【正文】 %，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。 產品規(guī)格多樣化，尤其是內壓縮國內外已是一種發(fā)展趨勢九十年代中期以后，隨著化工裝置對空分產品的品種的要求，大中型空分的高壓內壓縮流程已逐步占領市場，使用情況良好。209。使用計算機能檢測瞬間大量工藝數據，并能自動調節(jié)設備工況，使產品產量、純度、壓力保持在設定的范圍及指標內。 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。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。 空分裝置規(guī)模本項目設計能力為年產甲醇180萬噸，相應的氧氣需要量為204421Nm3/h。209。內壓縮流程是現今國內外空分裝置普遍采用的先進的工藝流程，內壓縮流程具有以下幾個主要優(yōu)點：由于用液氧泵取代了價格昂貴的氧氣透平壓縮機，可使投資降低；液氧泵備品配件比氧壓機的備品配件價格低，且運行安全可靠，易于操作，因而可使維護保養(yǎng)成本降低；使用液氧泵內壓縮后，可防止烴類在冷凝蒸發(fā)器內聚集，因此安全性更好，裝置也更可靠；增壓機可以和原料空壓機合拼成為一個機組，因而占地減少、安裝費用省、操作方便、控制簡化?？諝庋h(huán)是用高壓空氣來復熱高壓液氧和高壓液氮產品（根據需要），液氧、液氮根據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。由于被壓縮的氮氣來自冷箱。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。目前，國內外大型空分裝置基本上采取增壓透平膨脹或全低壓透平膨脹、氮水預冷、分子篩吸附、內壓縮（液氧）工藝流程。從技術上來說都是安全、可靠、先進、節(jié)能的。膨脹前后的空氣產生焓降，可為空分裝置提供一定的冷量。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。如：德州40000 Nm3/h空分即將開車、安慶、湖北48000 Nm3/h空分已通過基礎設計審查。全廠設統(tǒng)一的儀表空氣和工廠空氣管網。全廠需用的氮氣氮氣氮氣3由空分裝置提供，設統(tǒng)一的氮氣管網。 技術來源及引進意見根據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。3）硫回收采用Linde的Clinsulf硫回收工藝技術，購買工藝軟件包或基礎工程設計，詳細設計由國內完成。 引進工藝包和基礎設計209。 引進關鍵設備和材料209。5）甲醇精餾設計，設備和材料全部依靠國內。7）空分裝置由國內合資空分設備制造廠成套供貨。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。用于煤漿氣化的磨機現在有兩種，棒磨機與球磨機；棒磨機與球磨機相比，棒磨機磨出的煤漿粒度均勻，篩下物少。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。為了節(jié)約水源，凈化排出的含少量甲醇的廢水及甲醇精餾廢水均可作為磨漿水。煤漿由煤漿槽經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。離開氣化爐反應段的熱氣體和熔渣進入激冷室水浴，被水淬冷后溫度降低并被水蒸汽飽和后出氣化爐；氣體經文丘里洗滌器、碳洗塔洗滌除塵冷卻后送至變換工段。氣化爐及碳洗塔等排出的洗滌水（稱為黑水）送往灰水處理。從氣化爐和碳洗塔排出的高溫黑水分別進入各自的高壓閃蒸器，經高壓閃蒸濃縮后的黑水混合，經低壓、兩級真空閃蒸被濃縮后進入澄清槽，水中加入絮凝劑使其加速沉淀。閃蒸出的高壓氣體經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。洗滌塔給料槽的水經給料泵加壓后與高壓閃蒸器排出的高溫氣體換熱后送碳洗塔循環(huán)使用。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蒸汽過熱器與甲醇合成及變換副產的中壓蒸汽換熱、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)。