克旗煤制气项目主要工艺剖析.ppt

内蒙古大唐国际克什克腾 日产1200万标方煤制天然气项目介绍,内蒙古大唐国际 克什克腾煤制气项目筹备处 2009年1月6日,团结、务实、追求卓越,一、化工界区主工艺流程图 二、空分分厂工艺介绍 三、气化分厂工艺介绍 四、净化分厂工艺介绍 五、甲烷化分厂工艺介绍 六、环境工程分厂工艺介绍,主 要 内 容,,灰处理,变换冷却,管道,克劳斯硫回收,氨压缩制冷,,,,,,,,,,,,废水处理,,,焦油：16.2万吨/年 粗酚：6.2万吨/年,硫磺：16.5万吨/年,石脑油：5.7万吨/年,天然气40亿Nm3/年,循环利用,中油：20万吨/年,,,动力车间,备 煤,空 分,煤气水分离,,,,,,,,,,酚氨回收,,,原料煤 1548.8 万吨/年,燃料煤 638.4 万吨/年,空气,,,,,总煤量 2187.2 万吨/年,,,一、化工界区主工艺流程图,加压气化,甲醇洗,甲烷化,灰渣场,二、空分分厂工艺介绍,1.工艺概述 1.1 装置组成 本界区空分装置共三期六套，其中主精馏塔由杭州杭氧股份公司制造，单套空分装置制氧能力48000Nm3/h，制氮能力80000Nm3/h； 整个空分界区可分为两大块：压缩区域和空分精馏区域。

压缩区域内包括六套一拖二空压机组、一套活塞式氮压机组、仪表空压机组以及和机组相配套的辅机、空冷器； 在精馏区域内共有六套空分装置以及和装置相配套的相关设备1.2 空分流程方框图,空压机组,,预冷系统,,纯化系统,热交换器,,精馏系统,,,,氧氮产品,膨胀机,增压机,,,,,,,,,空分分厂工艺介绍,,液体贮存系统,空气经下塔初步精馏后，获得液空和污液氮，并经过冷器过冷后节流进入上塔经上塔进一步精馏后，在上塔底部获得液氧，并经液氧泵压缩后进入高压板式换热器，复热后出冷箱，进入氧气管网 在下塔顶部获得纯液氮，送入液氮贮存系统 在下塔顶部抽取压力氮气，复热后出冷箱，进入氮气管网空分分厂工艺介绍,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,蒸汽,空冷塔,膨胀机,空压机,下塔,上塔,增效塔,主冷,,,,,,,,,压力氮气去压缩机,分子筛,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,高压氧气,,污氮气去水冷塔,,粗氩气,低压氮气去水冷塔,,,,,,污氮气去分子筛,,,,,,,,,,,,,,,KDON48000型空分装置简易流程,空分分厂工艺介绍,气化炉示意图,1、碎煤加压气化： 本项目选用的碎煤加压气化技术是世界上成熟的煤气化技术之一。

具有适应煤种广、建厂数量多、运行历史长的特点 目前国内外运行的同类气化炉超过百台国内有山西天脊集团和义马气化厂共10台同类炉型已运行10年以上 山西潞安煤基油的6台气化炉已于近期试车 本项目的48台气化炉全由国内制造三、气化分厂工艺介绍,气化分厂工艺介绍,2 气化炉概述 ： 碎煤加压气化炉即鲁奇加压气化炉出于规避专利或侵权的考虑，国内采用此称谓 气化炉结构： 克旗煤制气项目使用的气化炉相当于第三代的MARK—IV型鲁奇炉炉体采用双层夹套式外壳，夹套采用锅炉水冷却，产生中压蒸汽 气化炉的主要内件：上部加煤套筒（或称波斯曼套筒，贮存炉内的冷煤）、排灰的宝塔形炉篦 除炉体外，气化炉的组成部分还有:上部加煤用的煤锁、底部排灰的灰锁、气化炉出口的洗涤冷却器气化分厂工艺介绍,3. 工艺简述： 碎煤加压气化炉属于移动床逆流工艺过程，从炉子的纵剖面看，自上而下可分为：干燥和预热层、干馏层、气化层、燃烧层和灰层 气化炉的加煤由煤锁间歇操作实现，灰锁也是间歇性排灰气化分厂工艺介绍,气化分厂工艺介绍,加压气化流程图,气化分厂工艺介绍,流程简述： 装置运行时，煤经由自动操作的煤锁加入气化炉，入炉煤从煤斗通过溜槽由液压系统控制充入煤锁中。

