煤化工工藝路線圖.doc

煤化工工藝路線圖 氣化煤氣凈氣合成氣氨合成合 成 氨甲醇合成甲醇甲醇（產(chǎn)品）毛比爾法（間接液化）汽 油費托合成（間接液化）醋酐合成液體燃料、化學品醋酐、醋酸甲酯直接液化油品加工工液體燃料、化學品煉焦焦爐煤氣煤焦油焦 炭分離粗苯煤氣城 市 煤 氣苯、甲苯、二甲苯加工萘、蒽、吡啶、酚冶 金 焦瀝青、炭素制品低溫干餾石灰石電石爐電石乙 炔 化 學 品煤 氣燃 料 氣低溫煤焦油加工液 體 燃 料、酚半 焦無煙燃料、還原劑、氣化原料其它加工褐煤蠟、 活性炭分子篩煤煤氣化固定床（塊煤）常壓固定床（U.G.I爐、恩德爐）加壓固定床（魯奇爐）溫克勒爐、U-Gas爐、灰熔聚爐干粉煤：謝爾爐、GSP爐水煤漿：德士古爐流化床（碎煤）氣流床（粉煤）碳轉(zhuǎn)化率低、能耗高、污染嚴重碳轉(zhuǎn)化率低、能耗高、操作困難碳轉(zhuǎn)化率高、氣化強度大、環(huán)保好，但投資較高，適合于大型的煤化工基地應用烯烴、醋酸、甲醛產(chǎn)品投資參考：焦炭（含甲醇配套項目）：約1200萬元/萬噸；煤制甲醇：約4000萬元/萬噸；煤制乙烯：約2億元/萬噸； 煤炭液化：約1億元/萬噸（指設備投資）。以上是指大、中型項目的概略投資。相 關 轉(zhuǎn) 化：2噸煤生產(chǎn)1噸甲醇，附加值可提高8倍；3噸甲醇生產(chǎn)1噸聚烯烴，附加值可提高1倍。4-5噸煤液化1噸油。液化反應器工氫氣制備工煤漿制備工煤制甲醇典型工藝路線圖備煤（制漿或磨粉）煤氣化CO變換熱回收空 分循環(huán)機甲 醇 合 成合成氣壓縮低溫甲醇洗脫硫脫碳硫回收粗 甲 醇精 餾甲 醇 產(chǎn) 品空分氧氣煤CO2H2S循環(huán)氣CO+H2O(g)=CO2+H2 （放熱反應）渣馳放氣1、合成甲醇的化學反應方程式：（1）、主反應： CO+2H2=CH3OH+102.5KJ/mol（2）、副反應 2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+200.2 KJ/mol CO+3H2=CH4+H2O+115.6 KJ/mol 4CO+8H2=C4H9OH+3H2O+49.62 KJ/mol CO2+H2=CO+H2O-42.9 KJ/mol2、甲醇合成氣要求氫碳比f=(H2-CO2)/(CO+CO2)2.052.10，由于煤炭氣化所得到的水煤氣CO含量較高，H2含量較低，因此水煤氣須經(jīng)脫硫、變換、脫碳調(diào)整氣體組成，以達到甲醇合成氣的要求。3、CO變換反應 CO+H2O(g)=CO2+H2 （放熱反應）4、水煤氣組分與甲醇合成氣組分對比氣體種類氣體組分（%）COH2CO2CH4水煤氣37.350.06.50.3甲醇合成氣29.9067.6429.900.1煤制甲醇工藝氣化a）煤漿制備由煤運系統(tǒng)送來原料煤干基（25mm）或焦送至煤貯斗經(jīng)稱重給料機控制輸送量送入棒磨機加入定量水物料棒磨機進行濕法磨煤了控制煤漿粘度及保持煤漿穩(wěn)定性加入添加劑了調(diào)整煤漿PH值加入堿液出棒磨機煤漿濃度約65%排入磨煤機出口槽經(jīng)出口槽泵加壓送至氣化工段煤漿槽煤漿制備首先要煤焦磨細再制備成約65%煤漿磨煤采用濕法防止粉塵飛揚環(huán)境好用于煤漿氣化磨機現(xiàn)有兩種棒磨機與球磨機；棒磨機與球磨