某某煤制油有限公司180万吨年甲醇项目建设可行性研究报告书

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1、某某煤制油有限公司180万吨/年甲醇项目可行性研究报告XX工程科技有限责任公司本报告为专业设计院设计，其中工艺部分内容字体设置颜色较浅，下载后直接调成深色即可。可研报告后附设备一览表、物料平衡表及附图180热动力平衡图，CO变换，德士古气化，低温甲醇洗，甲醇合成及精馏，硫回收等图纸1.1 生产规模及产品方案1.1.1 生产规模及产品方案本项目作为XXX煤制油有限公司煤制烯烃项目60万吨/年MTO装置的配套工程，甲醇装置公称生产规模为180万吨/年,5500吨/日，年操作时间8000小时。同时，本项目年副产硫磺27072吨。1.1.2 产品、副产品质量指标1）甲醇本项目产品甲醇除了满足MTO装置

2、对甲醇的质量要求外，同时要满足商品甲醇的需要。因此甲醇质量指标执行中华人民共和国国家标准工业甲醇（GB338-92）优等品的要求。中华人民共和国国家标准工业甲醇（GB338-92）项 目指标优等品一等品合格品色度（钼-钴）， 510密度（20）， g/cm30.791-0.7920.791-0.793温度范围（0，101325Pa）, 64.0-65.5沸程（包括64.60.1）, 0.81.01.5高锰酸钾试验，min 503020水溶液试验澄清-水份含量，% 0.100.15-酸度（以HCOOH计），% 0.00150.00300.0050碱度（以NH3计），% 0.00020.00080

3、.0015羰基化合物（以CH2O计）， 0.0020.0050.010蒸发残渣含量， % 0.0010.0030.0052）副产品硫磺硫磺产品符合中华人民共和国国家标准（GB2449-92）优等品指标。项 目指标优等品一等品合格品硫，% 99.999.599.0酸度（以H2SO4计）, % 0.0030.0050.02水份，% 0.100.501.00灰份，% 0.030.100.20砷，% 0.00010.010.05粒度片状片状片状1.2 工艺技术选择1.2.1 原料路线确定甲醇是由一氧化碳与氢在催化剂存在的情况下进行化学反应而制得。煤、焦炭、天然气、炼厂气、石脑油（轻油）、渣油（重油）、

4、焦炉气和乙炔尾气等均可用来制造一氧化碳和氢（合成气），作为合成甲醇的原料。在甲醇生产装置中，合成气的制备，在装置总投资中占绝大部分（约为60%），而甲醇的合成、粗甲醇的精馏以及公用工程等部分的投资所占比例较少，所以，甲醇生产原料路线的选择，主要是对合成气制备所用原料以及工艺路线的选择。甲醇生产装置各工序的投资比例见下表： 甲醇生产装置各工序投资比例表序号项 目占总投资的比例1合成气制备（包括气化、净化、冷冻）60%2甲醇合成10%3甲醇精馏10%4公用工程等20%选用生产甲醇合成气的原料，可以从原料储量、现有生产能力、原料价格、成本、投资费用与技术水平等进行综合考虑。XXX集团万利煤矿地处鄂尔

5、多斯市，矿区有丰富的煤炭资源，从储量和目前的生产能力上看，完全可满足合成甲醇所需合成气原料的需要。以煤或天然气为原料制合成气的生产工艺都比较成熟，国内外都有大型工业化装置在运转。国外大型甲醇装置大多采用以天然气为原料的生产路线，主要原因除了一次性投资较低外，也与国外的天然气价格低有关。比如沙特阿拉伯1998年的天然气价格为0.15元/Nm3，目前价格为0.279元/Nm3。俄罗斯的天然气价格在0.20元/Nm3左右。因此中东地区及俄罗斯以天然气为原料的大型甲醇生产装置甲醇成本较低，约在100120美元之间。近年来，美国的天然气价格上涨幅度较大，由0.5元/Nm3涨到0.7元/Nm3，20012