装满煤之后，对煤锁进行充压，从常压充至气化炉的操作压力在向气化炉加完煤之后，煤锁再卸压至常压，以便开始下一个加煤循环过程这一过程实施既可用自动控制，也可使用手动操作 用来自煤气冷却装置的粗煤气和来自气化炉粗煤气使煤锁分两步充压；煤锁卸压的煤气收集于煤锁气气柜，并由煤锁气压缩机送往变换冷却装置气化分厂工艺介绍,气化剂—蒸汽、氧气混合物，经安装在气化炉下部的旋转炉蓖喷入，在燃烧区燃烧一部分煤，为吸热的气化反应提供所需的热在气化炉的上段，刚加进来的煤向下移动，与向上流动的气流逆流接触在此过程中，煤经过干燥、干馏和气化后，只有灰残留下来，灰由气化炉中经旋转炉蓖排入灰锁，再经灰斗排至水力排渣系统灰锁也进行充压、卸压的循环 为了进行泄压，灰锁接有一个灰锁膨胀冷凝器，其中充有来自循环冷却水系统的水气化分厂工艺介绍,冷却工段 离开气化炉的粗煤气以CO、H2、CH4、H2O和CO2为主要组分还有CnHm、N2、硫化物(H2S)、焦油、油、石脑油、酚和氨等众多气体杂质 离开气化炉的煤气首先进入洗涤冷却器洗涤冷却器的用途首先是将煤气温度降至200℃左右，其次是除去可能夹带的大部分颗粒物 饱和并冷却后的煤气进入废热锅炉，通过生产0.5Mpa(表压)低压蒸汽来回收一部分煤气中蒸汽的冷凝热。

离开气化工段的粗煤气在压力4000kpa(g)、温度180℃饱和状况下，通过粗煤气总管进入煤气变换,气化分厂工艺介绍,●汽氧比及蒸汽、氧气流量调节 汽氧比即入炉蒸汽量和氧气量的比值，取决于原料煤的灰熔点克旗气化炉的汽氧比在7.0kg/Nm3左右 ●气化炉的负荷调节 改变气化剂的入炉量即改变气化炉的负荷为满足后工序的相对稳定，一般在气化装置出口煤气总管上设置自动调节系统，通过改变气化剂入炉量来稳定出装置的煤气流量和压力 ●炉篦转速调节 调节炉篦转速可增加或减少气化炉的排出灰量，以维持炉内反应层的高度气化炉运行中的主要调节,气化分厂工艺介绍,消耗和产出(基于4.0MPaA),煤: 40.31t/h,氧气:5232Nm3/h,单炉产气量： 38756Nm3/h,煤气成份%： 氢气 39.04 一氧化碳 14.45 二氧化碳 31.89 甲烷 12.82 C2+ 0.50 硫化氢 0.70,（一）净化界区在煤制气项目中的位置,灰处理,动力车间,备 煤,空 分,加压气化,煤气水分离,变 换,甲醇洗,甲烷化,克劳斯硫回收,氨压缩制冷,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,酚氨回收,废水处理,,,,,焦油：16.17万吨/年 中油：19.98万吨/年 粗酚：6.18 万吨/年,硫磺：16.2万吨/年,石脑油：5.73万吨/年,原料煤 1548.8万吨/年,燃料煤 798万吨/年,,天然气1200万Nm3/d,循环利用,空气,四、净化分厂工艺介绍,火 炬,,1、去除有害和不用杂质 ２、调节气体成份：通过部分变换，为后工序提供合格的气体，如本项目要求为甲烷化入口提供Ｈ/Ｃ＝３±０.05的气体。

３、回收有用物质：如本项目将Ｈ2S酸性气送克劳斯装置生产硫磺；回收石脑油；ＣO2也可根据用户需要回收利用A、将有害（或不用）的物质转换为有用的物质，如ＣO变换转换为Ｈ2; B、去除有害杂质(如Ｈ2S、COS)和不需要的物质（如ＣO2)净化的目的和意义,净化分厂工艺介绍,气体变换、冷却：本项目中变换主要目的是调节进甲烷化入口的氢碳比，根据目前设计，粗煤气中约15%的气体需进行变换 低温甲醇洗脱硫脱碳：根据不同气体、物质在低温甲醇中溶解度不同的原理，脱除气体中有害和不需要的物质(如硫组份和ＣO2等) 氨压缩制冷：通过离心压缩机为氨循环提供动力，利用氨的相变（液氨-气氨）吸热效应，为低温甲醇洗提供冷量 硫磺回收：采用克劳斯－斯科特工艺，回收硫磺，实现尾气达标排放 火炬系统：火炬系统用于处理各装置发生事故时或正常生产中排放的大量易燃、有毒、有腐蚀性气体，通过明火燃烧，达到烧掉气态污染物的目的，达到国家排放标准净化主要工段的划分,净化分厂工艺介绍,1 工艺概述 1.1 岗位任务,调节甲烷化入口H/C比：将粗煤气中的CO部分变换为Ｈ2，以满足甲烷合成对气体的要求(H/C=3±0.05)； 回收变换反应热：利用变换气中的显热和水蒸汽冷凝潜热生产低压蒸汽及预热锅炉给水后，最终用循环水冷却至25~40℃去低温甲醇洗 。

