甲醇合成工藝分析

1、各種生產(chǎn)甲醇方法的計算1、 天然氣生產(chǎn)甲醇單耗及成本表1-1 天然氣生產(chǎn)甲醇單耗及成本項目單耗單價（元）單位成本（元、噸）天然氣 1050m3 1.0 （假定）1050 電80kWh 0.432蒸汽自給脫鹽水5.0t3.517.5冷卻水200t0.240觸媒及化學品15.0人工4折舊及管理費212.6合計1412.1天然氣制甲醇成本估算公式： 甲醇工廠成本 = 天然氣單價 * 1000 + 300  比如 天然氣單價 1.00元

2、0;甲醇工廠成本為1300元另外，還要看是否用天然氣自備電廠發(fā)電，有自備電廠的，甲醇單耗中，每噸甲醇多消耗天然氣300400方。天然氣便宜的時候，天然氣制甲醇廠都有自備電廠，吐哈油田甲醇廠的自備電廠是后面為降低成本擴建的。以天然氣生產(chǎn)甲醇的成本主要取決于天然氣的價格（同時也與天然氣的成分及采用工藝關(guān)）：每立方米天然氣在1.0元時甲醇成本在1500元左右。每立方米天然氣在1.2元時甲醇成本在1800元左右。 每立方米天然氣在1.5元時甲醇成本在2000元左右。二、煤生產(chǎn)甲醇單耗及成本表2-1 煤生產(chǎn)甲醇單耗及成本項目單耗單價（元）單位成本（元、噸）原料煤1.38t300414電256.

3、6kWh 0.4102.6蒸汽0.931t5046.6冷卻水337.6t0.267.5觸媒及化學品46.4人工230折舊及管理費240.2合計1147.3 以煤制甲醇，原料（原料煤、燃料煤）及動力的成本一般占到甲醇總成本的80%以上，其中原料煤約占60%。先進氣化工藝（水煤漿，SHELL尚未有投運的業(yè)績）目前的甲醇生產(chǎn)成本在1600元/噸左右（煤價480元/噸。 以無煙煤的原料生產(chǎn)甲醇（主要是聯(lián)醇），目前的甲生產(chǎn)成本在2000元/噸以上（煤價700元/噸）。表2-2 某公司20萬噸/年煤制甲醇綜合技術(shù)經(jīng)濟指標序號項目名稱 單位 數(shù)量備注1生產(chǎn)規(guī)模甲醇t/a2240

4、00全部按商品計2年操作時間小時72003燃料消耗原料煤 t/a310000 燃料煤194400 4公用工程新鮮水m3/h531 電kWh/h5259 鍋爐能力t/h75 2臺（單臺75t/h） 5全廠定員 人1506總占地面積m212.25x1047總投資萬元79775 8建設(shè)投資萬元74296不含建設(shè)期利息9固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅萬元010建設(shè)期利息萬元249111流動資金萬元2988全額流動資金12年均銷售收入萬元4233613年均銷售稅金及附加、增值稅萬元5282 14年均總成本費用萬元21930 15年均利潤總額萬元1512316年均所得稅 萬元4114 17年均稅后利潤萬元1100

5、918貸款償還期 人民幣年5.65含建設(shè)期 19投資利潤率%18.9620投資利稅率%25.5821內(nèi)部收益率(全部投資) 所得稅前%22.63 所得稅后%19.522凈現(xiàn)值(全部投資) 所得稅前萬元46069(Ic=12%）值 所得稅后萬元28445 (Ic=12%）23投資回收期 所得稅前年6.06含建設(shè)期 所得稅后年6.25含建設(shè)期24盈虧平衡點(BEP)%35.55備注：年用水量為382萬立方米3、 焦爐氣生產(chǎn)甲醇單耗及成本表3 焦爐氣生產(chǎn)甲醇單耗及成本項目單耗單價（元）單位成本（元、噸）焦爐氣2150m30.160344電941.6kWh 0.4376.6蒸汽0.106t6

6、06.36冷卻水298.8t0.259.76雜醇油-6.8kg1-6.8觸媒及化學品46.4人工30折舊及管理費179.9合計1036.22以焦爐煤氣為原料生產(chǎn)甲醇主要成本來自焦爐氣的價格，但企業(yè)均與焦化企業(yè)為同一集團，所以核算的焦爐氣價格不會太高，在每個立方米0.4元時，甲醇成本也應(yīng)該在1500元以上了。焦爐氣應(yīng)該能做到1000以內(nèi)，屬于環(huán)保項目 估計有稅收優(yōu)惠，煤炭車間成本應(yīng)該在 10001150左右 加上別的 總成本大概1500。天然氣現(xiàn)在的價格看 差不多得2000了。甲醇的生產(chǎn)工藝及其發(fā)展現(xiàn)狀姓名：李玉龍 單位：中國海洋大學 郵編：26

7、6100摘要：甲醇是重要的有機化工產(chǎn)品，本文對甲醇的生產(chǎn)工藝和國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀進行了分析，目前生產(chǎn)甲醇的主要原料是煤和天然氣，未來35年國內(nèi)甲醇裝置將供過于求，建議控制國內(nèi)甲醇裝置建設(shè)過熱的勢頭，提出加快甲醇下游生物產(chǎn)品的開發(fā)步伐。關(guān)鍵詞：甲醇；天然氣；生產(chǎn)工藝；發(fā)展現(xiàn)狀1 前言甲醇在生活中越來越受到重視，它即可用做有機化工原料，又可用于有機合成、農(nóng)藥、醫(yī)藥、涂料、染料和國防工業(yè)等領(lǐng)域。隨著社會經(jīng)濟的快速增長，能源、環(huán)境問題日益突出，甲醇作為燃料應(yīng)用的比例越來越大。近20年來，甲醇生產(chǎn)發(fā)展很快，技術(shù)不斷提高，生產(chǎn)規(guī)模逐年擴大，生產(chǎn)工藝逐步成熟，各項技術(shù)指標不斷完善，特別是近年來甲醇汽、柴油的開發(fā)和

