七臺河吉偉焦爐氣制液態(tài)甲烷工程方案.doc

此文檔收集于網絡，如有侵權，請聯(lián)系網站刪除 七臺河吉偉焦爐氣制液態(tài)甲烷工程方案第1章 項目概述 我國的能源結構是“缺油、少氣、富煤”,煤炭資源相對豐富,煤化工發(fā)展迅速。根據(jù)我國石油天然氣總公司預測，2015年常規(guī)天然氣生產量為1780億立方米，天然氣需求量為2400億立方米，供需缺口為620億立方米。20102020年期間，我國天然氣需求量受城市氣化率的提高以及天然氣替代工業(yè)燃料領域消費的驅動將大幅度增長，消費結構將進一步優(yōu)化。天然氣的價格這幾年一直穩(wěn)中有升，今后幾年，隨著市場需求的進一步增加，價格仍將有所提高。利用該契機,積極發(fā)展焦爐煤氣制天然氣( SNG)用于替代天然氣或城市煤氣,不僅可以降低進口天然氣市場給我國帶來的潛在風險,滿足日益增長的市場需求,而且對我國的能源安全、節(jié)能減排等方面也具有戰(zhàn)略意義。針對以上發(fā)展趨勢，吉偉焦爐煤氣提出制液態(tài)甲烷的項目方案，煤氣液態(tài)甲烷的工藝流程大致如下：CO2排入空氣除塵濕法脫硫焦爐煤氣焦爐氣壓縮精脫硫MDEA脫碳干燥往復壓縮（1、2段）往復壓縮（3、4段）焦爐氣壓縮（4、5段）甲醇合成甲醇精餾存儲干燥液化LNG儲存裝車0.8MPa1.4MPa根據(jù)以上工藝流程可以將整個工藝分為：原料氣的凈化和脫硫、MDEA脫碳干燥、CH4分離干燥液化、焦爐氣的壓縮、甲醇的合成等工段。第2章 各個工段工藝流程控制2 . 1 焦爐煤氣的凈化工藝焦爐煤氣的凈化要求：焦爐煤氣中雜質含量高 ,凈化難度大 ,凈化成本高 ,制約了其作為化工原料氣的用途和經濟性 有微量焦油 、 苯 、 萘 、 氨 、 HC N、 C l。通常經過焦化廠化產回收預處理的焦爐煤氣 , 仍然含不飽和烯烴 , 以及 H2S 、 噻吩 ( C4 H4S) 、 硫醚 、 硫醇 、 C O S 、 CS2 等雜質 。 其中 ,焦油 、 苯 、 萘 、 不飽和烯烴會在后續(xù)的焦爐煤氣轉化和甲醇合成中分解析碳影響催化劑的活性 ; 由無機硫與有機硫組成的混合硫化物和 C l-及羰基金屬等雜質是焦爐煤氣轉化和甲醇合成催化劑的毒物 ,會導致轉化與合成催化劑永久性中毒失活 。因此 ,徹底脫除雜質 , 深度凈化焦爐煤氣 , 是焦爐煤氣資源化利用的關鍵 。焦爐煤氣中含有的噻吩 、 硫醚 、 硫醇等有機硫 ,形態(tài)復雜 ,化學穩(wěn)定性高 ,現(xiàn)有的濕法脫硫對其幾乎不起作用 ,必須采取干法脫硫將有機硫脫除。若來自焦化廠的煤氣是只焦不化的粗煤氣 , 則必須先進行化產濕法脫硫 , 使原料氣中的硫含量盡可能減少 ,以減輕干法脫硫負擔 ,延長加氫轉化脫硫劑使用壽命 。 然后再進行干法加氫轉化精脫硫 , 即采取濕法與干法脫硫相結合的方式進行凈化精制 。首先 ,粗煤氣先進入化產裝置 ,通過冷凝 、 電捕焦油 、濕法脫硫 、 脫氰 、 脫氨 、 洗苯脫苯等操作 ,脫除焦爐煤氣中的焦油 、 萘 、 硫化氫 、 氰化氫 、 氨 、 苯等物質 ,并回收焦油 、 硫 、 氨 、 苯等化工產品 。 