年產80萬噸二甲醚及120萬噸甲醇項目可行性研究報告上-資料下載頁

【導讀】自動控制水平和主要控制方案.................錯誤!主要關鍵儀表的確定及要求.................錯誤!

　　

【正文】 型的德士古水煤漿氣化爐相比，硬件投資增加，但軟件投資可節省，相比之下，采用國內有自主知識產權的四噴嘴撞擊流氣化爐總投資低一些。 原化工部 XX潼化肥研究所（現西北化工院）早在 60年代末就已開展水煤漿純氧氣化的研究， 70年代初建立日處理 50噸的氣化裝置。從水煤漿制備、純氧氣化、灰水處理等試驗中取得 工藝流程的優化，最終工藝條件的選擇、設備材料的選擇、自動控制，軟件開發等一系列工程數據。本世紀初該院又開發了焦煤水添加劑的混合煤漿氣化技術，已成功地應用于 油氣 化 裝置的改造，建有工業化裝置，該技術現正在申請國家專利。為配合水煤漿氣化的研究試驗工作，洛陽材料研究所研究制成了水煤漿氣化的耐火磚，原化工部化工機械研究所開發了 二流道、三流道的燒嘴，重慶熱工儀表研究所開發了適于水煤漿氣化的 溫度計等。這一系列科研成果得到了化工部科技司、國家科委的大力支持和技術鑒定，為今后我國水煤漿氣化工程應用奠定了基礎，也為工程設計提供 了基礎數據。 (3)氣化技術的比較與選擇 XXXX煤礦有限公司年產８０萬噸二甲醚及 120萬噸甲醇項目 XXXX 投資咨詢有限責任公司 30 目前，在大型煤氣化過程中主要采用水煤漿氣化（國產化對置式多噴嘴）和 Shell 、 GSP粉煤氣化工藝，現將各種先進氣化技術比較見下表。 大型氣化技術比較表 項目 對置式多噴嘴 Shell GSP 氣化壓力， MPa ～ ～ ～ 氣化溫度 oC 1300～ 1400 1400～ 1600 1400～ 1600 單爐最大能力噸煤 /天 500～ 2020 2020 500～ 2020 氣化爐型式 熱壁式、四噴嘴 冷壁爐、四噴 嘴 冷壁爐、四噴嘴 進煤方式 水煤漿濃度＞ 60%泵送 煤粉用氮氣輸送粒度９０％＜ 90μ m 煤粉用氮氣輸送粒度９０％＜ 90μ m 熱回收方式 激冷、廢鍋 廢鍋 激冷 排渣 液態排渣 液態排渣 液態排渣 碳轉化率％ 96～ 98 ＞ 99 ＞ 99 有效成份（ CO+ H2） 較高＞ 80% 高＞ 90% ＞ 90% 凈化氣中惰性氣含量 ＜ % 5% ５％ 噸甲醇耗煤量（干，馳放氣氫回收時） ～ ～ ～ 氧氣用量 高（比 shell 爐高～ 15%） 較低 中 工業化裝置數 2 1 1 在中國已投產 /在建的工業 2 0/13 0/0 XXXX煤礦有限公司年產８０萬噸二甲醚及 120萬噸甲醇項目 XXXX 投資咨詢有限責任公司 31 裝置 環境影響 友好 友好 友好 投資（含空分） 較低 高（比對置式多噴嘴高～ 15%） 較低 設備國產化率 高 低 低 建設周期 較短 較長（比對置式多噴嘴爐長半年以上） 較短 雖然對置式多噴嘴水煤漿氣化工藝技術的投資較省，但由于XXXX 煤田供給本項目的原料煤灰及灰熔點相對較高，不適宜本項目采用。 粉煤氣化具有煤種適應范圍較廣的特性， Shell 和 GSP的各項技術指標均較相近，但是 Shell工藝的建設投資相對較高，所以本項目推薦采用 GSP 工藝技術。 (4)備煤 該系統由３條生產線組成，每條生產線的加工能力大約煤炭進料總量的７５％，其中兩條生產線處于運行狀態，一條生產線備用。對于密相流給料系統來說，使用二氧化碳作為載氣并且用來為閉鎖料斗加壓。 研磨和干燥系統： 備煤系統包括三臺立式的輥磨機、兩個煤炭料倉、兩個輸送系統，每臺氣化爐各配置一個。第三臺立式的輥磨機可以針對每個煤炭料倉的情況靈活使用。 XXXX煤礦有限公司年產８０萬噸二甲醚及 120萬噸甲醇項目 XXXX 投資咨詢有限責任公司 32 經過預選的粒徑大約為 0－ 50毫米原料煤，送入輥磨機中進行研磨，并在此用熱氣體進行干燥。磨碎的干煤粉被送到分級機進行分級。成品煤粉經下游的過濾器分離，送入干煤倉。 經 過研磨、干燥和分級后的煤粉需達到以下標準：含水量須低于 2%（重量）；粒度： 50%～ 90%＜ 65μ m 100%＜ 200μ m (5)氣化島 氣化島包括兩臺氣化爐，每臺氣化爐都有自己的粉煤給料系統，氣化爐系統包括急冷單元、粗合成氣洗滌單元以及煤渣排放單元。 ★ 粉煤給料系統： 來自干煤倉的經過預處理的粉煤被輸送到氣化爐的密相流給料系統。每條氣化爐輸送線依次由一個常壓煤倉、四個閉鎖料斗和一個給料機容器組成。 粉煤通過氣力輸送方式送到每條氣化線頂部的煤倉。氣化裝置中直接存儲的 粉煤大約能夠滿足兩個小時運行的需要，所以能夠確保對閉鎖料斗進行迅速和連續的裝填。所有流入煤倉的氮氣在排放到大氣之前都利用煤倉的過濾器將其中夾帶的煤粉顆粒清除掉。 為了控制進入氣化爐的粉煤流量，就必須使得粉煤進入一個壓力系統，而該壓力系統的壓力必須高于反應器的壓力。使用四個閉鎖料斗來控制壓力、閉鎖料斗 以 交替方式工作，以便控制給XXXX煤礦有限公司年產８０萬噸二甲醚及 120萬噸甲醇項目 XXXX 投資咨詢有限責任公司 33 料機容器中的粉煤料位。粉煤沉降在煤倉中，而載氣和吹掃氣體則通過煤倉頂部的過濾器排放到大氣中，此時氣體中粉塵的殘余含量低于 50mg/。當閉鎖料斗裝滿時，就用 吹掃氣體（ CO2）加壓，隨后排放到給料機容器中。然后利用給料機容器渦軸中的載氣（ CO2）對粉煤進行局部流化，而粉煤輸送線就安裝在給料機容器中。粉煤以密相流的形式從給料機容器經由喂料線（共三條喂料線）輸送到氣化爐頂部的主燃燒器。粉煤輸送時的懸浮密度大約為 400kg/m3,所以需要的載氣流量很小。必須根據氣化工藝的要求，對提供給氣化爐的粉煤的質量流量進行測量、控制和監視。 給料機容器和氣化爐反應室之間的壓差用來控制粉煤的質量流量。在密相流輸送中，由于粉煤 /載氣混合物的流動阻力比較高，所以粉煤給料系統的壓力需要比 氣化爐的壓力高出 －。 對吹掃氣體（ CO2）和干煤的溫度需要特別注意。所有容器和減壓設備都用熱水 供 熱。 (6)氣化 煤粉、氧氣（純度為 %）和蒸汽通過氣化爐頂部和主燃燒器以并流方式送入氣化爐反應室中。在壓力為 ，溫度高于灰渣熔器融溫度的狀態下發生局部氧化反應，生成含氫氣、一氧化碳等組分的粗合成氣以及流化態液態爐渣。 下游的氣體冷卻段（界區外）中產生的氣體冷凝液重新循環到氣化工段中，用作文丘里洗滌 器 中的洗滌水以及隨后的急冷XXXX煤礦有限公司年產８０萬噸二甲醚及 120萬噸甲醇項目 XXXX 投資咨詢有限責任公司 34 水。排放的急冷水、文丘里洗滌器的溢流水、以及來自灰渣 排放單元的水都被送到黑水處理裝置。經過處理之后，大部分的預清潔 水循環到流程中供以后用作急冷水。其余的水在 車間 外進行進一步的清潔，以便能夠排放到廠外的下水道系統中。 高溫粗合成氣和液態灰渣以并流 的 方式離開氣化爐的反應室，垂 直 朝下流動，直接進入急冷段，粗合成氣在急冷段中通過噴水的方式進行冷卻和飽和。熔融的 灰渣在急冷容器底部的水浴中冷卻，并且最終形 成固體顆粒。 在氣化爐頂部用于煤粉和引火火焰的燃燒的聯合燃燒器，配置了火焰檢測和點火設備。承受高熱 載 荷的燃燒器部件利用燃燒器的冷卻回路進行強制冷卻，該回路包括一個緩沖容 器、一個冷卻器以及冗余的燃燒器冷卻回路（ BCC）泵。 氣化爐的控制是全自動的。一般來說，粗合成氣的產量以及其和下游工藝相關的特性將能夠控制進入氣化爐的煤粉的質量流量。用于氣化的氧氣需求量的初始設定值是由燃料的質量流量來控制的。對于負荷的變化，需要對氧氣 /燃料之比進行精細調節。氣化溫度主要由液態灰渣的特性來決定。 (7)灰渣的處理 從氣化爐急冷段排出的灰渣，經過破渣機掉入裝有水的加壓閉鎖料斗中。掉入的灰渣使得水位上升，當該閉鎖料斗裝滿時， 上部的隔斷閥關閉。經減壓，下部的隔斷閥開啟，灰渣和水排放到灰渣收罐中。 此時來自沖洗容器的水開始一個新的工作周期，對閉鎖料斗進行沖洗，并且重新注水。大部分的灰渣在灰渣接受XXXX煤礦有限公司年產８０萬噸二甲醚及 120萬噸甲醇項目 XXXX 投資咨詢有限責任公司 35 罐中沉降，利用牽引鏈輸送機排放出去?；以欧畔到y攜帶的水被送到黑水處理裝置?；以欧畔到y中所需要的水則從黑水處理裝置循環到沖洗容器。 (8)粗合成氣洗滌系統 急冷段的下游連接了一個粗合成氣洗滌系統。 出急冷段的粗合成氣 在 兩個連續的文丘里洗滌器中和水充分混合，利用旋風分離器將粗合成氣流中的水和固體顆粒脫除。洗滌器工作時采用來自下游氣體冷卻段的氣體冷凝水。洗滌器的排放水直接進入急冷水容器，以便和循環的廢水匯合在一起 再次充當急冷水。 