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.
天然气进入蒸汽转化炉前需进行净化处理清除有害杂质,要求净化后气体含硫量小于0.1mL/m3.转化后的气体经压缩去合成工段合成甲醇.
2.煤、焦炭制甲醇的生产方法
煤与焦炭是制造甲醇粗原料气的主要固体燃料.用煤和焦炭制甲醇的工艺路线包括燃料的气化、气体的脱硫、变换、脱碳及甲醇合成与精制.
用蒸汽与氧气（或空气、富氧空气）对煤、焦炭进行热加工称为固体燃料气化,气化所得可燃性气体通称煤气是制造甲醇的初始原料气,气化的主要设备是煤气发生炉,按煤在炉中的运动方式,气化方法可分为固定床（移动床）气化法、流化床气化法和气流床气化法.国内用煤与焦炭制甲醇的煤气化——般都沿用固定床间歇气化法,煤气炉沿用UCJ炉.在国外对于煤的气化,目前已工业化的煤气化炉有柯柏斯-托切克（Koppers-Totzek）、鲁奇（Lurge）及温克勒（Winkler）三种.还有第二、第三代煤气化炉的炉型主要有德士古（Texaco）及谢尔-柯柏斯（Shell--Koppers）等.用煤和焦炭制得的粗原料气组分中氢碳比太低,故在气体脱硫后要经过变换工序.使过量的一氧化碳变换为氢气和二氧化碳,再经脱碳工序将过量的二氧化碳除去.
原料气经过压缩、甲醇合成与精馏精制后制得甲醇.
3．油制甲醇的生产方法
工业上用油来制取甲醇的油品主要有二类:
一类是石脑油,另一类是重油.
原油精馏所得的220℃以下的馏分称为轻油,又称石脑油.以石脑油为原料生产合成气的方法有加压蒸汽转化法,催化部分氧化法、加压非催化部分氧化法、间歇催化转化法等.目前用石脑油生产甲醇原料气的主要方法是加压蒸汽转化法.石脑油的加压蒸汽转化需在结构复杂的转化炉中进行.转化炉设置有辐射室与对流室,在高温、催化剂存在下进行烃类蒸汽转化反应.石脑油经蒸汽转化后,其组成恰可满足合成甲醇之需要.既无需在转化前后补加二氧化碳或设二段转化,也无需经变换、脱碳调整其组成.
重油是石油炼制过程中的一种产品,根据炼制方法不同,可分为常压重油、减压重油、裂化重油及它们的混合物.以重油为原料制取甲醇原料气有部分氧化法与高温裂解法两种途径.裂解法需在1400℃以上的高温下,在蓄热炉中将重油裂解,虽然可以不用氧气,但设备复杂,操作麻烦,生成炭黑量多.
重油部分氧化是指重质烃类和氧气进行燃烧反应,反应放热,使部分碳氢化合物发生热裂解,裂解产物进一步发生氧化、重整反应,最终得到以H2、CO为主,及少量CO2、CH4的合成气供甲醇合成使用.重油部分氧化法所生成的合成气,由于原料重油中碳氢比高,合成气中一氧化碳与二氧化碳含量过量,需将部分合成气经过变换,使一氧化碳与水蒸气作用生成氢气与二氧化碳,然后脱除二氧化碳,以达到合成甲醇所需之组成. 合成后的粗甲醇需经过精制,除去杂质与水,得到精甲醇.
4．联醇生产方法
与合成氨联合生产甲醇简称联醇,这是一种合成气的净化工艺,以替代我国不少合成氨生产用铜氨液脱除微量碳氧化物而开发的一种新工艺.
联醇生产的工艺条件是在压缩机五段出口与铜洗工序进口之间增加一套甲醇合成的装置,包括甲醇合成塔、循环机、水冷器、分离器和粗甲醇贮槽等有关设备,工艺流程是压缩机五段出口气体先进人甲醇合成塔,大部分原先要在铜洗工序除去的一氧化碳和二氧化碳在甲醇合成塔内与氢气反应生成甲醇,联产甲醇后进入铜洗工序的气体一氧化碳含量明显降低,减轻了铜洗负荷,同时变换工序的一氧化碳指标可适量放宽,降低了变换的蒸汽消耗,而且压缩机前几段气缸输送的一氧化碳成为有效气体,压缩机电耗降低.
联产甲醇后能耗降低较明显,可使每吨氨节电50kw.h,节省蒸汽0.4t,折合能耗为200万kJ.联醇工艺流程必须重视原料气的精脱硫和精馏等工序,以保证甲醇催化剂使用寿命和甲醇产品质量。
伊东循环经济产业基地是伊东集团经过八年的时间考察论证与科研院校长期合作研究试验，综合同行业的先进技术与经验，结合本地区的实际情况而确定的煤炭深加工转化产业基地。
伊东集团2006年被列为自治区循环经济示范试点企业，2007年被国家六部委列为国家级循环经济示范试点单位。
伊东循环经济产业基地从2004年开始基础设施建设，2007年3月份开始项目建设。
基地规划分两个阶段建成，总投资预计110亿元。
产业基地主要是以本地不粘结煤加工转化为核心，综合开发，循环利用，不断延伸产业链，集生产和科研开发为一体的示范基地。
一期工程（2005年——2010年）总投资28亿元，年转化原煤200万吨，主要产品年产量干馏煤120万吨，甲醇10万吨，硝酸铵18万吨，煤焦油10万吨，粗苯4000吨，超纯煤10万吨，高岭土1万吨，国礼瓷3200万件，发电6亿度，镇区供热120万平方米。
形成废气废渣综合利用，回收煤气中的硫化氢得到硫磺，粉煤灰用于制造15万吨水泥和1.2亿块免烧砖，配套建设机械修造厂和塑编厂。
基地一期工程完工后，预计年产值达到28亿元，利税7亿元，可安置2000人就业。
二期工程（2011年——2015年）总投资82亿元，主要发展煤化工产业，届时产值达到164亿元，年利税46亿元。
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