6、002年已先后关闭340万吨甲醇生产能力。一般认为，天然气价格高于0.7元/Nm3，则甲醇成本大于1100元/吨，已无竞争能力。与国外相比，我国以天然气为原料的甲醇厂由于规模小（目前最大能力为20万吨/年）、能耗高（一般为11001260Nm3/t，最高达1770Nm3/t甲醇），其成本一般为13001400元/吨。2002年我国进口179.96万吨甲醇，到岸价全年平均为154.88美元/吨（折人民币1285.5元），我国以天然气为原料的甲醇厂生产的甲醇在价格上无法与国外同类产品竞争。然而，以煤为原料的大型甲醇生产装置，则产品成本较低，且有成熟技术，可以与国外厂家相竞争。本项目推荐以煤为原料生

7、产甲醇的技术路线。1.2.2 工艺技术方案比较与选择1） 气化工艺技术a) 国外气化工艺技术概况以煤为原料的气化方法主要有固定床和流化床、气流床等。固定床气化技术固定床气化技术在我国运用较广，较为先进的有鲁奇（Lurgi）气化技术。此技术经过英国煤气公司和鲁奇公司联合攻关，开发一种新炉型-BGL炉, 变干粉排渣为熔融排渣，气化效率和气体成分有了很大改进，污染问题也有所改善。现有一台工业示范炉在德国运行，用于处理城市垃圾，所用原料为各种城市垃圾、废塑料和烟煤。但因气化温度变化不大，生成气中甲烷及氮气含量大，不宜做合成气；但其热值较高，用于做城市煤气较好。流化床气化技术流化床气化技术主要有德国温克

8、勒（Winkler）流化床粉煤气化技术。该技术压力较低，建有生产燃料气的装置，目前没有生产合成气的装置。气流床气化技术气流床气化技术有美国德士古气化（Texaco）技术和荷兰壳牌谢尔（shell）粉煤加压气化技术。b) 国内气化工艺技术概况固定床气化固定层间歇气化技术，该技术投资低，技术成熟，目前我国小氮肥、小甲醇厂90%以上采用该工艺生产。该技术气化效率低，单炉产气量少，常压间歇气化，吹风过程中放空气对环境污染严重，每吨合成氨的吹风放空气量达28003100立方米。该技术在国外已被淘汰。国内固定床气化还有富氧连续气化技术，虽然该技术连续气化无吹风气排放，污染较少，但只能采用焦炭或无烟煤作原料

9、，原料价格高,且生成气中氮气含量高，不适合作合成甲醇的原料气。流化床气化国内流化床气化主要有中科院山西煤化学研究所开发的灰熔聚流化床粉煤气化技术，该技术可用多种煤质作原料，如烟煤、焦炭、焦粉等，使用粉煤在1100下气化，固体排渣，无废气排放。该技术工业示范装置已于2001年在陕西城固氮肥厂建成，小时耗煤量4.2吨。其煤种适应性广，操作温度约为1000，反应压力为0.03MPa(G)。气化炉是一个单段流化床，结构简单，可在流化床内一次实现煤的破粘、脱挥发份、气化、灰团聚及分离、焦油及酚类的裂解。带出细粉经除尘系统捕集后返回气化炉，再次参加反应，有利于碳利用率的进一步提高。产品气中不含焦油，含酚量

10、低。碳转化率为90%。主要的缺点是合成气中（CO+H2）为6872%，有效气体成分较低，其次是气化压力低、单炉产气量小。恩德粉煤气化恩德粉煤气化技术，在朝鲜有30多年的运行经验，适用于灰分不大于40%的褐煤、长焰煤、不粘或弱粘结的煤粉（010mm）。气化剂采用蒸汽和富氧，富氧分为两段加入气化炉，在常压下进行气化反应，反应温度为10001100，固态排渣，无废气排放。气化炉无炉筚，空筒气化，操作可靠，气化炉运转率可达92%。单炉产气量有10000Nm3/h，20000Nm3/h，40000Nm3/h等。合成气（CO+H2）为6265%，CO2为2728%，其它为惰性组分。由于气化剂为富氧，故合成

