【正文】 煤運系統(tǒng)送來的原料煤（干）送至煤貯斗，經(jīng)稱重給料機控制輸送量送入棒磨機，加入一定量的水，物料在棒磨機中進行濕法磨煤，濕法磨煤無粉塵，操作環(huán)境好。6）變換及熱回收全部技術(shù)立足國內(nèi)。 國內(nèi)不能制造的其他設(shè)備和儀表。 引進專有設(shè)備如甲醇合成反應(yīng)器209。4）甲醇合成可研階段暫按引進德國Lurgi公司技術(shù)考慮，最終確定有待進一步的技術(shù)交流和談判，建議引進范圍如下：209。2）低溫甲醇洗購買Lurgi或Linde的工藝軟件包或基礎(chǔ)工程設(shè)計，詳細設(shè)計由國內(nèi)完成。d) 連續(xù)運轉(zhuǎn)周期連續(xù)運轉(zhuǎn)周期不少于二年。供氧方式采用液氧由液氧泵加壓至一定壓力后，經(jīng)高壓換熱器氣化復(fù)熱后、送出空分裝置進入管網(wǎng)。c) 空分裝置特點產(chǎn)品產(chǎn)量大；氣、液體的純度要求高；氧氣產(chǎn)品壓力高；氮氣產(chǎn)品品種多、按壓力分有：VHPNMP1NMP2NLP1NLP2N2；可提供不同壓力等級的儀表空氣、工廠空氣。國內(nèi)如杭州杭氧股份有限公司、開封空分設(shè)備有限公司等的大型空分設(shè)備制造公司在大型空分設(shè)備設(shè)計、加工制造中吸收、引進國外技術(shù)，提高了自身的設(shè)計加工水平，在大型空分裝置的設(shè)計加工上已有了成功的先例。所以，本套空分裝置選用全低壓分子篩凈化吸附、空氣增壓透平膨脹機制冷、全精餾無氫制氬、產(chǎn)品氧氣內(nèi)壓縮、空氣增壓循環(huán)的工藝流程。但是，相比之下采用中壓膨脹循環(huán)，以中壓空氣絕熱膨脹輸出外功，帶動透平增壓機，可節(jié)省能耗。這樣的裝置已經(jīng)工業(yè)化，并且在國內(nèi)外的生產(chǎn)裝置上應(yīng)用多套。另外循環(huán)氮氣主要是作為吸收和轉(zhuǎn)移低溫冷量的一種載體，而空氣則不僅完成了這種功能，還與精餾有機的結(jié)合了起來，并能使精餾過程更加有效。在冷箱里的氮氣流路有壓力損失，因此循環(huán)氮壓機的吸入壓力要低于相應(yīng)的增壓空氣壓縮機的吸入壓力，這意味著氮壓機的壓縮比要大于增壓空氣壓縮機的壓縮比。單泵流程利用高壓氮來使加壓液氧汽化復(fù)熱并回收其低溫冷量的缺點是：由于氮氣的冷凝溫度比空氣低，氮氣的潛熱比空氣小，這意味著為汽化同樣數(shù)量的加壓液氧，需要被壓縮的氮氣量要比空氣量更多，而且氮氣的壓力要高于空氣的壓力。內(nèi)壓縮空分流程分為空氣循環(huán)（又稱雙泵流程）和氮氣循環(huán)（又稱單泵流程）。 空分裝置流程的選擇空分裝置的工藝流程采用分子篩預(yù)凈化、增壓透平膨脹機、全精餾提氬、氧氮產(chǎn)品內(nèi)壓縮等先進技術(shù)。考慮煤種供應(yīng)的變化和生產(chǎn)能力改變引起氧氣消耗的波動，擬選擇供氧能力在56000 Nm3/h的空分裝置四套。b) 空分裝置的選擇209。 優(yōu)化成套設(shè)備配置方案，提高綜合性能指標(biāo)空分設(shè)備系統(tǒng)復(fù)雜，配套機組多，為保證裝置具有最優(yōu)性價比，目前國際上一些著名的氣體公司均采用擇優(yōu)選擇，在全球范圍進行大配套的做法。目前國內(nèi)已投運的寶鋼5 空分單機制氧能力已達70000Nm3/h等級。209。 