1、XXXXXXXXXXXXX有限公司农业综合开发项目可行性研究报告XX工程咨询有限公司二零XX年XX月XX项目可行性研究报告建设单位：XX建筑工程有限公司建设地点：XX省XX市编制单位：XX工程咨询有限公司20XX年XX月128可行性研究报告编制单位及编制人员名单项目编制单位：XX工程咨询有限公司资格等级： 级证书编号：（发证机关：中华人民共和国住房和城乡建设部制）编制人员： XXX高级工程师XXX高级工程师XXX高级工程师XXXX有限公司二XX年XX月XX日 目录1.1 生产规模及产品方案21.1.1 生产规模及产品方案21.1.2 产品、副产品质量指标21.2 工艺技术选择41.2.1 原料2、路线确定41.2.2 工艺技术方案比较与选择51.2.3 技术来源及引进意见371.3 主要操作条件391） 磨煤机392）煤浆给料泵和氧气393）气化炉394）碳洗塔405) 变换炉406）酸性气体吸收塔407) 甲醇合成塔418）循环气压缩机411.4 甲醇装置工艺流程421.4.1 气化421.4.2 变换441.4.3 低温甲醇洗451.4.4 甲醇合成及精馏481.4.5 空分装置501.4.6 工艺流程图521.5 自控水平531.5.1自动控制水平和主要控制方案531.5.2 甲醇装置对自动控制的要求541.5.3 甲醇生产过程自动控制水平及仪表选型原则551.5.4主要的检测及3、控制方案581.5.5 保证自动控制系统运行的主要安全技术措施591.5.6 设备成套供货仪表601.5.7仪表动力供应和公用工程消耗601.6 主要设备选择621.6.1 主要设备的选择621.6.2 主要设备清单和来源631.6.3 关键设备选型说明631.7 消耗指标681.7.1 甲醇工艺装置消耗定额681.7.2 空分装置消耗定额69空分装置消耗表691.8 装置界区内的公用工程设施70b）装置内布置应满足生产、防火、防爆、装置内外运输、施工安装和检修等要求，并力求总平面布置紧凑合理；70c）装置内布置应使各单元之间生产流程顺畅，且缩短各单元之间的物料输送距离；70d) 公用工程（循4、环水、变配电等）等辅助生产设施，在符合其特性要求条件下，尽量靠近负荷中心，减少消耗且便于生产管理；70e) 结合场地条件，联合集中布置，以节约用地、缩短管线、便于管理并减少投资。701.9 装置“三废”排放961.9.1 执行的环境保护法规和标准961.9.2 建设项目的主要污染源及污染物961.9.3 污染物治理措施981.10 装置占地面积、建筑面积1011.11 定员1021.11.1 组织机构1021.11.2 定员配置1021.11.3 人员来源及培训1031.12 装置投资估算1041.12.1 投资估算编制说明1041.12.2 投资估算表1051.1 生产规模及产品方案1.1.5、1 生产规模及产品方案本项目作为XXX煤制油有限公司煤制烯烃项目60万吨/年MTO装置的配套工程，甲醇装置公称生产规模为180万吨/年,5500吨/日，年操作时间8000小时。 同时，本项目年副产硫磺27072吨。1.1.2 产品、副产品质量指标1）甲醇本项目产品甲醇除了满足MTO装置对甲醇的质量要求外，同时要满足商品甲醇的需要。因此甲醇质量指标执行中华人民共和国国家标准工业甲醇（GB338-92）优等品的要求。中华人民共和国国家标准工业甲醇（GB338-92）项 目指标优等品一等品合格品色度（钼-钴）， 510密度（20）， g/cm30.791-0.7920.791-0.793温度范围（06、，101325Pa）, 64.0-65.5沸程（包括64.60.1）, 0.81.01.5高锰酸钾试验，min 503020水溶液试验澄清-水份含量，% 0.100.15-酸度（以HCOOH计），% 0.00150.00300.0050碱度（以NH3计），% 0.00020.00080.0015羰基化合物（以CH2O计）， 0.0020.0050.010蒸发残渣含量， % 0.0010.0030.0052）副产品硫磺硫磺产品符合中华人民共和国国家标准（GB2449-92）优等品指标。项 目指标优等品一等品合格品硫，% 99.999.599.0酸度（以H2SO4计）, % 0.0030.00507、.02水份，% 0.100.501.00灰份，% 0.030.100.20砷，% 0.00010.010.05粒度片状片状片状1.2 工艺技术选择1.2.1 原料路线确定甲醇是由一氧化碳与氢在催化剂存在的情况下进行化学反应而制得。煤、焦炭、天然气、炼厂气、石脑油（轻油）、渣油（重油）、焦炉气和乙炔尾气等均可用来制造一氧化碳和氢（合成气），作为合成甲醇的原料。在甲醇生产装置中，合成气的制备，在装置总投资中占绝大部分（约为60%），而甲醇的合成、粗甲醇的精馏以及公用工程等部分的投资所占比例较少，所以，甲醇生产原料路线的选择，主要是对合成气制备所用原料以及工艺路线的选择。甲醇生产装置各工序的投资比例8、见下表： 甲醇生产装置各工序投资比例表序号项 目占总投资的比例1合成气制备（包括气化、净化、冷冻）60%2甲醇合成10%3甲醇精馏10%4公用工程等20%选用生产甲醇合成气的原料，可以从原料储量、现有生产能力、原料价格、成本、投资费用与技术水平等进行综合考虑。