【正文】 目的實(shí)際情況最終選定化學(xué)溶劑吸收法。且由于電廠煙氣中二氧化碳的摩爾含量?jī)H 13% 左右，其分壓不高，因此對(duì)電廠中煙氣的捕集適宜采用化學(xué)吸收法。 不同化學(xué)吸收法的比較化學(xué)吸收法 優(yōu)缺點(diǎn)熱鉀堿法吸收劑相對(duì)易得，吸收劑成本較低；但是 K2CO3 吸收 CO2 速率較慢，常壓下不適用于電廠煙氣捕集，且溶液對(duì)設(shè)備的腐蝕性較大。氨容易再生，并可得到高純度的CO 2，所得副產(chǎn)品NH 4HCO3是我國(guó)農(nóng)業(yè)上廣泛應(yīng)用的氮肥，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。醇胺法 醇胺法吸收速率快、吸收效率高，工藝發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)成熟。 首先熱鉀堿法在常壓下吸收二氧化碳速率緩慢，對(duì)煙氣加壓后有較好的吸收效果，考慮到吸收的煙氣量巨大，如采用加壓吸收，能耗太大，操作成本太高，因此不適宜本項(xiàng)目。醇胺法雖然存在一定的降解與腐蝕性，但是可以通過(guò)向吸收劑中添加緩蝕劑釩酸鈉來(lái)緩解其對(duì)設(shè)備的腐蝕；通過(guò)加入抗氧化劑亞硫酸鈉、醋酸銅來(lái)有效降低醇胺吸收劑的降解問(wèn)題。 吸收劑的選擇不同的醇胺溶液在相同的濃度對(duì)二氧化碳的脫除率不同，一下是各種醇胺溶液對(duì)二氧化碳的脫除率的差異，見下圖。 捕集技術(shù)的確定結(jié)合二氧化碳的捕集路線和捕集法的比較，本項(xiàng)目選擇采用燃燒后捕集，以醇胺法50kt/a 二氧化碳捕集及 35kt/a 甲醇合成可行性研究報(bào)告17吸收二氧化碳，吸收劑采用一乙醇胺（MEA）。富氧燃燒，燃燒前脫碳以及化學(xué)鏈燃燒技術(shù)都需要對(duì)原電廠本身進(jìn)行較大的改進(jìn)，不適用于本項(xiàng)目，因此采用燃燒后捕集。而化學(xué)吸收法具有吸收速度快、吸收能力強(qiáng)、處理量大的優(yōu)點(diǎn)。(3) 考慮到醇胺法具有吸收速率快，吸收效率高，發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)，技術(shù)成熟易行等優(yōu)點(diǎn)。(4) 吸收劑的選擇。考慮到本項(xiàng)目對(duì)二氧化碳的脫除率在80%以上，綜合考慮選擇一乙醇胺(MEA) 作為吸收劑。50kt/a 二氧化碳捕集及 35kt/a 甲醇合成可行性研究報(bào)告18第六章 甲醇合成技術(shù)因本項(xiàng)目的原料為捕集的二氧化碳，即原料路線已經(jīng)確定。以下將主要對(duì)主流反應(yīng)器和催化劑進(jìn)行介紹比較以及篩選。 反應(yīng)器的選擇甲醇合成反應(yīng)器的類型很多，很難將其準(zhǔn)確分類。 主流反應(yīng)器的介紹ICI冷激型反應(yīng)器ICI 冷激型甲醇合成塔是針對(duì)使用 51—1 型銅基催化劑的時(shí)空產(chǎn)率低、催化劑用量大、床層控溫困難、催化劑易失活等缺陷而開發(fā)的一種絕熱型軸向流動(dòng)的低壓合成反應(yīng)器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由塔體、噴頭、菱形分布器等組成。根據(jù)規(guī)模大小，反應(yīng)器一般有 3—6 個(gè)床層，典型的是 4 個(gè)，上面 3 個(gè)為分開的軸向流床，最下方為軸一徑向流床，在 5 MPa、 230 一 270℃條件下合成甲醇。