【正文】 裝置引進(jìn)了此項(xiàng)技術(shù)。反應(yīng)熱傳給冷管內(nèi)沸水使其蒸發(fā)成蒸汽。 TEC 的新型反應(yīng)器合成甲醇工藝 該工藝及反應(yīng)器由日本 TEC（東洋工程公司）開(kāi)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。 其缺點(diǎn)是反應(yīng)器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 Lurgi 工藝可以利用反應(yīng)熱副產(chǎn)壓力較高的中壓蒸汽。 Lurgi 低壓甲醇合成工藝及反應(yīng)器 Lurgi 低壓甲醇合成工藝采用列管式反應(yīng)器， CuO／ZnO 基催化劑裝填在列管式固定床中，反應(yīng)熱供給殼程中的飽和鍋爐水產(chǎn)生中壓蒸 汽，反應(yīng)溫度通過(guò)控制反應(yīng)器殼程中飽和水的壓力來(lái)調(diào)節(jié)，操作溫度和壓力分別為 250～260℃和 5～ 10MPa。 其主要缺點(diǎn)是：反應(yīng)器因有部分氣體與未反應(yīng)氣體之間的返混，催化劑空時(shí)產(chǎn)率不高，用量較大；僅能回收低品位熱能。 對(duì)甲醇合成工藝來(lái)講，甲醇合成反應(yīng)器是其核心設(shè)備，甲醇合成反應(yīng)器的形式基本決定了甲醇合成工藝的系統(tǒng)設(shè)置，在選擇甲醇合成工藝中，要考慮合成反應(yīng)器的操作靈活性、操作靈敏性、催化劑的生產(chǎn)強(qiáng)度、操作維修的方便性、反應(yīng)熱的回收利用等因素，對(duì)于大型的單系列甲醇裝置，還必須要考慮運(yùn)輸?shù)姆奖阈院涂赡苄?。二十世紀(jì)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(kuò)建或改造也幾乎都采用低壓工藝。 雖然由 CO加 H2合成甲醇的工藝至今已有 80年歷史，盡管催化劑、工藝流程和主要設(shè)備的發(fā)展到現(xiàn)在已相當(dāng)完善，但世界各國(guó)仍在不斷地開(kāi)發(fā)研究新型催化劑、新的合成工藝和新型反應(yīng)器。 1966 年，英國(guó) ICI 公司成功地實(shí)現(xiàn)了銅基催化劑的低壓合成甲醇工藝，隨后又實(shí)現(xiàn)了當(dāng)時(shí)更為經(jīng)濟(jì)的中壓法合成甲醇工藝。由于工業(yè)合成甲醇成本低，產(chǎn)量大，促進(jìn)了甲醇工業(yè)的迅猛 發(fā)展。 由于項(xiàng)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(xiàng)目采用 Linde 的 Clinsulf 硫回收工藝技術(shù)。 LOCAT 法工業(yè)化于 1976 年，該法流程簡(jiǎn)單。 栲膠法在國(guó)內(nèi)合成氨廠已普遍使用，操作經(jīng)驗(yàn)豐富，但設(shè)備數(shù)量多、投資大，且尚無(wú)用于高 CO2 含量酸氣先例。 加拿大 Delta 公司的 MCRC 硫回收工藝是一種亞露點(diǎn)Claus 轉(zhuǎn)化，即改變了常規(guī) Claus 反應(yīng)的平衡條件，在低于硫的露點(diǎn)下操作，三級(jí) MCRC 轉(zhuǎn)化，硫回收率可達(dá) 99%，它不僅是一種硫 回收方法，也是較好的尾氣凈化方法； 荷蘭 Comprimo 公司開(kāi)發(fā)的超級(jí)克勞斯硫回收工藝，XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 04039181 29 一改以往單純?cè)黾愚D(zhuǎn)化級(jí)數(shù)來(lái)提高 H2S 的方法，在兩級(jí)普通克勞斯轉(zhuǎn)化之后，第三級(jí)改用選擇性氧化催化劑，將 H2S直接氧化成元素硫，總回收率達(dá) 99%以上，在國(guó)內(nèi)外已有多套工業(yè)裝置。該工藝與傳統(tǒng)的克勞斯工藝接近，對(duì)原料氣中 H2S 濃度有要求（ 25%）。 林德（ Linde）公司開(kāi)發(fā)的 Clinsulf 法可以處理低 H2S含量的酸性氣體， H2S 含量小于 15%，最低可達(dá) 3～ 7%（ Vol%），此工藝目前有多套工業(yè)化裝置。 b) 硫回收工藝技術(shù)比較及選擇 第一類(lèi)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。