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1、1 1 大唐煤化工项目大唐煤化工项目 鲁奇三合一装置工艺概况鲁奇三合一装置工艺概况 2 2 一、三合一装置简介一、三合一装置简介 3 3 LurgiLurgi技术技术气体净化气体净化甲醇合成甲醇合成MTPMTP 专利专利Rectisol Rectisol OxyClaus OxyClaus LTGT LTGT Mega MethanolMTP 产量产量合成气： 合成气：18417t/d18417t/d CO2CO2气：气：6778t/d6778t/d 液态硫：液态硫：116.5t/d116.5t/d 精甲醇：精甲醇： 5000.3t/d5000.3t/d 丙烯：丙烯：1423.9t/d1423
2、.9t/d 乙烯：乙烯：69.6t/d69.6t/d LPGLPG：109.1t/d109.1t/d 汽油：汽油：546.7t/d546.7t/d 三合一装置是指大唐国际引进德国鲁奇公司的三项专利 技术：低温甲醇洗脱硫脱碳工艺、百万吨级甲醇合成工 艺和甲醇制丙稀MTP工艺 （Methanol to Propylene） 的总称，同时包括CO变换单元。其中甲醇制丙烯装置为 目前世界上首套工业化装置 4 三合一装置各单元三合一装置各单元 三合一装置主要负责将煤气化装置产生的粗煤气进行精制，得到的合格 合成气体在甲醇合成塔中合成甲醇，同时进行精制，为丙烯生产装置提供原 料。 三合一装置构成如下： 序
3、号 装置名称系列数主要功能 一氧化碳变换 工序 3将粗合成气中的部分CO转化为氢气 4000 酸性气体脱除 工序 1脱除变换气中酸性气体，制得合格的甲 醇合成原料气 4500 硫回收装置1处理含硫废气，回收硫磺，保护环境 5000 甲醇装置1生产甲醇，为丙烯装置提供原料 6000 丙烯生产装置 MTP 1用甲醇合成丙烯，同时通过精制，得到 丙烯、乙烯，为聚丙烯装置提供原料， 同时得到汽油、LPG等产品。 5 5 6 7 7 本界区原料、产品方案本界区原料、产品方案 粗煤气： 640万吨/年 甲醇： 168万吨/年 丙烯： 47万吨/年 硫磺： 3.8万吨/年 乙烯： 2.3万吨/年 LPG：
4、3.64万吨/年 汽油： 18.2万吨/年 二氧化碳： 200万吨/年 8 2、各装置工艺流程简介 9 2.12.1 COCO变换单元变换单元 10 本单元主要的任务是利用一氧化碳和水 蒸汽反应将来自煤气化单元的粗煤气中 过量的一氧化碳转化成甲醇合成反应所 需的大量氢气。 主要反应方程式： CO+H2OCO2+H2+2.33 KJ/mol 130.6, 275t/h 来自气化 中压蒸汽 分离器 过滤器 第一变换炉 第二变换炉 分离器 一氧化碳变换工艺流程简图 粗煤气来自煤气化装置 247244.48Nm3/h 170，3.8MPa（a） H2：17.2%；CO：46.4%； CO2：12%；H
5、2O：23.1% 冷凝液去 气化 来自电厂脱盐水 25,275t/h 粗合成预热器 220 266 5.1MPa 600t/h 260 H2：30.6%； CO：9.1%； CO:27.3%； H2O：32.2% 272 450 330 H2：38.8%； CO：5.9%； CO:35.1%； H2O：19.3.2% 40 变换气去低温甲醇洗装置 257600Nm3/h 40，3.4MPa（a） H2：42.5%；CO：18.5%； CO2：37.5%；H2O：3% 除盐水加热器 中压蒸汽过热器 361 SA387Gr.1 1CL.2+ SA347 1212 煤气化装置来的粗煤气，气量2472