8、應(yīng)用，使其作為代用燃料，從技術(shù)性、經(jīng)濟性上具有了很強的競爭力。預(yù)計到2015年達到7200wta，供應(yīng)能力大于市場需求，競爭將會加劇，一些不具競爭力的小裝置或原料價格較高地區(qū)的甲醇裝置將關(guān)閉。根據(jù)未來甲醇裝置建設(shè)趨勢，世界甲醇的生產(chǎn)中心正在向南美、沙特、伊朗和我國轉(zhuǎn)移；同時這些國家和地區(qū)甲醇產(chǎn)品的目標市場主要是針對亞太地區(qū)和我國。合成甲醇可采用石腦油、減壓渣油、煤和天然氣為原料，在天然氣豐富的地區(qū)，前幾種原料的生產(chǎn)成本均無法與天然氣競爭。天然氣合成甲醇的各項經(jīng)濟指標要優(yōu)于其他原料，適于加壓轉(zhuǎn)化，是合成甲醇最理想的原料。20世紀80年代以來，國外甲醇裝置向大型化方向發(fā)展。甲醇的經(jīng)濟規(guī)模對投資與產(chǎn)

9、品成本影響較大，一般來講裝置規(guī)模越大，產(chǎn)品成本越低。近10多年來，世界合成甲醇技術(shù)有了很大的發(fā)展，其趨勢為原料路線多樣化、生產(chǎn)規(guī)模大型化、合成催化劑高效化、氣體凈化精細化、過程控制自動化以及聯(lián)合生產(chǎn)普遍化。從而使合成技術(shù)更加優(yōu)化。甲醇的總生產(chǎn)成本美國為145146美 ，中東為6971美 ，美國的甲醇生產(chǎn)成本高出中東一倍；中東地區(qū)甲醇產(chǎn)品10的單位投資回報所占單位生產(chǎn)成本的比例也比美國高得多。因此，中東地區(qū)生產(chǎn)的甲醇具有很強的競爭力。建議用天然氣制甲醇的工藝路線采用ICI或Lurgi生產(chǎn)技術(shù)。專家認為，天然氣價格在045080元 。我國天然氣制甲醇項目才有經(jīng)濟效益。2 生產(chǎn)工藝甲醇的生產(chǎn)工藝過程

10、分為合成氣(氫和一氧化碳)的制造、甲醇的合成和精制3部分。21合成氣的制造根據(jù)原料的不同，有以下幾種方法：(1)天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法以天然氣為原料制合成氣生產(chǎn)甲醇，這是國內(nèi)外發(fā)展的趨勢。此法優(yōu)點是：投資少，成本低，運輸方便，操作簡單。因此，充分利用天然氣合成甲醇，是國內(nèi)外主要的發(fā)展方向。(2)煤氣化法由煤制合成氣。(3)重油部分氧化法油品(石腦油、重油、渣油等)部分氧化制合成氣的工藝，主要有德士古和殼牌兩個著名的方法。德士古系采用高壓氣化技術(shù)；殼牌系采用中壓氣化技術(shù)。22 甲醇的合成方法目前世界上合成甲醇的工業(yè)生產(chǎn)方法有美國卜內(nèi)門(ICI)公司的低壓和中壓法，德國魯奇(Lurgi)公司的低壓和中壓

11、法，日本三菱瓦斯化學公司MGC低壓法，丹麥托普索公司節(jié)能型低壓法以及德國巴斯夫(BASF)公司的高壓法等。我國小規(guī)模裝置主要采用高壓法，引進裝置則采用低壓法。其中川維引進ICI法，齊魯引進魯奇法。與高壓法比較低壓法的優(yōu)點是：能量消耗少，操作費用低，產(chǎn)品純度高，設(shè)備費用低，故新建廠大多采用低壓法。國內(nèi)低壓法已經(jīng)投入生產(chǎn)，并對催化劑進行了研究，已取得了好的進展。(1)德國巴斯夫公司的高壓法這是最先實現(xiàn)工業(yè)化的甲醇生產(chǎn)工藝，由于其操作條件苛刻，能耗大，成本高，所以已逐步被中、低壓法工藝所取代。(2)ICI低壓法這是目前工業(yè)上廣泛采用的合成甲醇的方法。其工藝過程為：脫硫、轉(zhuǎn)化、壓縮、合成、精餾。特點：

12、在采用不同原料時開車簡單，操作可靠，并且不同生產(chǎn)能力的工廠均能使用離心式壓縮機，產(chǎn)品純度高，能充分利用反應(yīng)熱。(3)魯奇渣油聯(lián)醇法，我國山東齊魯石化公司引進此方法。特點：熱利用率高，在能量利用方面經(jīng)濟效果大。目前低壓法合成甲醇工藝中，魯奇法和ICI法在技術(shù)上比較成熟。(4)中壓法(ICI)公司、丹麥托普索公司、日本三菱瓦斯化學公司都有成功的方法，中壓法與低壓法相比，工藝過程相同，但在投資和綜合指標上都要略高一點。23天然氣法合成甲醇生產(chǎn)工藝舉例231工藝流程說明(1)轉(zhuǎn)化工段由管網(wǎng)來的天然氣壓力為115MPa，溫度為常溫，其硫含量為01ppm。經(jīng)原料氣壓縮機升壓至25MPa，進入蒸汽轉(zhuǎn)化爐預(yù)熱