機相比棒磨機磨出煤漿粒度均勻篩下物少煤漿制備能力需和氣化爐相匹配本項目擬選用三臺棒磨機單臺磨機處理干煤量4353t/h滿足60萬t/a甲醇需要了降低煤漿粘度使煤漿具有良好流動性需加入添加劑初步選擇木質(zhì)磺酸類添加劑煤漿氣化需調(diào)整漿PH值68用稀氨水或堿液稀氨水易揮發(fā)出氨氨氣對人體有害污染空氣故本項目擬采用堿液調(diào)整煤漿PH值堿液初步采用42濃度了節(jié)約水源凈化排出含少量甲醇廢水及甲醇精餾廢水均作磨漿水b）氣化本工段煤漿與氧進行部分氧化反應制得粗合成氣煤漿由煤漿槽經(jīng)煤漿加壓泵加壓連同空分送來高壓氧通過燒咀進入氣化爐氣化爐煤漿與氧發(fā)生下主要反應：氣化反應氣化爐反應段瞬間完成生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等氣體離開氣化爐反應段熱氣體和熔渣進入激冷室水浴被水淬冷溫度降低并被水蒸汽飽和出氣化爐；氣體經(jīng)文丘里洗滌器、碳洗塔洗滌除塵冷卻送至變換工段氣化爐及碳洗塔等排出洗滌水（稱黑水）送往灰水處理c）灰水處理本工段氣化來黑水進行渣水分離處理水循環(huán)使用從氣化爐和碳洗塔排出高溫黑水分別進入各自高壓閃蒸器經(jīng)高壓閃蒸濃縮黑水混合經(jīng)低壓、兩級真空閃蒸被濃縮進入澄清槽水加入絮凝劑使其加速沉淀澄清槽底部細渣漿經(jīng)泵抽出送往過濾機給料槽經(jīng)由過濾機給料泵加壓送至真空過濾機脫水渣餅由汽車拉出廠外閃蒸出高壓氣體經(jīng)過灰水加熱器回收熱量之通過氣液分離器分離掉冷凝液進入變換工段汽提塔閃蒸出低壓氣體直接送至洗滌塔給料槽澄清槽上部清水溢流至灰水槽由灰水泵分別送至洗滌塔給料槽、氣化鎖斗、磨煤水槽少量灰水作廢水排往廢水處理洗滌塔給料槽水經(jīng)給料泵加壓與高壓閃蒸器排出高溫氣體換熱送碳洗塔循環(huán)使用2）變換本工段氣體CO部分變換成H2本工段化學反應變換反應下列方程式表示：CO+H2OH2+CO2由氣化碳洗塔來的粗水煤氣經(jīng)氣液分離器分離掉氣體夾帶的水分后，進入氣體過濾器除去雜質(zhì)然后分成兩股部分（約為54%）進入原料氣預熱器與變換氣換熱至305左右進入變換爐與自身攜帶的水蒸汽在耐硫變換催化劑作用下進行變換反應出變換爐的高溫氣體經(jīng)蒸汽過熱器與甲醇合成及變換副產(chǎn)壓蒸汽換熱、過熱中壓蒸汽自身溫度降低后再原料氣預熱器與進變換粗水煤氣換熱溫度約335進入中壓蒸汽發(fā)生器副產(chǎn)4.0MPa蒸汽溫度降至270之后進入低壓蒸汽發(fā)生器溫度降至180然后進入脫鹽水加熱器、水冷卻器最終冷卻40進入低溫甲醇洗1#吸收系統(tǒng)另部分未變換的粗水煤氣進入低壓蒸汽發(fā)生器使溫度降至180副產(chǎn)0.7MPa低壓蒸汽進入脫鹽水加熱器回收熱量水冷卻器用水冷卻至40送入低溫甲醇洗2#吸收系統(tǒng)氣液分離器分離出來的高溫工藝冷凝液送氣化工段碳洗塔氣液分離器分離出來的低溫冷凝液經(jīng)汽提塔用高壓閃蒸氣和中壓蒸汽汽提出溶解在水中的CO2、H2S、NH3送洗滌塔給料罐回收利用；汽提產(chǎn)生的酸性氣體送往火炬3）低溫甲醇洗本工段采用低溫甲醇洗工藝脫除變換氣中CO2、全部硫化物、其他雜質(zhì)和H2Oa）吸收系統(tǒng)本裝置擬采用兩套吸收系統(tǒng)分別處理變換氣