粗煤气变换、冷却工段介绍,净化分厂工艺介绍,净化分厂工艺介绍,1.2 反应原理,CO+H2O=H2+CO2＋Q 变换反应是一个可逆、等体积的放热反应，提高反应物浓度、降低温度对反应平衡有利，提高压力对反应平衡影响不大，但压力增高，反应速度加快，对变换反应进行是有利的 由于要变换的CO不多，工艺上根据甲烷化对H/C的要求，采用部分的粗煤气（约15%左右）进变换装置，其余气体走旁路，这样也可降低变换部分的投资净化分厂工艺介绍,1.3 变换催化剂(采用钴钼耐硫催化剂),工业上，CO变换反应均在催化剂存在下进行20世纪60年代前，主要应用以Fe2O3为主体的催化剂随着国内近年来越来越多的先进煤气化工艺被采用，针对直接回收热能的激冷、废锅流程，为提高能量利用率，已无法延续传统的先脱硫再变换的方法，目前煤气化工艺普遍采用耐硫变换催化剂，其主要优点如下： ● Co-Mo耐硫催化剂适用于原料气中硫含量较高的变换气， 因此流程设置上不需先脱硫，使后续的流程更简单； ● Co-Mo耐硫催化剂起活温度较低，温区宽，活性温度范围为：180 ℃-480℃，流程上可以实现一次变换净化分厂工艺介绍,1.4 主要工艺流程方框图,粗煤气,煤气洗涤,预变换,主变换,废锅,,,,,,,,,,煤气洗涤,,,循环水冷却,余热回收,,,,去甲醇洗,低温塔供货周期：12个月,变换炉供货周期：12个月,净化分厂工艺介绍,1.5 主要设备（变换炉),净化分厂工艺介绍,变换、冷却工段原材料及动力消耗（六套),1、工艺概述 1.1 岗位任务,通过物理吸收脱除粗煤气中的有害杂质(甲醇洗出口气体H2S0.1PPm， CO21%) ，为后工序的甲烷合成提供合格的原料气。

根据不同物质在低温甲醇中的溶解度不同，可以将低温甲醇洗理解为三段吸收过程： ☼预洗段：脱除煤气中的石脑油、烃类和HCN等有害杂质； ☼脱硫段：脱除煤气中的硫组份(包括COS、H2S等)； ☼脱碳段：脱除煤气中的CO2，控制甲烷化入口CO21%净化分厂工艺介绍,低温甲醇洗工段,净化分厂工艺介绍,低温甲醇洗工艺是20世纪50年代德国林德公司和鲁奇公司联合开发的一种气体净化技术，后来两家公司分离，分别为林德甲醇洗和鲁奇甲醇洗技术两者为战略合作伙伴关系 国产化情况： 化二院在对众多引进装置消化吸收的基础上，解决了低温甲醇 洗设计所需的物性数据库问题，并建立了完整的低温甲醇洗数 据库和模拟计算数学模型，从而实现了国产化； 化二院低温甲醇洗技术先后用于山西天脊和云南解化扩建改造, 义马煤气厂二期150万Nm3/d 城市煤气，神华宁夏煤业集团25万t/a甲醇，山西潞安等项目1.2、技术来源,1.3 流程方框图(我厂采用鲁奇九塔流程),净化分厂工艺介绍,九塔分别为： 1、H2S吸收塔 2、CO2吸收塔 3、CO2闪蒸塔 4、H2S闪蒸塔 5、热再生塔 6、尾气洗涤塔 7、预洗闪蒸塔 8、共沸塔 9、甲醇水分离塔,,低温塔供货周期：12个月,净化分厂工艺介绍,1.4、长周期或关键设备（塔）,净化分厂工艺介绍,1.5长周期或关键设备,进口贫甲醇泵：供货周期16个月,绕管换热器：供货周期12个月,净化分厂工艺介绍,,克旗项目甲醇洗工段分为三系列共六套低温甲醇洗装置，六套共处理粗煤气 1860270 Nm3/h，出口净化气1264797 Nm3/h。

副产石脑油：5.7万吨/年 副产硫磺： 16.5万吨/年,义马低温甲醇洗装置。