塔吸附脫水。 （ 2）加壓后冷卻法，對于低壓天然氣田及人工煤氣，需加壓后再冷卻當(dāng)時將煤氣中水蒸氣冷凝下來。 （ 1）節(jié)流膨脹冷卻脫水法，一般用于高壓天然氣氣田，高壓天然氣經(jīng)過節(jié)流膨脹或低溫分離，把天然氣中的一部分水冷凝下來。 冷分離法 冷分離法是利用壓力變化引起溫度變動，使水蒸氣從氣相中冷凝下來的方法。故本次設(shè)計(jì)選喲國內(nèi) MPa(G)等級的汽輪機(jī)。 27 b. 壓力： (G),溫度 535℃。 （ 3）空壓機(jī)及配套汽輪機(jī)的選擇 本項(xiàng)目 45000NM3/h 的空分 裝置需要處理的空氣量約為214000NM3/h，由于處理量大，采用離心式壓縮機(jī)壓縮空氣，蒸汽透平驅(qū)動，汽輪機(jī)選用全凝式。（共三期六套） 45000NM3/h 的空分考慮選用國產(chǎn)裝置。 液氧泵和氧壓機(jī)增壓方 案比較表 序號 項(xiàng)目 液氧泵流程 氧壓機(jī)流程 1 相對能耗 1 2 相對投資 1 3 維修費(fèi)用 低 高 4 占地面積 小 大 5 安全性 安全 較安全 因此，本項(xiàng)目推薦采用液氧泵內(nèi)壓縮流程。此外，使用液氧泵的內(nèi)壓縮流程比使用氧壓機(jī)的外壓縮流程操作、管理更為方 26 便，維修工作量少，占地少。另外，由于內(nèi)壓縮流程使用了液氧泵，可及時抽走主冷凝器液氧中的液態(tài)烴，使得空分裝置的運(yùn)行更加安全、可靠。兩者實(shí)際的功率是很接近的。不同點(diǎn)是內(nèi)壓縮流程采用空氣增壓機(jī)和液氧泵獲得高壓氧氣；外壓縮流程的實(shí)際功耗相近。 25 空分工藝技術(shù)方案的選擇 本項(xiàng)目采用碎煤加壓氣化工藝，對氧氣、氮?dú)狻⒖諝庖笕缦卤恚? 介質(zhì) 純度 % 溫度℃ 壓力 MpaG 用氣量NM3/h 使用情況 氧氣 40 261825 連續(xù) 低壓氮?dú)? 40 347877 間斷 針對上述對氧氣和氮?dú)獾氖褂靡?，空分裝置需要對氧氣、氮?dú)庠黾臃桨?、裝置的系列數(shù)做出選擇。 殼牌 帕克（ SHELLpaques） 生物脫硫工藝只適宜在酸性氣 H2S濃度≤ 25%V，硫磺產(chǎn)量≤ 15d/t 小規(guī)模裝置。 殼牌 帕克（ SHELLpaques） 生物脫硫工藝特點(diǎn) a. 最小 的化學(xué)品消耗 b. 高調(diào)節(jié)比 c. 凈化度高，凈化后尾氣中的 H2S濃度小于 4ppmv。硫磺以料漿的形式從生物反應(yīng)器中取出，經(jīng)過濃縮后形成 65%干度的硫磺餅，可進(jìn)一步處理滿足需要。 含 H2S 氣體在吸收塔內(nèi)與含硫細(xì)菌的堿液逆流接觸， H2S 溶解在堿液中進(jìn)入到生物反應(yīng)器（專利設(shè)備）。該工藝相對復(fù)雜，操作工藝條件苛刻，設(shè) 24 備投資較大。 高，即使上游裝置的硫磺回收率僅為 90%左右仍不會影響處理后尾氣中硫的凈化度，故上游裝置只設(shè)置 2 個轉(zhuǎn)化器，可以不使用價格昂貴、操作條件要求高的有機(jī)硫水解催化劑。解析出的 H2S 返回系統(tǒng)，上游克勞斯裝置任何條件的波動對本裝置的操作無影響。 