另外，實(shí)行中間節(jié)流后，單位質(zhì)量工質(zhì)的制冷量增大，節(jié) 省了氨蒸汽進(jìn)入一級(jí)壓縮的壓縮功，達(dá)到了省功的目的。滿負(fù)荷時(shí)比單級(jí)壓縮節(jié)省軸功率 13%左右，部分負(fù)荷時(shí)節(jié)省軸功率約 20%；其次是可以擴(kuò)大穩(wěn)定工作范圍，改善調(diào)節(jié)特性，部分負(fù)荷時(shí)不易喘振。 為提高制冷循環(huán)的經(jīng)濟(jì)性，節(jié)約能源和制取低蒸發(fā)溫度下的冷量，本方案采用節(jié)能型雙級(jí)離心式壓縮制冷循環(huán)，工藝流程中帶有“中間省功器”。 離心式制冷機(jī)與其它幾種類(lèi)型的制冷機(jī)相比，具有轉(zhuǎn)速高，制冷量大，蒸發(fā)溫度低，機(jī)械磨損小，易損件少，維護(hù)簡(jiǎn)單，連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，振動(dòng)小，運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)組重量輕、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)，同時(shí)采用蒸汽透平驅(qū)動(dòng)離心式制冷壓縮機(jī)，節(jié)能效果明顯。 c）氨壓縮制冷 氨制冷裝置是以氨為制冷劑通過(guò)制冷壓縮機(jī)及輔機(jī)由壓縮、冷凝、節(jié)流、蒸發(fā)四個(gè)過(guò)程組成制冷循環(huán)，為低溫XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 04039181 27 甲醇洗裝置提供冷量。而大連理工大學(xué)低溫甲醇洗工藝雖然技術(shù)指標(biāo)不比國(guó)外技術(shù)差，但鑒于至今尚無(wú)一套利用該技術(shù)的裝置正式投入使用，和林德與魯奇技術(shù)相比缺少實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)，存在著一定的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)該技術(shù)由大連理工大學(xué)提供工藝包，也被德州化肥廠國(guó)產(chǎn)化大化肥項(xiàng)目、渭河化肥廠 20 萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)目、以及湘火炬甲醇項(xiàng)目先后予以采用。經(jīng)改進(jìn)后該技術(shù)采用六塔流程，與林德工藝相似，據(jù)介紹冷負(fù)荷和設(shè)備投資比林 德工藝低 ~10%。系統(tǒng)冷量全部由外部提供，操作調(diào)節(jié)相對(duì)靈活。 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(shè)備在 國(guó)內(nèi)可以設(shè)計(jì)和制造，投資可節(jié)省約 2200 萬(wàn)元。 在甲醇溶劑循環(huán)回路中設(shè)置甲醇過(guò)濾器，除去 FeS、NiS 等固體雜質(zhì)，防止其在系統(tǒng)中積累而堵塞設(shè)備和管道。國(guó)內(nèi)大連理工大學(xué)經(jīng)過(guò)近 20 年的研究，也開(kāi)發(fā)成功了低溫甲醇洗工藝軟件包，并獲得了國(guó)內(nèi)兩項(xiàng)專(zhuān)利。 目前，國(guó)外低溫甲醇洗工藝國(guó)外有林德工藝和魯奇工藝二種流程，二者在基本原理上沒(méi)有根本區(qū)別，而且技術(shù)都很成熟。而且低溫甲醇洗在國(guó)內(nèi)具有豐富的生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)，除部分低溫材料需引進(jìn)外，設(shè)備設(shè)計(jì)和制造等均可在國(guó)內(nèi)解決。 XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 04039181 24 NHD(或 Selexol)溶液對(duì) CO H2S 等均有較強(qiáng)的吸收能力，采用這種技術(shù)可將合 成氣中的 CO2 脫至 %以下，H2S 小于 1ppm，但對(duì) COS 吸收能力差，需增加水解裝置，而且該工藝須將脫硫和脫碳分開(kāi)脫除，使得流程復(fù)雜，另外其溶劑昂貴，吸收能力比甲醇低，因而，溶劑循環(huán)量大，操作費(fèi)用較高，該法的優(yōu)點(diǎn)在于設(shè)備無(wú)腐蝕，可采用碳鋼設(shè)備，整個(gè)工藝投資較少。