11、气中氮气含量高，故此合成气适用于作为合成氨原料气。主要的缺点也是有效气体成分较低、且含氮高，气化压力低、单炉产气量小。气流床气化我国煤气化技术科研人员经过多年努力研究，开发出了具有中国知识产权的煤气化技术，即华东理工大学会同鲁南化肥厂等单位合作开发的水煤浆四喷嘴撞击流气化技术，该技术氧耗、煤耗比德士古气化技术低，碳转化率可达98，有效气体成分（COH2）8385，这些指标均比德士古气化技术高。采用该技术建立的日处理煤量20吨的工业性试验装置已运转400小时以上，并经过72小时考核，取得了国家专利，经过科技部组织的评审与验收。德州恒升公司大氮肥国产化工程及兖矿集团年产24万吨甲醇项目均采用了该技

12、术，现正在设计、建设中。由于该技术中试试验时间较短，大型装置未投产验证，有一定的风险。气化炉烧嘴较多，停车检修或更换烧嘴时影响面较大，由于采用四喷嘴，需要配多台高压煤浆泵及相应管线和仪表控制系统，加之炉体加长，气化流程中增加了分离器等，投资与采用德士古水煤浆气化技术相比（计入德士古专利费后）略低。以日处理750吨煤的气化炉进行比较，初步估算投资费用差别如下： 德士古与四喷嘴炉投资比较气化技术德士古水煤浆气化水煤浆四喷嘴撞击流气化德士古炉-四喷嘴炉气化炉设备费（万元）1台1台-200煤浆泵设备费1台2台-200自控仪表材料费（万元）1套4套-500其他工程费（万元）-410软件费（万元）1660

13、2001460合计（万元）150从上表可看出，水煤浆四喷嘴撞击流气化炉和典型的德士古水煤浆气化炉相比，硬件投资增加，但软件投资可节省，两者相抵，总投资相差不多，采用国内有自主知识产权的四喷嘴撞击流气化炉稍微低一点。但鉴于该炉型尚无工业运行的经验，加之事故和停车的几率增加，运行的可靠性较差，故本项目暂不推荐。原化工部临潼化肥研究所（现西北化工研究院）早在60年代末就已开展水煤浆纯氧气化的研究，70年代初建立日处理50吨的气化装置。从水煤浆制备、纯氧气化、灰水处理等试验中取得工艺流程的优化，最终工艺条件的选择、设备材料的选择、自动控制，软件开发等一系列工程数据。本世纪初该院又开发了焦煤水加添加剂的

14、混合煤浆气化技术，已成功地应用于油气化装置的改造，建有工业化装置，该技术已申请国家专利并获得批准，专利号00113911.8。为配合水煤浆气化的研究试验工作，洛阳材料研究所研究制成了水煤浆气化炉的耐火砖，原化工部化工机械研究所开发了二流道、三流道的烧嘴，重庆热工仪表研究所开发了适于水煤浆气化的测温度计等。这一系列科研成果得到了化工部科技司、国家科委的大力支持和技术鉴定，为今后我国水煤浆气化工程应用奠定了基础，也为工程设计提供了基础数裾。c) 气化技术的选择目前大型煤气化技术较为先进的有Texaco水煤浆气化，Shell粉煤加压气化，Lurgi固定床加压气化。国外大型气化技术比较表项 目Texa

15、co Shell Lurgi(传统)气化压力3.06.52.04.03.0气化温度 1300140014001600850单炉最大能力吨煤/天50020002000600气化炉型式热壁式、单喷嘴冷壁炉、四喷嘴热壁炉进煤方式水煤浆浓度60%泵送煤粉用氮气输送粒度90%9990有效成份（CO+H2）较高 80%高 90%68%净化气中惰性气含量25%）。如果原料气硫含量偏低，整个装置出现低负荷运转，当低负荷于25%时，Sulfree装置便不能正常运行，因而总硫回收率受到影响。加拿大Delta公司的MCRC硫回收工艺是一种亚露点Claus转化，即改变了常规Claus反应的平衡条件，在低于硫的露点下操