13、到250，然后天然氣與汽提塔頂出口汽提蒸汽相混合，混合后的水碳比由汽提塔的蒸汽加入量調(diào)節(jié)，使混合原料氣的水碳比為3左右。然后再經(jīng)對流段的原料蒸汽混合氣加熱盤管加熱至510，進入一段轉(zhuǎn)化爐管內(nèi)，發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)。在此，天然氣與蒸汽反應(yīng)生成H2 、CO、CO 2，反應(yīng)后出爐管的氣體溫度為800左右，出口CH4 約為30。工藝氣首先經(jīng)過廢熱鍋爐，產(chǎn)生39MPa的蒸汽。然后經(jīng)過鍋爐給水加熱器，將脫鹽水加熱至225，這時，轉(zhuǎn)化氣去預(yù)精餾塔塔底再沸器，回收工藝氣中的大部分低位能，工藝氣出預(yù)精餾塔塔底再沸器后經(jīng)水冷分水后，即得到新鮮合成氣。工藝流程圖如下：(2)合成工段合成氣經(jīng)合成氣壓縮機壓縮，與循環(huán)氣混合升壓

14、至55MPa后，首先經(jīng)過合成塔進出氣換熱器加熱，進入合成塔，合成氣進塔溫度為225左右，在此，合成氣進行甲醇合成反應(yīng)，放出的熱量用于產(chǎn)生蒸汽。反應(yīng)后的氣體出塔溫度為255，甲醇出口濃度為55左右。出合成塔的高溫氣體熱量用于加熱入塔合成氣，然后經(jīng)水冷至40左右，冷凝分離出粗甲醇。不凝的氣體經(jīng)馳放少量惰性氣體后，大部分循環(huán)回合成氣壓縮機循環(huán)段，與新鮮氣混合再進合成塔。弛放氣大部分返回至一段爐作燃料使用。ICI反應(yīng)器屬等溫型列管反應(yīng)器，反應(yīng)熱靠管外沸騰的水很快移走，產(chǎn)生39MPa的飽和蒸汽。該蒸汽降壓后和轉(zhuǎn)化工段產(chǎn)生的39MPa的飽和蒸汽一起過熱到360，作為合成壓縮機驅(qū)動透平的動力，以及汽提塔的汽

15、提蒸汽。(3)精餾工段預(yù)塔操作壓力0103MPa，粗甲醇送入預(yù)塔前須加熱到沸點70，然后在塔內(nèi)分離成塔頂氣和塔底液，塔頂氣主要是含甲醇的輕餾分，塔底再沸器用合成氣加熱保持塔底液在沸騰狀態(tài)。由于預(yù)塔頂引出的輕餾分量甚少，可考慮將其直接送一段轉(zhuǎn)化爐作燃料。預(yù)塔后甲醇的蒸餾采用節(jié)能型蒸餾流程，即用兩個串聯(lián)的蒸餾塔實現(xiàn)甲醇的精餾，一塔在061MPa運行，塔頂可獲得120的甲醇餾出物，且作為二塔再沸器熱源。塔頂氣冷凝后即成為高質(zhì)量的甲醇產(chǎn)品，其產(chǎn)量約占總產(chǎn)量的55。塔底液在142左右通過上述料釜液換熱器降溫到約91入二塔，二塔操作壓力為0103MPa。常壓精餾塔塔底污水含甲醇01。本流程將上述廢水大部分

16、作萃取水循環(huán)用于預(yù)塔，余量則送往轉(zhuǎn)化工段中的汽提塔經(jīng)汽提處理后，作除鹽水回收，從而實現(xiàn)了甲醇蒸餾過程中廢水的零排放。(4)蒸汽平衡整個甲醇裝置共有二處可副產(chǎn)蒸汽，一是一段轉(zhuǎn)化后工藝氣，溫度為800的轉(zhuǎn)化廢熱鍋爐；二是甲醇合成塔廢鍋。兩廢鍋副產(chǎn)蒸汽，它們的壓力為39MPa，這些蒸汽再在一段爐對流段中的蒸汽過熱器過熱至360左右，然后供中壓蒸汽用戶合成壓縮機驅(qū)動透平以及汽提塔。合成壓縮機驅(qū)動透平為抽汽凝汽式，抽出的06MPa低壓蒸汽供精餾、脫氧槽等低壓蒸汽用戶用，中低壓蒸汽管網(wǎng)與老廠聯(lián)網(wǎng)，便于互相調(diào)劑，穩(wěn)定生產(chǎn)，節(jié)省投資。整個裝置的冷凝液全部回收，送往除鹽水站凈化處理。232消耗指標每噸甲醇耗97

17、0763 m 3天然氣，其中生產(chǎn)每噸甲醇燃燒270 m 3天然氣，轉(zhuǎn)化天然氣70076m3 ，尾氣量1200萬1300萬m 3 甲醇。233三廢情況(1)廢氣甲醇裝置廢氣排放點為一段轉(zhuǎn)化爐煙氣囪排出煙道氣，其主要成分為CO2，O2 ，N2 ，對大氣無毒害物質(zhì)，環(huán)境無控制指標；(2)廢水主要排出廢水為甲醇精餾塔塔底廢水和轉(zhuǎn)化酸性冷凝液，廢水可送至除鹽水再處理后用作鍋爐給水，產(chǎn)生的廢氣進入轉(zhuǎn)化爐回收利用，做到無污水排放：(3)廢澶主要是舊觸媒更換排出，舊觸媒多為貴金屬成分，需要送回催化劑廠回收處理。3 國內(nèi)甲醇發(fā)展的現(xiàn)狀我國甲醇工業(yè)的發(fā)展情況我國甲醇工業(yè)始于20世紀50年代，主要是由原蘇聯(lián)援建的以