采用計算機集散型自動化控制（DCS）對空分裝置的整個工藝流程采用DCS控制，具有合理調(diào)節(jié)產(chǎn)量，穩(wěn)定操作，降低消耗，提高裝置可靠性和降低運行費用的功能。內(nèi)壓縮流程安全可靠，投資成本及運行成本相對較低，占地面積小。209。八十年代國內(nèi)開發(fā)出了帶增壓膨脹機的分子篩流程空分設(shè)備（第五代），九十年代中期開發(fā)成功了采用規(guī)整填料塔與全精餾制氬技術(shù)的新一代空分設(shè)備（第六代）。5) 空分裝置a) 國內(nèi)外工藝技術(shù)概況209。投資比兩塔流程高15%左右，產(chǎn)品純度高；大型甲醇裝置近年來多采用三塔流程。至于兩臺反應(yīng)器串聯(lián)，即Lurgi雙合成塔（氣冷和管殼水冷）還是兩臺管殼式反應(yīng)器并聯(lián)，兩者投資相差不多，因壓縮機和控制方面的因素，前者略低。單按設(shè)備造價，一臺反應(yīng)器比兩臺反應(yīng)器省，但其直徑接近5米，要采取特殊的運輸方案，需要增加一筆可觀的大件運輸費，且建設(shè)時間延長。h進塔氣CO含量%～12～9出塔氣CH3OH含量%6～75～6循環(huán)氣/合成氣4:14:1合成塔形式管束式激冷式設(shè)備尺寸設(shè)備緊湊設(shè)備較大合成開工設(shè)備不設(shè)開工加熱爐要設(shè)開工加熱爐甲醇精制三塔流程兩塔、三塔和四塔流程Lurgi工藝甲醇合成塔，反應(yīng)溫度均勻，轉(zhuǎn)化率較高，反應(yīng)副產(chǎn)物少，原料消耗低，副產(chǎn)物少，加上國外目前建設(shè)的大型/超大型甲醇裝置多采用Lurgi工藝，大型裝置工業(yè)化經(jīng)驗多，工藝成熟。就目前應(yīng)用最廣、采用最多的合成甲醇技術(shù)是Lurgi和ICI技術(shù)，這兩種技術(shù)發(fā)展歷史最長，積累的實踐經(jīng)驗最多，在世界建廠也最多，擁有不同規(guī)模的甲醇合成裝置，并且目前達到的單系列合成甲醇裝置能力也最大。但缺點是反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積較大，運輸困難。ICI工藝的能量回收系統(tǒng)最近也作了一系列改進，如利用低位能反應(yīng)熱預(yù)熱鍋爐給水，采用冷凝式蒸汽透平代替背壓式透平機等。美國空氣及化學(xué)制品公司（APCI）的液相合成甲醇技術(shù)，尚需要大型工程裝置的實踐驗證。低壓法與中高壓法相比，具有消耗定額低、能耗低、成本低、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點。同時考慮大件設(shè)備運輸困難，無論采用何種技術(shù)，單臺反應(yīng)器均難以實現(xiàn)。目前國外的甲醇裝置（單系列）生產(chǎn)能力一般在40~170萬噸/年，整體效益明顯。但目前采用該反應(yīng)器的最大裝置20萬噸/年的渭河化肥廠甲醇裝置尚處于設(shè)計階段。國內(nèi)杭州林達化工技術(shù)工程公司開發(fā)的低壓均溫合成甲醇反應(yīng)器，在全部觸媒床層中采用可自由伸縮活動的冷管，用管內(nèi)冷氣吸收管外催化劑床層中的甲醇反應(yīng)熱，管內(nèi)冷氣與觸媒層中反應(yīng)氣先后進行并流換熱和逆流間接換熱，觸媒裝填系數(shù)從30%提高到70%，因而相同直徑反應(yīng)器產(chǎn)能高，軸向溫度差小，溫度均勻，延長了觸媒壽命，提高甲醇產(chǎn)量。