16、作，三级MCRC转化，硫回收率可达99%，它不仅是一种硫回收方法，也是较好的尾气净化方法；荷兰Comprimo公司开发的超级克劳斯硫回收工艺，一改以往单纯增加转化级数来提高H2S的方法，在两级普通克劳斯转化之后，第三级改用选择性氧化催化剂，将H2S直接氧化成元素硫，总回收率达99%以上，在国内外已有多套工业装置。第二类主要有国内的栲胶法，还有国外的LO-CAT工艺（空气资源公司开发）等。 栲胶法在国内合成氨厂已普遍使用，操作经验丰富，但设备数量多、投资大，且尚无用于高CO2含量酸气先例。本项目酸气中CO2含量较高，因此不适用此法。LO-CAT法工业化于1976年，该法流程简单。硫回收率高达99

17、.85%，但容易起泡，引起堵塔等一系列操作问题，影响推广应用。由于项目用煤为低硫煤，低温甲醇洗浓缩的H2S气体浓度较低，故本项目采用Linde的Clinsulf硫回收工艺技术。4) 甲醇合成与精馏的工艺技术方案选择a) 国外工艺技术概况1923年，德国BASF公司在合成氨工业化的基础上，首先用锌铝催化剂在高温高压的条件下，实现了由一氧化碳和氢合成甲醇的工业化生产，从此逐步淘汰了由木材干馏制甲醇的生产方法。由于工业合成甲醇成本低，产量大，促进了甲醇工业的迅猛发展。甲醇消费市场的扩大，又促使甲醇生产工艺不断改进，生产成本不断下降，生产规模日益增大。1966年，英国ICI公司成功地实现了铜基催化剂的

18、低压合成甲醇工艺，随后又实现了当时更为经济的中压法合成甲醇工艺。与此同时德国Lurgi公司也成功地开发了中低压合成甲醇工艺。虽然由CO加H2合成甲醇的工艺至今已有80年历史，尽管催化剂、工艺流程和主要设备的发展到现在已相当完善，但世界各国仍在不断地开发研究新型催化剂、新的合成工艺和新型反应器。目前甲醇的生产工艺路线主要是采用铜基催化剂的ICI中压法、低压法及Lurgi低压法、中压法和采用锌铬催化剂的高压法。二十世纪七十年代中期以后不但新建厂全部采用低压法，而且老厂扩建或改造也几乎都采用低压工艺。在今后一段时期内，高中压法将逐步由低压法取代。对甲醇合成工艺来讲，甲醇合成反应器是其核心设备，甲醇合

19、成反应器的形式基本决定了甲醇合成工艺的系统设置，在选择甲醇合成工艺中，要考虑合成反应器的操作灵活性、操作灵敏性、催化剂的生产强度、操作维修的方便性、反应热的回收利用等因素，对于大型的单系列甲醇装置，还必须要考虑运输的方便性和可能性。国外的合成甲醇反应器主要有以下几种形式：ICI多段冷激型甲醇合成反应器ICI甲醇合成塔(反应器)为多段冷激型，其主要优点有：单塔操作，生产能力大；控温方便；冷激采用菱形分布器专利技术，催化剂层上下贯通，催化剂装卸方便，因此得到普遍使用。其主要缺点是：反应器因有部分气体与未反应气体之间的返混，催化剂空时产率不高，用量较大；仅能回收低品位热能。该技术在我国首先引进的厂家

20、是四川维尼伦厂。Lurgi低压甲醇合成工艺及反应器Lurgi低压甲醇合成工艺采用列管式反应器，CuOZnO基催化剂装填在列管式固定床中，反应热供给壳程中的饱和锅炉水产生中压蒸汽，反应温度通过控制反应器壳程中饱和水的压力来调节，操作温度和压力分别为250260和510MPa。合成气由天然气、石脑油用蒸汽转化法或部分氧化法以及煤气化制取，它与循环气一起压缩，预热后进入反应器。Lurgi工艺可以利用反应热副产压力较高的中压蒸汽。Lurgi低压合成甲醇反应器的优点主要有：合成甲醇反应器催化剂床层内温度较为均匀，大部分床层温度在250-255之间，温度变化小，催化剂使用寿命长，并允许原料气中含有较高的C

