自兖矿200万吨焦炭及20万吨甲醇1.docx

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自兖矿200万吨焦炭及20万吨甲醇1

1总说明

1.1概述

1.1．1建设项目的概述

1．1.１.１项目名称和建设地点

项目名称:

兖矿集团有限公司2０0万吨焦炭及20万吨甲醇项目

地点：

山东省兖州市黄屯镇

１.1.１.2项目的内容

（1）建设项目的生产规模（公称能力）和产品方案

年产２0０万吨焦炭，配套年产2０万吨甲醇。

（2）项目的内容

本项目拟利用已停产的德国凯泽斯图尔焦化厂现有设备建设年产200万吨焦炭装置,同时利用焦炉生产的剩余焦炉气配套建设公称能力为20万吨／年的甲醇装置。

总体设计院鞍山焦化耐火材料设计研究院负责200万吨焦炭装置及全厂性辅助生产装置的设计。

ＴCC负责20万吨/年的甲醇装置的设计，其内容包括：

空分、脱硫（包括干法精脱硫）、转化、压缩、甲醇合成、甲醇精馏、甲醇罐区及相应的公用工程。

天辰公司负责的甲醇装置各主项名称、代号

序号

主项代号

主项名称

主项负责单位

１

270

空分

天辰公司

2

6１0

脱硫

天辰公司

3

620

转化

天辰公司

5

63０

压缩

天辰公司

6

6４0

甲醇合成

天辰公司

７

6５０

甲醇精馏

天辰公司

8

103

车间综合楼

天辰公司

9

307

甲醇装置变电所

天辰公司

1０

104

泡沫消防站

天辰公司

１.1.2设计依据

（１）兖矿集团有限公司与中国天辰化学工程公司签定的工程设计合同

（２）兖矿集团有限公司20０万吨焦炭及２０万吨甲醇项目可行性研究报告报复

（3）兖矿集团有限公司200万吨焦炭及２0万吨甲醇项目环境影响报告书

（4）兖矿集团有限公司2０0万吨焦炭及20万吨甲醇项目总图会议纪要

（5）兖矿集团有限公司及鞍山焦耐院提供的有关基础资料

（6）兖矿集团有限公司200万吨焦炭及２0万吨甲醇项目岩土工程勘察报告（初勘）

１.2设计指导思想

１．２.1严格按照国家或行业现行的标准规范进行设计。

严格执行国家的有关法令、标准、规范,以求实、科学的态度,以开拓进取的精神精心设计。

1．2．2　认真贯彻五化设计原则,即“工厂布置一体化、生产装置露天化、建构筑物轻型化、公用工程社会化、引进技术国产化”。

1.2.３　认真贯彻使工程用户真正满意的服务质量方针，事事为用户着想，做到设计合理、先进、可靠，便于操作和维修，节省投资和操作费用。

1.２．4　贯彻“预防为主、安全第一”的方针加强消防、抗震、工业卫生与劳动安全等方面的配套设计，保障工人在劳动过程中的安全与健康；

遵照国家环境保护法的规定，对装置排放的三废进行妥善处理，强化综合治理措施，将污染降到最低程度，保护当地的环境。

１.3工艺生产装置方案

本工程的工艺装置包括:

空分、脱硫、转化、压缩、甲醇合成、甲醇精馏、甲醇罐区,其示意全厂工艺方块流程图及物料平衡表见附图表。

空分装置采用高效的分子筛吸附前端处理技术和目前国际上先进可靠的液氧泵内压缩流程,空气压缩机和空气增压机组成单系列空气压缩增压机组，装置的操作负荷调节范围可在70%~１10%内变化。

空气压缩机和增压机采用汽轮机驱动,根据全厂蒸汽平衡，采用全凝式汽轮机。

甲醇装置以焦炉气为原料,经原料气压缩后进入脱硫工段。

脱硫采用NHD湿法脱硫和干法精脱硫技术，焦炉气先经ＮＨD脱硫塔将总硫脱至95mg／Nm3,送往转化工段,在加热炉中预热至3５0℃，返回脱硫工段进行干法脱硫,干法脱硫采用铁钼转化器，经铁钼加氢转化有机硫，再经过氧化锰脱硫槽和氧化锌脱硫槽，总硫脱至0.１ppm。