XXX集团万利煤矿地处鄂尔多斯市，矿区有丰富的煤炭资源，从储量和目前的生产能力上看，完全可满足合成甲醇所需合成气原料的需要。以煤或天然气为原料制合成气的生产工艺都比较成熟，国内外都有大型工业化装置在运转。国外大型甲醇装置大多采用以天然气为原料的生产路线，主要原因除了一次性投资较低外，也与国外的天然气价格低有关。比如沙特阿拉伯1998年的天9、然气价格为0.15元/Nm3，目前价格为0.279元/Nm3。俄罗斯的天然气价格在0.20元/Nm3左右。因此中东地区及俄罗斯以天然气为原料的大型甲醇生产装置甲醇成本较低，约在100120美元之间。近年来，美国的天然气价格上涨幅度较大，由0.5元/Nm3涨到0.7元/Nm3，20012002年已先后关闭340万吨甲醇生产能力。一般认为，天然气价格高于0.7元/Nm3，则甲醇成本大于1100元/吨，已无竞争能力。与国外相比，我国以天然气为原料的甲醇厂由于规模小（目前最大能力为20万吨/年）、能耗高（一般为11001260Nm3/t，最高达1770Nm3/t甲醇），其成本一般为13001400元/10、吨。2002年我国进口179.96万吨甲醇，到岸价全年平均为154.88美元/吨（折人民币1285.5元），我国以天然气为原料的甲醇厂生产的甲醇在价格上无法与国外同类产品竞争。然而，以煤为原料的大型甲醇生产装置，则产品成本较低，且有成熟技术，可以与国外厂家相竞争。本项目推荐以煤为原料生产甲醇的技术路线。1.2.2 工艺技术方案比较与选择1） 气化工艺技术a) 国外气化工艺技术概况以煤为原料的气化方法主要有固定床和流化床、气流床等。固定床气化技术固定床气化技术在我国运用较广，较为先进的有鲁奇（Lurgi）气化技术。此技术经过英国煤气公司和鲁奇公司联合攻关，开发一种新炉型-BGL炉, 变干粉排渣为11、熔融排渣，气化效率和气体成分有了很大改进，污染问题也有所改善。现有一台工业示范炉在德国运行，用于处理城市垃圾，所用原料为各种城市垃圾、废塑料和烟煤。但因气化温度变化不大，生成气中甲烷及氮气含量大，不宜做合成气；但其热值较高，用于做城市煤气较好。流化床气化技术流化床气化技术主要有德国温克勒（Winkler）流化床粉煤气化技术。该技术压力较低，建有生产燃料气的装置，目前没有生产合成气的装置。气流床气化技术气流床气化技术有美国德士古气化（Texaco）技术和荷兰壳牌谢尔（shell）粉煤加压气化技术。b) 国内气化工艺技术概况固定床气化固定层间歇气化技术，该技术投资低，技术成熟，目前我国小氮肥、小甲12、醇厂90%以上采用该工艺生产。该技术气化效率低，单炉产气量少，常压间歇气化，吹风过程中放空气对环境污染严重，每吨合成氨的吹风放空气量达28003100立方米。该技术在国外已被淘汰。国内固定床气化还有富氧连续气化技术，虽然该技术连续气化无吹风气排放，污染较少，但只能采用焦炭或无烟煤作原料，原料价格高,且生成气中氮气含量高，不适合作合成甲醇的原料气。流化床气化国内流化床气化主要有中科院山西煤化学研究所开发的灰熔聚流化床粉煤气化技术，该技术可用多种煤质作原料，如烟煤、焦炭、焦粉等，使用粉煤在1100下气化，固体排渣，无废气排放。该技术工业示范装置已于2001年在陕西城固氮肥厂建成，小时耗煤量4.2吨13、。其煤种适应性广，操作温度约为1000，反应压力为0.03MPa(G)。气化炉是一个单段流化床，结构简单，可在流化床内一次实现煤的破粘、脱挥发份、气化、灰团聚及分离、焦油及酚类的裂解。带出细粉经除尘系统捕集后返回气化炉，再次参加反应，有利于碳利用率的进一步提高。产品气中不含焦油，含酚量低。碳转化率为90%。主要的缺点是合成气中（CO+H2）为6872%，有效气体成分较低，其次是气化压力低、单炉产气量小。恩德粉煤气化恩德粉煤气化技术，在朝鲜有30多年的运行经验，适用于灰分不大于40%的褐煤、长焰煤、不粘或弱粘结的煤粉（010mm）。气化剂采用蒸汽和富氧，富氧分为两段加入气化炉，在常压下进行气化反14、应，反应温度为10001100，固态排渣，无废气排放。气化炉无炉筚，空筒气化，操作可靠，气化炉运转率可达92%。单炉产气量有10000Nm3/h，20000Nm3/h，40000Nm3/h等。合成气（CO+H2）为6265%，CO2为2728%，其它为惰性组分。由于气化剂为富氧，故合成气中氮气含量高，故此合成气适用于作为合成氨原料气。主要的缺点也是有效气体成分较低、且含氮高，气化压力低、单炉产气量小。气流床气化我国煤气化技术科研人员经过多年努力研究，开发出了具有中国知识产权的煤气化技术，即华东理工大学会同鲁南化肥厂等单位合作开发的水煤浆四喷嘴撞击流气化技术，该技术氧耗、煤耗比德士古气化技术低，15、碳转化率可达98，有效气体成分（COH2）8385，这些指标均比德士古气化技术高。采用该技术建立的日处理煤量20吨的工业性试验装置已运转400小时以上，并经过72小时考核，取得了国家专利，经过科技部组织的评审与验收。德州恒升公司大氮肥国产化工程及兖矿集团年产24万吨甲醇项目均采用了该技术，现正在设计、建设中。由于该技术中试试验时间较短，大型装置未投产验证，有一定的风险。气化炉烧嘴较多，停车检修或更换烧嘴时影响面较大，由于采用四喷嘴，需要配多台高压煤浆泵及相应管线和仪表控制系统，加之炉体加长，气化流程中增加了分离器等，投资与采用德士古水煤浆气化技术相比（计入德士古专利费后）略低。