21、O；能准确、灵敏地控制反应温度，催化剂床层的温度可以通过调节蒸汽压力控制；回收的反应热位能高，热量利用合理；反应器出口甲醇含量较高，催化剂利用率高；设备紧凑，开停车方便；合成反应过程中副反应少，故粗甲醇中杂质含量少，质量高。其缺点是反应器结构较复杂。国内齐鲁公司第二化肥厂首先引进该工艺。TEC的新型反应器合成甲醇工艺该工艺及反应器由日本TEC（东洋工程公司）开发成功，由外筒、催化剂筐和许多垂直的沸水管组成，沸水管埋于催化床中。合成气由中心管进入，径向流过催化床，反应后气体汇集于催化剂筐与外筒之间的环形集流流道中，向上流动，由上部引出。反应热传给冷管内沸水使其蒸发成蒸汽。该反应器床层压降小，气体

22、循环所需动力大幅度减少，床层温度分布均匀，甲醇生成的浓度和速度可大幅度提高，反应温度容易控制，催化剂用量减少，反应器结构紧凑。我国泸州天然气化工厂年产40万吨的甲醇装置引进了此项技术。MHI/MGC管壳-冷管复合型甲醇合成反应器该反应器为Lurgi反应器的改进型，由日本三菱公司开发，该反应器是在管壳反应器的催化管内加一根冷管，用于预热原料气，其主要特点是：一次通过的转化率高；可以高位能回收热量；在反应器中预热原料气，可以省去一个换热器。TOPSOL径向流甲醇合成反应器合成系统由三台绝热操作的径向流反应器组成，反应器之间设置外部换热器移走热量，气体在床层中向心流动，该反应器特点是：径向流动，压降

23、较小，可增大空速，提高产量；可使用小粒径催化剂，提高粒内效率因子，提高宏观反应速度；可方便地增大生产规模，在直径不变的情况下，增加反应器高度，即可增大生产规模，单系列能力可达2000吨/天以上。Linde等温型甲醇合成反应器Linde等温型甲醇合成反应器，其结构与高效螺旋盘管换热器相似，盘管内为沸水，盘管外放置催化剂，反应热通过盘管内沸水移走，其反应器特点是：基本上在等温下操作，可防止催化剂过热；控制蒸汽压力调节床层温度冷却盘管与气流间为错流，传热系数较大。国外已有数套装置采用此种塔型。反应器的结构较复杂，制造费用高。液相法甲醇合成反应器技术1985年，Air Product Chemical

24、公司开发了以液相热载体和浆态床反应器为基础的液相甲醇合成新技术，即LPMEOH技术。铜催化剂颗粒悬浮在惰性液体中，比传统固定床反应器温度更易控制。现已在美国田纳西州建成72kta工业实验装置。由于液相合成中使用了热容高，导热系数大的惰性液体，可以使甲醇的合成反应在等温条件下进行，同时，由于分散在液相介质中的催化剂的比表面积非常大，加速了反应过程，反应温度和压力也下降很多，该技术尚需要大型工程化的验证。国外低压甲醇合成反应器发展趋势适应单系列、大型化的要求（如Lurgi、ICI反应器等）；以较高位能回收反应热，副产蒸汽（如Lurgi、MHI/MGC、Linde反应器）；催化剂床层温度易于控制，可

25、灵活调节温度（如Lurgi、ICI反应器）；床层内温度尽可能均温，以延长催化剂寿命（如Lurgi、MHI/MGC、Linde反应器）；催化剂生产强度大，反应中CO转化率高（如Lurgi、MHI/MGC反应器）；采用径向或轴径向流动，压降低（如TOPSOL、TEC、Casale反应器）；结构简单紧凑，催化剂装卸方便（如ICI反应器）；所选用的材料具有抗羰基化物生成的能力及抗氢脆的能力（如Lurgi、ICI反应器）。b) 国内工艺技术概况国内在甲醇技术的开发和实现工业化的历史也有几十年，在甲醇合成催化剂的开发中，有多家单位开发成功，并用于工业化生产。在甲醇合成反应器的开发中，开发成功单套管及双套管