6、44.48Nm3/h，温度170 ，压力3.8MPa。首先进入粗煤气分离器，分离出水、煤灰后 再进入粗煤气过滤器，过滤一些杂质，然后进入粗煤气加热 器，加热至220，在蒸汽混合器中配入600t/h饱和中压蒸汽 ，再经过粗煤气换热器加热以温度260进入第一变换炉，出 第一变换炉后的反应气温度为450 依次经过中压蒸汽过热 器、粗煤气换热器、粗煤气加热器换热，以251.6 进入第二 变换炉。出第二变换炉的反应器以361 依次经过废锅、第 二除盐水加热器、分离器，分离出的气体以40 , 3.42MPa 送到下一单元低温甲醇洗单元。 一氧化碳变换简易流程概述 13 2.22.2 低温甲醇洗单元 低温甲
7、醇洗单元 14 本单元主要的作用是利用甲醇在低温下对酸性 气体溶解度大，可以将其有选择性地吸收的特 性，将来自CO变换单元的变换气中多余的CO2以 及对甲醇合成催化剂有毒害作用的硫化氢等杂 质脱除，使净化后的气体成为适合于甲醇合成 反应所需的净煤气 。 本单元主要是采用一些化工单元操作，属物理 过程，不涉及化学反应。 15 中压闪蒸塔 变换气 来自低温甲 醇洗 780242Nm3/h 40，3.3MPa H2：42.5%； CO：18.5%； CO2：37.5%； H2S：0.43% 锅炉给水 氨洗塔 去水处理 合成气去甲 醇单元 甲醇洗涤塔 丙稀制冷剂 富CO2甲醇 富H2S甲醇 去再吸收塔
8、 精洗甲醇 来自热再 生塔 去再吸收塔 闪蒸汽压缩机 变换气洗涤 -19.9 绕管换热器 -42.6 493934.5Nm3/h 30，3.2MPa H2：66.99%；CO：28.9.%； CO2：2.7%； 去热再生塔 T-40005 -23.5 -37 主洗甲醇 来自再吸 收塔 -53.1 -57.3 -29.6 -23.8 1616 低温甲醇洗气体洗涤 来自CO变换工段的变换气（温度40，压力3.4Mpa(a)），首先 经过一系列换热器换热后被冷却到约10，然后通过氨洗涤塔 T40001（，用锅炉给水进行洗涤以降低其NH3 和HCN含量。再经过变 换气最终冷却器（绕管式）后，温度降到1
9、9.9，送到并联的两 台吸收塔T40002AB的底部。 吸收塔T40002AB从下到上依次可分为预洗段、硫化氢吸收段和 二氧化碳吸收段。 在预洗段，变换气中微量组份如NH3和HCN等被低冷甲醇吸收。在 H2S吸收段，将H2S和COS脱除，使净煤气中硫含量满足甲醇合成催化 剂的要求。在CO2吸收段，将多余的CO2脱除，使净煤气中CO2的含量 达到适合于甲醇合成反应所需的含量。出CO2吸收段的净煤气经过变 换气最终冷却器 E40003（绕管式）回收冷量后，被送到甲醇单元作 为甲醇合成的原料气。 来自CO2吸收段的部分含CO2甲醇和H2S吸收段富硫甲醇送入中压 闪蒸塔T40003中。在此甲醇在中压下
10、闪蒸，有价值的H2和CO闪蒸出 来，再循环气压缩机（C40001）压缩后循环回变换气入口管线。 17 低温甲醇洗再 生 部 分 N2冷却器 再沸器 精洗甲醇加 压泵 富H2S甲醇 富CO2甲醇 精洗甲醇去洗涤塔 CO2产品送气化 140908Nm3/h,11. 7，0.125MPa 汽提N2 74011.1Nm3/h 40,0.74MPa 再吸收塔 热再生塔 Claus气去硫回收 10540.9Nm3/h,24.7， 0.19MPa,CO2：66.6； H2S:31.7%;COS:0.43 来自尾气洗 涤塔 去尾气洗涤塔 蒸汽加热 含CO2、HS2甲醇液 贫/富甲醇换热器 热再生塔进 料泵 主
11、洗甲醇去洗涤塔 去尾气洗涤塔 去尾气洗涤塔 1818 经闪蒸塔闪蒸后的含CO2甲醇被送入再吸收塔T40004上段。在再吸收塔 的上段甲醇继续被闪蒸，释放出所含的绝大部分CO2。CO2产品气离开塔 后，在变换气最终冷却器 E40003中被加热后，被送到气化界区作为粉 煤输送的介质。 同时闪蒸后的冷甲醇被送到吸收塔T40002的CO2洗涤段作为主洗甲醇 。 再吸收塔同时采用低压氮气作为气提介质，来气提甲醇中的CO2，气提 后含CO2的氮气被送到尾气洗涤塔T40007。 来自再吸收塔T40004底部下段的富H2S甲醇经过加热后送至热再生塔 T40005。 热再生塔塔顶出来的甲醇蒸气/酸气混合物通过冷