以日处理750吨16、煤的气化炉进行比较，初步估算投资费用差别如下： 德士古与四喷嘴炉投资比较气化技术德士古水煤浆气化水煤浆四喷嘴撞击流气化德士古炉-四喷嘴炉气化炉设备费（万元）1台1台-200煤浆泵设备费1台2台-200自控仪表材料费（万元）1套4套-500其他工程费（万元）-410软件费（万元）16602001460合计（万元）150从上表可看出，水煤浆四喷嘴撞击流气化炉和典型的德士古水煤浆气化炉相比，硬件投资增加，但软件投资可节省，两者相抵，总投资相差不多，采用国内有自主知识产权的四喷嘴撞击流气化炉稍微低一点。但鉴于该炉型尚无工业运行的经验，加之事故和停车的几率增加，运行的可靠性较差，故本项目暂不推荐。原化工17、部临潼化肥研究所（现西北化工研究院）早在60年代末就已开展水煤浆纯氧气化的研究，70年代初建立日处理50吨的气化装置。从水煤浆制备、纯氧气化、灰水处理等试验中取得工艺流程的优化，最终工艺条件的选择、设备材料的选择、自动控制，软件开发等一系列工程数据。本世纪初该院又开发了焦煤水加添加剂的混合煤浆气化技术，已成功地应用于油气化装置的改造，建有工业化装置，该技术已申请国家专利并获得批准，专利号00113911.8。为配合水煤浆气化的研究试验工作，洛阳材料研究所研究制成了水煤浆气化炉的耐火砖，原化工部化工机械研究所开发了二流道、三流道的烧嘴，重庆热工仪表研究所开发了适于水煤浆气化的测温度计等。这一系列18、科研成果得到了化工部科技司、国家科委的大力支持和技术鉴定，为今后我国水煤浆气化工程应用奠定了基础，也为工程设计提供了基础数裾。c) 气化技术的选择目前大型煤气化技术较为先进的有Texaco水煤浆气化，Shell粉煤加压气化，Lurgi固定床加压气化。国外大型气化技术比较表项 目Texaco Shell Lurgi(传统)气化压力3.06.52.04.03.0气化温度 1300140014001600850单炉最大能力吨煤/天50020002000600气化炉型式热壁式、单喷嘴冷壁炉、四喷嘴热壁炉进煤方式水煤浆浓度60%泵送煤粉用氮气输送粒度90%9990有效成份（CO+H2）较高 80%高 919、0%68%净化气中惰性气含量25%）。如果原料气硫含量偏低，整个装置出现低负荷运转，当低负荷于25%时，Sulfree装置便不能正常运行，因而总硫回收率受到影响。加拿大Delta公司的MCRC硫回收工艺是一种亚露点Claus转化，即改变了常规Claus反应的平衡条件，在低于硫的露点下操作，三级MCRC转化，硫回收率可达99%，它不仅是一种硫回收方法，也是较好的尾气净化方法；荷兰Comprimo公司开发的超级克劳斯硫回收工艺，一改以往单纯增加转化级数来提高H2S的方法，在两级普通克劳斯转化之后，第三级改用选择性氧化催化剂，将H2S直接氧化成元素硫，总回收率达99%以上，在国内外已有多套工业装置。20、第二类主要有国内的栲胶法，还有国外的LO-CAT工艺（空气资源公司开发）等。 栲胶法在国内合成氨厂已普遍使用，操作经验丰富，但设备数量多、投资大，且尚无用于高CO2含量酸气先例。本项目酸气中CO2含量较高，因此不适用此法。LO-CAT法工业化于1976年，该法流程简单。硫回收率高达99.85%，但容易起泡，引起堵塔等一系列操作问题，影响推广应用。由于项目用煤为低硫煤，低温甲醇洗浓缩的H2S气体浓度较低，故本项目采用Linde的Clinsulf硫回收工艺技术。4) 甲醇合成与精馏的工艺技术方案选择a) 国外工艺技术概况1923年，德国BASF公司在合成氨工业化的基础上，首先用锌铝催化剂在高温高压21、的条件下，实现了由一氧化碳和氢合成甲醇的工业化生产，从此逐步淘汰了由木材干馏制甲醇的生产方法。由于工业合成甲醇成本低，产量大，促进了甲醇工业的迅猛发展。甲醇消费市场的扩大，又促使甲醇生产工艺不断改进，生产成本不断下降，生产规模日益增大。1966年，英国ICI公司成功地实现了铜基催化剂的低压合成甲醇工艺，随后又实现了当时更为经济的中压法合成甲醇工艺。与此同时德国Lurgi公司也成功地开发了中低压合成甲醇工艺。虽然由CO加H2合成甲醇的工艺至今已有80年历史，尽管催化剂、工艺流程和主要设备的发展到现在已相当完善，但世界各国仍在不断地开发研究新型催化剂、新的合成工艺和新型反应器。目前甲醇的生产工艺路22、线主要是采用铜基催化剂的ICI中压法、低压法及Lurgi低压法、中压法和采用锌铬催化剂的高压法。二十世纪七十年代中期以后不但新建厂全部采用低压法，而且老厂扩建或改造也几乎都采用低压工艺。在今后一段时期内，高中压法将逐步由低压法取代。对甲醇合成工艺来讲，甲醇合成反应器是其核心设备，甲醇合成反应器的形式基本决定了甲醇合成工艺的系统设置，在选择甲醇合成工艺中，要考虑合成反应器的操作灵活性、操作灵敏性、催化剂的生产强度、操作维修的方便性、反应热的回收利用等因素，对于大型的单系列甲醇装置，还必须要考虑运输的方便性和可能性。国外的合成甲醇反应器主要有以下几种形式：ICI多段冷激型甲醇合成反应器ICI甲醇合23、成塔(反应器)为多段冷激型，其主要优点有：单塔操作，生产能力大；控温方便；冷激采用菱形分布器专利技术，催化剂层上下贯通，催化剂装卸方便，因此得到普遍使用。