50kt/a 二氧化碳捕集及 35kt/a 甲醇合成可行性研究報(bào)告19該類反應(yīng)器的缺點(diǎn)是：①床層溫度隨其高度的變化而不同，床層溫度波動(dòng)較大，致使不同高度的催化劑活性不同，催化劑的整體活性不能有效發(fā)揮，其時(shí)空產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)較低；溫度控制不好時(shí)，易導(dǎo)致催化劑局部過(guò)熱而影響催化劑的使用壽命；②反應(yīng)器結(jié)構(gòu)松散，出口的甲醇濃度低，導(dǎo)致大部分原料氣不能參與合成反應(yīng)，必須保持 10倍左右的循環(huán)氣量，壓縮功能耗高(約占總能耗的 24％)，同時(shí)相同產(chǎn)能的反應(yīng)器體積比Lurgi 反應(yīng)器大，其一次性投資也比 Lurgi 的多；③ 能源利用不合理，不能回收反應(yīng)熱，產(chǎn)品綜合能耗較高；④催化劑時(shí)空產(chǎn)率不高，用量大。該反應(yīng)器采用管殼式結(jié)構(gòu)，操作條件是：壓力 —7 MPa，溫度 230～255℃ 。2 種氣體分別呈軸向流動(dòng)。這種合成塔溫度幾乎是恒定的，從而有效地抑制了副反應(yīng)，延長(zhǎng)了催化劑的使用壽命。根據(jù)國(guó)內(nèi)應(yīng)用的情況來(lái)看，大部分催化劑均可使用，對(duì)生產(chǎn)影響不大。該反應(yīng)器的缺點(diǎn)是：其殼體和管板、反應(yīng)管之間采用焊接結(jié)構(gòu)，為消除熱應(yīng)力，對(duì)塔體的制造、材料要求均比較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大，維護(hù)成本高；因采用列管式，列管占用了反應(yīng)器大量的空間，使得催化劑的裝填量?jī)H占反應(yīng)器的 30％；由于管內(nèi)外傳熱溫差較小，所需傳熱面積大，比冷面達(dá) 125 m2／m 3；該反應(yīng)器用副產(chǎn)蒸汽直接從催化劑床層移熱，由于受蒸汽壓力限制，在催化劑后期難以提高使用溫度；限于列管長(zhǎng)度，擴(kuò)大生產(chǎn)時(shí)，只能增加列管數(shù)量，擴(kuò)大反應(yīng)器的尺寸，生產(chǎn)操作彈性較小。反應(yīng)器內(nèi)裝有 1 個(gè)直徑較小的內(nèi)膽用以改變物料流向，在其中心，軸向安裝 1 個(gè)帶外殼的集束管，用于收集反應(yīng)后的氣體，外殼開有直徑小于催化劑顆粒的小孔，收集的反應(yīng)氣沿徑向從外殼上50kt/a 二氧化碳捕集及 35kt/a 甲醇合成可行性研究報(bào)告20的小孔流入，管束內(nèi)通過(guò)反應(yīng)后的高溫氣體。冷卻管束為雙層同心管，沸水從內(nèi)管導(dǎo)人內(nèi)外管間的環(huán)隙吸引反應(yīng)熱后生成高壓蒸汽驅(qū)動(dòng)蒸汽透平。鍋爐給水從爐底通人冷卻管，產(chǎn)生的蒸汽匯集在蒸汽室內(nèi)。反應(yīng)器外形為圓筒狀，有上下 2 個(gè)端蓋，下端蓋可以拆卸，以便于將中心集氣管抽出，使催化劑裝填和內(nèi)部設(shè)施檢修更加方便。其缺陷是：催化劑床層的溫度難以控制，沿徑向離冷卻管越遠(yuǎn)的催化劑越容易出現(xiàn)因局部過(guò)熱現(xiàn)象，從而產(chǎn)生石蠟、氨、甲胺等，使粗甲醇的雜質(zhì)含量增高。催化劑填充在管殼段，反應(yīng)熱傳給管外的沸水，以蒸汽的形式回收熱量，通過(guò)調(diào)節(jié)蒸汽壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)催化床的等溫分布。為了解決 Lurgi 反應(yīng)器的壁效應(yīng)問(wèn)題，將原反應(yīng)器的列管從 38 根增加到 44 根，高度不變，改變了床層內(nèi)徑與催化劑顆粒直徑之比，在相同產(chǎn)能時(shí)，反應(yīng)器體積較小，可節(jié)約設(shè)備投資。 甲醇反應(yīng)器的選擇因素反應(yīng)器的選擇應(yīng)該考慮以下幾方面的因素。這就是不同的廠家對(duì)同一類型反應(yīng)器的使用效果不一樣的主要原因舊 J。