18、煤為原料采用高壓法鋅鉻催化劑合成甲醇技術(shù)。1957年第一套鋅鉻催化劑高壓法甲醇合成裝置在吉林化學工業(yè)公司投產(chǎn)，設(shè)計能力為100td，然后在蘭州、太原、西安等地陸續(xù)建廠投產(chǎn)。60年代上海吳涇化工廠先后自建了以焦炭和石腦油為原料的甲醇裝置；同時南京化學工業(yè)公司研究院研制了聯(lián)醇用中壓銅基催化劑，推動了具有我國特色的合成氨聯(lián)產(chǎn)甲醇工業(yè)的發(fā)展。自2002年年初以來，我國甲醇市場受下游需求強力拉動，以及生產(chǎn)成本的提高，甲醇價格一直呈現(xiàn)一種穩(wěn)步上揚走勢。甲醇市場價格最高漲幅超過100 ，甲醇生產(chǎn)的利潤相當豐厚，效益好的廠家每噸純利超過了1000元，因而甲醇生產(chǎn)廠家紛紛擴產(chǎn)和新建，使得我國甲醇的產(chǎn)能急劇增加。

19、2002年，我國甲醇生產(chǎn)能力達到45Mt，產(chǎn)量為231Mt，進口18Mt，出口量為10kt，表觀消費量為41 Mt，占市場需求的56 ；2003年生產(chǎn)能力5 Mt，產(chǎn)量為3 Mt，進口量為14Mt，出口量為50kt，表觀消費量為435 Mt，占市場需求的69 ；2004年生產(chǎn)能力達到7Mt，產(chǎn)量44Mt，進口量為136Mt，出口量約30kt，表觀消費量為573Mt，占市場需求的77 ；2005年生產(chǎn)能力為10Mt，產(chǎn)量達到5 Mt，進口量為115 Mt，表觀消費量為615Mt，占市場需求的80。2006年上半年我國共生產(chǎn)甲醇34Mt比2005年同期增長297 ，下半年又有2 Mt的新建甲醇裝置

20、陸續(xù)竣工投產(chǎn)，使得2006年我國甲醇產(chǎn)量突破7Mt大關(guān)，比2005年增加2Mt。同時，2006年我國的甲醇需求量仍將保持較高速度的增長，消費量將超過7 Mt，再創(chuàng)歷史新高。2006年我國甲醇出口(主要出口到韓國)量已超過100kt。我國現(xiàn)在已成為世界第二大甲醇消費國，同時也是甲醇生產(chǎn)增長最快的國家，并將繼續(xù)高速發(fā)展。目前國內(nèi)甲醇工業(yè)已經(jīng)是供過于求，且發(fā)展趨頭越來越“猛烈”，在未來5年內(nèi)我國甲醇產(chǎn)量將新增2630Mt，總生產(chǎn)能力將達到3640Mt。國內(nèi)許多甲醇生產(chǎn)企業(yè)將面臨巨大的生存和發(fā)展壓力。建議有關(guān)部門加強宏觀調(diào)控，適當控制國內(nèi)甲醇工業(yè)建設(shè)過熱的勢頭，應(yīng)從長遠角度考慮，加大甲醇下游產(chǎn)品的開發(fā)

21、力度。建議優(yōu)化甲醇資源，加大甲醇出口力度，把我國甲醇企業(yè)的注意力盡快轉(zhuǎn)移到甲醇下游產(chǎn)品的開發(fā)。德士古煤氣化和殼牌煤氣化工藝生產(chǎn)甲醇的綜合技術(shù)經(jīng)濟比較采用不同煤種分別運用德士古水煤漿氣化工藝和殼牌干粉煤氣化工藝生產(chǎn)甲醇及聯(lián)產(chǎn)CO，從工藝方案、單元配置、裝置投資、消耗以及公共工程能力和建設(shè)周期等方面對2種氣化工藝進行了綜合技術(shù)經(jīng)濟比較。工程技術(shù)咨詢結(jié)論為：采用不同的煤氣化工藝生產(chǎn)甲醇及其下游產(chǎn)品，其工藝路線、公用工程配置、項目投資、產(chǎn)品成本以及工廠的經(jīng)濟效益是各不相同的。筆者對此進行簡要論述。1德士古煤氣化工藝生產(chǎn)甲醇及CO1.1基本要求    (1)原料煤和燃料煤&

22、#160; 原料煤采用神華煤，燃料煤采用義馬煤。煤質(zhì)典型組分見表1和表2。    (2)裝置能力  根據(jù)2臺3.2 mm氣化爐在壓力6.5 MPa下的產(chǎn)氣能力，氣化裝置總有效氣(CO+H2)為180000m3h，由此可確定工廠產(chǎn)品能力為：精甲醇54 ×104ta(67.43 th)；一氧化碳34.5×104ta(34 500 m3h)。    (3)外供蒸汽  要求為醋酸裝置提供的蒸汽品質(zhì)為1.8 MPa，340，100th。1.2工藝技術(shù)    工藝流程和物料平衡

23、    工藝方框流程見圖1，物料平衡見表3。1.2.2  工藝技術(shù)方案和裝置能力配置    (1)煤氣化裝置  煤氣化采用GE公司水煤漿激冷流程，氣化壓力為6.5 MPa壓力，主要工藝過程包括水煤漿制備、水煤漿氣化、灰水處理等。煤磨機選用4 m×6.7 m濕式溢流型棒磨機3臺，2開1備。單臺磨機的煤處理能力為62.5 th。氣化爐配置3臺25 m3急冷式氣化爐，2開1備。    (2)空分裝置  空分采用內(nèi)壓縮液氧泵流程，主要工藝過程包括空氣的過濾和壓縮、預(yù)冷和純化