其主要缺点是：反应器因有部分气体与未反应气体之间的返混，催化剂空时产率不高，用量较大；仅能回收低品位热能。该技术在我国首先引进的厂家是四川维尼伦厂。Lurgi低压甲醇合成工艺及反应器Lurgi低压甲醇合成工艺采用列管式反应器，CuOZnO基催化剂装填在列管式固定床中，反应热供给壳程中的饱和锅炉水产生中压蒸汽，反应温度通过控制反应器壳程中饱和水的压力来调节，操作温度和压力分别为250260和510MPa。合成气由天然气、石脑油用蒸汽转化法或部分24、氧化法以及煤气化制取，它与循环气一起压缩，预热后进入反应器。Lurgi工艺可以利用反应热副产压力较高的中压蒸汽。Lurgi低压合成甲醇反应器的优点主要有：合成甲醇反应器催化剂床层内温度较为均匀，大部分床层温度在250-255之间，温度变化小，催化剂使用寿命长，并允许原料气中含有较高的CO；能准确、灵敏地控制反应温度，催化剂床层的温度可以通过调节蒸汽压力控制；回收的反应热位能高，热量利用合理；反应器出口甲醇含量较高，催化剂利用率高；设备紧凑，开停车方便；合成反应过程中副反应少，故粗甲醇中杂质含量少，质量高。其缺点是反应器结构较复杂。国内齐鲁公司第二化肥厂首先引进该工艺。TEC的新型反应器合成甲醇25、工艺该工艺及反应器由日本TEC（东洋工程公司）开发成功，由外筒、催化剂筐和许多垂直的沸水管组成，沸水管埋于催化床中。合成气由中心管进入，径向流过催化床，反应后气体汇集于催化剂筐与外筒之间的环形集流流道中，向上流动，由上部引出。反应热传给冷管内沸水使其蒸发成蒸汽。该反应器床层压降小，气体循环所需动力大幅度减少，床层温度分布均匀，甲醇生成的浓度和速度可大幅度提高，反应温度容易控制，催化剂用量减少，反应器结构紧凑。我国泸州天然气化工厂年产40万吨的甲醇装置引进了此项技术。MHI/MGC管壳-冷管复合型甲醇合成反应器该反应器为Lurgi反应器的改进型，由日本三菱公司开发，该反应器是在管壳反应器的催化管26、内加一根冷管，用于预热原料气，其主要特点是：一次通过的转化率高；可以高位能回收热量；在反应器中预热原料气，可以省去一个换热器。TOPSOL径向流甲醇合成反应器合成系统由三台绝热操作的径向流反应器组成，反应器之间设置外部换热器移走热量，气体在床层中向心流动，该反应器特点是：径向流动，压降较小，可增大空速，提高产量；可使用小粒径催化剂，提高粒内效率因子，提高宏观反应速度；可方便地增大生产规模，在直径不变的情况下，增加反应器高度，即可增大生产规模，单系列能力可达2000吨/天以上。Linde等温型甲醇合成反应器Linde等温型甲醇合成反应器，其结构与高效螺旋盘管换热器相似，盘管内为沸水，盘管外放置催27、化剂，反应热通过盘管内沸水移走，其反应器特点是：基本上在等温下操作，可防止催化剂过热；控制蒸汽压力调节床层温度冷却盘管与气流间为错流，传热系数较大。国外已有数套装置采用此种塔型。反应器的结构较复杂，制造费用高。液相法甲醇合成反应器技术1985年，Air Product Chemical公司开发了以液相热载体和浆态床反应器为基础的液相甲醇合成新技术，即LPMEOH技术。铜催化剂颗粒悬浮在惰性液体中，比传统固定床反应器温度更易控制。现已在美国田纳西州建成72kta工业实验装置。由于液相合成中使用了热容高，导热系数大的惰性液体，可以使甲醇的合成反应在等温条件下进行，同时，由于分散在液相介质中的催化剂28、的比表面积非常大，加速了反应过程，反应温度和压力也下降很多，该技术尚需要大型工程化的验证。国外低压甲醇合成反应器发展趋势适应单系列、大型化的要求（如Lurgi、ICI反应器等）；以较高位能回收反应热，副产蒸汽（如Lurgi、MHI/MGC、Linde反应器）；催化剂床层温度易于控制，可灵活调节温度（如Lurgi、ICI反应器）；床层内温度尽可能均温，以延长催化剂寿命（如Lurgi、MHI/MGC、Linde反应器）；催化剂生产强度大，反应中CO转化率高（如Lurgi、MHI/MGC反应器）；采用径向或轴径向流动，压降低（如TOPSOL、TEC、Casale反应器）；结构简单紧凑，催化剂装卸方便29、（如ICI反应器）；所选用的材料具有抗羰基化物生成的能力及抗氢脆的能力（如Lurgi、ICI反应器）。b) 国内工艺技术概况国内在甲醇技术的开发和实现工业化的历史也有几十年，在甲醇合成催化剂的开发中，有多家单位开发成功，并用于工业化生产。在甲醇合成反应器的开发中，开发成功单套管及双套管反应器。在甲醇新型反应器的开发中，也有较大的技术突破，尤其是九十年代以后，有最大规模达到58万吨/年的国内自主开发的甲醇新型反应器应用于工业化。在甲醇合成整体工艺开发中，联醇工艺是我国甲醇合成工艺的富有特色的工艺，为解决当时国内甲醇需求作出了较大贡献，一大批联醇厂纷纷建成投产，从造气、脱硫脱碳、甲醇合成到精馏等，30、解决了一大批技术难题。近几年，在低压合成甲醇技术国产化方面取得了很大进展，南化、西南化工研究院已成功地开发了Lurgi型低压甲醇合成催化剂，1520万吨/年大型反应器国内已有制造经验。华东理工大学开发并取得专利的低压甲醇反应器即“绝热管壳外冷复合型”气固相催化反应器。它充分发挥了鲁奇管壳式反应器的优点又克服了其缺点，节省了投资，可节约大量的外汇投资，但国内目前运行的最大装置为约10万吨/年。