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1、大唐能源化工能源 化工内蒙古大唐国际克什克腾日产1200万标方煤制天然气项目介绍内蒙古大唐国际 克什克腾煤制气项目筹备处 2009年1月6日大唐能源化工能源 化工一、化工界区主工艺流程图二、空分分厂工艺介绍三、气化分厂工艺介绍四、净化分厂工艺介绍五、甲烷化分厂工艺介绍六、环境工程分厂工艺介绍主 要 内 容大唐能源化工能源 化工灰处理变换冷却管道克劳斯硫回收氨压缩制冷废水处理焦油：16.2万吨/年粗酚：6.2万吨/年硫磺：16.5万吨/年石脑油：5.7万吨/年天然气40亿Nm3/年循环利用中油：20万吨/年动力车间备 煤空 分煤气水分离酚氨回收原料煤 1548.8 万吨/年 燃料煤 638.4
2、万吨/年空气总煤量 2187.2 万吨/年一、化工界区主工艺流程图加压气化甲醇洗甲烷化灰渣场大唐能源化工能源 化工二、空分分厂工艺介绍1.工艺概述1.1 装置组成本界区空分装置共三期六套，其中主精馏塔由杭州杭氧股份 公司制造，单套空分装置制氧能力48000Nm3/h，制氮能力 80000Nm3/h；整个空分界区可分为两大块：压缩区域和空分精馏区域。压缩区域内包括六套一拖二空压机组、一套活塞式氮压机 组、仪表空压机组以及和机组相配套的辅机、空冷器；在精馏区域内共有六套空分装置以及和装置相配套的相关 设备。大唐能源化工能源 化工1.2 空分流程方框图空压机组预冷系统纯化系统热交换器精馏系统氧氮产品
3、膨胀机增压机空分分厂工艺介绍液体贮存系统大唐能源化工能源 化工 空气经下塔初步精馏后，获得液空和污液氮，并经过冷器过冷后节流进入上塔。经上塔进一步精馏后，在上塔底部获得液氧，并经液氧泵压缩后进入高压板式换热器，复热后出冷箱，进入氧气管网。 在下塔顶部获得纯液氮，送入液氮贮存系统。 在下塔顶部抽取压力氮气，复热后出冷箱，进入氮气管网。空分分厂工艺介绍大唐能源化工能源 化工蒸汽空冷塔膨胀机空压机下塔上塔增效塔 主冷压力氮气去压缩机分子筛高压氧气 污氮气去水冷塔粗氩气低压氮气去水冷塔污氮气去分子筛KDON48000型空分装置简易流程空分分厂工艺介绍大唐能源化工能源 化工气化炉示意图1、碎煤加压气化：
4、本项目选用的碎煤加压气化技术是 世界上成熟的煤气化技术之一。具 有适应煤种广、建厂数量多、运行 历史长的特点。目前国内外运行的同类气化炉超过 百台。国内有山西天脊集团和义马 气化厂共10台同类炉型。已运行10 年以上。山西潞安煤基油的6台气化炉已于 近期试车。本项目的48台气化炉全由国内制造 。三、气化分厂工艺介绍大唐能源化工能源 化工气化分厂工艺介绍2 气化炉概述 ：碎煤加压气化炉即鲁奇加压气化炉。出于规避专利或 侵权的考虑，国内采用此称谓。气化炉结构：克旗煤制气项目使用的气化炉相当于第三代的MARKIV型鲁 奇炉。炉体采用双层夹套式外壳，夹套采用锅炉水冷却，产生中 压蒸汽。气化炉的主要内件
5、：上部加煤套筒（或称波斯曼套筒，贮 存炉内的冷煤）、排灰的宝塔形炉篦。 除炉体外，气化炉的组成部分还有:上部加煤用的煤锁、底 部排灰的灰锁、气化炉出口的洗涤冷却器。大唐能源化工能源 化工Ash气化炉结构简图气化分厂工艺介绍大唐能源化工能源 化工3. 工艺简述：碎煤加压气化炉属于移 动床逆流工艺过程，从炉子 的纵剖面看，自上而下可分 为：干燥和预热层、干馏层 、气化层、燃烧层和灰层。 见右图。气化炉的加煤由煤锁间 歇操作实现，灰锁也是间歇 性排灰。气化分厂工艺介绍大唐能源化工能源 化工气化分厂工艺介绍 加压气化流程图大唐能源化工能源 化工气化分厂工艺介绍流程简述：装置运行时，煤经由自动操作的煤锁