26、反应器。在甲醇新型反应器的开发中，也有较大的技术突破，尤其是九十年代以后，有最大规模达到58万吨/年的国内自主开发的甲醇新型反应器应用于工业化。在甲醇合成整体工艺开发中，联醇工艺是我国甲醇合成工艺的富有特色的工艺，为解决当时国内甲醇需求作出了较大贡献，一大批联醇厂纷纷建成投产，从造气、脱硫脱碳、甲醇合成到精馏等，解决了一大批技术难题。近几年，在低压合成甲醇技术国产化方面取得了很大进展，南化、西南化工研究院已成功地开发了Lurgi型低压甲醇合成催化剂，1520万吨/年大型反应器国内已有制造经验。华东理工大学开发并取得专利的低压甲醇反应器即“绝热管壳外冷复合型”气固相催化反应器。它充分发挥了鲁奇管

27、壳式反应器的优点又克服了其缺点，节省了投资，可节约大量的外汇投资，但国内目前运行的最大装置为约10万吨/年。采用“绝热管壳外冷复合型”气固相催化反应器的20万吨/年装置正在设计安装阶段。国内杭州林达化工技术工程公司开发的低压均温合成甲醇反应器，在全部触媒床层中采用可自由伸缩活动的冷管，用管内冷气吸收管外催化剂床层中的甲醇反应热，管内冷气与触媒层中反应气先后进行并流换热和逆流间接换热，触媒装填系数从30%提高到70%，因而相同直径反应器产能高，轴向温度差小，温度均匀，延长了触媒寿命，提高甲醇产量。本技术已用于哈尔滨气化厂8万吨/年甲醇装置中，效果良好。但目前采用该反应器的最大装置20万吨/年的渭

28、河化肥厂甲醇装置尚处于设计阶段。c) 甲醇合成工艺的比较与选择本项目180万吨/年甲醇装置是国内最大的甲醇生产装置，虽然有20万吨/年的煤制甲醇装置在运行，但解决180万吨/年甲醇合成塔的放大问题目前还无先例，存在较大的技术风险。目前国外的甲醇装置（单系列）生产能力一般在40170万吨/年，整体效益明显。另一方面，采用国外甲醇合成技术投资较大，设备制造周期长。同时考虑大件设备运输困难，无论采用何种技术，单台反应器均难以实现。目前无论国内国外建设甲醇装置，大多采用低压法技术。低压法与中高压法相比，具有消耗定额低、能耗低、成本低、产品质量高等优点。在反应器方面有TEC的MRF多段径向流动反应器，托

29、普索三个并联激冷绝热径向流合成塔，三菱重工的管壳-冷管复合反应器等，这些反应器比传统的低压合成法反应器具有转化率高、反应器体积小、反应热移出更方便、床层压降小等优点。美国空气及化学制品公司（APCI）的液相合成甲醇技术，尚需要大型工程装置的实践验证。ICI合成反应器采用激冷式，设备结构简单、单系列生产能力大、投资小，其缺点是用原料气激冷控制温度，床层温度有波动时，循环比较大，操作费用高，需专设开工加热炉。ICI工艺的能量回收系统最近也作了一系列改进，如利用低位能反应热预热锅炉给水，采用冷凝式蒸汽透平代替背压式透平机等。Lurgi合成反应器，反应气转化率高，副反应少，系统对于反应热的回收和利用已

30、经比较完善，操作费用低，开工时不用设开工加热炉。但缺点是反应器结构较复杂，体积较大，运输困难。Lurgi公司为了实现甲醇装置的超大型化，还推出了两台反应器串联的流程，即气冷-管壳反应器串联及热量偶合的流程，单系列甲醇能力可达5000吨/天。就目前应用最广、采用最多的合成甲醇技术是Lurgi和ICI技术，这两种技术发展历史最长，积累的实践经验最多，在世界建厂也最多，拥有不同规模的甲醇合成装置，并且目前达到的单系列合成甲醇装置能力也最大。这两种工艺技术特点比较见下表：甲醇生产方法比较表项 目Lurgi法ICI法合成压力bar5010050118合成温度225250230270催化剂组成Cu-Zn-