它充分發(fā)揮了魯奇管殼式反應(yīng)器的優(yōu)點又克服了其缺點，節(jié)省了投資，可節(jié)約大量的外匯投資，但國內(nèi)目前運行的最大裝置為約10萬噸/年。近幾年，在低壓合成甲醇技術(shù)國產(chǎn)化方面取得了很大進展，南化、西南化工研究院已成功地開發(fā)了Lurgi型低壓甲醇合成催化劑，15～20萬噸/年大型反應(yīng)器國內(nèi)已有制造經(jīng)驗。在甲醇新型反應(yīng)器的開發(fā)中，也有較大的技術(shù)突破，尤其是九十年代以后，有最大規(guī)模達到5~8萬噸/年的國內(nèi)自主開發(fā)的甲醇新型反應(yīng)器應(yīng)用于工業(yè)化。b) 國內(nèi)工藝技術(shù)概況國內(nèi)在甲醇技術(shù)的開發(fā)和實現(xiàn)工業(yè)化的歷史也有幾十年，在甲醇合成催化劑的開發(fā)中，有多家單位開發(fā)成功，并用于工業(yè)化生產(chǎn)。由于液相合成中使用了熱容高，導(dǎo)熱系數(shù)大的惰性液體，可以使甲醇的合成反應(yīng)在等溫條件下進行，同時，由于分散在液相介質(zhì)中的催化劑的比表面積非常大，加速了反應(yīng)過程，反應(yīng)溫度和壓力也下降很多，該技術(shù)尚需要大型工程化的驗證。銅催化劑顆粒懸浮在惰性液體中，比傳統(tǒng)固定床反應(yīng)器溫度更易控制。反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造費用高。Linde等溫型甲醇合成反應(yīng)器Linde等溫型甲醇合成反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)與高效螺旋盤管換熱器相似，盤管內(nèi)為沸水，盤管外放置催化劑，反應(yīng)熱通過盤管內(nèi)沸水移走，其反應(yīng)器特點是：基本上在等溫下操作，可防止催化劑過熱；控制蒸汽壓力調(diào)節(jié)床層溫度冷卻盤管與氣流間為錯流，傳熱系數(shù)較大。MHI/MGC管殼冷管復(fù)合型甲醇合成反應(yīng)器該反應(yīng)器為Lurgi反應(yīng)器的改進型，由日本三菱公司開發(fā)，該反應(yīng)器是在管殼反應(yīng)器的催化管內(nèi)加一根冷管，用于預(yù)熱原料氣，其主要特點是：一次通過的轉(zhuǎn)化率高；可以高位能回收熱量；在反應(yīng)器中預(yù)熱原料氣，可以省去一個換熱器。該反應(yīng)器床層壓降小，氣體循環(huán)所需動力大幅度減少，床層溫度分布均勻，甲醇生成的濃度和速度可大幅度提高，反應(yīng)溫度容易控制，催化劑用量減少，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊。合成氣由中心管進入，徑向流過催化床，反應(yīng)后氣體匯集于催化劑筐與外筒之間的環(huán)形集流流道中，向上流動，由上部引出。國內(nèi)齊魯公司第二化肥廠首先引進該工藝。Lurgi低壓合成甲醇反應(yīng)器的優(yōu)點主要有：合成甲醇反應(yīng)器催化劑床層內(nèi)溫度較為均勻，大部分床層溫度在250255℃之間，溫度變化小，催化劑使用壽命長，并允許原料氣中含有較高的CO；能準(zhǔn)確、靈敏地控制反應(yīng)溫度，催化劑床層的溫度可以通過調(diào)節(jié)蒸汽壓力控制；回收的反應(yīng)熱位能高，熱量利用合理；反應(yīng)器出口甲醇含量較高，催化劑利用率高；設(shè)備緊湊，開停車方便；合成反應(yīng)過程中副反應(yīng)少，故粗甲醇中雜質(zhì)含量少，質(zhì)量高。