转化采用加压部分氧化法技术。

来自脱硫的焦炉气经饱和塔调整汽焦比后进入加热炉预热5０0℃,然后进入转化炉在催化剂的作用下与来自空分的纯氧进行部分氧化反应进行转化。

转化后转化气中CH4的含量为0．4４%，温度95０℃。

高温转化气经高压废锅和低压废锅分别副产6.4Ｍｐa（Ｇ）的中压蒸汽和0.３Mpa（G）的低压饱和蒸汽，之后再经锅炉给水加热器，脱盐水加热器，水冷器冷却至40℃,送去压缩工段合成气压缩机。

合成装置采用国际上先进的低压甲醇合成技术,合成塔采用华东理工大学专利技术——绝热等温甲醇合成反应器。

甲醇合成系统压力5.20Mpa。

甲醇精馏采用节能型三塔精馏。

精馏塔采用规整填料塔。

甲醇罐区按铁路运输及汽车运输考虑,罐区贮存量是18天产品量,选择两台10000m３的固定顶贮罐。

１.4生产规模及产品规格

生产规模（公称）:

年产２0万吨甲醇

年操作天数：

３30天

产品质量标准：

根据甲醇产品的国内外需要,精甲醇将使用两个标准控制。

（１）中华人民共和国国家标准工业甲醇（GB３38-９2）如下表。

中华人民共和国国家标准工业甲醇（ＧB33８-９2）

表２-1

项　　目

指　　标

优等品

一等品

合格品

色度（钼－钴），号

≤

5

10

密度（20℃），g/cm２

0.791-0．792

0．791-0.793

温度范围（0℃，1０1３2５Pa），℃

６4.0~６5.5

沸程（包括64.6±0.1℃）

≤

0.８

1.0

1.５

高锰酸钾试验,min

≥

５0

３０

20

水溶液试验

澄清

-

水分含量，%

≤

0．10

0.15

-

酸度（以ＨＣOOH计），%

≤

0.001５

0.0030

0．０0５0

或碱度（以NH3计）,%

≤

0.000２

0.0008

0.０0１5

羰基化合物含量（以CH2O计），

≤

0．002

0.0０5

０.０10

蒸发残渣含量,%

≤

0.00１

０.００3

0．005

（2）美国“ＡA”级精甲醇标准,如下表。

工业甲醇美国联邦标准（Ｏ-Ｍ-232Ｇ）“AA”级

表2-2

指　标　名　称

指　　标

乙醇

≤1０PＰm

丙酮

≤10PＰｍ

游离酸（Ｈac计）

≤30PPm

外观

无色透明

可碳化物（加浓H2SO４）

不褪色

颜色

不暗于ASTＭ的铂－钴标度5

馏程（７60mmHｇ）

１℃（64.６℃±0．1℃在内）

比重d2020

≤0.7928

不挥发物

≤1０mg／１0０ｍｌ

气味

醇类特征，无其它气味

高锰酸钾试验

30分钟内褪色

１.5　公用工程及辅助设施

1.5.1厂址概况

１．5.1．1　厂址的地理位置、地形、地貌概况

根据《兖矿集团公司２00万吨/年焦炭及20万吨/年甲醇工程岩土工程勘察报告》（初勘,2003年8月）所述,拟建工程场地位于山东省兖州市黄屯镇境内,西南边界距济宁市区约15ｋｍ，东北边界距兖州市区约９km。

其所处区域地理位置优越，交通便利。

兖（州）新（乡）铁路横贯东西，东可与京沪高速公路相连,西可与京九线相接，3２7国道、日东高速公路从境内穿越。

厂区地貌属汶泗河冲洪积平原,地形平坦开阔，地面标高在40~42ｍ之间,自然坡度为1‰，微向西南倾斜。

1.５.1.２工程地质、水文地质、地震烈度

场区所处区域在大地构造上属鲁西台隆兖州凸起区北部，位于兖西断块中部,地层发育、地质构造发育简单。

场区周边存在几条微弱全新活动断裂,在近代历史上曾经有几此中强地震活动痕迹，自二十世纪八十年代以来，区内地震活动频率低、震级小、地震活动较弱,通过地质灾害评估论证,场区属地壳稳定区，场区内及附近无不良地质作用。