31、Al-VCu-Zn-Al时空收率t/m3h0.720.70进塔气CO含量%129出塔气CH3OH含量%6756循环气/合成气4:14:1合成塔形式管束式激冷式设备尺寸设备紧凑设备较大合成开工设备不设开工加热炉要设开工加热炉甲醇精制三塔流程两塔、三塔和四塔流程Lurgi工艺甲醇合成塔，反应温度均匀，转化率较高，反应副产物少，原料消耗低，副产物少，加上国外目前建设的大型/超大型甲醇装置多采用Lurgi工艺，大型装置工业化经验多，工艺成熟。其次，就一台反应器和两台反应器来说，Lurgi公司都可以提供。单按设备造价，一台反应器比两台反应器省，但其直径接近5米，要采取特殊的运输方案，需要增加一笔可观的大

32、件运输费，且建设时间延长。根据以上分析，考虑到合成塔的运输问题，本项目暂按Lurgi双合成塔（气冷和管壳水冷）生产180万吨/年甲醇，采用双系统设计。至于两台反应器串联，即Lurgi双合成塔（气冷和管壳水冷）还是两台管壳式反应器并联，两者投资相差不多，因压缩机和控制方面的因素，前者略低。d) 甲醇精馏工艺的选择甲醇精馏工艺有三塔流程和两塔、4+1塔流程，其中三塔流程能耗是两塔流程的6070%。投资比两塔流程高15%左右，产品纯度高；大型甲醇装置近年来多采用三塔流程。本项目采用节能型三塔精馏工艺，双系列配置。5) 空分装置a) 国内外工艺技术概况 采用带增压膨胀机的分子筛流程及规整填料塔与全精馏

33、制氩技术。八十年代国内开发出了带增压膨胀机的分子筛流程空分设备（第五代），九十年代中期开发成功了采用规整填料塔与全精馏制氩技术的新一代空分设备（第六代）。从九七年以后国内设计生产的1000 m3（标）/h O2以上的空分设备均采用了规整填料塔与全精馏制氩技术，采用这项技术后，对外压缩流程而言氧的提取率可达到9899.5%，氩提取率可达6585%，能耗下降1013%以上，而且整个流程简单，操作方便、安全可靠、占地面积小，优势显而易见。 产品规格多样化，尤其是内压缩国内外已是一种发展趋势九十年代中期以后，随着化工装置对空分产品的品种的要求，大中型空分的高压内压缩流程已逐步占领市场，使用情况良好。内

34、压缩流程安全可靠，投资成本及运行成本相对较低，占地面积小。 采用计算机集散型自动化控制（DCS）对空分装置的整个工艺流程采用DCS控制，具有合理调节产量，稳定操作，降低消耗，提高装置可靠性和降低运行费用的功能。使用计算机能检测瞬间大量工艺数据，并能自动调节设备工况，使产品产量、纯度、压力保持在设定的范围及指标内。 空分设备趋向大型化随着大化肥、煤化工、石化、钢铁等大型工程项目的兴建和扩建，从降低投资费用，运行费用和方便管理等方面着眼，要求工程配套的空分设备也趋于大型化，国外最大的空分单机制氧能力已达100000 Nm3/h 以上。目前国内已投运的宝钢5# 空分单机制氧能力已达70000Nm3/

35、h等级。 优化成套设备配置方案，提高综合性能指标空分设备系统复杂，配套机组多，为保证装置具有最优性价比，目前国际上一些著名的气体公司均采用择优选择，在全球范围进行大配套的做法。国内空分制造厂目前在这方面也已具有大量的实际操作经验，因而可以通过国内外众多渠道，择优选择配套设备，保证装置具有最优性价比。b) 空分装置的选择 空分装置规模本项目设计能力为年产甲醇180万吨，相应的氧气需要量为204421Nm3/h。考虑煤种供应的变化和生产能力改变引起氧气消耗的波动，拟选择供氧能力在56000 Nm3/h的空分装置四套。 空分装置流程的选择空分装置的工艺流程采用分子筛预净化、增压透平膨胀机、全精馏提氩

