1)氣化
a)煤漿制備
由煤運(yùn)系統(tǒng)送來的原料煤**t/h(干基)(<25mm)或焦送至煤貯斗,經(jīng)稱重給料機(jī)控制輸送量送入棒磨機(jī),加入一定量的水,物料在棒磨機(jī)中進(jìn)行濕法磨煤。為了控制煤漿粘度及保持煤漿的穩(wěn)定性加入添加劑,為了調(diào)整煤漿的PH值,加入堿液。
出棒磨機(jī)的煤漿濃度約65%,排入磨煤機(jī)出口槽,經(jīng)出口槽泵加壓后送至氣化工段煤漿槽。
煤漿制備首先要將煤焦磨細(xì),再制備成約65%的煤漿。磨煤采用濕法,可防止粉塵飛揚(yáng),環(huán)境好。
用于煤漿氣化的磨機(jī)現(xiàn)在有兩種,棒磨機(jī)與球磨機(jī);棒磨機(jī)與球磨機(jī)相比,棒磨機(jī)磨出的煤漿粒度均勻,篩下物少。
煤漿制備能力需和氣化爐相匹配,本項(xiàng)目擬選用三臺(tái)棒磨機(jī),單臺(tái)磨機(jī)處理干煤量43~53t/h,可滿足60萬t/a甲醇的需要。
為了降低煤漿粘度,使煤漿具有良好的流動(dòng)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)整漿的PH值在6~8,可用稀氨水或堿液,稀氨水易揮發(fā)出氨,氨氣對人體有害,污染空氣,故本項(xiàng)目擬采用堿液調(diào)整煤漿的PH值,堿液初步采用42%的濃度。
為了節(jié)約水源,凈化排出的含少量甲醇的廢水及甲醇(量熱儀)精餾廢水均可作為磨漿水。
b)氣化
在本工段,煤漿與氧進(jìn)行部分氧化反應(yīng)制得粗合成氣。
煤漿由煤漿槽經(jīng)煤漿加壓泵加壓后連同空分送來的高壓氧通過燒咀進(jìn)入氣化爐,在氣化爐中煤漿與氧發(fā)生如下主要反應(yīng):
CmHnSr+m/2O2―→mCO+(n/2-r)H2+rH2S
CO+H2O―→H2+CO2
反應(yīng)在6.5MPa(G)、1350~1400℃下進(jìn)行。
氣化反應(yīng)在氣化爐反應(yīng)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(yīng)段的熱氣體和熔渣進(jìn)入激冷室水浴,被水淬冷后溫度降低并被水蒸汽飽和后出氣化爐;氣體經(jīng)文丘里洗滌器、碳洗塔洗滌除塵冷卻后送至變換工段。
氣化爐反應(yīng)中生成的熔渣進(jìn)入激冷室水浴后被分離出來,排入鎖斗,定時(shí)排入渣池,由扒渣機(jī)撈出后裝車外運(yùn)。
氣化爐及碳洗塔等排出的洗滌水(稱為黑水)送往灰水處理。
c)灰水處理
本工段將氣化來的黑水進(jìn)行渣水分離,處理后的水循環(huán)使用。
從氣化爐和碳洗塔排出的高溫黑水分別進(jìn)入各自的高壓閃蒸器,經(jīng)高壓閃蒸濃縮后的黑水混合,經(jīng)低壓、兩級(jí)真空閃蒸被濃縮后進(jìn)入澄清槽,水中加入絮凝劑使其加速沉淀。澄清槽底部的細(xì)渣漿經(jīng)泵抽出送往過濾機(jī)給料槽,經(jīng)由過濾機(jī)給料泵加壓后送至真空過濾機(jī)脫水,渣餅由汽車?yán)鰪S外。
閃蒸出的高壓氣體經(jīng)過灰水加熱器回收熱量之后,通過氣液分離器分離掉冷凝液,然后進(jìn)入變換工段汽提塔。
閃蒸出的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,少量灰水作為廢水排往廢水處理。
洗滌塔給料槽的水經(jīng)給料泵加壓后與高壓閃蒸器排出的高溫氣體換熱后送碳洗塔循環(huán)使用。
2)變換
在本工段將氣體中的CO部分變換成H2。
本工段的化學(xué)反應(yīng)為變換反應(yīng),以下列方程式表示:
CO+H2O―→H2+CO2
由氣化碳洗塔來的粗水煤氣粗水煤氣經(jīng)氣液分離器分離掉氣體夾帶的水分后,進(jìn)入氣體過濾器除去雜質(zhì),然后分成兩股,一部分(約為54%)進(jìn)入原料氣預(yù)熱器與變換氣換熱至305℃左右進(jìn)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(jìn)行變換反應(yīng),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)的中壓蒸汽換熱、過熱中壓蒸汽,自身溫度降低后在原料氣預(yù)熱器與進(jìn)變換的粗水煤氣換熱,溫度約335℃進(jìn)入中壓蒸汽發(fā)生器,副產(chǎn)4.0MPa蒸汽,溫度降至270℃之后,進(jìn)入低壓蒸汽發(fā)生器溫度降至180℃,然后進(jìn)入脫鹽水加熱器、水冷卻器最終冷卻到40℃進(jìn)入低溫甲醇洗1#吸收系統(tǒng)。