氧化主要化學(xué)反應(yīng) 2H2S+O2=2H2O+2S ，在兩級普通克勞斯轉(zhuǎn)化之后，增加加氫催化 23 反應(yīng)器，將所有硫化物催化加氫轉(zhuǎn)化成 H2S 后再選用選擇性氧化催化劑，將 H2S 直接氧化成元素硫，除具有超級克勞斯工藝的優(yōu)點(diǎn)外，將總硫回收率提高到 %%，尾氣 H2S 的排放仍然超出國家排放要求。 （ 1）傳統(tǒng)克勞斯工藝 原理可以簡單概括成：含一定濃度的 H2S 酸性氣首先進(jìn)入焚燒爐，使其中一部分 H2S通過燃燒生成 SO2與另一部分含 H2S氣體在催化劑的作用下生成單質(zhì)硫，由于受克勞斯反應(yīng)得平衡限制，克勞斯工藝總硫磺回收率一般在 9598%左右，尾氣根本無法滿足國家現(xiàn)有 環(huán)保指標(biāo)。 硫回收技術(shù)的選擇 硫回收方法根據(jù)工藝流程選擇和當(dāng)?shù)禺a(chǎn)品銷路情況 ，產(chǎn)品可以是硫磺或硫酸。目前正在美國開展擬建一座 18 萬 Nm3 /h的合成天然氣廠的前期工作。二期工程至今未建。第一期工程的設(shè)計(jì)能力為日產(chǎn)合成 天然氣 389 萬立方米（相當(dāng)于日產(chǎn)原油 2 萬桶），于 1980 年 7月破土動工，1984年 4 月完工并投入試勻裝， 1984 年 7月 28 日生產(chǎn)出首批合成天然氣并送入美國的天然氣管網(wǎng)。 CO 轉(zhuǎn)化率達(dá)達(dá) 100%， CO2轉(zhuǎn)化率可達(dá) 98%，甲烷可達(dá)95%，低熱值達(dá) 8500Kcal/Nm3 . 美國大平原煤氣化制合成天然氣已于 1984 年投產(chǎn)，它是世界上第一座由魯奇固定床干法排灰壓力煤氣化生產(chǎn)的煤氣凈化后經(jīng)甲烷化合成天然氣的大型商業(yè)化工廠。吸收制冷要消耗大量的蒸汽和循環(huán)水，制冷效率較低，只有在流程中有大量低位熱能或低壓蒸汽找不到用途時，才 顯示其優(yōu)越性。吸收制冷是在低壓低溫下用水吸收冷媒，在蒸氣提供熱源的條件下將冷媒在一定溫度、壓力下蒸餾出來。 干燥裝置所需 40℃ 級冷量為 106Kcal/h，制冷有三種方案可供選擇： （ 1）混合制冷 此方案是將蒸發(fā)后的氣氨經(jīng)離心式氨壓機(jī)提壓后再去吸收制冷，避免了吸收器在負(fù)壓下操作，使生產(chǎn)操作更加穩(wěn)妥可靠，混合制冷采用工藝副產(chǎn)的低壓蒸氣作熱源，系統(tǒng)中的溶解熱及冷卻水帶出。 所以鑒于碎煤加壓氣化復(fù)雜的氣體雜質(zhì)，基于低溫甲醇洗凈化可以一次性綜合脫除各種雜質(zhì)的獨(dú)特優(yōu)勢，無疑碎煤加壓氣化配套低溫甲醇洗是最合理的組合。但由于 NHD 的吸收能力較低溫甲醇洗低，溶劑循環(huán)量大，用電消耗大，加之 NHD 溶劑較貴，總體操作費(fèi)用比較高。利用此特性可以用其干燥原料氣，而且利用其與水的互溶性用水可以將石腦油從甲醇中萃取出來 ? 甲醇溶劑廉價易得 ? 流程合理，操作簡便 低溫甲醇洗在同一裝置中實(shí)現(xiàn)了多種雜質(zhì)的脫除，相對于其他凈化方法的多種凈化工藝組合而言，工序相對單一、合理，便于操作管理。這是因?yàn)橹挥械蜏丶状枷磧艋趴梢栽谕谎b置內(nèi)全部干凈的脫除各種有害成分，諸如 、 CO H2S、 COS、 C4H10S、 HCN、 NH H2O、 C2以上烴類（包括輕油、芳香烴、石腦油、烯烴及膠質(zhì)物等）以及其他化合物等。