6、加入气化炉，入炉煤 从煤斗通过溜槽由液压系统控制充入煤锁中。装满煤之后，对煤 锁进行充压，从常压充至气化炉的操作压力。在向气化炉加完煤 之后，煤锁再卸压至常压，以便开始下一个加煤循环过程。这一 过程实施既可用自动控制，也可使用手动操作。用来自煤气冷却装置的粗煤气和来自气化炉粗煤气使煤锁 分两步充压；煤锁卸压的煤气收集于煤锁气气柜，并由煤锁气压 缩机送往变换冷却装置。大唐能源化工能源 化工气化分厂工艺介绍气化剂蒸汽、氧气混合物，经安装在气化炉下部的 旋转炉蓖喷入，在燃烧区燃烧一部分煤，为吸热的气化反应 提供所需的热。在气化炉的上段，刚加进来的煤向下移动， 与向上流动的气流逆流接触。在此过程中，煤
7、经过干燥、干 馏和气化后，只有灰残留下来，灰由气化炉中经旋转炉蓖排 入灰锁，再经灰斗排至水力排渣系统。灰锁也进行充压、卸 压的循环。为了进行泄压，灰锁接有一个灰锁膨胀冷凝器，其中 充有来自循环冷却水系统的水。大唐能源化工能源 化工气化分厂工艺介绍冷却工段。离开气化炉的粗煤气以CO、H2、CH4、H2O和CO2为主要组分 。还有CnHm、N2、硫化物(H2S)、焦油、油、石脑油、酚和氨等众 多气体杂质。离开气化炉的煤气首先进入洗涤冷却器。洗涤冷却器的用 途首先是将煤气温度降至200左右，其次是除去可能夹带的大部 分颗粒物。饱和并冷却后的煤气进入废热锅炉，通过生产0.5Mpa(表压 )低压蒸汽来回
8、收一部分煤气中蒸汽的冷凝热。离开气化工段的粗 煤气在压力4000kpa(g)、温度180饱和状况下，通过粗煤气总管 进入煤气变换大唐能源化工能源 化工气化分厂工艺介绍汽氧比及蒸汽、氧气流量调节汽氧比即入炉蒸汽量和氧气量的比值，取决于原料煤的灰熔点 。克旗气化炉的汽氧比在7.0kg/Nm3左右。 气化炉的负荷调节改变气化剂的入炉量即改变气化炉的负荷。为满足后工序的相 对稳定，一般在气化装置出口煤气总管上设置自动调节系统，通 过改变气化剂入炉量来稳定出装置的煤气流量和压力。 炉篦转速调节 调节炉篦转速可增加或减少气化炉的排出灰量，以维持炉内反 应层的高度。气化炉运行中的主要调节大唐能源化工能源 化
9、工气化分厂工艺介绍消耗和产出(基于4.0MPaA)煤: 40.31t/h氧气:5232Nm3/h单炉产气量： 38756Nm3/h煤气成份%： 氢气 39.04 一氧化碳 14.45 二氧化碳 31.89 甲烷 12.82 C2+ 0.50 硫化氢 0.70大唐能源化工能源 化工（一）净化界区在煤制气项目中的位置 灰处理动力车间备 煤空 分加压气化煤气水分离变 换甲醇洗甲烷化克劳斯硫回收氨压缩制冷酚氨回收废水处理焦油：16.17万吨/年 中油：19.98万吨/年 粗酚：6.18 万吨/年硫磺：16.2万吨/年石脑油：5.73万吨/年原料煤 1548.8万吨/年燃料煤 798万吨/年天然气120
10、0万Nm3/d循环利用空气四、净化分厂工艺介绍火 炬大唐能源化工能源 化工1、去除有害和不用杂质、调节气体成份：通过部分变换，为后工序提供合格的气体，如本 项目要求为甲烷化入口提供/.05的气体。、回收有用物质：如本项目将2S酸性气送克劳斯装置生产硫磺；回收石脑油；O2也可根据用户需要回收利用。A、将有害（或不用）的物质转换为有用 的物质，如O变换转换为2;B、去除有害杂质(如2S、COS)和不需 要的物质（如O2)。组成一期气COCO2N2+ArO2H2CH4C2+C3+ C4+H2S粗煤气620090 14.45 31.89 0.230.339.04 12.82 0.280.12 0.09
11、0.70净煤气421599 17.92 1.515 0.338 0.412 60.75 18.85 0.205000.2PPm净化的目的和意义净化分厂工艺介绍大唐能源化工能源 化工1. 气体变换、冷却：本项目中变换主要目的是调节进甲烷化入口的 氢碳比，根据目前设计，粗煤气中约15%的气体需进行变换。2. 低温甲醇洗脱硫脱碳：根据不同气体、物质在低温甲醇中溶解度不 同的原理，脱除气体中有害和不需要的物质(如硫组份和O2等)。3. 氨压缩制冷：通过离心压缩 机为氨循环提供动力，利用氨的相变 （液氨-气氨）吸热效应，为低温甲醇洗提供冷量。4. 硫磺回收：采用克劳斯斯科特工艺，回收硫磺，实现尾气达标排