經化產和濕法脫硫后 ,可將焦爐煤氣中的 H2S脫至 20 m g /m3以下 , 同時可脫去少量有機硫 , 但有機硫含量仍然較高 。然后再進行干法精脫硫 , 使焦爐煤氣滿足凈化后總硫體積分數(shù) 0 . 1 10- 6的要求 。精脫硫工藝技術方案焦爐煤氣中含有的絕大部分無機硫和極少部分的有機硫可在焦化廠化產濕法脫硫時脫掉 , 而絕大部分有機硫只能采用干法脫除 。 干法脫除有機硫有4種方法 ,即吸收法 、 熱解法 、 水解法 、 加氫轉化法 ,目前國內外主要采用水解法和加氫轉化法脫除有機硫。水解法脫除有機硫由于操作溫度為中低溫 , 可避免強放熱的甲烷化副反應發(fā)生 , 是目前國內外脫除煤氣中有機硫十分活躍的研究領域 。 但水解催化劑的活性隨溫度的升高和煤氣中氧含量的增大而急劇下降,且對 C O S 、 CS2 水解效果好 , 對煤氣中的噻吩 、 硫醚 、 硫醇基本不起作用 , 這是水解法脫除有機硫的致命缺陷 。焦爐煤氣經濕法脫硫后可脫去絕大部分的 H2S和少量的有機硫。脫硫的技術瓶頸是如何深度脫除形態(tài)復雜 、 難以用常規(guī)方法分解脫除的有機硫 ,尤其是化學穩(wěn)定性高 、 難以分解的噻吩 、 硫醚 、 硫醇類有機硫 ,需采用加氫轉化法轉化為無機硫后才能脫除 。 常用的有機硫加氫轉化催化劑有鈷鉬 、 鐵鉬 、鎳鉬等類型 ,加氫轉化的氫氣來自于焦爐煤氣 。由于焦爐煤氣含有較高濃度的 C O 和 C O2, 選擇加氫脫硫方案時應注意 : a . 對噻吩類有機硫加氫分解性能好的加氫催化劑會誘導碳氧化物發(fā)生對加氫工藝不利的強放熱的甲烷化反應 ,應盡可能避免或減輕 C O 和 C O2 在加氫催化劑上發(fā)生甲烷化反應 。b . 應盡可能提高噻吩 、 硫醚 、 硫醇等有機硫的加氫轉化率 。c . 應避免 C O 和不飽和烯烴在加氫轉化時分解析碳而降低催化劑的活性 。傳統(tǒng)的鈷鉬加氫催化劑價格昂貴 , 主要用于以天然氣為原料的加氫轉化精脫硫 。 在 C O、 C O2 含量較高的氣體中 ,易發(fā)生析碳和甲烷化副反應 。通常焦爐煤氣中含有體積分數(shù)為 5 % 8 %的 C O , 不宜采用鈷鉬加氫催化劑脫硫方案 。根據(jù)焦爐煤氣中有機硫的含量和形態(tài) , 總結近幾年國內建設的幾套焦爐煤氣制甲醇加氫脫硫裝置的經驗教訓 ,對焦爐煤氣有機硫凈化可采取鐵鉬 +鎳鉬兩級加氫 、 鐵錳 +氧化鋅兩級吸收的方式 。操作條件為 : 溫度約 350 、 壓力約 2 . 3 M Pa 。 工藝流程為 : 鐵鉬加氫轉化 鐵錳粗脫硫 鎳鉬加氫轉化 氧化鋅精脫硫 。2 . 2 焦爐煤氣MDEA的脫碳干燥工藝粗原料氣在 2.8MPa下進行二段溶液洗滌的吸收塔，下段用降壓閃蒸脫吸的溶液進行吸收，為了提高氣體的凈化度，上段再用經過蒸汽加熱再生的溶液進行洗滌。