和未變換氣經(jīng)過甲醇吸收凈化后的變換氣和未變換氣混合作甲醇合成的新鮮氣由變換來的變換氣進入原料氣級冷卻器、氨冷器、進入分離器出分離器的變換氣與循環(huán)高壓閃蒸氣混合后噴入少量甲醇以防止變換氣中水蒸氣冷卻后結(jié)冰然后進入原料氣二級冷卻器冷卻至20進入變換氣甲醇吸收塔依次脫除H2S+COS、CO249出吸收塔經(jīng)二級原料氣冷卻器級原料氣冷卻器復熱去甲醇合成單元凈化氣CO2含量約3.4%H2S+COS0.1PPm來自甲醇再生塔經(jīng)冷卻甲醇49從甲醇吸收塔頂進入吸收塔上段CO2吸收段甲醇液自上而下與氣體逆流接觸脫除氣體中CO2CO2的指標由甲醇循環(huán)量來控制中間二次引出甲醇液用氨冷器冷卻以降低由于溶解熱造成的溫升在吸收塔下段引出的甲醇液大部分進入高壓閃蒸器；另部分溶液經(jīng)氨冷器冷卻后回流進入H2S吸收段以吸收變換氣中的H2S和COS自塔底出來的含硫富液進入H2S濃縮塔為減少H2和CO損失從高壓閃蒸槽閃蒸出的氣體加壓后送至變換氣二級冷卻器前與變換氣混合以回收H2和CO未變換氣的吸收流程同變換氣的吸收流程b）溶液再生系統(tǒng)未變換氣和變換氣溶液再生系統(tǒng)共用套裝置從高壓閃蒸器上部和底部分別產(chǎn)生的無硫甲醇富液和含硫甲醇富液進入H2S濃縮塔進行閃蒸汽提甲醇富液采用低壓氮氣汽提高壓閃蒸器上部的無硫甲醇富液不含H2S從塔上部進入在塔頂部降壓膨脹高壓閃蒸器下部的含硫甲醇富液從塔中部進入塔底加入的氮氣將CO2汽提出塔頂然后經(jīng)氣提氮氣冷卻器回收冷量后作為尾氣高點放空富H2S甲醇液自H2S濃縮塔底出來進熱再生塔給料泵加壓甲醇貧液冷卻器換熱升溫進甲醇再生塔頂部甲醇中殘存的CO2以及溶解的H2S由再沸器提供的熱量進行熱再生混和氣出塔頂經(jīng)多級冷卻分離甲醇級冷凝液回流二級冷凝液經(jīng)換熱進入H2S濃縮塔底部分離出的酸性氣體去硫回收裝置從原料氣分離器和甲醇再生塔底出來的甲醇水溶液經(jīng)泵加壓后甲醇水分離器通過蒸餾分離甲醇和水甲醇水分離器由再沸器提供塔頂出來的氣體送到甲醇再生塔中部塔底出來的甲醇含量小于100PPm的廢水送水煤漿制備工序或去全廠污水處理系統(tǒng)c）氨壓縮制冷從凈化各制冷點蒸發(fā)后的-33氣氨氣體進入氨液分離器將氣體中的液粒分離出來后進入離心式制冷壓縮機段進口壓縮至冷凝溫度對應的冷凝壓力然后進入氨冷凝器氣氨通過對冷卻水放熱冷凝成液體靠重力排入液氨貯槽液氨通過分配器送往各制冷設備4）甲醇合成及精餾a）甲醇合成經(jīng)甲醇洗脫硫脫碳凈化后的產(chǎn)生合成氣壓力約為5.6MPa與甲醇合成循環(huán)氣混合經(jīng)甲醇合成循環(huán)氣壓縮機增壓至6.5MPa然后進入冷管式反應器（氣冷反應器）冷管預熱到235進入管殼式反應器（水冷反應器）進行甲醇合成CO、CO2和H2在Cu-Zn催化劑作用下合成粗甲醇出管殼式反應器的反應氣溫度約為240然后進入氣冷反應器殼側(cè)繼續(xù)進行甲醇合成反應同時預熱冷管內(nèi)的工藝氣體氣冷反應器殼側(cè)氣體出口溫度為250再經(jīng)低壓蒸汽發(fā)生器鍋爐給水加熱器、空氣冷卻器、水冷器冷卻40進入甲醇分離器從分離器上部出來未反應氣體進入循環(huán)氣壓縮機壓縮返回甲醇合成回路部分循環(huán)氣作為弛放氣排出系統(tǒng)調(