60万吨煤制烯烃项目可研报告Word下载.docx

1、由于以天然气和煤为原料生产甲醇的成本较低，甲醇生产烯烃的成本较当今由石油加工的烯烃产品在价格上有较大的成本优势。由于以煤为原料流程比较复杂，投资较高，除南非等少数国家外，国外甲醇装置一般不以煤为原料。我国由于煤多、气少、缺油的能源结构及其它原因，先后建设了大批以煤为原料的甲醇装置，尤其近几年来采用先进的SHELL粉煤气化技术和TAXCO水煤浆技术建设了大批以煤为原料的大型甲醇装置。这类装置工艺流程较长，投资较高。与煤、重油、石脑油相比，以天然气为原料具有流程短、投资省、能耗低、生产清洁的特点，目前全世界70%以上的甲醇装置以天然气或烃类加工尾气为原料。我国也先后建设了一批以天然气或烃类加工尾气

2、为原料的甲醇装置，主要分布在油田或天然气产区，如川西北甲醇厂、川维甲醇厂、格尔木甲醇厂、大庆甲醇厂、长庆甲醇厂、中海油60万吨甲醇装置等，少数几个利用西气东输的天然气装置如中海油天野化工20万吨甲醇装置和河南驻马店30万吨甲醇装置等。国内外甲醇原料路线的主流是天然气，总的趋势是生产装置不断向天然气丰富、廉价的国家和地区转移。由于我国特殊的能源结构、能源分布的不平衡、市场分布的不平衡，同时以天然气和煤为原料的局面将长期共存，预计今后新建的甲醇装置原料路线的主流是天然气或煤。单纯以天然气为原料生产甲醇的装置一般在补碳前生产的甲醇合成气f=（H2-CO2）/（CO+CO2）2.9，与甲醇合成要求的合

3、成气最佳f值2.05相差很大，因此补碳是必须的，一般将甲醇合成气补碳达到f值2.25。而单纯以煤为原料的甲醇装置因煤中氢碳比约0.8，为满足甲醇生产合成气要求的合成气最佳f值2.05，煤气化粗煤气中的CO需转化为H2，CO变换深度约60%，然后再脱除CO2，粗煤气中只有约43%的碳源被利用，多余CO2直接放空。因此将一种生产甲醇合成气时氢多碳少与另一种生产甲醇合成气时碳多氢少的两种原料结合来生产甲醇是十分合理的选择。本项目建设地库车县所在区域天然气和煤炭资源都很丰富，结合两种原料的特点，本项目生产烯烃原料拟以天然气和煤为原料生产甲醇。本项目以天然气和煤为原料生产甲醇合成气，实现了两种原料的优势

4、互补，不需从天然气转化炉的烟道气中回收CO2，而是通过降低粗煤气中CO变换深度，以更适合甲醇合成的CO气体来实现补碳，因此节省了烟道气回收CO2 、粗煤气CO变换和脱除CO2过程中消耗的额外能量，降低了单位产品能耗，真正意义上实现了多种能源的综合利用，达到了循环经济的目的，也减少了温室气体CO2的排放。根据初步计算， 与天然气和煤独立两条线的非碳氢互补方案相比，本项目每年可直接减少温室气体CO2排放量约9.5万吨。由于将天然气和煤为原料结合生产甲醇合成气的组合工艺能量利用合理，既符合循环经济的特点又能大幅降低温室气体的排放，因此这种原料组合一直是甲醇研究专家极力推荐的。4.2 全厂装置组成本项

5、目以天然气和煤为原料生产聚丙烯，全厂包括天然气转化、煤制合成气、甲醇合成、甲醇制烯烃和烯烃聚合五大部分工艺装置，以及配套的公用工程和辅助设施。（1） 天然气转化部分本部分的功能是将原料天然气通过蒸汽转化，生产出甲醇合成气。天然气转化部分装置构成如下：序号装置名称主要功能1天然气转化装置将天然气转化为甲醇合成气1.1天然气压缩工序将管网来的天然气压缩至天然气转化需要的压力1.2天然气脱硫工序将天然气中的硫化物脱除，满足天然气转化催化剂的要求1.3天然气转化工序通过烃类蒸汽转化将天然气转化为甲醇合成气（2） 煤制合成气部分本部分的功能是将原料煤制备成合格合成气。煤制合成气部分装置构成如下：煤气化装