合成氣由天然氣、石腦油用蒸汽轉(zhuǎn)化法或部分氧化法以及煤氣化制取，它與循環(huán)氣一起壓縮，預(yù)熱后進入反應(yīng)器。該技術(shù)在我國首先引進的廠家是四川維尼倫廠。國外的合成甲醇反應(yīng)器主要有以下幾種形式：ICI多段冷激型甲醇合成反應(yīng)器ICI甲醇合成塔(反應(yīng)器)為多段冷激型，其主要優(yōu)點有：單塔操作，生產(chǎn)能力大；控溫方便；冷激采用菱形分布器專利技術(shù)，催化劑層上下貫通，催化劑裝卸方便，因此得到普遍使用。在今后一段時期內(nèi)，高中壓法將逐步由低壓法取代。目前甲醇的生產(chǎn)工藝路線主要是采用銅基催化劑的ICI中壓法、低壓法及Lurgi低壓法、中壓法和采用鋅鉻催化劑的高壓法。與此同時德國Lurgi公司也成功地開發(fā)了中低壓合成甲醇工藝。甲醇消費市場的擴大，又促使甲醇生產(chǎn)工藝不斷改進，生產(chǎn)成本不斷下降，生產(chǎn)規(guī)模日益增大。4) 甲醇合成與精餾的工藝技術(shù)方案選擇a) 國外工藝技術(shù)概況1923年，德國BASF公司在合成氨工業(yè)化的基礎(chǔ)上，首先用鋅鋁催化劑在高溫高壓的條件下，實現(xiàn)了由一氧化碳和氫合成甲醇的工業(yè)化生產(chǎn)，從此逐步淘汰了由木材干餾制甲醇的生產(chǎn)方法。%，但容易起泡，引起堵塔等一系列操作問題，影響推廣應(yīng)用。本項目酸氣中CO2含量較高，因此不適用此法。第二類主要有國內(nèi)的栲膠法，還有國外的LOCAT工藝（空氣資源公司開發(fā)）等。如果原料氣硫含量偏低，整個裝置出現(xiàn)低負荷運轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)拓摵捎?5%時，Sulfree裝置便不能正常運行，因而總硫回收率受到影響。魯奇（Lurgi）的Sulfree工藝在世界范圍內(nèi)已有多套工業(yè)化裝置，我國也引進了多套。其最大的特點是：流程簡單、設(shè)備少、占地少、投資省、回收硫磺純度高。3) 硫回收工藝技術(shù)a) 硫回收工藝技術(shù)概況硫回收工藝種類繁多，主要可分為兩大類：一類是固定床催化氧化法，另一類是濕式氧化法。采用了省功器后，部分中間壓力的低溫氣體補入壓縮機的二級入口，起到了一次補氣冷卻的作用，從而達到節(jié)能的效果。該流程的優(yōu)點是可降低能耗，尤其是部分負荷時機組的效率較高。因此，本方案擬選用離心式制冷壓縮機。常用的制冷機種類有活塞式制冷機、螺桿式制冷機、離心式制冷機等。因此，考慮到項目合作以及可靠性，本項目的酸性氣體脫除推薦采用林德或魯奇低溫甲醇洗工藝?？紤]林德與魯奇二種低溫甲醇洗工藝都非常成熟，盡管各有特點，但其消耗相差不大。利用該項開發(fā)成果大連理工大學(xué)為國內(nèi)采用低溫甲醇的8個廠進行了過程分析，為改進操作提出了有益的建議。大連理工大學(xué)低溫甲醇洗工藝流程：大連理工大學(xué)從1983年開始進行低溫甲醇洗的工藝過程研究,在中石化和浙江大學(xué)的協(xié)助下1999年該項研究通過了中石化的鑒定，2000年獲得了中石化科技進步三等獎，并且獲得了國內(nèi)兩項專利申請。