采用“绝热管壳外冷复合型”气固相催化反应器的20万吨/年装置正在设计安装阶段。国内杭州林达化工技术工程公司开发的低压均温合成甲醇反应器，在全部触媒床层中采用可自由伸缩活动的冷管，用管内冷气吸收管外催化剂床层31、中的甲醇反应热，管内冷气与触媒层中反应气先后进行并流换热和逆流间接换热，触媒装填系数从30%提高到70%，因而相同直径反应器产能高，轴向温度差小，温度均匀，延长了触媒寿命，提高甲醇产量。本技术已用于哈尔滨气化厂8万吨/年甲醇装置中，效果良好。但目前采用该反应器的最大装置20万吨/年的渭河化肥厂甲醇装置尚处于设计阶段。c) 甲醇合成工艺的比较与选择本项目180万吨/年甲醇装置是国内最大的甲醇生产装置，虽然有20万吨/年的煤制甲醇装置在运行，但解决180万吨/年甲醇合成塔的放大问题目前还无先例，存在较大的技术风险。目前国外的甲醇装置（单系列）生产能力一般在40170万吨/年，整体效益明显。另一方面32、，采用国外甲醇合成技术投资较大，设备制造周期长。同时考虑大件设备运输困难，无论采用何种技术，单台反应器均难以实现。目前无论国内国外建设甲醇装置，大多采用低压法技术。低压法与中高压法相比，具有消耗定额低、能耗低、成本低、产品质量高等优点。在反应器方面有TEC的MRF多段径向流动反应器，托普索三个并联激冷绝热径向流合成塔，三菱重工的管壳-冷管复合反应器等，这些反应器比传统的低压合成法反应器具有转化率高、反应器体积小、反应热移出更方便、床层压降小等优点。美国空气及化学制品公司（APCI）的液相合成甲醇技术，尚需要大型工程装置的实践验证。ICI合成反应器采用激冷式，设备结构简单、单系列生产能力大、投资33、小，其缺点是用原料气激冷控制温度，床层温度有波动时，循环比较大，操作费用高，需专设开工加热炉。ICI工艺的能量回收系统最近也作了一系列改进，如利用低位能反应热预热锅炉给水，采用冷凝式蒸汽透平代替背压式透平机等。Lurgi合成反应器，反应气转化率高，副反应少，系统对于反应热的回收和利用已经比较完善，操作费用低，开工时不用设开工加热炉。但缺点是反应器结构较复杂，体积较大，运输困难。Lurgi公司为了实现甲醇装置的超大型化，还推出了两台反应器串联的流程，即气冷-管壳反应器串联及热量偶合的流程，单系列甲醇能力可达5000吨/天。就目前应用最广、采用最多的合成甲醇技术是Lurgi和ICI技术，这两种技术34、发展历史最长，积累的实践经验最多，在世界建厂也最多，拥有不同规模的甲醇合成装置，并且目前达到的单系列合成甲醇装置能力也最大。这两种工艺技术特点比较见下表：甲醇生产方法比较表项 目Lurgi法ICI法合成压力bar5010050118合成温度225250230270催化剂组成Cu-Zn-Al-VCu-Zn-Al时空收率t/m3h0.720.70进塔气CO含量%129出塔气CH3OH含量%6756循环气/合成气4:14:1合成塔形式管束式激冷式设备尺寸设备紧凑设备较大合成开工设备不设开工加热炉要设开工加热炉甲醇精制三塔流程两塔、三塔和四塔流程Lurgi工艺甲醇合成塔，反应温度均匀，转化率较高，反应35、副产物少，原料消耗低，副产物少，加上国外目前建设的大型/超大型甲醇装置多采用Lurgi工艺，大型装置工业化经验多，工艺成熟。其次，就一台反应器和两台反应器来说，Lurgi公司都可以提供。单按设备造价，一台反应器比两台反应器省，但其直径接近5米，要采取特殊的运输方案，需要增加一笔可观的大件运输费，且建设时间延长。根据以上分析，考虑到合成塔的运输问题，本项目暂按Lurgi双合成塔（气冷和管壳水冷）生产180万吨/年甲醇，采用双系统设计。至于两台反应器串联，即Lurgi双合成塔（气冷和管壳水冷）还是两台管壳式反应器并联，两者投资相差不多，因压缩机和控制方面的因素，前者略低。d) 甲醇精馏工艺的选择甲36、醇精馏工艺有三塔流程和两塔、4+1塔流程，其中三塔流程能耗是两塔流程的6070%。投资比两塔流程高15%左右，产品纯度高；大型甲醇装置近年来多采用三塔流程。本项目采用节能型三塔精馏工艺，双系列配置。5) 空分装置a) 国内外工艺技术概况 采用带增压膨胀机的分子筛流程及规整填料塔与全精馏制氩技术。八十年代国内开发出了带增压膨胀机的分子筛流程空分设备（第五代），九十年代中期开发成功了采用规整填料塔与全精馏制氩技术的新一代空分设备（第六代）。从九七年以后国内设计生产的1000 m3（标）/h O2以上的空分设备均采用了规整填料塔与全精馏制氩技术，采用这项技术后，对外压缩流程而言氧的提取率可达到98937、9.5%，氩提取率可达6585%，能耗下降1013%以上，而且整个流程简单，操作方便、安全可靠、占地面积小，优势显而易见。 产品规格多样化，尤其是内压缩国内外已是一种发展趋势九十年代中期以后，随着化工装置对空分产品的品种的要求，大中型空分的高压内压缩流程已逐步占领市场，使用情况良好。内压缩流程安全可靠，投资成本及运行成本相对较低，占地面积小。 采用计算机集散型自动化控制（DCS）对空分装置的整个工艺流程采用DCS控制，具有合理调节产量，稳定操作，降低消耗，提高装置可靠性和降低运行费用的功能。使用计算机能检测瞬间大量工艺数据，并能自动调节设备工况，使产品产量、纯度、压力保持在设定的范围及指标内。