焦炉气制甲醇1.docx
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焦炉气制甲醇1
年产50万吨焦炉气制甲醇
一、概述
甲醇是一种应用广泛的基础化工原料和优良的清洁燃料,在世界基础有机化工原料中,甲醇消耗仅次于乙烯,丙烯和苯。
主要用于生产甲醛、醋酸、甲基叔丁醚(MTBE),甲酸甲酯、氯甲烷、甲胺、硫酸二甲酯、丙烯酸甲酯和二甲醚等有机化工产品。
这些产品是农药、医药、纤维、树脂的原料。
甲醇本身还是一种新的洁净能源,它的延伸产品二甲醚也做为优良的洁净燃料被广泛使用。
随着石油产品的紧张,为适应环境保护的要求,国家实施以煤代油的新能源政策出台,甲醇做为燃料的应用前景更是前途无限。
目前甲醇做为燃料的途径有以下几个方面:
(1)汽油掺烧甲醇:
(2)甲醇燃料
(3)甲醇裂解
(4)甲醇燃料的间接应用——二甲醚燃料和MTBE的应用
近年来甲醇在其它领域也有广阔的应用前景;甲醇燃料电池将商业化;甲醇在变压吸附制氢做裂解原料;甲醇制微生物蛋白(SCP)国外已工业化;甲醇制低碳烯烃(MTO)技术已有较大突破。
甲醇作为碳一化学的基本有机原料,不仅市场消费量很大,而且新途径、新领域、高经济潜力产品方面消费潜力也是很大的。
目前世界各国都在竟相开发以甲醇为基点,逐步向基本有机原料产品、能源产品及精细化工产品延伸的甲醇化产业。
二、市场分析
①国内外市场情况
国际市场情况:
国外市场的产量大于消费量,因受天然气来源,价格影响,2005年世界甲醇生产能力约为3982.2万吨/年,市场需求量将达3190.4万吨,也基本保持供需平衡。
据最新统计2007-2010年世界以伊朗、卡塔尔、阿曼、澳大利亚、埃及、尼日利亚、沙特等天然气丰富地区国家在建的17个项目,甲醇总规模将达到2978万吨/年(大多在2008年前投产)。
国内市场:
据石化协会统计,2007年我国共有甲醇生产企业177家,产能合计1639.4万吨/年,而同期我国甲醇表观消费量为1104.6万吨,2007年全国甲醇实际产量为1076.4万吨,平均开工率为65.7%.目前我国新建、拟建甲醇项目34个(不包括二甲醚、甲醇制烯烃企业自身配套的甲醇装置),预计到“十一五”末期,我国甲醇产能将达到2600---3060万吨/年,而同期甲醇需求量的增长则存在不确定性。
从发展来看醋酸和MTBE是未来甲醇消费增长最快的两大领域。
②本项目的优势及竞争力分析
(1)本项目是以提质褐煤产生的焦炉煤气为原料,采用国内成熟的先进工艺,流程短、成本低,投资小,项目具有强势的竞争力。
(2)从甲醇生产和消费的区域结构分析,甲醇目标市场主要是华北地区,该地区生产企业多是以小化肥厂联产甲醇为主,工艺落后,产量受化肥生产制约,市场供需矛盾将进一步加剧;另外东北、华东地区煤源紧张,煤价高,本项目发挥内蒙煤资源优势,一定会有较强的竞争力。
三、工艺技术及来源
焦炉煤气制甲醇工艺技术从以下几个工序比选:
(1)压缩
常压焦炉煤气的分子量小,比重仅0.45,不适宜离心压缩,为此选用往复式压缩机气体压至2.1MPa,进行精脱硫和转化,转化后气体压缩和循环气压缩合二为一选用离心式二合一机组,采用蒸汽透平驱动,以节约投资,降低能耗。
(2)精脱硫
本项目选用铁钼加氢串氧化铁干法脱硫工艺,为保证有机硫脱除效果,在氧化铁脱硫槽后串中温氧化锌做为把关。
(3)转化
气态烃类转化有蒸汽转化,催化部分氧化,间歇蓄热式催化转化等几种。
焦炉气中CH4、CmHn烃类含量较低,为此本项目采用换热式纯氧部分氧化转化工艺。
(4)甲醇合成
甲醇合成工艺按压力分为高压、中压、低压法。
(5)甲醇精馏