24、系統(tǒng)、冷量制取、空氣精餾、液體產(chǎn)品貯存和氮壓站等。煤氣化正常工況下需氧量為73 000m3h，選用2套40000m3h制氧能力的空分?？諌簷C流量為230 000m3h，Ne=19600kW，2臺全開?？諝庠鰤簷C流量為120 000m3h，Ne=12 000 kW，2臺全開?？諌簷C和空氣增壓機采用高壓蒸氣透平驅(qū)動。    (3)一氧化碳變換及熱回收  一氧化碳變換采用一段2層耐硫變換，變換余熱用于副產(chǎn)中壓蒸汽、低壓蒸汽、預(yù)熱鍋爐給水、除鹽水，冷凝液經(jīng)低壓蒸汽汽提回用。    變換爐直徑為3 200 mm，選用熱壁爐，1臺。催化

25、劑型號為K8-11H，裝填量為上層8 m3，下層32 m3。    (4)酸性氣體脫除  酸性氣體脫除采用低溫甲醇洗工藝技術(shù)，低溫甲醇洗為2套吸收系統(tǒng)，分別用于變換氣和煤氣的酸氣脫除，再生系統(tǒng)1套共用。變換氣甲醇洗滌塔為2 800mm×47450mm，1臺。煤氣甲醇洗滌塔為2 000mm×59 000mm，1臺。    (5)合成氣壓縮  合成氣壓縮采用離心式聯(lián)合壓縮機組，新鮮氣壓縮至7.6MPa(絕)，循環(huán)氣壓縮至8.3 MPa(絕)，壓縮機軸功率為5 075 kW，中壓蒸汽透平驅(qū)動。

26、0;   (6)甲醇合成  甲醇合成采用國外甲醇合成技術(shù)，合成壓力8.3 MPa(絕)，甲醇催化劑由國外專利商供貨，甲醇合成塔國產(chǎn)。甲醇合成塔3 800 mm，H=14 000mm，2臺。甲醇催化劑裝量為38 m3臺。    (7)甲醇精餾  甲醇精餾采用三塔精餾工藝，在常壓塔后增設(shè)回收塔。塔內(nèi)件采用塔板和規(guī)整填料。加壓精餾塔2900mm，H=38 000mm，1臺。    (8)CO分離  CO分離采用引進深冷分離技術(shù)，冷箱整體引進，產(chǎn)品CO純度大于98.5。CO壓縮機選用離心式CO

27、壓縮機，1臺，從國外引進。CO分三段進壓縮機，產(chǎn)品CO的出口壓力為3.5MPa，壓縮機軸功率為1 080kW，電驅(qū)動。    (9)冷凍  冷凍采用節(jié)能型雙級離心式氨壓縮制冷循環(huán)，離心式制冷壓縮機采用中壓蒸汽透平驅(qū)動。離心式制冷氨壓縮機制冷量29 160 MJ11 520MJ，蒸發(fā)溫度404，軸功率為5490kW，1臺。1.3  公用工程    (1)循環(huán)冷卻水站  根據(jù)工藝裝置和熱電站循環(huán)冷卻水消耗，循環(huán)水站設(shè)計規(guī)模為54 000m3h。循環(huán)冷卻水給水壓力0.40 MPa，回水壓力0.2MPa，給水溫度

28、32，回水溫度42，溫差10。全廠補充一次水量為1 550m3h。    (2)除鹽水站  為了節(jié)約占地，節(jié)省投資，將冷凝液處理站與除鹽水站合建。除鹽水制備設(shè)計(制水)規(guī)模為360 m3h，冷凝液精制設(shè)計規(guī)模為600 m3h。    (3)污水處理站  污水處理站主要處理裝置內(nèi)煤氣化污水、甲醇精餾生產(chǎn)污水、裝置地面沖洗水、洗罐水及生活污水。裝置設(shè)計能力為200m3h。    (4)供電  按照熱能綜合利用的原則設(shè)置熱電站，電源側(cè)總計算負荷為34 077 kW。設(shè)置1臺25MW

29、和1臺12MW汽輪發(fā)電機組。正常工況下的發(fā)電量為38 450kW，此時可向外供電4 373 kW；當1臺鍋爐停運時，發(fā)電量為29 530 kW，此時可向外供電78 kW；當最大的1臺發(fā)電機因故停止發(fā)電時需外供電21 002kW。    (5)供熱  根據(jù)工藝裝置蒸汽負荷、動力負荷及電負荷的情況，供熱站配置3臺額定蒸發(fā)量240th高壓循環(huán)流化床鍋爐和1臺25MW抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機組、1臺12 MW背壓汽輪發(fā)電機組。正常工況下2臺鍋爐和2臺汽輪發(fā)電機組同時運行，高壓蒸汽消耗量為480 th，除滿足供汽需要外，單抽汽輪發(fā)電機組發(fā)電30 000 kW，背壓汽輪

30、發(fā)電機組發(fā)電8 450kW，共發(fā)電38 450kW，為工藝裝置提供用電。全年燃料煤消耗量為67.05萬t。1.4能耗、操作成本和投資    全廠綜合能耗和原材料單價見表4(折精甲醇82.70th，以噸甲醇計算)。全廠投資估算見表52殼牌煤氣化工藝生產(chǎn)甲醇及CO2.1  基本要求    (1)原料煤和燃料煤  原料煤和燃料煤均采用義馬煤，其煤質(zhì)典型組分見表2。    (2)裝置能力  根據(jù)1臺4850 mm氣化爐在壓力4.2 MPa下產(chǎn)氣能力，氣化裝置總有效氣(CO+H2)為1