场区内地层连续、分布均匀、厚度大,地基土强度和稳定性较好,场区稳定性良好,适宜进行工程建设。

场区内的地层主要为古生界奥陶系和新生界第四系。

其中奥陶系（Ｏ）马家沟组隐伏于第四系之下,岩性以浅灰色、黄灰色泥质灰岩、灰岩和灰褐色白云岩、角砾状灰岩为主,厚度８０0m左右；第四系（Q）分布于全区,厚度120~1３0ｍ，属汶泗河冲洪积物,岩性主要为粉质粘土、粘土、粉细砂、中粗砂,砂层分选性较好，单层厚度较大,富水性较好。

第四系底部岩性主要为厚度5~10ｍ不等的粘土层等。

场区勘察深度范围内的主要地下水含水层为浅层孔隙水,即埋藏深度在0~3０米范围内的第四系孔隙水。

主要含水土层为汶泗河冲积形成的中细砂层或粗砺砂层。

地下水主要受大气降水入渗和上游孔隙水侧向径流补给。

地下水稳定埋深１0.9１～12．0６m。

地下水位呈北东较高,西南较低,水位标高高差约0.7m,平均水力坡度0．5‰。

根据有关地震资料，场区周边的构造断裂属微弱全新活动断裂，场区抗震设防烈度为6度

1．5.2　总图布置

本工程20万吨甲醇装置区及其相关建筑物的总平面布置应结合本工程的特点及总体规划的要求，进行合理的功能分区及运输组织，满足工艺流向的要求，满足风向及建筑朝向的要求。

工艺装置的布置,采取集中、联合布置、辅助生产装置和厂房就近布置的原则,以达到缩短工程管线、降低成本及工程造价、节约用地的目的。

总图设计要严格执行国家各种现行规范和标准，保障生产安全，优化生产环境,体现时代精神,反映先进、有效的技术水平。

本工程２0万吨甲醇装置区及其相关建筑物共分为六个街区,分别为辅助生产街区、工艺装置街区、成品甲醇贮罐街区、成品汽车装车街区、成品火车装车街区、甲醇驰放气缓冲罐街区。

辅助生产街区内布置有空分装置及车间综合楼。

工艺装置街区内布置有脱硫装置、转化装置、压缩、甲醇合成、甲醇精馏及甲醇装置变电所。

成品甲醇贮罐街区主要由两个10０00m３的甲醇成品罐、甲醇泵房及泡沫消防站组成。

甲醇驰放气缓冲罐街区由10000m3的缓冲气柜和甲醇驰放气球罐组成。

1.5．3　给排水

甲醇装置生活给水,生产、消防（低压）给水，高压消防给水,循环冷却水均接自厂区统一设置的综合水系统,脱盐水接自脱盐水站。

雨水及净下水排水,生产回水也均排入由总体院设计的全厂排水系统中。

给排水管网（其中界区线共用的道路雨排水由总体院统一考虑,其它接管点为界区外１米）、生产厂房及辅助生产装置的室内给排水系统由TCC负责。

（1）甲醇装置区用水排水量:

本工程总用水量经常为12604．58m3/h，最大为1３92１.82ｍ3/h。

其中新鲜水用量经常为208.38m3/ｈ，最大为2４2.4２m3/h；循环水用量经常为1２396.2m3/h,最大为13679.４ｍ3/ｈ，回用水用量经常为14４ｍ3/ｈ，最大为1６０m3/h。