而且溶劑吸收能力大，循環(huán)量小，能耗省，溶劑價(jià)格便宜，操作費(fèi)用低亦是此法的優(yōu)越性所在。 部分變換的催化劑 裝填量約 51m3，在進(jìn)變換之前水煤氣首先經(jīng)過(guò)氣液分離器、煤氣過(guò)濾器除去氣體中雜質(zhì)和液體，然后經(jīng)過(guò)預(yù)熱器加熱到一定溫度進(jìn)入變換爐。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(lái)，粗煤氣冷凝出來(lái)的工藝?yán)淠汉幸欢ǖ幕覊m，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。兩種工藝各有優(yōu)點(diǎn)： 部分變換的優(yōu)點(diǎn)是由于部分氣體進(jìn)變換爐，氣量少，氣體中水 /汽比高（約 ），變換反應(yīng)推動(dòng)力大，催化劑用量少，其中經(jīng)變換氣體中的有機(jī)硫約 95％以上可轉(zhuǎn)化為H2S； H2/CO 的調(diào)整靠配氣，容易調(diào)整，變換爐及粗煤氣預(yù)熱器設(shè)備?。蝗秉c(diǎn)是有部分粗煤氣不經(jīng)變換，其中的有機(jī)硫未能部分轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫，但是如果采用低溫甲醇洗凈化，有機(jī)硫也能完全脫除。本項(xiàng)目采用的低溫甲醇洗技術(shù)需要 35℃級(jí)的冷量移出反應(yīng)熱，采用氨壓縮制冷工藝流程。 XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 04039181 22 目前世界上大型煤氣化裝置產(chǎn)生的合成氣凈化采用低溫甲醇洗技術(shù)較為普遍；采用 NHD 技術(shù)的裝置很少， NHD凈化大都用于中小型裝置。 NHD 凈化可將 CO2 脫至 %以下， H2S 小于1ppm。該技術(shù)成熟可靠，能耗較低，氣體凈化度高，可將 CO2 脫至 10ppm 以下，H2S 小于 。 脫硫脫碳 從國(guó)內(nèi)外煤氣化裝置中所采用的脫除酸性氣體的工藝來(lái)看，低溫甲醇洗 (Rectisol)和 NHD(或 Selexol)較常見(jiàn)。由于流程短，能耗低，故水煤漿氣化配耐硫變換是最佳選擇。這部分氣量約占總氣量的55%左右，以調(diào)整甲醇合成氣的組成。另外 H2 與 CO 的比例也不能滿足甲醇合成的需要，因而粗煤氣需經(jīng)部分變換調(diào)整 H2/CO、除去多余 COH2S、 COS 等凈化過(guò)程方可進(jìn)行甲醇合成。 2) 凈化工藝技術(shù) a) 凈化工藝技術(shù)概況 采用煤漿氣化工藝生產(chǎn)的粗煤氣除含 CO、 H CO2外，還有少量 H2S、 COS、 CH N2，微量的氯，氨等成分。 g) 灰水處理 現(xiàn)有的生產(chǎn)裝置中灰水處理流程有三種：四級(jí)閃蒸、三級(jí)閃蒸加汽提及二級(jí)閃蒸。每臺(tái)氣化爐日XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 04039181 20 處理煤量為 1651 噸，最大可達(dá) 2021 噸，有 20%的增產(chǎn)能力。 f) 氣化爐規(guī)格 氣化爐的規(guī)格有φ 和φ 兩種，可根據(jù)合成氣規(guī)模確定。三種氣化壓力均已有大型裝置的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。本項(xiàng)目氣化采用激冷流程。 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。由于尚無(wú)大的以煤為原料的 BGL 氣化爐的數(shù)據(jù)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，故上表中仍暫列傳統(tǒng)魯奇爐的數(shù)據(jù)。該技術(shù)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(shí)生成氣中含苯、酚、焦油等一系列難處理的物質(zhì)， 凈化流程長(zhǎng)；尤其是該技術(shù)只能用碎煤不能用粉煤，因而原料利用率低，盡管篩分下來(lái)的粉煤可以配燃煤鍋爐加以利用。此外，該技術(shù)國(guó)內(nèi)支撐率高，生產(chǎn)運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)多，風(fēng)險(xiǎn)少，故推薦做為本項(xiàng)目的氣化工藝技術(shù)。 