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1、东华工程科技股份有限公司 临涣焦化一期工程甲醇装置临涣煤焦化综合利用一期工程甲醇装置EPC报价合同第四章 工艺说明及工厂描述4.1 装置组成本项目由工艺主装置、辅助装置、配套的公用工程、办公及生活设施和辅助工程组成。其中承包商承担的主要有：4.1.1工艺主装置主要包括以下单元：（1）20000m3焦炉气气柜（2）焦炉气压缩（3）焦炉气粗脱硫和净化；（4）焦炉气二段加氢脱硫；（5）焦炉气纯氧转化及热回收；（6）合成气压缩；（7）甲醇合成；（8）甲醇精馏；（9）空分。4.1.2辅助装置主要包括：（1）甲醇中间罐区；（2）甲醇成品罐区；（3）甲醇成品装车设施（含火车和汽车）（4）火炬。4.1.3配套
2、的公用工程主要包括：（1）循环水站（2）除氧水站（3）中央控制室（4）甲醇装置化验室（5）变配电所（6）化学消防和水消防等。4.1.4 厂外工程（1）10kV四回电源进线；（2）去污水处理场的污水和循环水排水管线；（3）去孟沟的清净废水管线。4.1.5办公及生活设施主要包括：综合楼（包括中央控制室、中央化验室）、浴室等。4.1.6辅助工程主要包括：装置内的界区内道路和各种管网，照明、给排水设施，通讯设施，以及大门（门卫）及围墙等。负责合同装置界区内的绿化。其余部分由业主承担，例如铁路专用线、厂外管线、污水处理场等。4.2 工艺描述4.2.1 推荐工艺流程的主要特点（1）空分采用液氧内压缩空气膨
3、胀流程，即采用增压空压机液氧泵空气增压透平膨胀机并通过换热器系统的合理组织来取代外压缩流程氧压机。针对用氧压力高，装置规模大的特点，选择这一流程是最安全可靠的，也经济合理。（2）焦炉气压缩采用电机驱动的无油螺杆式压缩机对焦炉气进行二级压缩，该压缩机具有对气体的适应性强，能适应焦炉煤气中高焦油、高萘的特点；且没有气阀、活塞环等易损件，结构简单、紧凑，运转可靠，寿命长；还可保持气体的干净无油。（3）用ADAPDS湿法脱硫，H2S的脱除效率可以保证在90以上，同时可以脱除部分有机硫、焦油和HCN。（4）采用氧化铁干法粗脱硫的工艺，流程简单且操作简便，同时也除去了部分焦油。（5）采用国产新型加氢脱硫催
4、化剂，具有较高的加氢活性，同时适用于含高浓度CO和CO2气氛下焦炉气的加氢转化，且转化率高，副反应小。（6）采用饱和塔，将原料气增湿，有效回收低位能及工艺冷凝液，并减少工艺蒸汽用量，消除大量工艺冷凝液的排放和处理。（7）采用纯氧部分催化氧化法转化工艺，引进关键设备 纯氧转化炉烧嘴，确保装置安全、稳定、长周期运转。（8）转化气副产3.8MPa（g）的中压蒸汽，经加热炉过热后进入中压蒸汽管网，不仅可以充分利用高位能，而且还可减少外供蒸汽量。（9）合成气压缩机采用单台带循环段的离心式压缩机，中压蒸汽透平驱动，提高装置的运行率，减少维修工作量。（10）合成塔采用国内具有自主知识产权的绝热管壳复合均温型
5、合成塔技术，选用国内催化剂。合成塔床层温度分布均匀，接近最佳合成温度，副产2.53.5MPa（g）的中压蒸汽。（11）精馏采用四塔工艺流程，可使热能得到合理利用。精馏塔采用高效规整填料，甲醇产品质量高，蒸汽消耗低。同时设甲醇回收塔，提高甲醇收率，降低废水排放量。（12）本项目自动控制系统采用DCS集散控制, 使得整个装置操作控制稳定，便利迅捷。同时采用一套安全仪表系统（SIS），为全装置关键的设备和系统提供安全保证。4.2.3 生产工艺流程简述（1）焦炉气脱硫（含湿法和干法）来自界区外的焦炉气（H2S含量300mg/Nm3、HCN含量500mg/Nm3）首先进入焦炉气气柜，均质稳压后经焦炉气压