12、 放。5. 火炬系统：火炬系统用于处理各装置发生事故时或正常生产中排放 的大量易燃、有毒、有腐蚀性气体，通过明火燃烧，达到烧掉气态污 染物的目的，达到国家排放标准。净化主要工段的划分净化分厂工艺介绍大唐能源化工能源 化工1 工艺概述1.1 岗位任务l调节甲烷化入口H/C比：将粗煤气中的CO部分变换为2，以满足甲烷合成对气体的要求(H/C=30.05)；l回收变换反应热：利用变换 气中的显热 和水蒸汽冷凝潜热生产低压蒸汽及预热锅 炉给水后，最终用循环水冷却至2540去低温甲醇洗 。粗煤气变换、冷却工段介绍净化分厂工艺介绍大唐能源化工能源 化工净化分厂工艺介绍1.2 反应原理CO+H2O=H2+C
13、O2Q变换 反应是一个可逆、等体积的放热反应，提高反应物浓 度、降低温度对反应平衡有利，提高压力对反应平衡影响不大 ，但压力增高，反应速度加快，对变换 反应进 行是有利的。由于要变换的CO不多，工艺上根据甲烷化对H/C的要求，采用部分的粗煤气（约15%左右）进变换装置，其余气体走旁路， 这样也可降低变换部分的投资。 大唐能源化工能源 化工净化分厂工艺介绍1.3 变换催化剂(采用钴钼耐硫催化剂)工业上，CO变换反应均在催化剂存在下进行。20世纪60年代前 ，主要应用以Fe2O3为主体的催化剂。随着国内近年来越来越多的 先进煤气化工艺被采用，针对直接回收热能的激冷、废锅流程， 为提高能量利用率，已
14、无法延续传统的先脱硫再变换的方法，目 前煤气化工艺普遍采用耐硫变换催化剂，其主要优点如下： Co-Mo耐硫催化剂适用于原料气中硫含量较高的变换气， 因此 流程设置上不需先脱硫，使后续的流程更简单； Co-Mo耐硫催化剂起活温度较低，温区宽，活性温度范围为： 180 -480，流程上可以实现一次变换。大唐能源化工能源 化工净化分厂工艺介绍1.4 主要工艺流程方框图粗煤气煤气洗涤预变换主变换废锅煤气洗涤循环水冷却余热回收去甲醇洗大唐能源化工能源 化工低温塔供货周期：12个月变换炉供货周期：12个月净化分厂工艺介绍1.5 主要设备（变换炉)大唐能源化工能源 化工净化分厂工艺介绍序 号名 称规 格单位
15、消耗量1入装置脱盐水t=40 P=0.5 Mpa（g）t/h27782出装置脱盐水t=85 P=0.5 Mpa（g）t/h27783循环冷却水t=10 P=0.4Mpa(g)t/h25204电380VkWh6605含尘煤气水t=120 P=2.5 Mpa（g）t/h700.26含油煤气水t=85 P=2.5 Mpa（g）t/h1061.7变换、冷却工段原材料及动力消耗（六套)大唐能源化工能源 化工1、工艺概述 1.1 岗位任务通过物理吸收脱除粗煤气中的有害杂质(甲醇洗出口气体 H2S0.1PPm， CO21%) ，为后工序的甲烷合成提供合格的原料气。根据不同物质在低温甲醇中的溶解度不同，可以将
16、低温甲醇洗理解为 三段吸收过程：预洗段：脱除煤气中的石脑油、烃类和HCN等有害杂质；脱硫段：脱除煤气中的硫组份(包括COS、H2S等)；脱碳段：脱除煤气中的CO2，控制甲烷化入口CO21%。净化分厂工艺介绍 低温甲醇洗工段大唐能源化工能源 化工净化分厂工艺介绍l l 低温甲醇洗工艺是20世纪50年代德国林德公司和鲁奇公司联合开发的一 种气体净化技术，后来两家公司分离，分别为林德甲醇洗和鲁奇甲醇洗技术 。两者为战略合作伙伴关系。国产化情况：l 化二院在对众多引进装置消化吸收的基础上，解决了低温甲醇 洗设计所需的物性数据库问题，并建立了完整的低温甲醇洗数 据库和模拟计算数学模型，从而实现了国产化；l 化二院低温甲醇洗技术先后用于山西天脊和云南解化扩建改造, 义马煤气厂二期150万Nm3/d 城市煤气，神华宁夏煤业集团25万t/a甲醇 ，山西潞安等项目。 1.2、技术来源大唐能源化工能源