36、、氧氮产品内压缩等先进技术。内压缩流程是现今国内外空分装置普遍采用的先进的工艺流程，内压缩流程具有以下几个主要优点：由于用液氧泵取代了价格昂贵的氧气透平压缩机，可使投资降低；液氧泵备品配件比氧压机的备品配件价格低，且运行安全可靠，易于操作，因而可使维护保养成本降低；使用液氧泵内压缩后，可防止烃类在冷凝蒸发器内聚集，因此安全性更好，装置也更可靠；增压机可以和原料空压机合拼成为一个机组，因而占地减少、安装费用省、操作方便、控制简化。内压缩空分流程分为空气循环（又称双泵流程）和氮气循环（又称单泵流程）。空气循环是用高压空气来复热高压液氧和高压液氮产品（根据需要），液氧、液氮根据需要用泵加压到所需压力

37、；氮气循环流程是用高压氮气来复热高压液氧，用液氧泵压缩液氧达到所需压力，用氮压机压缩氮气达到所需压力。单泵流程利用高压氮来使加压液氧汽化复热并回收其低温冷量的缺点是：由于氮气的冷凝温度比空气低，氮气的潜热比空气小，这意味着为汽化同样数量的加压液氧，需要被压缩的氮气量要比空气量更多，而且氮气的压力要高于空气的压力。由于被压缩的氮气来自冷箱。在冷箱里的氮气流路有压力损失，因此循环氮压机的吸入压力要低于相应的增压空气压缩机的吸入压力，这意味着氮压机的压缩比要大于增压空气压缩机的压缩比。因此，在同样规模的内压缩流程中，氮压机的尺寸要比增压空气压缩机的尺寸大，耗功也要高一些。另外循环氮气主要是作为吸收和

38、转移低温冷量的一种载体，而空气则不仅完成了这种功能，还与精馏有机的结合了起来，并能使精馏过程更加有效。目前，国内外大型空分装置基本上采取增压透平膨胀或全低压透平膨胀、氮水预冷、分子筛吸附、内压缩（液氧）工艺流程。这样的装置已经工业化，并且在国内外的生产装置上应用多套。从技术上来说都是安全、可靠、先进、节能的。但是，相比之下采用中压膨胀循环，以中压空气绝热膨胀输出外功，带动透平增压机，可节省能耗。膨胀前后的空气产生焓降，可为空分装置提供一定的冷量。所以，本套空分装置选用全低压分子筛净化吸附、空气增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、产品氧气内压缩、空气增压循环的工艺流程。目前大型化工行业空分装置多

39、采用该工艺流程的空分装置。国内如杭州杭氧股份有限公司、开封空分设备有限公司等的大型空分设备制造公司在大型空分设备设计、加工制造中吸收、引进国外技术，提高了自身的设计加工水平，在大型空分装置的设计加工上已有了成功的先例。如：德州40000 Nm3/h空分即将开车、安庆、湖北48000 Nm3/h空分已通过基础设计审查。c) 空分装置特点产品产量大；气、液体的纯度要求高；氧气产品压力高；氮气产品品种多、按压力分有：VHPN2、MP1N2、MP2N2、LP1N2、LP2N2；可提供不同压力等级的仪表空气、工厂空气。全厂设统一的仪表空气和工厂空气管网。供氧方式采用液氧由液氧泵加压至一定压力后，经高压换

40、热器气化复热后、送出空分装置进入管网。全厂需用的氮气1、氮气2、氮气3由空分装置提供，设统一的氮气管网。d) 连续运转周期连续运转周期不少于二年。1.2.3 技术来源及引进意见根据以上工艺技术路线的确定，主要技术来源及引进范围如下：1）水煤浆气化引进德士古工艺软件包及专利许可证，基础设计和详细设计由国内完成；或采用国内多喷嘴水煤浆气化技术。2）低温甲醇洗购买Lurgi或Linde的工艺软件包或基础工程设计，详细设计由国内完成。3）硫回收采用Linde的Clinsulf硫回收工艺技术，购买工艺软件包或基础工程设计，详细设计由国内完成。4）甲醇合成可研阶段暂按引进德国Lurgi公司技术考虑，最终确定有待进一步的技术交流和谈判，建议引进范围如下： 引进工艺包和基础设计 引进专有设备如甲醇合成反应器 引进关键设备和材料 国内不能制造的其他设备和仪表。5