6、置采用干煤粉气化技术制取煤气（CO+H2）原料煤预干燥工序热风炉技术驱除原料煤中部分水分磨煤工序完成磨煤与煤的干燥，为气化炉提供合格干煤粉煤加压输送工序以CO2为输送介质，将干煤粉送入气化炉1.4煤气化工序将煤炭转化为粗合成气，回收余热，副产蒸汽2净化装置将煤气化装置生产的粗煤气制成合格的合成气2.1CO变换工序将粗煤气中的部分CO转化为氢气2.2酸性气体脱除工序将变换气中CO2全部脱除，并脱除硫化物2.3冷冻工序为酸性气体脱除工序提供冷量3空分装置为煤气化装置提供氧气，为其他装置提供氮气4硫回收装置将酸性气体脱除工序的富H2S气体转化为副产品硫磺（3） 甲醇合成部分本部分的功能是将合格合成气

7、在甲醇合成塔合成甲醇，为丙烯生产装置提供原料。甲醇合成部分装置构成如下：甲醇装置生产甲醇，为丙烯装置提供原料压缩工序用于合成气和循环气升压至甲醇合成压力合成工序生产粗甲醇氢回收工序回收甲醇合成弛放气中的有效气体精馏工序除去粗甲醇中的水分等杂质，得到精甲醇，供丙烯装置1.5中间罐区工序粗甲醇缓冲贮存，精甲醇计量 （4） 甲醇制烯烃部分甲醇转化甲醇先转化为二甲醚，再进一步转化为乙烯、丙烯和丁烯等产品的混合物烯烃回收从乙烯、丙烯和丁烯等混合物中回收单体乙烯、丙烯和丁烯，以及其他副产品（5） 烯烃聚合部分聚乙烯装置PE乙烯聚合，生产最终产品聚乙烯聚丙烯装置PP丙烯聚合，生产最终产品聚丙烯（6） 公用工

8、程和辅助设施部分热电站为所有装置提供工艺、动力用汽，提供全厂用电，提供采暖热源等供配电为所有装置提供供配电服务给排水为所有装置提供给排水服务，提供新鲜水、化学水、消防水，处理回收的冷凝液循环冷却水为工艺生产装置提供循环冷却水5污水处理装置对全厂污水进行处理，保护环境6成品罐区贮存精甲醇、汽油、液化气7空压站为所有装置提供仪表空气8中央化验室为生产过程提供分析化验服务9火炬处理全厂易燃气体10维修中心为全厂提供机电仪维修服务，保管备品备件11固体物料贮运系统贮运原、燃料煤，固体成品，灰渣、炉渣等12全厂通讯为全厂生产提供通讯服务13消防系统为工厂的生产提供消防安全保障14环境监测站对全厂各类排放

9、废物进行监控，保护当地生态环境15厂区外管提供各生产装置间的管道连接16渣场贮存全厂灰渣、炉渣、废催化剂4.3 工艺技术及来源本项目采用先进可靠的技术，确保生产操作长期、稳定、安全地运行，符合国家劳动保护和安全卫生各项规定。各主要装置采用的技术如下：工艺技术蒸汽透平驱动离心式压缩机钴钼加氢转化有机硫，氧化锌脱除无机硫一段蒸汽转化工艺内增压流程3.1管式低温干燥工艺3.2辊盘中速磨，热风闭路循环粉煤干燥工艺3.3以CO2为输送介质的密相输送工艺3.4SHELL干煤粉加压气化工艺4.1耐硫宽温变换4.2低温甲醇洗酸性气体脱除4.3丙烯制冷技术5.15.2LURGI甲醇合成工艺5.3PSA变压吸附工