有的反應(yīng)器側(cè)重于節(jié)能，有的反應(yīng)器側(cè)重于反應(yīng)器的單產(chǎn)擴(kuò)大，有的側(cè)重于降低產(chǎn)品副產(chǎn)物，還有的側(cè)重于裝置結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約用地。(3) 裝置規(guī)模有的反應(yīng)器比較適用于小規(guī)模生產(chǎn)，從小規(guī)模放大到若干倍，需要解決的工程問(wèn)題比較多；有的反應(yīng)器則適用于大規(guī)模生產(chǎn)，符合規(guī)模經(jīng)濟(jì)，將大反應(yīng)器縮小50kt/a 二氧化碳捕集及 35kt/a 甲醇合成可行性研究報(bào)告21若干倍，同樣會(huì)遇到工程問(wèn)題，并可能導(dǎo)致生產(chǎn)成本上升。(5) 投資及可獲得性選擇國(guó)外反應(yīng)器，具有使用廠家多，技術(shù)成熟，制造經(jīng)驗(yàn)豐富，運(yùn)行比較可靠，但一般來(lái)說(shuō)投資比較高。因我國(guó)的原料特點(diǎn)，新開發(fā)的反應(yīng)器大多適用于以煤或重油為原料的裝置，生產(chǎn)規(guī)模一般較小，但具有技術(shù)支持方便，價(jià)格便宜，比較適用中國(guó)國(guó)情等特點(diǎn)?？晒?jié)省投資，反應(yīng)器技術(shù)也相對(duì)先進(jìn)。 催化劑的選擇現(xiàn)今用于二氧化碳加氫合成甲醇的催化劑還沒(méi)有工業(yè)化，性能上也有待改進(jìn)，可獲取的資料很少，在此不一一比較。西南院的甲醇催化劑催化劑在多套甲醇裝置上取得良好的效果，因此選用其開發(fā)的催化劑。 XNC98催化劑參數(shù)直徑(mm) 高 (mm) 堆密度Kg/L 徑向抗壓碎強(qiáng)度(N/cm)5 5 — ≥20050kt/a 二氧化碳捕集及 35kt/a 甲醇合成可行性研究報(bào)告22第七章 CCSamp。因二氧化碳的捕集量小，不適合用于儲(chǔ)存，本項(xiàng)目將其全部用于甲醇的合成。以下將對(duì)集成方案的四個(gè)主要的部分進(jìn)行簡(jiǎn)要的介紹。電廠煙道氣經(jīng)過(guò)預(yù)處理脫硫后，通過(guò)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入 MEA 吸收塔的下部，從下向上流動(dòng)，與從上而下流動(dòng)的 MEA 貧液逆流接觸，煙氣中的 CO2 與吸收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而形成弱聯(lián)結(jié)化合物，脫除了 CO2 的煙氣從吸收塔上部被排出吸收塔，而吸收了 CO2 的吸收劑富 CO2 吸收液(簡(jiǎn)稱富液)經(jīng)富液泵抽離吸收塔，在貧富液熱交換器中與貧 CO2 吸收液(簡(jiǎn)稱貧液 )進(jìn)行熱交換后，被送入再生塔中解吸再生。再生塔底的貧液在貧液泵作用下，經(jīng)過(guò)貧富液換熱器換熱、貧液冷卻器冷卻到所需的溫度，從吸收塔頂流入，進(jìn)行下一次的吸收。因?yàn)?MEA 與 CO2 反應(yīng)生成比較穩(wěn)定的氨基甲酸鹽，反應(yīng)式(2)比反應(yīng)式(1)要快得多，所以總反應(yīng)式可以寫為：CO2 + 2HOCH2CH2NH2 + H2O = HOCH2CH2HNCOO－ + HOCH2CH2NH3+ (4)由總反應(yīng)式可看出，乙醇胺吸收 CO2 時(shí)將會(huì)受到熱力學(xué)的限制 .即 1 mol 醇胺最大的吸收能力為 mol 的 CO2。氮?dú)夂脱鯕獾暮繕O少，但會(huì)在反應(yīng)器里面富集不利于反應(yīng)，隨著時(shí)間的推移需要馳放。尤其是我們工藝中氫氣的含量較高循環(huán)量偏高的情況。