另一部分未變換的粗水煤氣,進(jìn)入低壓蒸汽發(fā)生器使溫度降至180℃,副產(chǎn)0.7MPa的低壓蒸汽,然后進(jìn)入脫鹽水加熱器回收熱量,最后在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?yán)淠核蜌饣ざ翁枷此?/FONT>
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后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、其它雜質(zhì)和H2O。
a)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,作為甲醇合成的新鮮氣。
由變換來的變換氣進(jìn)入原料氣一級(jí)冷卻器、氨冷器、進(jìn)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(jìn)入原料氣二級(jí)冷卻器冷卻至-20℃,進(jìn)入變換氣甲醇吸收塔,依次脫除H2S+COS、CO2后在-49℃出吸收塔,然后經(jīng)二級(jí)原料氣冷卻器,一級(jí)原料氣冷卻器復(fù)熱后去甲醇合成單元。凈化氣中CO2含量約3.4%,H2S+COS<0.1PPm。
來自甲醇再生塔經(jīng)冷卻的甲醇-49℃從甲醇吸收塔頂進(jìn)入,吸收塔上段為CO2吸收段,甲醇液自上而下與氣體逆流接觸,脫除氣體中CO2,CO2的指標(biāo)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(jìn)入高壓閃蒸器;另一部分溶液經(jīng)氨冷器冷卻后回流進(jìn)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(jìn)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(jí)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)共用一套裝置。
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(jìn)入H2S濃縮塔,進(jìn)行閃蒸汽提。甲醇富液采用低壓氮?dú)馄帷8邏洪W蒸器上部的無硫甲醇富液不含H2S從塔上部進(jìn)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(jìn)入,塔底加入的氮?dú)鈱O2汽提出塔頂,然后經(jīng)氣提氮?dú)饫鋮s器回收冷量后,作為尾氣高點(diǎn)放空。
富H2S甲醇液自H2S濃縮塔底出來后進(jìn)熱再生塔給料泵加壓,甲醇貧液冷卻器換熱升溫進(jìn)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(jìn)行熱再生,混和氣出塔頂經(jīng)多級(jí)冷卻分離,甲醇一級(jí)冷凝液回流,二級(jí)冷凝液經(jīng)換熱進(jìn)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(diǎn)蒸發(fā)后的-33℃氣氨氣體進(jìn)入氨液分離器,將氣體中的液粒分離出來后進(jìn)入離心式制冷壓縮機(jī)一段進(jìn)口壓縮至冷凝溫度對應(yīng)的冷凝壓力,然后進(jìn)入氨冷凝器。氣氨通過對冷卻水放熱冷凝成液體后,靠重力排入液氨貯槽。液氨通過分配器送往各制冷設(shè)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(jī)增壓至6.5MPa,然后進(jìn)入冷管式反應(yīng)器(氣冷反應(yīng)器)冷管預(yù)熱到235℃,進(jìn)入管殼式反應(yīng)器(水冷反應(yīng)器)進(jìn)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(yīng)器的反應(yīng)氣溫度約為240℃,然后進(jìn)入氣冷反應(yīng)器殼側(cè)繼續(xù)進(jìn)行甲醇合成反應(yīng),同時(shí)預(yù)熱冷管內(nèi)的工藝氣體,氣冷反應(yīng)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、水冷器冷卻后到40℃,進(jìn)入甲醇分離器,從分離器上部出來的未反應(yīng)氣體進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)壓縮,返回到甲醇合成回路。