6、缩机一级压缩至压力约为0.3MPa0.6MPa（g）(待定), 送入脱硫塔与自上而下的脱硫溶液（含ADAPDS）逆流接触，气体中的H2S、HCN被吸收，出脱硫塔气体（H2S含量20mg/Nm3，HCN含量50mg/Nm3）经气水分离器分离出夹带的脱硫液后，进入氧化铁干法脱硫槽，用廉价的氧化铁脱硫剂，将焦炉气中的H2S脱到1mg/Nm3后，经焦炉气压缩机二级压缩至压力约为2.4MPa（g）, 送入焦炉气加氢精脱硫工段。焦炉气压缩机采用电机驱动。吸收了H2S及HCN后的富液从脱硫塔的底部流出至喷射再生槽进行氧化再生, 再生后的贫液经液位调节器进入贫液槽循环使用；硫磺泡沫在再生槽内被分离进入硫泡沫槽
7、，经硫泡沫泵送至熔硫釜。在熔硫釜，硫磺泡沫被夹套内的蒸气加热，清液自熔硫釜顶部排出（温度约90左右）返回贫液槽，熔融的液硫自熔硫釜底部放硫阀排出（温度约135左右），冷却后形成硫磺，用车送至仓库。为保证装置稳定长周期运行，本设计拟设置二个脱硫塔，互相备用，同时为将来使用PDS脱硫剂创造条件。（2） 焦炉气加氢精脱硫从焦炉气压缩机来的焦炉气，压力约为2.4MPa（g）、温度约为130，首先送至焦炉气换热器换热，加热至280，送入预加氢反应器初步加氢，预加氢反应器还具有保护器的作用。然后出预加氢反应器的焦炉气进入第一加氢反应器，焦炉气中的不饱和烃、有机硫化合物（COS、噻吩等）在有氢气存在的条件下
8、，经铁钼加氢催化剂（JT-8型催化剂）的作用，不饱和烃转化为饱和烃，有机硫转化为易脱除的H2S，典型有机硫转化反应式为：R-SH + H2 = RH + H2SR-S-R+2 H2 = RH + RH + H2S经一段加氢转化后的焦炉气通过两台铁锰脱硫槽，在槽中H2S被催化剂反应吸收。生产中这两个槽可串可并，任何一个都可以做为第一个槽，这样可以提高脱硫剂的有效硫容；也可以单独使用一个槽，另外一个槽更换脱硫剂。经铁锰脱硫槽后的焦炉气仍然不能满足转化催化剂及合成催化剂对硫含量的要求，需要对其进一步加氢、精脱硫处理。焦炉气在镍钼加氢反应器（采用JT-1型加氢催化剂）中进一步加氢转化，使有机硫的转化率
9、98%。转化后的焦炉气通过两台可串可并的氧化锌脱硫槽，在槽中H2S被氧化锌吸收，反应式为：ZnO + H2S = ZnS + H2O（g）最终出氧化锌脱硫槽的温度360、压力2.2MPa（g）的焦炉气中总硫含量0.1ppm，该气体作为焦炉气换热器的热源加热精脱硫前的原料焦炉气后送往纯氧转化及热回收工段。（3） 纯氧转化及热回收自焦炉气加氢精脱硫工段来的焦炉气进入转化工段饱和塔内，与塔顶下来的循环工艺水接触，使焦炉气被水蒸汽饱和。饱和塔内循环的工艺水为本工段回收的工艺冷凝液和来自精馏的部分工艺冷凝液。出饱和塔的混合气经与蒸汽混合后，再进入设在焦炉气加热炉中的焦炉气第二预热器，温升至650，侧向进
10、入转化炉顶部烧嘴。空分送来的压力2.9MPa（g）的纯氧气与来自中压蒸汽管网的3.8MPa（g）、450过热蒸汽按比例混合，再经蒸汽加热的氧气加热器加热后，温度升至220的氧气进入转化炉顶部烧嘴，从烧嘴喷出，烧嘴带水夹套，并采用特殊合金制造，外衬耐高温材料，以防止烧嘴烧坏。氧气与蒸汽的比例约为0.4，蒸汽与原料焦炉气的比例约为0.7。氧气与侧向进入的焦炉气、蒸汽混合物接触，H2和O2立即发生氧化反应，在炉膛顶部燃烧，火焰中心温度达2700，经合理设计的燃烧室流体动力场能保证合适的气体回流，使转化炉内衬里的表面温度在1400以下，高温气体随即向下进入转化催化剂床，发生转化反应：CH4 + H2O