從吸收塔出來的富液相繼通過兩個閃蒸槽而降壓，溶液第一次降壓的能量由透平回收?；厥盏哪芰坑糜隍寗影胴氁貉h(huán)泵。富液在高壓閃蒸槽釋放出的蒸汽中有較多的氫和氨，可壓縮送回脫碳塔，出高壓閃蒸槽溶液繼續(xù)降壓后，在低壓閃蒸槽中釋放出絕大部分 CO2。獲得的半貧液大部分用循環(huán)泵打入吸收塔下段，一小部分送入蒸汽加熱的再生塔再生，所得貧液送入吸收塔上段使用。再生塔塔頂所得含水蒸氣的CO2氣體，送入低壓閃蒸槽作為脫氣介質使用。 工藝操作要點 (1) 貧液與半貧液的比例貧液/半貧液比例一般為1/31/6，它決定于原料中CO2的分壓。CO2分壓高，x大，則采用比例可高一些( 如1/6 )，這樣熱能耗就降低，貧液的溫度一般為 55 70。(2) 貧液與半貧液的溫度 半貧液一般為7080，進液溫度高，熱能耗就低，但過高又影響吸收塔底溫度，使溶液的吸收能力變小，反而是熱能耗增加，對不同的原料氣工況，都有一個最適宜的溶液溫度比例。既能保證凈化度又充分利用其物理性能，使其熱能耗降到最低限度。(3) CO2脫除及消耗在吸收壓力為2 .7 MPa時，CO2可脫除至0.005以下，CO2凈化度在0.1%以內。其消耗的熱能取決于原料氣中CO2的分壓。分壓高， 熱能耗低，一般在一段絕熱式脫除CO2 流程中。原則上不需消耗熱能，但要維持穩(wěn)定的吸收及解析溫度，要靠原料氣、凈化氣和再生氣之間的熱平衡。通常由于再生氣中帶走熱量多，就需補充熱量( 如用熱水等低位能)來保持溫度。 (4) 高壓閃蒸與回收CO2的純度MDEA溶液中非極性氣體氫、氮、甲醇、CH 及其它高級烴類化合物等的溶解度低，因此被凈化氣體的損失很少，但吸收壓力高時，再生氣中CO2小于98%，如吸收壓力為2.7MPa，流程中有高壓閃蒸汽提高CO2 的純度，閃蒸壓力根據(jù)純度要求加以選擇，一般可回收96%左CO2， 其純度可達99.5, 當吸收壓力 280 時易過熱失活 ,因此必須及時將反應熱移走 , 使合成反應盡可能接近反應平衡曲線 ,同時避免因反應熱的積累而燒壞催化劑 。 管殼式甲醇反應器利用管間沸騰水副產中壓蒸汽及時移走反應熱來保持催化劑床層溫度穩(wěn)定 ,既有利于合成反應的進行 , 又保護了合成催化劑 。 副產的中壓蒸汽與催化轉化工段的副產蒸汽并網過熱后 ,用于合成氣壓縮機驅動透平的動力 。 合成甲醇是一個多相催化反應過程 , 受催化劑選擇性的限制以及合成壓力 、 合成溫度 、 合成氣組成等合成條件的影響 ,反應過程中 C O、 C O2 與 H2 除生成甲醇外 , 還發(fā)生一系列副反應 , 生成烴 、 高碳醇 、醛 、 酸 、 酯 、 醚及單質碳等逾 40 種副產品, 合成產物是甲醇和水及多種有機雜質的混合物 , 即粗甲醇 。 粗甲醇經冷卻降溫至 40 ,進入甲醇分離器 ,冷凝分離出的粗甲醇液體進入甲醇膨脹槽 ,減壓閃蒸除去溶解在粗甲醇中的氣體后送入甲醇精餾工段 。 分離和閃蒸出的氣體大部分送合成氣壓縮工段與新鮮合成氣混合加壓后進入合成塔循環(huán)反應 , 小部分作為弛放氣 ,主要用作轉化加熱爐的燃料 。