（２）生产、生活、消防（低压）给水系统及生产回水系统

界区生产用水量正常为２0４.2m3/h,最大为2３5m３/h,水温为１7℃。

低压消防用水量，最大一处为甲醇罐区,固定冷却水量为3４6ｍ3/h,消火栓辅助用水量为10８ｍ3/h,同一时间内火灾次数按一次计。

界区生活用水量正常为3ｍ３/ｈ，最大为6m3/ｈ。

系统中生产回水量正常为14４ｍ３/h，最大为160m3／h,温度为27℃,压力为０.25MPa，系统的生产回水经生产回水管线依靠余压回至界区外生产回水管网系统。

（3）高压消防水系统

根据《建筑设计防火规范》及《石油化工企业设计防火规范》,界区同一时间内火灾次数按一次计。

本工程消防用水量最大处为甲醇罐区，配泡沫用水量为63４ｍ3/h;装置区高压消防水所需要压力为1.３ＭPa。

（4）循环冷却给水及回水系统

界区所需循环水量正常为1２396.2　m3/h，最大为13679.４m3/ｈ。

循环给水来自界区外循环给水管网，温度为３2℃，压力为０．4MＰa;循环回水温度为４2℃,压力为0.2５ＭＰa,依靠余压回至界区外循环回水管网。

1．５.4　　供热

根据工艺生产装置用汽需要及系统蒸汽平衡情况，甲醇装置工艺副产蒸汽全部用于生产、生活用汽，尚有１0.０t/h的1.２MPa、1９1℃蒸汽缺口由全厂蒸汽管网补充。

甲醇装置不再建设开工锅炉，开工用汽（6.4ＭＰa,4８0℃约48t/h）由全厂蒸汽管网提供。

1.5.５　电气：

本工程全厂供电方案由总体设计院鞍山焦化耐火材料设计研究院负责。

TCC负责20万吨/年的甲醇装置、配套空分及相关的辅助系统的设计。

初步设计的范围主要包括：

（1）工艺装置：

空分、脱硫、转化、压缩、甲醇合成、甲醇精馏、甲醇罐区。

（2）辅助系统：

生产办公室、车间控制室、界区变电所等。

ＴCC电气专业负责上述界区内的供配电、照明、防雷、防静电接地等设计。

9回1０kV电源线采用电缆由总体设计院负责分别送至7台１0kV高压电机及2台10kV/0.4kＶ变压器。

甲醇装置的界区内:

总装机容量13957.０ｋW,总需要容量1112０.０kW。

其中１0kV总需要容量92７0.０　kW,０.4kV总需要容量1８5０.0kW。

对于重要的仪表用电采用不停电电源装置（UPS）。

动力配电的一类负荷应为应急电源供电，应急电源由总体院负责。

应急电源容量：

2x１1kW。

1.5.６电信:

根据工艺生产和管理的需要并确保电信畅通,甲醇装置内所设置的电信系统包括以下几部分:

*行政管理电话系统

*生产调度电话系统

*消防报警专用电话

*火灾自动报警系统

*无线对讲系统

1.5．７自动化水平

本工程由于工艺过程要求高,在高温、高压、易燃、易爆的恶劣环境下操作,为保证操作可靠、安全降低能耗之目的，必须采用先进可靠的控制手段和高效的管理设备。

为此，在控室进行监控，控制室内设置一套集散控制系统（DCS）,以实现集中控制,绝大部分的操作均通过ＤCS完成。

全部显示在DCS的CRT上，以便操作人员全面掌握及控制全厂的生产状态。

1.６环境保护及综合利用

本工程在工艺流程方案的确定和设备选型等各个环节上,严格执行国家有关标准、地方规定,认真贯彻国家有关环境保护的法规、条例，具有完善的“三废”及噪声治理措施。

（１）废气治理

开停车及事故工况下转化工段和脱硫工段排放的工艺废气（焦炉气和合成气）送本工程火炬系统焚烧后排放。

甲醇合成驰放气和膨胀气，甲醇精馏塔不凝气作为燃料全部消耗,不排放到环境空气中。

ＮＨD脱硫系统产生的含硫化氢废气,送入Ｃluａｓ硫回收装置，尾气中SO2浓度达标排放。

详见总体设计院环保篇。

（2）废水治理

甲醇装置的废水量不大,甲醇精馏废水采用汽提预处理回收甲醇,而后送污水处理站进行生化处理。

污水处理站设计详见总体设计院初步设计文件。

（３）废渣治理

各类废催化剂分类送催化剂制造厂回收，不能回收的并无毒害作用的（如：

废锰矿石）用于铺路或填坑,不存在废固堆放现象。

因此本装置废渣对环境影响不大。

1.7劳动安全与卫生

本工程根据国家有关安全卫生标准、规范进行设计，考虑了完善的劳动安全与卫生设施。

详见劳动安全、卫生章节及总体院劳动安全、卫生专篇。

1.8消防

本工程生产过程中的主要物料为O2、N２、ＡＲ、ＣO、CＯ2、H2、CH4、H２S、COS、NH3、甲醇等，设计人员针对其生产特点按规范设置了可靠的消防措施。

详见消防章节及总体院消防专篇。

1.9　　设计基础资料

１.9.1焦炉气

序号

名　　称

规　格

备　　注

１

组分（Ｖ%）

ＣＯ

6.20

CO２

2.20

H２

58.4８

CＨ4

26.４9

N2

4.00

ＡR

O2

0.60

H2Ｓ

250mg／m3（标）

ＣOS

250mg／ｍ３（标）

CmＨn

2.０0

2

流量m３（标）/h，干基

62967．04

3

温度℃　　

2５

４

压力ＭPa（A）　

０．１05

1.９.２公用工程规格

1．9.2.1　循环水

给　　水：

压力0.４MPａＧ，温度32℃；

回　　水：

压力０.2５MPａG,温度42℃

污垢系数：

0.００04ｍ20C/W

1.９．2.2　　脱盐水

给水压力：

0.4MＰa（G）。

温度４0℃

电导率（2５℃）：

〈０.２μs／cm

ＳiO2ﻩ〈２０μｇ/l

总Ｆｅ〈３０μg/ｌ

总Ｃu〈5μg/ｌ

油〈0．3μg/ｌ

1.9.2.5　原水

给水压力：

０．４MPa（G）。

温度17℃

1．9．２.７　蒸汽管网:

本工程根据装置用拟设三个等级蒸汽管网。

中压蒸汽ﻩ6.４ＭPa（G）,480℃

低压蒸汽ﻩ1.2　MPａ（G）,（饱和）

0.3　MPa（G），（饱和）

１．９.２.8仪表空气

正常压力ﻩ０.６MＰa（G）

露点温度ﻩ-4０℃

1.９.2.9压缩空气

正常压力0.6～0．8MPa（G）

温度ﻩ40℃

1．９.2.1０　电

电压ﻩ１0００0Ｖ/380V/２２0V

频率ﻩ５0ＨＺ

1．９.３气象资料

年平均气温14℃

极端最高气温4０℃

极端最低气温－19.４℃

最高月平均气温26.９℃

最低月平均气温ﻩ-１.9℃

最热月月平均相对湿度ﻩ8１％

最冷月月平均相对湿度ﻩ63%

年平均气压1011．7毫巴

夏季平均气压９99.9毫巴

冬季平均气压１0２1.３毫巴

年最大降雨量１１88.8mm

日最大降雨量11８8．8ｍm

最大积雪深度１７７.１mm

最大冻土深度-0.37mﻩ

蒸发量（年平均）ﻩ1６09.４　mm

全年主导风向及频率SSE12%

冬季主导风向及频率ﻩＮNW10%

夏季主导风向及频率ＳSE1５%

1.１0管理体制及定员

1．10.1　管理体制:

见总体院说明

1.10.2生产定员

车间管理人员、维修人员为白班

甲醇装置定员表

序

号

职　务

行政

技术生产

辅助服务

合计

一

车间行政管理人员

1

5

１

７

车间主任

１

1

副主任

2

２

办事员

１

１

工艺技术员

３

３

计划统计员

1

1

二

空分车间

２6

26

技术员

2

2

工长

4

4

控制工

4

４

现场操作、分析工人

１6

16

三

压缩车间

２5

2５

技术员

1

１

工长

4

4

控制工

4

4

现场操作、分析工人

16

16

四

脱硫,转化

36

36

技术员

2

2

工长

４

4

控制、化验工

16

16

现场巡检工

16

16

十一

甲醇合成、精馏

46

46

技术员

2

２

控制与化验工

12

１2

工长

4

4

现场巡检

２０

20

罐区

8

8

变电所电工。

机械维修工、电气维修工、仪表维修工等由总体院统一考虑。

１.11　　全厂综合技术指标

见总体院的技术经济的有关章节。