10、艺5.4三塔精馏+甲醇回收塔工艺5.5常压固定罐甲醇制烯烃装置大连化物所DMTO工艺聚乙烯装置PPBasell的Spheripol工艺Dow的Unipol工艺三级CLAUS工艺4.4 总工艺流程说明4.4.1 天然气转化装置 （1）天然气压缩来自界区外公里的原料天然气MPa（G）、25 进入天然气压缩机，经压缩后约2.9 MPa（G）、97去天然气转化工序。（2）天然气脱硫来自天然气转化工序的370天然气先进入钴钼加氢反应器将有机硫转化为无机硫，然后再进入氧化锌脱硫槽将总硫脱除至0.1PPm，脱硫后的天然气返回天然气转化工序。（3）天然气转化来自天然气压缩工序的原料气在一段炉对流段经两次预热温

11、度达到370后去天然气脱硫工序，脱硫后的天然气与4.2 MPa（G）、400过热蒸汽按一定比列混合，混合气经对流段进一步预热到550进一段转化炉转化管，在转化管内发生烃类的蒸汽转化反应，出转化管的转化气温度约860。高温转化气先经转化气废热锅炉冷却副产高压蒸汽，再经锅炉给水预热器降温至约180，然后去除盐水预热器、水冷器冷却至40后进入分离器，将转化气和工艺冷凝液分离开，转化气2.0MPa（G）、40去甲醇装置压缩工序。4.4.2 空分装置以空气为原料，通过离心式空气压缩、分子筛空气净化、两级空气精馏的方法将空气分离为氧气和氮气，同时联产工厂空气。氧气送煤气化装置用于煤气化，氮气作全厂公用工程

12、氮气，工厂空气供全厂有关装置使用。4.4.3 煤气化装置（1）煤碳预干燥合格粒度的原料煤（包括细渣和褐煤） （粒度50mm）由原料煤贮运系统送入管式干燥机前碎煤仓临时贮存，碎煤仓中的一定量的褐煤通过称重给煤机给到双辊式破碎机中破碎至合格的粒度（粒度6mm），然后送入管式干燥机中干燥。在干燥管外部通入低压过热蒸汽进行热交换，使煤表面吸附水分受热蒸发。煤中的水分随干燥机的废气通过排风机抽至袋式收尘器，分离出的煤粉通过旋转给料机、埋刮板输送机和干燥后合格的碎煤一起通过埋刮板输送机由原料煤贮运系统胶带输送机送至煤气化装置煤磨粉及干燥工序中的磨前碎煤仓。分离后的尾气经排风机排入大气。为防止褐煤自燃和控制

13、排出气体的露点，在系统中设有CO和H2O在线分析仪，超标时，向系统补充氮气。（2）煤粉制备碎煤仓中的经预干燥的原料煤通过称重给煤机送到中速磨煤机中磨煤制粉。中速磨磨煤系统是制粉和干燥同时完成的系统。出磨煤机粒度和水含量合格的煤粉吹入煤粉袋式收集器分离，收集的煤粉送入贮仓中贮存。分离后的尾气经循环风机加压后大部分循环至热风炉循环使用，部分排入大气。磨机的干燥热源是工艺系统外排可燃气体在热风炉燃烧产生的热烟气。在热风炉中该热烟气与循环气、低压氮气和由稀释风机送入的冷空气混合，调配到需要的温度，控制氧气含量，变成安全的热惰性气体、送入中速磨煤机。（3）煤粉加压及给料常压煤粉进入锁斗加压后自流进入煤粉

14、给料仓中，由管道CO2密相输送导入气化炉烧嘴。锁斗是一个变压操作系统，实现煤粉由常压至加压的输送。（4）气化及合成气冷却煤气化烧嘴喷入的煤粉和氧气，在气化炉内反应区在4.0MPag 、1500高温下，瞬间完成煤的气化反应，生成（COH2）含量很高的粗煤气。为防止气化炉出口的高温煤气夹带的熔融飞灰粘结在后序设备，在气化炉上部激冷区喷入循环返回的低温煤气，以降低出炉煤气温度，使飞灰冷却为固态。煤气从气化炉顶排出,温度为 900左右。出炉煤气进入合成气冷却器回收热量，煤气温度降至350左右进入后序干法除灰设备。高温粗煤气携带的大量显热，在合成气冷却器内得到回收，产生次高压饱和蒸汽送管网，约1/3用作