甲醇合成工藝的追求目標是 : 最高的反應物單程轉化率和最低的副產物產率, 對于生成物體積縮小且強放熱的甲醇合成反應 , 低壓法合成甲醇的單程轉化率主要取決于催化劑的活性和選擇性及工藝操作水平 。2.5.2甲醇精餾工藝粗甲醇的精餾采用由預精餾塔 、 加壓精餾塔 、 常壓精餾塔組成的三塔精餾系統(tǒng) ,其工藝流程見圖 粗甲醇精餾工藝流程預精餾塔的主要作用是脫除粗甲醇中的低沸點輕餾分副反應雜質 , 如二甲醚 、 甲醛 、 乙醛等 。 由加壓塔和常壓塔組成的主精餾塔的作用是分離出高沸點重餾分副反應雜質 ,如水 、 異丁醇 、 異丁醚等 ,將粗甲醇制成符合 G B 338 92 工業(yè)甲醇 優(yōu)級品標準的精甲醇 。精甲醇由常壓精餾塔頂部和加壓精餾塔頂部( 小部分 )采出 ,且常壓精餾塔頂采出的精甲醇質量要高于加壓精餾塔頂采出的精甲醇質量 ; 低沸點輕餾分雜質和不凝氣由預精餾塔頂采出 ; 高沸點重餾分雜質異丁醇 、 異丁醚等由常壓塔下側采出 ; 精餾殘液 ( 主要是水 )從常壓塔底排出 , 經汽提預處理回收甲醇后送污水處理站進行生化處理 。三塔精餾相對于兩塔精餾的特點是 :a . 乙醇和其他有機物雜質的含量大幅度減少 ,大大提高了精甲醇的質量b . 將加壓塔塔頂出來的甲醇蒸氣作為常壓精餾塔的熱源 ,節(jié)約了蒸汽和冷卻水 , 能耗低 , 操作費用省 ,相對于兩塔精餾可節(jié)能 10 %。c . 流程加長 ,造價約增加 10 %。第三章 設備清單序號型號規(guī)格名稱單位數(shù)量制造廠家一、控制軟件部分1ST9433正泰中自工業(yè)控制應用軟件V8.0（無限點開發(fā)運行版）套2正泰中自2ST9436正泰中自工業(yè)控制應用軟件V8.0（無限點運行版）套10二、操作站和工程師部分1ST9643SNET交換機臺8D-link三、現(xiàn)場控制站1ST9006標準機柜（8006002200）臺3正泰中自2ST9004通訊電纜套3正泰中自3ST9005機柜內附件套3正泰中自4ST91116U工業(yè)標準機籠臺9正泰中自5ST91216U總線底板（含正泰中自總線底板模板軟件V1.0）塊9正泰中自6ST9132系統(tǒng)電源組件（含正泰中自通用電源板軟件V1.0）塊18正泰中自7ST9133系統(tǒng)散熱組件（含正泰中自通用電源板軟件V1.0）塊9正泰中自8ST913424VDC電源組件（含正泰中自通用電源板軟件V1.0）塊3正泰中自9ST9144標準串行通訊模板（含正泰中自通訊模板軟件V1.0）塊1正泰中自10ST9161控制模板(正泰中自實時控制軟件V8.0)塊6正泰中自11ST926232路集成型開關量輸入輸出模板(含正泰中自開關量模板軟件V1.0)塊16正泰中自12ST927116-32路萬能調理模板(含正泰中自調理模板軟件V1.0)塊50正泰中自13ST9315單路全隔離萬能AI模塊(含正泰中自AI模塊軟件V1.0)塊672正泰中自14ST9321單路全隔離電流AO模塊(含正泰