38、 空分设备趋向大型化随着大化肥、煤化工、石化、钢铁等大型工程项目的兴建和扩建，从降低投资费用，运行费用和方便管理等方面着眼，要求工程配套的空分设备也趋于大型化，国外最大的空分单机制氧能力已达100000 Nm3/h 以上。目前国内已投运的宝钢5# 空分单机制氧能力已达70000Nm3/h等级。 优化成套设备配置方案，提高综合性能指标空分设备系统复杂，配套机组多，为保证装置具有最优性价比，目前国际上一些著名的气体公司均采用择优选择，在全球范围进行大配套的做法。国内空分制造厂目前在这方面也已具有大量的实际操作经验，因而可以通过国内外众多渠道，择优选择配套设备，保证装置具有最优性价比。b) 空分装置39、的选择 空分装置规模本项目设计能力为年产甲醇180万吨，相应的氧气需要量为204421Nm3/h。考虑煤种供应的变化和生产能力改变引起氧气消耗的波动，拟选择供氧能力在56000 Nm3/h的空分装置四套。 空分装置流程的选择空分装置的工艺流程采用分子筛预净化、增压透平膨胀机、全精馏提氩、氧氮产品内压缩等先进技术。内压缩流程是现今国内外空分装置普遍采用的先进的工艺流程，内压缩流程具有以下几个主要优点：由于用液氧泵取代了价格昂贵的氧气透平压缩机，可使投资降低；液氧泵备品配件比氧压机的备品配件价格低，且运行安全可靠，易于操作，因而可使维护保养成本降低；使用液氧泵内压缩后，可防止烃类在冷凝蒸发器内聚集40、，因此安全性更好，装置也更可靠；增压机可以和原料空压机合拼成为一个机组，因而占地减少、安装费用省、操作方便、控制简化。内压缩空分流程分为空气循环（又称双泵流程）和氮气循环（又称单泵流程）。空气循环是用高压空气来复热高压液氧和高压液氮产品（根据需要），液氧、液氮根据需要用泵加压到所需压力；氮气循环流程是用高压氮气来复热高压液氧，用液氧泵压缩液氧达到所需压力，用氮压机压缩氮气达到所需压力。单泵流程利用高压氮来使加压液氧汽化复热并回收其低温冷量的缺点是：由于氮气的冷凝温度比空气低，氮气的潜热比空气小，这意味着为汽化同样数量的加压液氧，需要被压缩的氮气量要比空气量更多，而且氮气的压力要高于空气的压力。41、由于被压缩的氮气来自冷箱。在冷箱里的氮气流路有压力损失，因此循环氮压机的吸入压力要低于相应的增压空气压缩机的吸入压力，这意味着氮压机的压缩比要大于增压空气压缩机的压缩比。因此，在同样规模的内压缩流程中，氮压机的尺寸要比增压空气压缩机的尺寸大，耗功也要高一些。另外循环氮气主要是作为吸收和转移低温冷量的一种载体，而空气则不仅完成了这种功能，还与精馏有机的结合了起来，并能使精馏过程更加有效。目前，国内外大型空分装置基本上采取增压透平膨胀或全低压透平膨胀、氮水预冷、分子筛吸附、内压缩（液氧）工艺流程。这样的装置已经工业化，并且在国内外的生产装置上应用多套。从技术上来说都是安全、可靠、先进、节能的。但是42、，相比之下采用中压膨胀循环，以中压空气绝热膨胀输出外功，带动透平增压机，可节省能耗。膨胀前后的空气产生焓降，可为空分装置提供一定的冷量。所以，本套空分装置选用全低压分子筛净化吸附、空气增压透平膨胀机制冷、全精馏无氢制氩、产品氧气内压缩、空气增压循环的工艺流程。目前大型化工行业空分装置多采用该工艺流程的空分装置。国内如杭州杭氧股份有限公司、开封空分设备有限公司等的大型空分设备制造公司在大型空分设备设计、加工制造中吸收、引进国外技术，提高了自身的设计加工水平，在大型空分装置的设计加工上已有了成功的先例。如：德州40000 Nm3/h空分即将开车、安庆、湖北48000 Nm3/h空分已通过基础设计审43、查。c) 空分装置特点产品产量大；气、液体的纯度要求高；氧气产品压力高；氮气产品品种多、按压力分有：VHPN2、MP1N2、MP2N2、LP1N2、LP2N2；可提供不同压力等级的仪表空气、工厂空气。全厂设统一的仪表空气和工厂空气管网。供氧方式采用液氧由液氧泵加压至一定压力后，经高压换热器气化复热后、送出空分装置进入管网。全厂需用的氮气1、氮气2、氮气3由空分装置提供，设统一的氮气管网。d) 连续运转周期连续运转周期不少于二年。1.2.3 技术来源及引进意见根据以上工艺技术路线的确定，主要技术来源及引进范围如下：1）水煤浆气化引进德士古工艺软件包及专利许可证，基础设计和详细设计由国内完成；或采44、用国内多喷嘴水煤浆气化技术。2）低温甲醇洗购买Lurgi或Linde的工艺软件包或基础工程设计，详细设计由国内完成。3）硫回收采用Linde的Clinsulf硫回收工艺技术，购买工艺软件包或基础工程设计，详细设计由国内完成。4）甲醇合成可研阶段暂按引进德国Lurgi公司技术考虑，最终确定有待进一步的技术交流和谈判，建议引进范围如下： 引进工艺包和基础设计 引进专有设备如甲醇合成反应器 引进关键设备和材料 国内不能制造的其他设备和仪表。5）甲醇精馏设计，设备和材料全部依靠国内。6）变换及热回收全部技术立足国内。7）空分装置由国内合资空分设备制造厂成套供货。