31、50000m3h，因此確定工廠產(chǎn)品生產(chǎn)能力為：精甲醇42.8×104ta(53.49 th)；一氧化碳34.5×104ta(34 500m3h)；    (3)外供蒸汽    要求為醋酸裝置提供的蒸汽品質(zhì)為1.8 MPa，340，100 th。2.2  工藝技術(shù)方案2.2.1  工藝流程及物料平衡    工藝方框流程見圖2，物料平衡見表6。2.2.2  工藝技術(shù)方案和裝置能力配置    (1)煤氣化裝置  煤氣化采用

32、Shell公司干粉煤氣化廢鍋流程，采用CO2輸送煤粉，氣化壓力為4.2 MPa，其主要工藝過程包括：磨煤及干燥、煤加壓及輸送、煤氣化、除渣、除灰、濕洗、初步水處理等。煤磨機選用輥盤式中速磨煤機2臺，2臺全開。單臺處理能力為61.5th。氣化爐配置1臺，4850mm，內(nèi)件為水冷壁式結(jié)構(gòu)。    (2)空分裝置  空分采用內(nèi)壓縮液氧泵流程，主要工藝過程包括空氣的過濾和壓縮、預(yù)冷和純化系統(tǒng)、冷量制取和空氣精餾、液體產(chǎn)品貯存等。煤氣化正常工況下需要氧氣量為58 000m3h，故選用1套60 000m3h制氧能力的空分。空壓機流量為277 000m3h，Ne=23

33、 610 kW?？諝庠鰤簷C流量為181 000m3h，Ne=15 190kW?？諌簷C和空氣增壓機采用高壓蒸氣透平驅(qū)動。    (3)一氧化碳變換及熱回收  一氧化碳變換采用兩段耐硫變換，變換余熱用于副產(chǎn)低壓蒸汽、預(yù)熱鍋爐給水、除鹽水，冷凝液經(jīng)泵加壓送煤氣化。第一變換爐3 000mm，選用熱壁爐，1臺，催化劑型號K8-11H，裝填量27m3。第二變換爐3400mm，選用熱壁爐，1臺，催化劑型號K8-11H，裝填量42m3。    (4)酸性氣體脫除  酸性氣體脫除采用低溫甲醇洗工藝技術(shù)，低溫甲醇洗為2套吸收系統(tǒng)，分別

34、用于變換氣和煤氣的酸氣脫除，再生系統(tǒng)1套共用。變換氣甲醇洗滌塔規(guī)格為3 500 mm×62 800mm，1臺。煤氣甲醇洗滌塔規(guī)格為2 000 mm×59 000mm，1臺。    (5)合成氣壓縮  合成氣壓縮采用離心式聯(lián)合壓縮機組，新鮮氣壓縮至7.6MPa(絕)，循環(huán)氣壓縮至8.3 MPa(絕)，壓縮機軸功率為8 578 kW，中壓蒸汽透平驅(qū)動。    (6)甲醇合成  甲醇合成采用國外甲醇合成技術(shù)，合成壓力8.3MPa(絕)，甲醇催化劑由國外專利商供貨，甲醇合成塔國產(chǎn)。甲醇合成塔直徑3 80

35、0mm，H=14 000mm，1臺。甲醇催化劑裝量為44m3臺。    (7)甲醇精餾  甲醇精餾采用三塔精餾工藝，在常壓塔后增設(shè)回收塔。塔內(nèi)件采用塔板和規(guī)整填料。加壓精餾塔2 800mm，H=38 000mm，1臺。    (8)CO分離  CO分離采用引進深冷分離技術(shù)，冷箱整體引進，CO純度大于98.5。CO壓縮機選用離心式CO壓縮機，1臺，從國外引進。CO分3段進壓縮機，產(chǎn)品CO的出口壓力為3.5 MPa，壓縮機軸功率為1 600 kW，電驅(qū)動。(9)冷凍  冷凍采用節(jié)能型雙級離心式氨壓縮制冷循環(huán)，

36、離心式制冷壓縮機采用中壓蒸汽透平驅(qū)動。離心式制冷氨壓縮機制冷量25 920MJ8 280MJ，蒸發(fā)溫度-404，軸功率為5 030kW，1臺。2.3  公用工程    (1)循環(huán)冷卻水站  根據(jù)工藝裝置和熱電站循環(huán)冷卻水消耗，循環(huán)水站設(shè)計規(guī)模為42 400m3h。循環(huán)冷卻水給水壓力0.40 MPa，回水壓力0.2MPa，給水溫度32，回水溫度42，溫差10。全廠補充一次水量為1 446m3h。    (2)除鹽水站  為節(jié)約占地，節(jié)省投資，冷凝液處理站與除鹽水站合建。除鹽水制備設(shè)計(制水)規(guī)模380m3h

37、，冷凝液精制設(shè)計規(guī)模460m3h。    (3)污水處理站  污水處理站主要處理裝置內(nèi)煤氣化污水、甲醇精餾生產(chǎn)污水、裝置地面沖洗水、洗罐水及生活污水。裝置設(shè)計能力為50m3h。    (4)供電  按照熱能綜合利用的原則設(shè)置熱電站，電源側(cè)總計算負荷為35 721 kW。設(shè)置1臺25 MW和1臺12 MW汽輪發(fā)電機組。正常情況下的發(fā)電量為38 450kW，此時可向外供電2 729kW；當1臺鍋爐停運時，自備電站的發(fā)電量為29 530kW，此時需外供電1 865 kW；如果最大1臺發(fā)電機因故停止發(fā)電時需外供電22 94