15、工艺蒸汽，其余在工序外过热后用作动力蒸汽。原料煤中的灰分，在高温下呈熔融态，沿水冷壁向下流动，在气化炉下部渣池水浴中，激冷、固化、脆裂成细小颗粒，经集渣罐定时排至脱水槽，再由捞渣机将其取出转运至渣场。（5）粗煤气净化离开合成气冷却器的粗煤气通常夹带入炉煤中总灰量2030的飞灰，经过干法除尘和文丘里串洗涤塔两级湿法洗涤处理后，出口煤气中含灰量小于1mg/Nm3。干法除尘采用高温陶瓷过滤器，过滤掉大部分飞灰。经过滤后，煤气中含灰量通常小于5mg/Nm3。出干法除尘煤气中的残余灰尘，在文丘里和洗涤塔中，被热水洗涤脱除，同时还洗涤除去煤气中所含微量卤化物、HCN和NH3等杂质。出洗涤塔煤气为蒸汽所饱和

16、，温度约170, 水蒸汽含量为18.2%左右，送变换。干法过滤得到的飞灰经过冷却、气提后送至飞灰储罐贮存、外售用作水泥添加料。（6）灰水处理从洗涤塔排出的含灰排放水，经过气提、澄清处理后，大部分循环利用，少量处理水被抽出送污水处理系统，以防止卤素等有害物质的累积。（7）氮气/CO2系统为降低甲醇合成气中氮含量和实现全厂燃料气自平衡，煤气化装置采用密相CO2输送煤粉、干法除尘器CO2反吹等措施。工程设置有氮气/CO2公用气体系统。氮气/CO2公用气体系统是提供输送、反吹、保安的惰性气体分配系统。4.4.4 净化装置（1）CO变换来自壳牌煤气化的粗煤气分离夹带的水分, 再通过粗煤气过滤器除掉其中对

17、催化剂有害的固体杂质,然后分为三股:一股（流量约为总流量的40%）在粗合成气换热器中被第一变换炉出口变换气加热到250后,与过热蒸汽混合进入第一变换炉进行变换反应；一股（流量约为总流量的25%）与出锅炉给水换热器的变换气混合以调节变换气中的H2，CO和CO2之间的比例；另一股（流量约为总流量的35%）作为第一变换炉出口变换气的冷激气。出第一变换炉变换气温度450，CO含量12.6%（vol,湿基），然后通过粗合成气换热器被冷到400与冷激气混合后进增湿器用工艺冷凝液激冷到240,再进第二变换炉继续进行变换反应。出第二变换炉变换气温度404，CO含量7.6%（vol,湿基）。经低压废锅副产低压蒸

18、汽、锅炉给水预热器预热锅炉给水、除盐水换热器回收热量后，再在变换气水冷器中被冷到40后去酸性气体脱除工序。（2）酸性气体脱除来自煤气化工序的粗煤气经废热锅炉、除盐水预热器、水冷器冷却后与出工序的冷气体进一步热交换，然后进入吸收塔，利用低温甲醇溶液脱除气体中的H2S和部分CO2。吸收H2S和CO2的甲醇富液经过减压闪蒸、低压氮气汽提、热再生、甲醇脱水等再生处理后循环使用。在再生过程得到的富H2S酸性气，送硫磺回收装置，CO2气体和氮气提尾气放空。含甲醇的废水送全厂污水处理系统。4.4.5 甲醇装置（1）压缩工序从天然气转化装置来的转化气、净化装置来的净化气和氢回收工序来的氢气混合，进入压缩机的新