粗甲醇质量决定于精馏过程技术方案的选择,目前工业上采用两塔流程已能得到优质工业品,但从节能降耗角度出发,可采用三塔精馏。
从节能降耗的原则出发,精馏工艺选择了三塔流程。
(6)空分
焦炉煤气转化所需纯氧,由空分装置供给,空分装置采用全国产化的分子筛净化、增压透平膨胀机、全精馏提氩、氧氮产品内压缩的先进工艺技术。
四、生产规模及产品方案
生产规模:
甲醇50万吨年,单系列,年操作8000小时。
产品方案表
序号
产品名称
规格
单位
数量
备注
1
精甲醇
优级品
t/a
503946
GB338-2004
2
杂醇油
t/a
3400
3
弛放气
万m3/a
28300
热值11000KJ/m3
4
液氧
Nm3/h
500(折气态)
纯度99.60%
5
液氮
Nm3/h
500(折气态)
O2≤2PPM
6
液氩
Nm3/h
900(折气态)
N2≤3PPM
5.主要原材料及动力消耗
主要原材料表
序号
名 称
规格
单位
数量
备 注
1
焦炉煤气
Nm3/h
万Nm3/a
122036
97630
H2 57.76% CO6.4%
CO2 2.8% CH427.5%
N2 3.34% CmHn1.8%
O20.4% H2S<20mg/m3
有机S300mg/m3
2
氧化铁脱S剂
t/a
450
3
转化催化剂
t/a
60
4
甲醇合成催化剂
t/a
92.5
5
NaOH
100%
t/a
47.5
6
氧化锌中温脱硫剂
t/a
29
7
铁-钼转化
t/a
64
动力消耗表
序号
名称
规格
单位
数量
备 注
1
新鲜水
m3/h
万m3/a
80
64
2
循环水补充水
m3/h
900
循环水量26500m3/h
补入水用中水回用
3
废锅用脱盐水
m3/h
225
4
电
Kwh/h
万kwh/a
43750
35000
5
蒸汽
0.6Mpa饱和
3.82Mpa400℃
3.9Mpa饱和
2.5Mpa饱和
t/h
t/h
t/h
t/h
75
156
-52
-10
蒸汽透平用
6
仪表空气
Nm3/h
6000
6.投资估算及主要技术经济指标
50万吨/年焦化甲醇投资估算及技术经济指标表
序号
项目
单位
指标
备注
1
装置规模
万吨/年
50
2
总投资
万元
137421
3
建设投资
万元
122720
4
年均销售收入
万元
162594
2980元/吨
5
年均总成本
万元
120980
6
年均利润总额
万元
28769
7
年均税后利润
万元
21577
8
投资收益率
%
23.59
税前
9
投资收益率
%
19.13
税后
10
投资回收期
年
6.27
采用焦炉煤气制甲醇技术,神华乌海装置每年可消耗焦炉煤气6亿标准立方米,相当于年减排二氧化硫41万吨。
有关专家认为,利用焦炉煤气制甲醇不仅属于循环经济和节能减排项目,而且具有成本优势,焦炉气制甲醇生产成本比煤制甲醇每吨可减少1100~1200元,比天然气制甲醇每吨减少800~1000元。
经调查发现,生产工业原料甲醇成为目前我国焦炉煤气综合利用的主要方式。
到2010年底,其产能总规模已达到700万吨,是“十一五”初期20万吨总规模的35倍。
焦炉煤气制甲醇作为资源综合利用众多方式中工业化、市场化最快的路径,以其资源综合利用、成本相对较低的优势,将在“十二五”期间继续快马加鞭,赢得更好的市场空间和发展机遇。
“十一五”以前,全国涉足焦炉煤气制甲醇的企业只有2家,2套装置均由化学工业第二设计院设计,其一是云南省曲靖市焦化制供气公司8万吨/年甲醇装置;其二是河北建滔焦化有限公司12万吨/年甲醇装置。