diào)節(jié)合成循環(huán)圈內(nèi)的惰性氣體含量合成弛放氣送至膜回收裝置回收氫氣產(chǎn)生富氫氣經(jīng)壓縮機壓縮后作為甲醇合成原料氣；膜回收尾氣送至甲醇蒸汽加熱爐過熱甲醇合成反應器副產(chǎn)的中壓飽和蒸汽（2.5MPa）將中壓蒸汽過熱到400粗甲醇從甲醇分離器底部排出經(jīng)甲醇膨脹槽減壓釋放出溶解氣后送往甲醇精餾工段系統(tǒng)弛放氣及甲醇膨脹槽產(chǎn)生的膨脹氣混合送往工廠鍋爐燃料系統(tǒng)甲醇合成水冷反應器副產(chǎn)壓蒸汽經(jīng)變換過熱后送工廠中壓蒸汽管網(wǎng)b）甲醇精餾從甲醇合成膨脹槽來的粗甲醇進入精餾系統(tǒng)精餾系統(tǒng)由預精餾塔、加壓塔、常壓塔組成預精餾塔塔底出來富甲醇液經(jīng)加壓至0.8MPa、80進入加壓塔下部加壓塔塔頂氣體經(jīng)冷凝后一部分作位回流一部分作為產(chǎn)品甲醇送入貯存系統(tǒng)由加壓塔底出來的甲醇溶液自流入常壓塔下塔進步蒸餾常壓塔頂出來的回流液部分回流部分作為精甲醇經(jīng)泵送入貯存系統(tǒng)常壓塔底的含甲醇的廢水送入磨煤工段作為磨煤用水在常壓塔下部設有側(cè)線采出采出甲醇、乙醇和水的混合物由汽提塔進料泵送入汽提塔汽提塔塔頂液體產(chǎn)品部分回流其余部分作產(chǎn)品送至精甲醇中得間槽或送至粗甲醇貯槽汽提塔下部設有側(cè)線采出采出部分異丁基油和少量乙醇,混合進入異丁基油貯槽汽提塔塔底排出的廢水含少量甲醇進入沉淀池分離出雜醇和水廢水由廢水泵送至廢水處理裝置c）中間罐區(qū)甲醇精餾工序臨時停車時甲醇合成工序生產(chǎn)的粗甲醇進入粗甲醇貯罐中貯存甲醇精餾工序恢復生產(chǎn)時粗甲醇經(jīng)粗甲醇泵升壓后送往甲醇精餾工序甲醇精餾工序生產(chǎn)精甲醇進入甲醇計量罐中經(jīng)檢驗合格的精甲醇用精甲醇泵升壓送往成品罐區(qū)甲醇貯罐中貯存待售。5）空分裝置本裝置工藝為分子篩凈化空氣、空氣的增壓、氧氣和氮氣內(nèi)壓縮流程帶中壓空氣增壓透平膨脹機采用規(guī)整填料分餾塔全精餾制氬工藝。原料空氣自吸入口吸入經(jīng)自潔式空氣過濾器除去灰塵及其它機械雜質(zhì)過濾后的空氣進入離心式空壓機經(jīng)壓縮機壓縮到約0.57MPa(A)然后進入空氣冷卻塔冷卻冷卻水為經(jīng)水冷塔冷卻后的水空氣自下而上穿過空氣冷卻塔在冷卻的同時又得到清洗。經(jīng)空冷塔冷卻后的空氣進入切換使用的分子篩純化器空氣中的二氧化碳、碳氫化合物和水分被吸附分子篩純化器為兩只切換使用其中一只工作時另一只再生純化器的切換周期約為4小時定時自動切換。凈化后的空氣抽出一小部分作位儀表空氣和工廠空氣。其余空氣分成兩股股直接進入低壓板式換熱器從換熱器底部抽出后進入下塔。另外一股進入空氣增壓機。經(jīng)過空氣增壓機的中壓空氣分成兩部分，一部分進入高壓板式換熱器冷卻后進入低溫膨脹機膨脹后空氣進入下塔精餾另一部分壓空氣經(jīng)過空氣增壓機二段壓縮高壓空氣進入高壓板式換熱器冷卻經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流進入中下塔空氣經(jīng)下塔初步精餾獲得富氧液空、低純液氮、低壓氮氣其富氧液空和低純液氮經(jīng)過冷器過冷節(jié)流進入上塔經(jīng)