本裝置的原料煤屬低變質(zhì)長(zhǎng)焰煤，化學(xué)活性良好，灰熔點(diǎn) 1130℃，符合 Texaco 氣化用煤?？衫梅勖?，原料利用率高； 三廢量小，污染環(huán)境輕，廢渣可做水泥原料； 該技術(shù)在世界上已有 7 套裝置運(yùn)行，其中我國(guó)有 4 套；同時(shí) 2021 年，中國(guó)在建的德士古裝置有 7 套。 德士古氣化還有以下優(yōu)點(diǎn)： 單臺(tái)爐處理煤量大，最大日處理煤量 2021 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(shí)，可實(shí)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。該技術(shù)由于是水煤漿進(jìn)料，大量水份要進(jìn)行氣化，因而以單位體積的 (CO+H2)計(jì)的煤耗和氧耗均比 Shell 氣化高。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(jìn)行燃燒和部份氧化反應(yīng)。但從實(shí)際建設(shè)情況看，氣化爐供貨周期不少于 18 個(gè)月，關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率低，使得 Shell 氣化裝置投資高，建設(shè)周期長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)并無(wú)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，因此也加大了投資的風(fēng)險(xiǎn)。 該技術(shù)目前只有國(guó)外兩套以煤為原料大 型裝置在運(yùn)行，用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，工業(yè)化的經(jīng)驗(yàn)不多，技術(shù)須依賴進(jìn)口，國(guó)內(nèi)技術(shù)支撐率低。用 Shell 氣化制甲醇合成氣要增加一套凈化合成氣增壓機(jī)；由于變換氣進(jìn)低溫甲醇洗凈化裝置的壓力低，也造成凈化系統(tǒng)的投資增加。與德士古綜合比較，兩種氣化工藝的噸甲醇煤耗相差不大。采用干粉氣化，氧耗量較低，但需要氮?dú)饷芊?，氣化壓力不能太高；氣化爐（帶廢鍋）結(jié)構(gòu)復(fù)雜龐大；設(shè)備費(fèi)及專(zhuān)利費(fèi)均較高。 國(guó)外大型氣化技術(shù)比較表 項(xiàng) 目 Texaco Shell Lurgi(傳統(tǒng) ) 氣化壓力 ～ ～ 氣化溫度 ℃ 1300～ 1400 1400～ 1600 850 單爐最大能力 噸煤 /天 500～ 2021 2021 600 氣化爐型式 熱壁式、單噴嘴 冷壁爐、四噴嘴 熱壁爐 進(jìn)煤方式 水煤漿濃度 60%泵送 煤粉用氮?dú)廨斔? 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(zhuǎn)化率 % 96— 98 99 90 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(shí)） XXXX 工程科技有限責(zé)任 公司 XXX 煤制烯烴項(xiàng)目 可行性研究報(bào)告 04039181 15 項(xiàng) 目 Texaco Shell Lurgi(傳統(tǒng) ) 氧氣用量 高 (比 Shell爐高 10%) 較低 低 工業(yè)化裝置數(shù) 7 1 多 在中國(guó)已投產(chǎn) /在建的工業(yè)裝置 4/7 0/7 4/0 環(huán)境影響 友好 友好 有污染治理問(wèn)題 投資 (含空分 ) 較低 高 (比 Texaco約高 15%) 較低 國(guó)產(chǎn)化率 高 低 高 建設(shè)周期 較短 長(zhǎng) (比 Texaco爐長(zhǎng)半年以上 ) 較短 Shell 氣化技術(shù) Shell 氣化技術(shù)是荷蘭殼牌公司開(kāi)發(fā)的一種先進(jìn)的氣化技術(shù)，該技術(shù)采用純氧、蒸汽氣化，干粉進(jìn)料，氣化溫度達(dá) 1400～ 1700℃，碳轉(zhuǎn)化率 99%，有效氣體（ CO+H2）90%以上，液態(tài)排渣，采用特殊的水冷壁氣化爐，使用壽命長(zhǎng)。這一系列科研成果得到了化工部科技司、國(guó)家科委的大力支持和技術(shù)鑒定，