19、鲜气压缩段的一段进口，经压缩后压力升至4.1MPa（G），冷却至40后进入新鲜气压缩段二段进一步压缩，二段出口气体压力为8.0 MPa（G）。合成工序来的循环气进入循环气压缩段压缩，加压到8.0MPa（G）后与新鲜气压缩段的气体汇合去合成工序。（2）合成工序从合成气压缩工序来的8.0MPa、61的合成气经入塔气换热器、气冷式甲醇合成塔与反应气换热升温至225，从水冷式甲醇合成塔上部进入催化剂床层，气体自上而下流经管内催化剂床层进行甲醇合成反应，合成塔壳侧锅炉给水吸收反应热而副产蒸汽。反应气由甲醇合成塔底部出来，经气冷式甲醇合成塔管间进一步反应并被入塔气移走热量，再经由锅炉给水预热器、入塔气换热

20、器回收余热后，经除盐水换热器、甲醇水冷器冷却至40左右进入甲醇分离器分离出冷凝下来的粗甲醇。甲醇分离器顶部出来的气体，一部分作为弛放气去氢回收工序回收氢气，另一部分作为循环气去联合压缩机，如此继续循环。粗甲醇从甲醇分离器底部排出，经闪蒸槽减压释放出溶解气后送甲醇精馏工序，闪蒸气送往燃料气管网。（3）氢气回收合成工序来的弛放气，被除盐水洗涤掉微量甲醇，分离水分后进入PSA变压吸附系统，得到氢气浓度大于99.95%的氢气，大部分氢气送至压缩工序，少量氢气去聚丙烯装置，尾气去燃料气管网。（4）甲醇精馏和中间罐区来自合成工序的粗甲醇经预塔、常压塔、加压塔精馏后得到精甲醇，精甲醇经甲醇计量罐计量后送丙烯

21、装置合成丙烯。加压塔底的含醇废水经回收塔回收甲醇，回收塔排放的废水送污水处理站。4.4.6 甲醇制烯烃装置甲醇制丙烯的DMTO工艺包括甲醇转化和烯烃回收两部分。甲醇转化采用硫化床催化反应器和高性能催化剂，乙烯、丙烯选择性高，结焦少，丙烷产率低。首先，甲醇经加热升温、气化后，送入DME（二甲醚）预反应器，在该反应器中，采用高活性、高选择性催化剂，甲醇在此转化为DME和水，然后这部分反应气体和后续装置回收的轻烃、甲醇汽提塔来的蒸汽、回收的甲醇合并送入DMTO反应器中，甲醇/DME转化率高达99%以上，丙烯、乙烯为主要产品。产品在丙烯、乙烯回收单元中分离、脱微量水、甲醇和DME后，乙烯、丙烯纯度达9

22、9.7%（wt）。副产品为液体燃料与汽油。4.4.7 聚乙烯装置聚乙烯装置按气相法中Spherilene聚乙烯生产工艺设计，生产全密度聚乙烯。聚乙烯生产装置包括单体净化、预聚合、聚合、聚合物后处理和造粒等生产单元。从界区外来的原料乙烯、共聚单体丁烯等进入单体净化设施，除去其中的轻、重组份及导致催化剂中毒的其它杂质；催化剂进入预聚合反应器活化；净化后的乙稀和活化后的催化剂以及控制分子量的氢气一起进入第一反应器进行聚合反应（生产共聚产品时从第一反应器出来的产品再进入第二反应器进一步反应），反应后的物料送入汽蒸器，脱除未反应的单体并使催化剂失活；汽蒸后的聚乙烯去干燥床干燥；干燥后的聚乙稀进入挤出单元

23、的粉料仓，与一定比例的添加剂熔融并挤出造粒。料粒均化后，送至包装工序。4.4.8 聚丙烯装置聚丙烯装置拟采用Dow公司的Unipol气相法聚丙烯生产工艺，生产均聚和共聚聚丙烯。聚丙烯生产装置包括单体净化、聚合、聚合物脱气和回收、添加剂进料和挤出、包装等生产单元。从界区外来的原料丙烯等进入单体净化设施，除去其中的轻、重组份及导致催化剂中毒的其它杂质；净化后的丙稀和即用型催化剂以及控制分子量的氢气一起先后进入流化床反应器进行聚合反应，反应后的物料送入产品接收器进行脱气和废气回收；而较为纯净的反应物送至产品清洗器，用热氮将其中所带的少量烃除去；然后进入挤出单元的粉料仓，与一定比例的添加剂熔融并挤出造