氣液分離器分離出來的低溫冷凝液經汽提塔用高壓閃蒸氣和中壓蒸汽汽提出溶解在水中的COH2S、NH3后送洗滌塔給料罐回收利用；汽提產生的酸性氣體送往火炬。1）吸收系統(tǒng)本裝置采用的吸收系統(tǒng)，用來處理經過變換和熱回收后的氣體，經過甲醇吸收凈化后的原料氣，作為甲醇合成的新鮮氣。凈化氣中CO2含量小于3%，H2S+COS。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。為減少H2和CO損失，從高壓閃蒸槽閃蒸出的氣體加壓后送至變換氣二級冷卻器前與變換氣混合，以回收H2和CO。2）溶液再生系統(tǒng)從高壓閃蒸器上部和底部分別產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。高壓閃蒸器上部的無硫甲醇富液不含H2S從塔上部進入，在塔頂部降壓膨脹。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。分離出的酸性氣體去硫回收裝置。甲醇水分離器由再沸器提供。塔底出來的甲醇含量小于300ppm的廢水送水煤漿制備工序或去全廠污水處理系統(tǒng)。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。4）硫回收來自低溫甲醇洗得富含硫化氫的酸性氣體進Clinsulf中進行硫回收。硫化氫進行氧化反應所需氧氣由空氣風機提供?？諝獾牧髁渴歉鶕嵝詺怏w的流量和硫化氫在其中的濃度兩個因素來確定。Clinsulf反應器由兩個反應段組成。第二段的催化劑床層是要經過冷卻的。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。液化后的硫在后續(xù)的分離器中分離而達到回收單質硫的目的。 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。粗甲醇從甲醇分離器底部排出，經甲醇膨脹槽減壓釋放出溶解氣后送往甲醇精餾工段。甲醇合成水冷反應器副產中壓蒸汽經變換過熱后送工廠中壓蒸汽管網。精餾系統(tǒng)由預精餾塔、加壓塔、常壓塔組成。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泵送入貯存系統(tǒng)。在常壓塔下部設有側線采出，采出甲醇、乙醇和水的混合物，由汽提塔進料泵送入汽提塔，汽提塔塔頂液體產品部分回流，其余部分作為產品送至精甲醇中間槽或送至粗甲醇貯槽。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。原料空氣經自潔式空氣過濾器除去灰塵及其它機械雜質?？諝庾韵露洗┻^空氣冷卻塔，在冷卻的同時，又得到清洗。經空冷塔冷卻后的空氣進入交替使用的分子篩純化器空氣中的二氧化碳、碳氫化合物和水分被吸附。純化器的切換周期約為46小時，定時自動切換。另外一股進入空氣增壓機，然后一部分進入高壓板式換熱器，冷卻后進入增壓透平膨脹機，增壓膨脹后空氣進入下塔精餾?？諝饨浵滤醪骄s后，獲得富氧液空、純液氮，富氧液空經過冷器過冷后節(jié)流進入上塔。在下塔頂部抽取的液氮，大部分經高壓液氮泵壓縮后進入高壓板式換熱器，在其中被氣化復熱后送至用戶，其余液氮經過冷器過冷后出冷箱，進入液氮貯罐。從上塔頂部得到低壓氮氣，經過冷器、高壓板式換熱器復熱后出冷箱，進入產品氮壓機。從上塔中部抽取一定量的氬餾份送入粗氬塔，粗氬塔在結構上分為兩段，第二段氬塔底部的回流液經液體泵送入第一段頂部作為回流液，%Ar，2ppm O2的粗氬，送入精氬塔中部，%Ar的精液氬作為產品抽出送入貯槽。工藝流程圖見附圖4。所選用的DCS系統(tǒng)是整個工廠管理和控制系統(tǒng)的一部分，現場儀表檢測所得各種工藝參數通過現場監(jiān)視和控制站連到總線上，實時數據可通過網絡接口連接到工廠數據管理網上。ESD主要用于氣化工藝系統(tǒng)安全聯鎖和全廠聯鎖。順序控制例如鎖渣罐順控也將在DCS中完成。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。在壓縮機廠房內設置現場小型控制室，安裝壓縮機組隨機配套儀表盤和開車用DCS操作站。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。氧氣是帶強氧化性的極危險介質。所以，煤氣化工藝過程為高度易燃易爆連續(xù)生產過程，PDP開發(fā)商定為TUV5~6級安全等級，生產線布置在敞開式的框架內，防爆等級為II區(qū)T4組。