而且,我国焦炉煤气综合利用率不高,以山西为例,当时焦炉煤气综合利用率只有8.86%,每年有4000盏天灯熊熊燃烧,全省每年大约直接排空150亿立方米的焦炉煤气,相当于损失高达3600多万吨原煤,造成巨大的资源浪费和环境污染。
而建设一套10万吨/年焦炉煤气制甲醇装置,仅需要2.1亿~2.2亿标准立方米的焦炉煤气。
“十一五”期间,我国焦炉煤气综合利用水平快速提高,10万吨/年规模级焦炉煤气制甲醇得到迅速发展,20万吨/年、30万吨/年规模级装置也相继投产,并逐渐成为我国焦炉煤气制甲醇装置的主流。
其中,投产10万吨/年规模焦炉煤气制甲醇装置的企业比较多,如山东省滕州盛隆焦化公司、山东海化煤业化工公司、陕西黑猫焦化公司、旭阳焦化集团定州天鹭新能源公司、山西建滔万鑫达化工公司、冀中能源峰峰集团煤焦化公司、四川达州钢铁集团公司、河北万丰兴化工产品公司等。
此外,投产20万吨/年规模装置的企业主要有山东兖矿国际焦化公司、内蒙古庆华集团庆华煤化公司、云南大为制焦公司、山西焦化集团、河北金牛旭阳化工公司、宁夏宝丰能源集团、山西临汾同世达煤化工集团、黑龙江七台河龙洋焦电公司等。
还有天脊煤化工集团、内蒙古神华乌海能源西来峰煤化公司2家企业30万吨/年规模装置投产,标志着我国在焦炉煤气循环利用技术、规模和集约化程度上迈上了新的台阶。
“十二五”期间,焦炉煤气制甲醇将进一步得到国家鼓励,行业将按照园区化、集约化和循环经济发展模式,加快发展方式转变,不断提高产业集中度,优化产业布局和产品结构。
按照《焦化产业准入条件》的要求,“十二五”期间我国焦炉煤气制甲醇装置规模将不低于10万吨/年,资源综合利用向更高的层次推进。
据了解,“十二五”以来国内已建成和在建的焦炉煤气制甲醇产能已达到了1000万吨。
今年1月,神华巴彦淖尔能源公司开工建设其一期工程24万吨/年焦炉煤气制甲醇项目;2月,山西宇丰能源投资公司20万吨/年项目签约;4月,河北常恒能源技术开发公司20万吨/年项目将建成投产,陕西陕焦化公司20万吨/年装置可望出产第一批产品。
此外,2011年,山西临汾同世达煤化工集团将形成40万吨/年煤气综合利用制甲醇能力,山西太兴集团30万吨/年、山西益达化工公司30万吨/年、山西阳光焦化集团30万吨/年、河北唐山开滦精煤公司30万吨/年焦炉煤气制甲醇项目目前均在积极实施中。
经测算,利用焦炉煤气制甲醇不仅属于循环经济和节能减排项目,而且生产成本比煤制甲醇每吨产品可减少1100~1200元,比天然气制甲醇每吨产品减少800~1000元。
据预计,“十二五”期间,以焦炉煤气为原料的甲醇产能发展速度将高于以无烟煤、天然气为原料的甲醇产能,年均增速可望达到20%以上。
五、甲醇的具体生产方法
1.天然气制甲醇的生产方法
天然气是制造甲醇的主要原料.天然气的主要组分是甲烷,还含有少量的其他烷烃、烯烃与氮气.以天然气生产甲醇原料气有蒸汽转化、催化部分氧化、非催化部分氧化等方法,其中蒸汽转化法应用得最广泛,它是在管式炉中常压或加压下进行的.由于反应吸热必须从外部供热以保持所要求的转化温度,一般是在管间燃烧某种燃料气来实现,转化用的蒸汽直接在装置上靠烟道气和转化气的热量制取.
由于天然气蒸汽转化法制的合成气中,氢过量而一氧化碳与二氧化碳量不足,工业上解决这个问题的方法一是采用添加二氧化碳的蒸汽转化法,以达到合适的配比,二氧化碳可以外部供应,也可以由转化炉烟道气中回收.另一种方法是以天然气为原料的二段转化法,即在第一段转化中进行天然气的蒸汽转化,只有约1/4的甲烷进行反应,第二段进行天然气的部分氧化,不仅所得合成气配比合适而且由于第二段反应温度提高到800℃以上,残留的甲烷量可以减少,增加了合成甲醇的有效气体组分.
天然气进入蒸汽