預(yù)處理工段分三級(jí)壓縮，將二氧化碳加壓至 4MPa 然后冷凝馳放氮?dú)夂脱鯕?。三?jí)壓縮機(jī)后都設(shè)有冷凝器和氣液分離器，以進(jìn)行級(jí)間冷卻并除去絕大部分的水。三臺(tái)壓縮機(jī)的壓縮比相等使能耗最低。包含加氫反應(yīng)器，氧化鋅脫硫塔，反應(yīng)器，出口氣與原料氣的換熱器、出口氣冷卻器、循環(huán)氣壓縮機(jī)、混合器、氣液分離器。出口氣體經(jīng)換熱器換熱后冷卻送入氣液分離器進(jìn)行氣液分離，分離后粗甲醇送往精餾車間，循環(huán)氣送回循環(huán)壓縮機(jī)。對(duì)常規(guī)雙塔精餾工藝作如下改進(jìn)，精餾段主要設(shè)備由兩個(gè)塔構(gòu)成，第一個(gè)為常壓塔，我們將第二個(gè)塔改為加壓塔。將回收的甲醇（和粗甲醇的濃度相當(dāng)）送回常壓塔精餾。50kt/a 二氧化碳捕集及 35kt/a 甲醇合成可行性研究報(bào)告26第八章 廠址選擇綜合比較原料來(lái)源、運(yùn)輸條件、優(yōu)惠政策、基礎(chǔ)設(shè)施、社會(huì)效益等等方面，本廠廠址擬定于重慶市長(zhǎng)壽化工園區(qū)。后續(xù)制取甲醇需用到原料氣氫氣，而氫氣不適合長(zhǎng)距離運(yùn)輸，長(zhǎng)壽化工園區(qū)巴斯夫 MDI 一體化項(xiàng)目富余氫氣，可以作為本項(xiàng)目的原料。圖 長(zhǎng)壽化工園區(qū)的地理位置50kt/a 二氧化碳捕集及 35kt/a 甲醇合成可行性研究報(bào)告27 便捷的的交通圖 長(zhǎng)壽化工園區(qū)的交通運(yùn)輸圖公路 上海經(jīng)重慶至成都、福州經(jīng)重慶至成都兩條高速公路從長(zhǎng)壽穿過(guò)，渝長(zhǎng)高速公路晏家互通式立交橋在園區(qū)北區(qū)內(nèi)。從重慶南岸區(qū)茶園到涪陵的 I 級(jí)快速通道茶涪路寬 16 米。長(zhǎng)壽長(zhǎng)江大橋已于 2022 年 10 月開通，北接 319 國(guó)道，跨越長(zhǎng)江，經(jīng)江南鋼城與茶涪路連通，可直達(dá)重慶主城，作為園區(qū)江南鋼城的聯(lián)系通道。兩橋?qū)㈥碳覉@區(qū)江南鋼城區(qū)和綜合加工區(qū)及長(zhǎng)壽主城連接成環(huán)狀通道。渝懷鐵路長(zhǎng)壽客貨火車站近期貨運(yùn)能力為 1100 萬(wàn)噸/年，遠(yuǎn)期貨運(yùn)能力可達(dá) 2400 萬(wàn)噸/ 年。正在規(guī)劃的渝利鐵路從園區(qū)綜合加工區(qū)西側(cè)通過(guò)。已于2022 年 8 月建成江南鋼城的專用鐵路線，該線將從渝懷鐵路王家壩站接入，全長(zhǎng) 3 公里。構(gòu)成渝黔、渝懷兩條國(guó)家鐵路間的重慶市東環(huán)城鐵路聯(lián)線。一個(gè)固體泊位碼頭，年吞吐能力 150萬(wàn)噸/ 年。集裝箱碼頭和滾裝船碼頭已開工建設(shè)，已建成的車渡碼頭可滿足滾裝船碼頭的需要?？偼ㄟ^(guò)能力超過(guò) 1000 萬(wàn)噸，可實(shí)現(xiàn)江海聯(lián)運(yùn)。打鼓堡作業(yè)區(qū)為件雜貨和集裝箱作業(yè)區(qū)，共 6 個(gè)泊位（其中集裝箱 2 個(gè)泊位），通過(guò)能力 550 萬(wàn)噸/年；盤子石作業(yè)區(qū)為件雜貨作業(yè)區(qū)， 7 個(gè)泊位，通過(guò)能力 420 萬(wàn)噸/年；臘月磧作業(yè)區(qū)為件雜貨作業(yè)區(qū)， 2 個(gè)泊位，通過(guò)能力 120萬(wàn)噸。 原料及產(chǎn)品運(yùn)輸氫氣的運(yùn)輸氫氣常溫下是氣體，運(yùn)輸必須采用有壓力的設(shè)備，考慮到本項(xiàng)目的廠址和原料產(chǎn)地同屬一個(gè)工業(yè)園區(qū)，距離近，為了持續(xù)穩(wěn)定的原料輸送，擬采用管道輸送氫氣。