24、粒。4.4.9 硫回收装置来自净化装置酸性气体脱除工序的酸性气，通过Claus催化反应被回收为液态硫磺。回收的硫磺作为产品切片包装后运出。Claus尾气送热电站锅炉。4.5 全厂工艺总流程图和总物料平衡见全厂工艺总流程图和总物料平衡。第五章 自控技术方案5.1 全厂自控水平和主要控制方案5.1.1 概述5.1.1.1研究范围本项目为新疆库车广汇新能源开发有限公司库车60万吨/年聚丙烯项目可行性研究，研究范围包括天然气转化装置、空分装置、煤气化装置、净化装置、甲醇装置、甲醇制烯烃装置、聚乙烯装置、聚丙烯装置、硫回收装置以及与工艺生产装置相配套的公用工程部分的仪表及控制系统。随设备或装置所带随机仪

25、表及控制系统由设备供货商负责，不属本研究范围。5.1.1.2装置特征天然气转化、煤气化、净化、甲醇、甲醇制烯烃、聚乙烯、聚丙烯工艺为易燃、易爆、有腐蚀性的工艺过程。因此，天然气转化、煤气化、净化、甲醇、甲醇制烯烃、聚乙烯、聚丙烯装置具有易燃易爆及腐蚀性的环境特征。5.1.2 自控水平装置的自动化水平达到国内同类型装置的先进水平。本可研遵循“技术先进、经济合理、运行可靠、操作方便”的原则, 根据工艺装置的生产规模、流程特点、产品质量、工艺操作要求，并参考国内外类似装置的自动化水平，对主要生产装置实施集中监视和控制；对辅助装置实施岗位集中监视和控制。全厂设置上位管理计算机系统（MES），在信息和生

26、产调度中心对各主装置的重要参数进行监视。设置全厂中央控制室，采用DCS、紧急停车系统（ESD）和机组综合控制系统（ITCC）对全厂的生产装置及与工艺生产装置相配套的公用工程部分进行监控。各装置的往复式压缩机组采用随机提供的监控系统进行监控。各装置的离心式压缩机组采用机组综合控制系统（ITCC）进行监控。空分装置和氢回收的现场仪表和控制系统随装置成套提供。随装置或设备成套提供的控制系统和仪表的重要参数引入相关装置的DCS。要求在生产过程中现场观察的过程变量，采用就地显示。必须现场操作的设备，采用就近安装的仪表盘或控制箱对其进行监控。设置必要的能源消耗、原料、中间产品和最终产品的计量仪表，其精度符

27、合本行业有关规定的要求。5.1.3 主要控制方案（1）常规控制本研究采用的控制方案以P.I.D单参数控制为主，辅之以少量串级、分程等复杂控制。（2）紧急停车和安全联锁（ESD）本研究紧急停车和安全联锁系统的设计按照一旦装置发生故障，该系统将起到安全保护作用的原则进行。在系统故障或电源故障情况下，该系统将使关键设备或生产装置处于安全状态下。重要的现场安全联锁信号发讯仪表至少为双重化设置。（3）信号报警主装置工艺参数越限报警由DCS实现。所有的报警信息（过程报警、系统报警）可在DCS操作站上实现声光报警，并通过打印机输出。采用常规仪表的辅助生产装置的工艺参数越限报警由安装在仪表盘上的闪光报警器实现。采用独立设置的报警器盘实现可燃及毒性气体泄漏报警。（4）防雷及浪涌保护由于本项目是大型生产装置，安全生产十分重要，因此，各系统考虑防雷及浪涌保护。5.1.4