38、5 kW。    (5)供熱  根據(jù)工藝裝置蒸汽負荷、動力負荷及電負荷的情況，供熱站配置3臺額定蒸發(fā)量220th高壓循環(huán)流化床鍋爐和1臺25 MW抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機組、1臺12 MW背壓汽輪發(fā)電機組。正常工況下2臺鍋爐和2臺汽輪發(fā)電機組同時運行，高壓蒸汽消耗量為440t?h，除滿足供汽需要外，單抽汽輪發(fā)電機組發(fā)電30 000 kW，背壓汽輪發(fā)電機組發(fā)電8 450kW，共發(fā)電38 450kW，為工藝裝置提供用電。全年燃料煤消耗量為65.44萬t。2.4  能耗、操作成本及投資    全廠綜合能耗及原材料單價見表7(

39、折精甲醇68.76th，以噸甲醇計算)。全廠投資見表8。3 綜合比較結(jié)果分析 通過綜合技術(shù)經(jīng)濟比較以及借鑒國內(nèi)2種氣化工藝已成功運行經(jīng)驗，可以得出以下結(jié)論。    (1)從已運行的工業(yè)化裝置來分析，德士古煤氣化工藝比殼牌煤氣化工藝對煤種的選擇性要求高，國內(nèi)適合德土古煤氣化工藝且有運行經(jīng)驗的煤種不多。由于受到資源及儲量等方面限制，適合于德土古煤氣化工藝的煤價會越來越高，其經(jīng)濟性也將受很大影響。    (2)從工藝路線來分析，2種氣化工藝配置差別不大，氣化壓力高的有一定優(yōu)勢。    (3)從全廠綜合能耗來分析

40、，采用殼牌煤氣化工藝生產(chǎn)甲醇的全廠綜合能耗明顯低于德士古煤氣化工藝，噸甲醇能耗差值達到11.21 GJt。綜合能耗低的主要原因是殼牌煤氣化工藝的熱效率比德士古煤氣化工藝高，熱能利用率也高，德士古煤氣化工藝大量的低品位能量(低壓蒸汽為30.4th)無下游用戶，而且碳轉(zhuǎn)化率也較低。    (4)從全廠投資來分析，采用德士古煤氣化工藝的投資為4 730元t甲醇，采用殼牌煤氣化工藝的投資為5 500元t甲醇，兩者相差770元t甲醇。主要原因是殼牌煤氣化裝置引進范圍較大，投資較高。    (5)從操作成本來分析，以市場神華煤的價格570元t、義

41、馬煤的價格480元t計算(如果按實際熱值計算，以神華煤為基準，義馬煤價應(yīng)為396元t)，德士古煤氣化工藝生產(chǎn)甲醇操作成本為1 236.8元噸甲醇，殼牌煤氣化工藝生產(chǎn)甲醇操作成本為1118.62元噸甲醇，兩者相差118.18元噸甲醇。靜態(tài)投資回收期為：7.0÷118.18=6.5(a)，項目投資回收期相對較短。    綜上所述，殼牌煤氣化工藝生產(chǎn)甲醇投資高，但能耗低、操作成本低，而兩者工藝路線及配置差別不大。因此對于欲投資煤化工的開發(fā)商來講，經(jīng)濟效益應(yīng)該是第一位的，且煤種及煤價是首要考慮因素，如果煤價越便宜，采用殼牌煤氣化工藝的優(yōu)勢則越顯著。焦爐煤氣制甲醇

42、技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展焦爐煤氣制甲醇技術(shù)問世已經(jīng)多年了，我們有必要來看看它的現(xiàn)狀并為它的未來做一些有益的工作，以保證它能為國家的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻。1  焦爐煤氣制甲醇技術(shù)的應(yīng)用近況    曲靖大為煤制氣有限公司8萬噸年焦爐煤氣制甲醇裝置和建滔(河北)焦化有限公司10萬噸年焦爐煤氣制甲醇裝置的相繼投產(chǎn)，使得不少焦化企業(yè)開始考慮其焦爐氣的利用問題。尤其是那些沒有進行焦爐煤氣綜合利用導致企業(yè)經(jīng)濟效益下滑的獨立焦化廠，已經(jīng)出現(xiàn)了虧損，不得不面對要否制取甲醇的選擇。    當然，總的來說焦爐煤氣可以用來發(fā)電、制取甲醇或合成氨及其他產(chǎn)品。但

43、就現(xiàn)在的市場和社會環(huán)境來看，生產(chǎn)甲醇和合成氨才是經(jīng)濟效益較好的方案。但其中焦爐煤氣制合成氨的流程較長，投資和消耗都比較高。同時焦爐氣制甲醇的成本遠較其他原料制甲醇的成本要低，因此焦爐煤氣生產(chǎn)甲醇的方案在目前是一個較好的選擇。2  焦爐煤氣制甲醇的典型流程3  焦爐煤氣制甲醇在工程上需要考慮的問題3.1  焦爐煤氣制甲醇的特點    由焦爐煤氣生產(chǎn)甲醇的關(guān)鍵是將焦爐煤氣中的甲烷轉(zhuǎn)化為氫和一氧化碳。我院經(jīng)過多年的摸索和研究，開發(fā)了純氧部分氧化制甲醇的技術(shù)。該技術(shù)的主要特點是：3.1.1 煤氣成分復雜：焦爐煤氣是焦炭生產(chǎn)過程中煤炭干餾后產(chǎn)生

44、的混合氣體。干餾溫度一般為550650，氣體成分非常復雜，煤氣中除含有H2、CO、CO2、CH4、N2、O2、CnHm外，還有大量的H2S、COS、CS2、噻吩、硫醇、硫醚、HCN、NH3、萘、苯、焦油。一般焦化廠流程設(shè)置中，一般只對H2S、NH3、萘、苯、焦油有一定的要求，對其它雜質(zhì)不進行控制，焦化廠的常規(guī)流程是焦爐氣經(jīng)過冷凝鼓風、電捕、脫硫、脫氨、脫苯，送出界區(qū)。但是作為甲醇原料氣，除除去H2S、NH3、萘、苯、焦油外，還需將COS、CS2、噻吩、硫醇、硫醚全部脫除，否則后續(xù)的催化劑就會中毒。3.1.2 工藝簡單實用：純氧催化部分氧化轉(zhuǎn)化工藝中的轉(zhuǎn)化爐不需要由特殊鋼材制造的轉(zhuǎn)化爐管，一臺轉(zhuǎn)