11、 CO + 3H2 Q此反应为吸热反应，根据设计计算，经催化床层出口混合气CH4含量降至0.4（dry V），甲烷转化率97。转化气出转化炉温度1013，压力1.95MPa（g），再依次进入中压废锅、锅炉给水预热器，温度降为150，进入第一水分离器分离出工艺冷凝液，再进入低压废锅，副产0.2MPa（g）的低压蒸汽约6.74t/h，出低压废锅的气体温度降至140后，再进入第二水分离器分离出工艺冷凝液后，再经脱盐水加热器、最终水分离器和最终水冷器，转化气温度降至40后送合成气压缩机压缩。转化气经过第一、第二和最终水分离器除去的工艺冷凝水经工艺冷凝液泵打至饱和塔循环工艺水系统。为确保转化炉烧嘴稳定安
12、全运行，对烧嘴的水夹套水源拟采取如下措施： 烧嘴夹套循环水泵挂事故电源； 采用高位水箱，保证停车时有足够的水冷却时间。饱和塔循环工艺水、脱盐水预热及副产蒸汽流程如下：饱和塔底出来的循环水少量排出用来排污保持水量的平衡，其余的由工艺水循环泵加压后与来自工艺冷凝液泵的冷凝液混合后，进入设在焦炉气加热炉对流段的工艺水加热器，循环热水被加热到195后进入饱和塔顶部与焦炉气逆流接触，使焦炉气饱和增湿，热水循环使用。工艺冷凝液中溶解的气体（CH4 、CO2、CO、H2、甲醇等）全部经饱和塔解吸，重又进入混合气中，消除了有害气体对环境的污染，工艺冷凝液得到了再利用。中压废锅用的锅炉给水来自界区外脱盐水站，经
13、脱盐水加热器加热后进入除氧器，除氧后的锅炉给水再经中压锅炉给水泵送至锅炉给水预热器，经加热后的锅炉给水进入汽包，废锅中副产蒸汽。中压废锅副产4.0MPa（g）中压饱和蒸汽约80.53t/h，经设在焦炉气加热炉中的中压蒸汽过热器过热至450，压力降为3.8MPa（g）后，送至中压蒸汽管网作为动力蒸汽。转化气废热锅炉采用火管锅炉，柔性薄管板结构，为减少设备结构原因引起的故障，拟不分高温和低温段，而采用整体结构。转化的升温还原拟采用单独设置的氮气加热炉来进行。焦炉气加热炉为底烧式方箱炉，设两个辐射室，一个对流室。辐射室A内设一组管组，用于加热进纯氧转化炉的焦炉气。辐射室B内设一组管组，用于过热来自转
14、化气废锅副产的中压蒸汽。两个辐射室的烟气共同流进一个烟道内，进入对流段的烟气温度约为938，烟道内设二组加热盘管，分别为工艺水加热器和焦炉气第一预热器。在工艺水加热器内，烟气预热饱和塔的循环工艺水，并降温至332，再经焦炉气第一加热器后进入空气预热器。在空气预热器中，烟气的余热将空气加热至约250后进入焦炉气加热炉底的烧嘴。焦炉气第一预热器正常情况下不投用，在焦炉气换热器需要维修时作为备用换热器投用。为防止焦炉气在焦炉气第一加热器中结焦，在设计时计划采用如下措施： 盘管采用大口径换热管； 前一段换热器采用水加热器作为保护段； 一旦出现结焦，可以采用空气再生或蒸汽吹扫办法来清焦。加热炉的燃料正常
15、情况下是合成回路的驰放气及低压分离器的闪蒸气，合成回路未开车的情况下则采用加氢精脱硫后的焦炉气作燃料，经稳压罐稳压至0.3MPa（g）后送至加热炉的各烧嘴，开车时则采用焦炉煤气为燃料，烧嘴采用联合烧嘴。 加热炉引风机采用电机驱动，共二台，一开一备。（4）甲醇合成从合成气压缩工段来的约7.1Mpa(g)的合成气经进出料换热器壳程用甲醇合成塔出塔气加热至220，进入甲醇合成塔，在合成催化剂作用下进行如下反应:合成反应过程中的主反应为：CO + H2 CH3OH QCO2 + 3H2 CH3OH +H2O Q反应过程中还有一些少量的副反应，分别是：2 CH3OH CH3OCH3（二甲醚） H2O4CO + 8H2 i-C4H9OH（异丁醇） 3H2O3CO + 5H2 C3H6O-1（丙酮） 2H2O2CO + 4H2 C2H5OH-1（乙醇） H2O由于主反应为放热反应，在甲醇合成反应过程中，反应热大约在2.17106kJ/t甲醇。通过加热合成塔壳程中的锅炉给水，产生2.5MPa（g）的饱和汽水混合物，至汽包副产2.5MPa（g）饱和蒸汽，蒸汽经分液罐分液后去