12、却、分离后，未被冷 凝的克劳斯气体在克劳斯气被送到克劳斯硫回收单元（4500单元）。 从热再生塔中段出来的再生甲醇被返回吸收塔T40002AB的CO2吸收段作 为精洗甲醇。 低温甲醇洗溶液再生 19 再沸器 蒸汽加热 甲醇蒸汽去热再生塔 贫甲醇 含水粗甲醇 甲醇水塔 进料泵 板式换热器 洗涤水泵 脱盐水 去废水水处理 405.6kg/h,20.1 ，0.25MPa 尾气放空 209212.6Nm3/h, 8.1,0.1MPa 再吸收塔来尾气 甲醇水塔 低温甲醇洗甲醇水分离与尾气处理 尾气洗涤塔 226546.8Nm3/h 2020 热再生塔底出来的富水甲醇被导入甲醇水塔T40006。 甲醇水塔
13、顶部的甲醇蒸汽作为气提介质被送入热再生 塔T40005。甲醇水塔底部产品是不纯水，经冷却后送 入尾气洗涤塔T40007来洗涤来自再吸收塔的气提氮气 。经过洗涤后，尾气被排放，洗涤液被送到甲醇水塔 T40006回收其中含有的甲醇。 低温甲醇洗甲醇水分离与尾气处理 21 2.32.3 硫回收单元 硫回收单元 22 本单元的主要作用是将来自低温甲醇洗的含硫 气体进行处理，使之达到国家规定的排放标准 ，同时副产硫磺产品。 H2S1/2O2=S+H2O H2S+3/2O2=SO2+H2O 2H2S+SO2=3S+2H2O 23 Sulfur degassing tank 1165.5Nm3/h Sulf
14、ur separator Pump 锅炉给水 燃料气 燃烧炉 硫磺脱气池去硫磺成型 锅炉给水 硫磺分离器 去尾气焚烧 二级克劳斯 反应器 低压蒸汽 一级克劳 斯反应器 废热锅炉 去焚烧炉 克劳斯气 氧气 空气 低压蒸汽 氧克劳斯硫回收 10540.9Nm3/h, 24.7， 0.19MPa, CO2：66.6 H2S:31.7 COS:0.43 18437.1Nm3/h, 240， 0.15MPa, CO2：39 H2S:3.155 SO2:3.2 COS:2.9 SX:0.281 5220Nm3/h 322 H2S:1.75 SO2:0.874 COS:0.16 SX:1.32 223.4
15、H2S:0.4 SO2:0.2 COS:0.16 SX:0.36 17832Nm3/h 130 H2S:0.4 SO2:0.2 COS:0.16 24 来自低温甲醇洗单元的酸性气体通过酸气分离器来自低温甲醇洗单元的酸性气体通过酸气分离器D-45001D-45001分离后进入氧克劳斯燃分离后进入氧克劳斯燃 烧炉烧炉B-45001B-45001、燃烧室、燃烧室D-45002D-45002，部分，部分H2SH2S与空气、氧气在此反应转化为硫蒸汽。与空气、氧气在此反应转化为硫蒸汽。 废热锅炉废热锅炉E-45001E-45001直接与燃烧室直接与燃烧室D-45002D-45002相连，废热锅炉将过程气冷
16、却到约相连，废热锅炉将过程气冷却到约230230 并冷凝出部分硫蒸气。并冷凝出部分硫蒸气。 离开废热锅炉后的过程气依次进入一级克劳斯反应器离开废热锅炉后的过程气依次进入一级克劳斯反应器R-45001R-45001（氧化铝催化剂）（氧化铝催化剂） 、一级硫冷凝器、一级硫冷凝器E-45002E-45002、预热器、预热器E-45003E-45003、二级克劳斯反应器、二级克劳斯反应器R-45102R-45102（铝基催（铝基催 化剂）、二级硫冷凝器化剂）、二级硫冷凝器E-45004E-45004、硫分离器、硫分离器D-45003D-45003中，硫组分被进一步转化成中，硫组分被进一步转化成 单质硫。单质硫。 从废热锅炉从废热锅炉E-45001E-45001、一级硫冷凝器、一级硫冷凝器E-45002E-45002、二级硫冷凝器、二级硫冷凝器E-45004E-45004和硫分离器和硫分离器 冷凝下来的液硫送入液硫脱气单元中的硫脱气池中进行脱