本裝置甲醇單條生產線的能力很大。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。裝置的生產過程存在固體物料，需要選用測量和控制固體物料的儀表。**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。并對一些順序控制過程如氣化爐渣鎖排渣過程進行程序控制。不重要的工藝參數，其設定點不經常調整的參數，采用就地顯示和控制儀表。甲醇裝置的安全聯鎖系統(tǒng)主要包括氣化工藝安全聯鎖和全廠聯鎖，將由獨立于分散控制系統(tǒng)（DCS）的緊急停車系統(tǒng)（ESD）完成。系統(tǒng)能區(qū)分第一事故，并發(fā)出聲光報警。蒸汽透平驅動的壓縮機組檢測和控制系統(tǒng)包括速度控制、防喘振控制等將采用壓縮機專用監(jiān)測控制系統(tǒng)來完成，并可將壓縮機的轉速、軸溫、軸振動、軸位移進行數據處理，傳送到全廠機械管理系統(tǒng)。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。所有現場儀表是全天候的，最低相當于IP54的要求。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。壓力或差壓變送器將采用智能型電容式或擴散硅式。用于儀表吹掃的管線采用轉子流量計，用于原料和產品的計量采用容積式流量計，甲醇產品的灌裝計量用質量流量計。d) 液位儀表甲醇裝置所有帶壓設備液位測量當量程不大于1500mm且潔凈的介質將采用浮筒液位計,浮筒液位計不適用之場合將采用差壓變送器,對于具有腐蝕、結晶、易氣化和帶懸浮物的液體液位則采用隔膜密封法蘭式差壓變送器。渣水介質液位測量采用射頻導納式液位計。e) 分析儀表洗滌后的合成氣中CO、COCH4和CO變換出口的CO氣體分析、循環(huán)合成氣分析和低溫甲醇洗脫除的酸性氣體出口CO2氣體分析將采用紅外線吸收型分析儀，硫磺回收的H2S氣體分析將采用紫外線型分析儀。其它分析如CH3OH分析儀、電導率儀和PH計將被用在適當場合。f) 調節(jié)閥和切斷閥調節(jié)閥通常使用氣動薄膜型，一般用途采用截止閥。其中氣化工段的渣閥選用特殊材質和型式的調節(jié)閥。電磁閥用于控制調節(jié)閥的氣動信號，在聯鎖發(fā)生時使調節(jié)閥動作到安全位置。氧氣切斷閥可考慮采用柱塞閥的可能性。g) 有毒和可燃氣體分析由于裝置存在CO、H2S、HNHCH3OH等有毒和可燃氣體的可能，因此，在現場設置檢測有毒和可燃氣體濃度儀表，將信號傳送到在控制室設置的氣體報警系統(tǒng)盤上，并按需要將信號引入DCS系統(tǒng)。 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。甲醇裝置對一般的控制參數進行單回路PID反饋控制，部分較重要的參數采用比值控制、串級控制和選擇控制，對特別重要的工藝過程設計復雜控制系統(tǒng)，如德士古氣化爐的氣化氣組分分布狀態(tài)與燃燒控制、氣化爐氧/煤比控制、水煤漿質量流量的測量和控制、甲醇H2/CO比控制、甲醇合成塔的廢鍋汽包壓力與反應溫度的控制、工業(yè)自動分析數據處理和控制，這些都將在DCS中完成，并隨著裝置的運行情況探求出裝置的優(yōu)化控制條件。氧氣調節(jié)閥和切斷閥必須按照相應標準嚴格選用。DCS系統(tǒng)應有同類工廠長期運行業(yè)績，操作使用和編程容易、方便。ESD系統(tǒng)保持與DCS系統(tǒng)獨立，輸入元件和儀表單獨設置，重要聯鎖采用雙重元件或三重元件，采用2/3邏輯。裝置設計經防火認證的可燃和有毒氣體檢測系統(tǒng)。儀表氣源設計3重保安。本設計選用可靠的儀表材料，如儀表閥門、電纜、接線箱等，精心進行儀表安裝設計，設計可靠的儀表接地系統(tǒng)。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等則引入DCS系統(tǒng)集中監(jiān)視和控制。DCS與設備成套供貨儀表的分界在儀表或成套儀表盤的外接線端子，ESD與設備成套供貨儀表間互相提供隔離的無源干接點。 空分和熱電站隨機成套儀表按照設備制造商的標準選用。估計UPS容量為150x3 KVA。用量： ～6000Nm3/h。儀表氣源一般使用空分裝置干燥空氣，設立壓縮空氣站作備用，并作為開車期間的氣源。 儀表保溫伴熱需要低壓水蒸氣。絕大部分靜止設備國內完全可以制造，