由于沒有中間循環(huán)甲醇提供冷量，吸收所需的冷量全部由外部供給；甲醇溶液循環(huán)量相對較大，相對于林德流程能耗稍高，吸收塔的尺寸也較大。一般采用氮氣氣提濃縮硫化氫，二氧化碳回收率為70%。林德低溫甲醇洗工藝采用林德的專利設(shè)備―高效繞管式換熱器，提高換熱效率，特別是多股物流的組合換熱，節(jié)省占地、布置緊湊，能耗較?。坏咝Ю@管式換需要國外設(shè)計（可國內(nèi)制造）。兩家專利在工藝流程設(shè)計、設(shè)備設(shè)計和工程實施上各有特點。最主要的問題是由于本項目規(guī)模大，如采用NHD工藝溶液循環(huán)量大，液相管道較大，因此，推薦酸性氣體脫除選用低溫甲醇洗工藝。關(guān)于低溫甲醇洗和NHD的比較見如下表：低溫甲醇洗和NHD技術(shù)比較項 目單 位低 溫 甲 醇 洗NHD蒸汽相對值11循環(huán)水相對值1冷凍量相對值1電相對值1有效氣損失相對值13氣提氣,N2相對值14投資相對值1從上表對比中可以看出，雖然NHD的投資低于低溫甲醇洗，但其運行費用較高。該法缺點是在低溫下操作，設(shè)備低溫材料要求較高，整個工藝投資較高。脫硫脫碳低溫甲醇洗(Rectisol)工藝技術(shù)成熟可靠，能耗較低，氣體凈化度高，可將合成氣中的CO2脫至10ppm以下。根據(jù)粗水煤氣量，本項目采用部分變換流程，變換氣和未變換氣分開，這樣使得設(shè)備尺寸減小，便于制造和運輸。全部變換時全部粗煤氣經(jīng)過變換，其中的灰塵會被催化劑截留，但變換率靠調(diào)整氣體的水/氣來實現(xiàn)，生產(chǎn)控制難度較大，且由于氣體水氣比小，變換反應(yīng)推動力小，催化劑用量大，其中有機硫的轉(zhuǎn)化會降低到60％左右，總的有機硫的轉(zhuǎn)化與部分轉(zhuǎn)化差不多。b) 凈化工藝技術(shù)的比較及選擇變換將粗水煤氣調(diào)整為甲醇合成氣，CO變換有兩種流程，即部分變換和全部變換。壓縮制冷低溫甲醇洗凈化工藝需外供冷量，提供冷量的技術(shù)較多，較常用的有溴化鋰吸收制冷技術(shù)，適用于提供4～20℃級的冷量；氟制冷技術(shù)，適用于提供5～35℃級的冷量；氨制冷技術(shù)，適用于提供25～45℃級的冷量；乙烯制冷技術(shù)，適用于提供43～115℃級的冷量等等。制取甲醇合成氣的凈化流程，一般在NHD凈化后，增加精脫硫裝置。NHD(或Selexol)同低溫甲醇洗一樣，同屬物理吸收，其對COH2S等均有較強的吸收能力，但對COS的吸收能力較弱。低溫甲醇洗(Rectisol)工藝是采用冷甲醇作為溶劑脫除酸性氣體的物理吸收方法，是由德國林德公司和魯奇公司聯(lián)合開發(fā)的一種有效的氣體凈化工藝。CO變換反應(yīng)會產(chǎn)生大量的熱，反應(yīng)熱可用來產(chǎn)生蒸汽、預(yù)熱脫鹽水。采用耐硫變換時，煤漿氣化粗合成氣經(jīng)洗滌后含塵量1～2mg/m3（標(biāo)），溫度為230～245℃，并被水蒸汽飽和，~，直接經(jīng)過加熱升溫后即可進入變換，不需再補加蒸汽。變換煤漿氣化氣中CO含量為49～51%，H2含量為34～35%，不符合甲醇合成新鮮氣的要求，需將部分粗合成氣進行CO變換，增加H2含量。硫化物、氯、重金屬鎳等對甲醇合成催化劑是毒物，必須除去。相比較而言，四級閃蒸或汽提工藝后被濃縮的灰水溫度較低，有利于灰水的澄清，故本項目灰水處理工藝采用四級閃蒸、其中高壓閃蒸將氣化爐黑水和碳洗塔黑水分開進行，澄清槽沉淀、真