園區(qū)交通便利，可供選擇的運(yùn)輸方式有鐵路運(yùn)輸、公路運(yùn)輸以及水路運(yùn)輸；渝涪高速和長(zhǎng)江貫穿園區(qū)，渝利渝懷鐵路鐵路圍繞園區(qū)。 優(yōu)惠政策三峽庫(kù)區(qū)優(yōu)惠政策(1) 三峽庫(kù)區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展基金支持政策。(2) 國(guó)家開發(fā)銀行將給予重慶 550 億元政策性貸款，其中三峽庫(kù)區(qū)將獲得 200 億元政策性貸款，專門用于解決庫(kù)區(qū)產(chǎn)業(yè)空虛，化解就業(yè)矛盾。 西部大開發(fā)優(yōu)惠政策企業(yè)屬于非限制類產(chǎn)業(yè)的內(nèi)外資企業(yè)，在 2022 年前減按 15％的稅率征收企業(yè)所得稅。(2) 增值稅自實(shí)現(xiàn)銷售之日起，第一年按總額的 10%、第二至第三年年按總額的5%、第四至第五年按總額的 2%獎(jiǎng)勵(lì)。 建廠條件 自然條件地理位置長(zhǎng)壽位于重慶的中部，地處北溫帶。地形地勢(shì)長(zhǎng)壽區(qū)屬川東平行嶺谷弧褶皺低山丘陵區(qū)。中部是寬緩的丘陵平壩。中偏西側(cè)明月山（西山），頂部有石灰?guī)r出露，成兩側(cè)山脊突兀中間低凹的一山二嶺一槽，山嶺海拔 500900 米，白云山峰 1034 米，為全區(qū)最高峰。三山之間丘陵波狀起伏，丘坡梯土層層，丘間沖田密布。長(zhǎng)江南岸范圍窄小，南端五堡山聳峙如屏，崗巒起伏，沿江是丘陵。海拔多在 300 米以上。場(chǎng)地內(nèi)及附近無(wú)斷層通過(guò)，基巖裂隙發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單，無(wú)滑坡、地陷等不良地質(zhì)現(xiàn)象，為簡(jiǎn)單場(chǎng)地。 水文資料長(zhǎng)壽區(qū)內(nèi)有 1 江、2 湖、3 河、13 溪、104 座水庫(kù)。長(zhǎng)江橫貫長(zhǎng)壽區(qū)，由西北面扇沱鄉(xiāng)入境，至南面黃草峽出境，流長(zhǎng)，并于境內(nèi) 12 條小溪溝構(gòu)成灌溉網(wǎng)。城市區(qū)境內(nèi)長(zhǎng)江平均含沙量為 806g/m3，多年平均徑流量約為 11400m3/s。河流全長(zhǎng) ，流域面積 3280km2，河口多年平均流量 54m3/s。 氣候條件常規(guī)氣象參數(shù)如下：氣溫年平均氣溫 ℃極端最高氣溫 ℃極端最低氣溫 ℃最熱月月平均氣溫 ℃最冷月月平均氣溫 ℃濕度1～2 月平均相對(duì)濕度 ％7～8 月平均相對(duì)濕度 ％年平均相對(duì)濕度 ％（℃）月最大相對(duì)濕度 83％月最小相對(duì)濕度 71％最大相對(duì)濕度 100％氣壓年平均氣壓 年極端最高氣壓 年極端最低氣壓 風(fēng)速年平均風(fēng)速 年最大風(fēng)速 (離地面 10 米)風(fēng)壓 333Pa(離地面 10 米)。供電、公用工程由法國(guó)達(dá)爾凱集團(tuán)，重慶長(zhǎng)揚(yáng)熱能有限責(zé)任公司合資建設(shè)的熱電聯(lián)供項(xiàng)目，總投資32億人民幣。二期建設(shè)1臺(tái)220噸/小時(shí)燃煤鍋爐、1臺(tái)25 兆瓦發(fā)電機(jī)組。 其他 園區(qū)還有化學(xué)危險(xiǎn)品儲(chǔ)運(yùn)公司、化工專業(yè)維修企業(yè)、化工機(jī)械制造企業(yè)、化工消防站等生產(chǎn)配套，極為方便。廠址交通運(yùn)輸便利；基礎(chǔ)設(shè)施功能完備；工業(yè)基礎(chǔ)雄厚，門類齊全，綜合配套能力強(qiáng)；科技教育力量雄厚，人才相對(duì)富集；能源供應(yīng)的保障程度高，因此是一個(gè)較理想的廠址