一部分循環(huán)氣作為弛放氣排出系統(tǒng)以調(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)生的富氫氣經(jīng)壓縮機(jī)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(yīng)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(yīng)器副產(chǎn)中壓蒸汽經(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(jìn)入精餾系統(tǒng)。精餾系統(tǒng)由預(yù)精餾塔、加壓塔、常壓塔組成。預(yù)精餾塔塔底出來的富甲醇液經(jīng)加壓至0.8MPa、80℃,進(jìn)入加壓塔下部,加壓塔塔頂氣體經(jīng)冷凝后,一部分作為回流,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(jìn)一步蒸餾,常壓塔頂出來的回流液一部分回流,一部分作為精甲醇經(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(shè)有側(cè)線采出,采出甲醇、乙醇和水的混合物,由汽提塔進(jìn)料泵送入汽提塔,汽提塔塔頂液體產(chǎn)品部分回流,其余部分作為產(chǎn)品送至精甲醇中間槽或送至粗甲醇貯槽。汽提塔下部設(shè)有側(cè)線采出,采出部分異丁基油和少量乙醇,混合進(jìn)入異丁基油貯槽。汽提塔塔底排出的廢水,含少量甲醇,進(jìn)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(shí)停車時(shí),甲醇合成工序生產(chǎn)的粗甲醇,進(jìn)入粗甲醇貯罐中貯存。甲醇精餾工序恢復(fù)生產(chǎn)時(shí),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)的精甲醇,進(jìn)入甲醇計(jì)量罐中。經(jīng)檢驗(yàn)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、空氣增壓、氧氣和氮?dú)鈨?nèi)壓縮流程,帶中壓空氣增壓透平膨脹機(jī),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(jī)械雜質(zhì)。過濾后的空氣進(jìn)入離心式空壓機(jī)經(jīng)壓縮機(jī)壓縮到約0.57MPa(A),然后進(jìn)入空氣冷卻塔冷卻。冷卻水為經(jīng)水冷塔冷卻后的水??諝庾韵露洗┻^空氣冷卻塔,在冷卻的同時(shí),又得到清洗。
經(jīng)空冷塔冷卻后的空氣進(jìn)入切換使用的分子篩純化器空氣中的二氧化碳、碳?xì)浠衔锖退直晃?。分子篩純化器為兩只切換使用,其中一只工作時(shí),另一只再生。純化器的切換周期約為4小時(shí),定時(shí)自動(dòng)切換。
凈化后的空氣抽出一小部分,作為儀表空氣和工廠空氣。
其余空氣分成兩股,一股直接進(jìn)入低壓板式換熱器,從換熱器底部抽出后進(jìn)入下塔。另外一股進(jìn)入空氣增壓機(jī)。
經(jīng)過空氣增壓機(jī)的中壓空氣分成兩部分,一部分進(jìn)入高壓板式換熱器,冷卻后進(jìn)入低溫膨脹機(jī),膨脹后空氣進(jìn)入下塔精餾。另一部分中壓空氣經(jīng)過空氣增壓機(jī)二段壓縮為高壓空氣,進(jìn)入高壓板式換熱器,冷卻后經(jīng)節(jié)流閥節(jié)流后進(jìn)入下塔。
空氣經(jīng)下塔初步精餾后,獲得富氧液空、低純液氮、低壓氮?dú)?,其中富氧液空和低純液氮?jīng)過冷器過冷后節(jié)流進(jìn)入上塔。經(jīng)上塔進(jìn)一步精餾后,在上塔底部獲得液氧,并經(jīng)液氧泵壓縮后進(jìn)入高壓板式換熱器,復(fù)熱后出冷箱,進(jìn)入氧氣管網(wǎng)。
在下塔頂部抽取的低壓氮?dú)?,進(jìn)入高壓板式換熱器,復(fù)熱后送至全廠低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)。
從上塔上部引出污氮?dú)饨?jīng)過冷器、低壓板式換熱器和高壓板式換熱器復(fù)熱出冷箱后分成兩部分:一部分進(jìn)入分子篩系統(tǒng)的蒸汽加熱器,作為分子篩再生氣體,其余污氮?dú)馊ニ渌?/FONT>
從上塔中部抽取一定量的氬餾份送入粗氬塔,粗氬塔在結(jié)構(gòu)Ar,2ppmO2的粗氬,送入精氬塔中部,經(jīng)精氬塔精餾在精氬塔底部得到純度為99.999%Ar的**氬作為產(chǎn)品抽出送入進(jìn)貯槽。%上分為兩段,第二段氬塔底部的回流液經(jīng)液體泵送入第一段頂部作為回流液,經(jīng)粗氬塔精餾得到99.6