在分離器的下游具有一個緊急減壓功能的快速火炬系 統將粗合成 氣排放到大氣，氣體必須經過燃燒后才能放空。 經過 氣體洗滌系統的粗合成氣進入氣體冷卻系統進行冷卻，除了最終冷卻器（冷卻溫度低于 130 oC,）出來的冷卻水外，氣體冷凝水都被送到氣體冷凝水容器中。大多數的氣體冷凝水作文丘里洗滌器單元的循環水，部分用急冷水泵循環到急冷水噴槍用作冷卻水。 （ 9） 黑水處理 黑水處理裝置包括閃蒸冷卻單元（ 兩 條線路，每條線路都具有一個兩步冷卻系統）和真空泵站、絮凝劑配料站以及沉降池，還包括淤渣容器和用于淤渣脫水的壓 濾機單元、以及帶有循環泵和污水泵的循環水罐和污水罐。 急冷工段的液體產物、來自灰渣排放單元的水、來自文丘里XXXX煤礦有限公司年產８０萬噸二甲醚及 120萬噸甲醇項目 XXXX 投資咨詢有限責任公司 36 洗滌器的洗滌水。經過加壓的黑水首先送到閃蒸容器，將大多數的氣體組分脫除。經過預處理的黑水通過一個沉降池中被清除，并且通過將沉淀物的黑水淤渣進行分離來進行增稠和脫水處理。經過洗滌和干燥的濾餅打包后送到廠外妥善進行廢棄。沉降池中的部分清水（干固體含量少于 %）以及閃蒸冷卻器的冷凝水被收集起來并且補充軟水后重新循環到氣化島。 （１０） 氣化爐規格 氣化爐的工業化規格φ 3000,H=17500,單臺日處理煤量 為2020噸，擬選用兩臺。 （ 1） 國內外工藝技術概況 采用帶增壓膨脹機的分子篩流程及規整填料塔與全精餾制氬技術。八十年代國內開發了帶增壓膨脹機的分子篩流程空分設備（第五代），九十年代中期開發成功了采用規整填料塔與全精餾制氬技術的新一代空分設備（第六代）。從九七年以后國內設計生產的 1000Nm3/ho2以上的空分設備均采用了規整填料塔與全精餾制氬技術，采用這項技術后，對外壓縮流程而言氧的提取率可達到 98%－ %，氬 氣 的提取 率 達到 65%－ 85%，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，優勢顯而易見。 ☆ 產品規格多樣化，尤其是內壓縮國內外已是一種發展趨勢 九十年代中期以后，隨著用戶對空分產品的品種要求，尤其是氧充瓶，要求采用內壓縮，因而小型的高壓內壓縮設備已逐步XXXX煤礦有限公司年產８０萬噸二甲醚及 120萬噸甲醇項目 XXXX 投資咨詢有限責任公司 37 推向市場，使用情況良好。內壓縮流程安全可靠，投資成本及運行成本相對較低，占地面積小。 ★ 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，具有合理調節產量，減少消耗，提高裝置可靠性和降低運行費用的功能。使用計算機能檢測瞬間大量流程數據，并能自動調節設備工況，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，國外最大的空分設備容量已達到 100000Nm3/ho2以上。目前國內已投運的寶鋼５ ＃ 空分單機容量已達 70000 Nm3/ho2等級。 ★ 優化成套設備配置方案，提高綜合性指標 空分設備系統復雜，配套機組多，為保證裝置具有最優性價比，目前國際上一些著名的氣體公司均采用擇優選擇，在全球范圍進行大配套的做法。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，擇優選擇配套設備，保證裝置具有最優性價比。 （２） 空分裝置的選擇 ★ 空分裝置規模 本項目設計能力為年產甲醇 60萬噸并進一步脫水生成 40萬噸 /年的二甲醚產品，相應的氧氣需要量為 60000 Nm3/h 空分設XXXX煤礦有限公司年產８０萬噸二甲醚及 120萬噸甲醇項目 XXXX 投資咨詢有限責任公司 38 備（實際耗氧量 56250 Nm3/h）。擬選擇供氧能力在 30000 Nm3/h的空分裝置兩套，完全可以實現國產化。 ★ 空分裝置流 程 的選擇 空分裝置的工藝流程采用分子篩預凈化、增壓透平膨脹機、全精餾提氬、氧氮產品內壓縮等先進技術。 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點： 由于液氧泵及空氣增壓機取代了價格昂貴的氧氣透平壓縮機，可使投資降低； 液氧泵和空氣增壓