1.3 主要操作条件1） 磨煤机 煤称重45、进料机给料速率：50t/h磨煤机出口槽液位63磨煤机出口槽泵出口水煤浆流量：56m3/h；温度：50；压力：0.34MPa(G)煤浆给料泵入口水煤浆压力：0.11MPa(G)水煤浆控制指标水煤浆控制指标浓度60-65(wt)8目100密度1260kgm314目99.9温度38-60粒度分布40目99.5粘度900-1500cp325目55.0PH值792）煤浆给料泵和氧气煤浆给料泵出口水煤浆流量:95945kg/h；温度: 50；压力:7.88MPa(G) 空分来的纯氧流量: 204421Nm3/h；温度: 37；压力: 8.7MPa(G) 纯度 :99.6%3）气化炉气化炉气化反应温度:1346、00-1450；压力: 6.50MPa(G)气化炉洗涤冷却室出口合成气温度:250.9；压力: 6.42MPa(G)气化炉支撑板温度：250气化炉表面热电偶温度：295气化炉与炉出口合成气压差：0.08 MPa烧嘴冷却水泵进出口压差：1.38 MPa 锁斗与气化炉出口合成气压差 0-6.5 MPa烧嘴冷却水气体分离器CO分析0ppm4）碳洗塔碳洗塔液位:60%碳洗塔出口合成气流量: 600306Nm3/h 温度: 244.5 压力6.24 MPa(G)碳洗塔出口合成气CH4分析 1000ppm碳洗塔出口合成气H2分析 34.21(mol)碳洗塔出口合成气CO分析 50.91(mol)碳洗塔出口47、合成气CO2分析 13.87(mol)5) 变换炉气量：320020Nm3/h（干基）入口温度：260，出口温度：372操作压力：6.2MPa，水气比：1.4入口CO（湿基）：23.79%，出口CO（湿基）：2.05%6）酸性气体吸收塔气量：740247Nm3/h（干基）变换气入口温度：-20，出口温度：-49操作压力：5.76MPa贫甲醇：930m3/h7) 甲醇合成塔入口新鲜气量：517668Nm3/h 入口循环气量：2370000Nm3/h 入口温度：235，出口温度：250操作压力：6.0MPa入口甲醇：0.35%，出口甲醇：6.21%8）循环气压缩机入口新鲜气：517668Nm3/h48、入口循环气：2370000Nm3/h入口温度：40，入口压力：5.2MPa压缩机出口压力：6.0MPa1.4 甲醇装置工艺流程1.4.1 气化1) 煤浆制备由煤运系统送来的原料煤（干）送至煤贮斗，经称重给料机控制输送量送入棒磨机，加入一定量的水，物料在棒磨机中进行湿法磨煤，湿法磨煤无粉尘，操作环境好。为了控制煤浆粘度及保持煤浆的稳定性加入添加剂，并加入碱液调整煤浆的pH值。出棒磨机的煤浆浓度约65%，排入磨煤机出口槽，经出口槽泵加压后送至气化工段煤浆槽。用于煤浆气化的磨机现在有两种，棒磨机与球磨机；棒磨机与球磨机相比，棒磨机磨出的煤浆粒度均匀，筛下物少。煤浆制备能力需和气化炉相匹配，本项目拟选49、用7台棒磨机，单台磨机处理干煤量4353t/h，可满足180万t/a甲醇的需要。为了降低煤浆粘度，使煤浆具有良好的流动性，需加入添加剂，初步选择木质磺酸类添加剂。煤浆气化需调整浆的pH值在68，可用稀氨水或碱液，稀氨水易挥发出氨，氨气对人体有害，污染空气，故本项目拟采用碱液调整煤浆的pH值，碱液初步采用42%的浓度。为了节约水源，净化排出的含少量甲醇的废水及甲醇精馏废水均可作为磨浆水。2) 气化流程a) 气化在本工段，煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。煤浆由煤浆槽经煤浆加压泵加压后连同空分送来的高压氧通过烧咀进入气化炉，在气化炉中煤浆与氧发生如下主要反应：CmHnSr+m/2 O2mCO+50、（n/2-r）H2+rH2SCO+H2OH2+CO2反应在6.5MPa（G）、13501400下进行。气化反应在气化炉反应段瞬间完成，生成CO、H2、CO2、H2O和少量CH4、H2S等气体。离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴，被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉；气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。气化炉反应中生成的熔渣进入激冷室水浴后被分离出来，排入锁斗，定时排入渣池，由扒渣机捞出后装车外运。气化炉及碳洗塔等排出的洗涤水（称为黑水）送往灰水处理。b) 灰水处理本工段将气化来的黑水进行渣水分离，处理后的水循环使用。从气化炉和碳洗塔排出的高温黑水分别进入各自的51、高压闪蒸器，经高压闪蒸浓缩后的黑水混合，经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽，水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽，经由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水，渣饼由汽车拉出厂外。闪蒸出的高压气体经过灰水加热器回收热量之后，通过气液分离器分离掉冷凝液，然后进入变换工段汽提塔。闪蒸出的低压气体直接送至洗涤塔给料槽，澄清槽上部清水溢流至灰水槽，由灰水泵分别送至洗涤塔给料槽、气化锁斗、磨煤水槽，少量灰水作为废水排往废水处理。洗涤塔给料槽的水经给料泵加压后与高压闪蒸器排出的高温气体换热后送碳洗塔循环使用。1.4.2 变换在本工段将气体中的CO部分变换成H2和CO2。