在這些 組分中除 CO、 H CH4 19 有效組分和 N Ar 以及惰性氣體外，其余所有組分包括 CO2和硫化物都是需要脫除的有害雜質(zhì)，可見其凈化任務(wù)的艱巨。 粗煤氣變換 由于粗煤氣中含硫、焦油等雜質(zhì)，因此只能選擇耐油催化劑進(jìn)行CO 變換，使煤氣中 H2/CO=。因此采用 Lurgi 煤氣化 工藝合成天然氣比SHELL、 GSP 煤氣化工藝，變換低 溫甲醇洗凈化裝置、甲烷化裝置處理量大大減少，消耗、投資大大降低。 煤氣化、空分比較結(jié)果還不能代表全部工藝的比較結(jié)果，對于以煤原料生產(chǎn)合成天然氣， Lurgi 煤氣化生產(chǎn)煤氣中按熱值分布，焦油約占煤總熱值的 10%，甲烷熱值約占煤氣總熱值 30%。 SHELL 投資是 Lurgi 的 倍， GSP是 lurgi 的 2 倍。 18 （ 2） 包括焦油等副產(chǎn)品在內(nèi)，三種氣化工藝的碳轉(zhuǎn)化率、氣化效率、氣化熱效率基本一樣。電： SHELL 是 lurgi 煤氣化的 19 倍， GSP 是 lurgi 的 12倍。材質(zhì)為碳鋼。 干粉煤供料，下部多噴嘴對噴，承壓外殼內(nèi)有水冷壁，廢鍋流程，充分會說廢熱蒸汽，材質(zhì)碳鋼、合金鋼、不銹鋼。 水 35%以下，灰 25%以下，灰熔點(diǎn)≥ 1200℃。為此對三種氣化工藝進(jìn)行詳細(xì)比較如下： GSP、 SHEL 干粉煤、 Lurgi 三種氣化工藝比較 名稱 GSP SHELL Lurgi 原料要求 （ 1）褐煤～無煙煤全部煤種，石油焦、油渣、生物質(zhì)；（ 1）褐煤～無煙煤全部煤種，石油焦、除主焦煤外全 部煤種， 550mm 碎煤，含 16 （ 2 ）徑250500um 含水2%干粉煤（褐煤8%）；（ 3）灰熔點(diǎn)融性溫度 〈 1500℃；（ 4）灰分 1%20%。依據(jù)上 述三個原則，由于煤含水分高，不可能制出符合德士古所要求的水煤漿濃度 60%以上，流化床氣化工藝比較適應(yīng)年輕褐煤氣化，但氣化壓力〈 1MPa，飛灰太多且含碳高，碳轉(zhuǎn)化率、氣化效率較低，在裝置大型化 方面存在一定問題， BGL固定床液態(tài)排渣壓力氣化，雖然較好適應(yīng)高水分褐煤氣化，且有蒸汽消耗低，煤氣中甲烷含量高的特點(diǎn)，但技術(shù)還不成熟?；胰埸c(diǎn)12001250℃。該項(xiàng)目采用 呼倫貝爾 高水分褐煤。（ 2） 根據(jù)煤氣加工的產(chǎn)品及用途選擇煤氣化技術(shù)。 主要工藝技術(shù)采用： ? 碎煤加壓氣化 ? 粗煤氣耐油變換、冷卻 ? 低溫甲醇洗凈化 ? 低壓蒸汽吸收制冷 15 ? ClausScot硫回收工藝 ? 甲烷化 ? 廢水綜合利用、殘液焚燒 煤氣化工藝技術(shù)選擇 煤氣化工藝有十幾種，在工業(yè)上大量采用的也就是幾種，可分為固 定床、流化床、氣流床三種類型。 14 產(chǎn)品方案 主要產(chǎn)品為天然氣，在工藝裝置中副產(chǎn)的產(chǎn)品有：石腦油、焦油、粗酚、氨、硫磺等。 3 產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 生產(chǎn)規(guī)模 該項(xiàng)目選擇固定床干法排灰純氧碎煤加壓氣化技術(shù)生產(chǎn)天然氣，