45、化爐即可滿足要求，其結(jié)構(gòu)類似于傳統(tǒng)蒸汽轉(zhuǎn)化的二段爐，結(jié)構(gòu)簡單，流程短。采用純氧自熱式部分氧化轉(zhuǎn)化，避免了蒸汽轉(zhuǎn)化外部間接加熱的形式，反應(yīng)速度比蒸汽轉(zhuǎn)化快，有利于強化生產(chǎn)，燃料氣消耗低，焦爐煤氣利用率高。3.1.3  配套技術(shù)成熟：我院針對焦爐氣的特點，就其凈化工藝做了針對性設(shè)計，從而滿足了甲醇合成的要求，所采用的都是國內(nèi)十分成熟的技術(shù)。3.1.4  能源利用充分：催化轉(zhuǎn)化副產(chǎn)的蒸汽可以直接用于轉(zhuǎn)化工藝中。3.1.5  完全立足于國內(nèi)：從工藝角度的成熟角度來看，催化轉(zhuǎn)化工藝及設(shè)備是成熟的，現(xiàn)已開車的兩個裝置均能穩(wěn)定生產(chǎn)。所有設(shè)備都在國內(nèi)制造。應(yīng)當說這是一項具有自主知

46、識產(chǎn)權(quán)的全國產(chǎn)技術(shù)。    3.2  焦爐煤氣制甲醇需進一步改善的關(guān)鍵環(huán)節(jié)3.2.1  壓縮機離心式壓縮機機型的研制和開發(fā)    焦爐煤氣的壓縮機的選擇可選的機型有：往復式壓縮機、螺桿式壓縮機、離心壓縮機。大型裝置中如果能解決離心壓縮機的堵塞問題，將是一個不錯的選擇，螺桿式壓縮機由于有高溫結(jié)焦的問題，影響長周期運行的穩(wěn)定性，而且機組要從國外引進。往復式壓縮機在運行過程中，有堵塞氣閥的問題，需要定期進行檢修，因此必須考慮設(shè)置備機。從價格上講國內(nèi)幾種壓縮機的價格往復式壓縮機是最低的。   

47、 沈鼓為北臺鋼鐵公司焦爐煤氣供北臺化肥廠開發(fā)了一臺焦爐煤氣離心壓縮機組，現(xiàn)已經(jīng)過了機械運轉(zhuǎn)試驗，已運至現(xiàn)場安裝。焦爐煤氣中含有焦油、萘、苯等雜質(zhì)，雖然壓縮機缸體內(nèi)采用了噴水技術(shù)，但壓縮機內(nèi)的過流元件如葉輪、隔板在此硫含量下的材料適用性等，有待于裝置開車后考察。3.2.2  硫醇、噻吩脫硫催化劑、脫硫劑的研制和開發(fā)    國內(nèi)已經(jīng)開發(fā)了焦爐煤氣中有機硫的加氫脫硫技術(shù)，但是硫醇、噻吩的加氫轉(zhuǎn)化率還不能滿足后續(xù)轉(zhuǎn)化催化劑、甲醇合成催化劑對硫的要求，國內(nèi)有機硫加氫催化劑還需要改進：另外焦爐煤氣中的氯含量在裝置中要引出足夠的重視。3.2.3  大型甲醇合

48、成塔國產(chǎn)化的問題    由于焦爐煤氣轉(zhuǎn)化制得的甲醇合成新鮮氣中H2含量過多，H2CO2COCO2達到2.52.7，理應(yīng)開發(fā)適用于這一工藝的新型甲醇合成塔。隨著甲醇大型化裝置在國內(nèi)陸續(xù)建設(shè)和投產(chǎn)，為焦爐煤氣制甲醇合成裝置提供了可供借鑒的經(jīng)驗，在引進國外合成塔技術(shù)的基礎(chǔ)上，國內(nèi)應(yīng)該盡快開發(fā)適合這種合成氣的甲醇合成塔。3.2.4  轉(zhuǎn)化催化劑的改進    焦爐煤氣的特點決定了其不能采用傳統(tǒng)的天然氣二段轉(zhuǎn)化技術(shù)。只能采用焦爐煤氣純氧部分氧化轉(zhuǎn)化技術(shù)，由于焦爐煤氣本身CH4、H2含量和純氧部分氧化轉(zhuǎn)化本身的工藝需要，焦爐煤氣轉(zhuǎn)化溫度比天然氣轉(zhuǎn)化溫度高，但是目前其轉(zhuǎn)化催化劑還沿用天然氣二段轉(zhuǎn)化使用的耐熱轉(zhuǎn)化催化劑和轉(zhuǎn)化催化劑，對于轉(zhuǎn)化催化劑的保護不利，轉(zhuǎn)化催化劑壽命也受到影響。3.2.5  焦爐煤氣預(yù)熱爐結(jié)構(gòu)工程化    國內(nèi)10萬噸年焦爐煤氣制甲醇裝置中預(yù)熱爐使用圓筒爐，結(jié)構(gòu)簡單，容易控制，大型化焦爐煤氣轉(zhuǎn)化裝置使用圓筒爐存在輻射有限、加熱不均勻等問題，勢必使用方箱爐，以前沒有使用方箱爐在天然氣和焦爐煤氣的實例，雖然兗礦20萬噸年甲醇裝置上使用了方箱爐，只能等待裝置投產(chǎn)后