本52、工段的化学反应为变换反应，以下列方程式表示： CO+H2OH2+CO2由气化碳洗塔来的粗水煤气经气液分离器分离掉气体夹带的水分后，进入气体过滤器除去杂质，然后分成两股，一部分（约为55%）进入原料气预热器与变换气换热至305左右进入变换炉，与自身携带的水蒸汽在耐硫变换催化剂作用下进行变换反应，出变换炉的高温气体经蒸汽过热器与甲醇合成及变换副产的中压蒸汽换热、过热中压蒸汽，自身温度降低后在原料气预热器与进变换的粗水煤气换热，温度约335进入中压蒸汽发生器，副产4.0MPa蒸汽，温度降至270之后，与另一部分未变换的粗水煤气（约为45%）混合，一起进入低压蒸汽发生器温度降至180，然后进入脱盐水加53、热器、水冷却器最终冷却到40进入低温甲醇洗吸收系统。气液分离器分离出来的高温工艺冷凝液送气化工段碳洗塔。气液分离器分离出来的低温冷凝液经汽提塔用高压闪蒸气和中压蒸汽汽提出溶解在水中的CO2、H2S、NH3后送洗涤塔给料罐回收利用；汽提产生的酸性气体送往火炬。1.4.3 低温甲醇洗本工段采用低温甲醇洗工艺脱除变换气中CO2、全部硫化物、其它杂质和H2O。1）吸收系统本装置采用的吸收系统，用来处理经过变换和热回收后的气体，经过甲醇吸收净化后的原料气，作为甲醇合成的新鲜气。由变换来的变换气进入原料气一级冷却器、氨冷器、进入分离器，出分离器的变换气与循环高压闪蒸气混合后，喷入少量甲醇，以防止变换气中水54、蒸气冷却后结冰，然后进入原料气二级冷却器冷却至20，进入变换气甲醇吸收塔，依次脱除H2S+COS、CO2后在49出吸收塔，然后经二级原料气冷却器，一级原料气冷却器复热后去甲醇合成单元。净化气中CO2含量小于3%，H2S+COS0.1ppm。来自甲醇再生塔经冷却的甲醇49从甲醇吸收塔顶进入，吸收塔上段为CO2吸收段，甲醇液自上而下与气体逆流接触，脱除气体中CO2，CO2的指标由甲醇循环量来控制。中间二次引出甲醇液用氨冷器冷却以降低由于溶解热造成的温升。在吸收塔下段，引出的甲醇液大部分进入高压闪蒸器；另一部分溶液经氨冷器冷却后回流进入H2S吸收段以吸收变换气中的H2S和COS，自塔底出来的含硫富液55、进入H2S浓缩塔。为减少H2和CO损失，从高压闪蒸槽闪蒸出的气体加压后送至变换气二级冷却器前与变换气混合，以回收H2和CO。未变换气的吸收流程同变换气的吸收流程。2）溶液再生系统从高压闪蒸器上部和底部分别产生的无硫甲醇富液和含硫甲醇富液进入H2S浓缩塔，进行闪蒸汽提。甲醇富液采用低压氮气汽提。高压闪蒸器上部的无硫甲醇富液不含H2S从塔上部进入，在塔顶部降压膨胀。高压闪蒸器下部的含硫甲醇富液从塔中部进入，塔底加入的氮气将CO2汽提出塔顶，然后经气提氮气冷却器回收冷量后，作为尾气高点放空。富H2S甲醇液自H2S浓缩塔底出来后进热再生塔给料泵加压，甲醇贫液冷却器换热升温进甲醇再生塔顶部。甲醇中残存的56、CO2以及溶解的H2S由再沸器提供的热量进行热再生，混和气出塔顶经多级冷却分离，甲醇一级冷凝液回流，二级冷凝液经换热进入H2S浓缩塔底部。分离出的酸性气体去硫回收装置。从原料气分离器和甲醇再生塔底出来的甲醇水溶液经泵加压后甲醇水分离器，通过蒸馏分离甲醇和水。甲醇水分离器由再沸器提供。塔顶出来的气体送到甲醇再生塔中部。塔底出来的甲醇含量小于300ppm的废水送水煤浆制备工序或去全厂污水处理系统。3）氨压缩制冷从净化各制冷点蒸发后的-33气氨进入氨液分离器，将气体中的液粒分离出来后进入离心式制冷压缩机一段进口压缩至冷凝温度对应的冷凝压力，然后进入氨冷凝器。气氨通过对冷却水放热冷凝成液体后，靠重力排57、入液氨贮槽。液氨通过分配器送往各制冷设备。4）硫回收来自低温甲醇洗得富含硫化氢的酸性气体进Clinsulf中进行硫回收。酸性气体在进反应器前用反应器中产生的中压蒸汽预热，同时，这个系统还需要从外界补充一部分中压蒸汽来弥补硫化氢浓缩过程中对热量的需求。硫化氢进行氧化反应所需氧气由空气风机提供。空气在进反应器前要在预热器中用中压蒸汽预热到一定的温度。空气的流量是根据酸性气体的流量和硫化氢在其中的浓度两个因素来确定。经过预热后的酸性气体和空气，通过静态混合器混合后进入Clinsulf反应器中，完成一个成硫反应。Clinsulf反应器由两个反应段组成。第一段的催化剂床层是不经过冷却的，这里主要是进行初58、始化的激活反应，第一段中较高的温度有利于反应的发生和进行。第二段的催化剂床层是要经过冷却的。在催化剂床层上有内部冷却管来降低反应温度。冷却的催化剂有利于反应向生成硫的方向发展，当向单质硫生成反应的方向得到加强时，硫化氢转化成硫的转化率会提高。为防止硫磺在催化剂上冷凝附着，出反应器的气体温度要远远高于硫磺的露点，反应后产品的进一步冷却放在反应器外的冷凝冷却器中完成，用冷凝冷却器放出的冷凝热产生低压蒸汽，蒸汽在空冷器中冷凝后的凝液再回流到冷凝冷却器中，这样循环可以很好的维持单质硫磺的液化温度。液化后的硫在后续的分离器中分离而达到回收单质硫的目的。经过Clinsulf硫回收后的尾气中还会含有少量的硫59、化氢、二氧化硫和硫磺蒸汽，为防止污染，尾气送到焚烧炉进行进一步的焚烧处理后高空排放。1.4.4 甲醇合成及精馏1) 甲醇合成经甲醇洗脱硫脱碳净化后的合成气压力约为5.76MPa，与5.2MPa甲醇合成循环气经甲醇合成循环气联合压缩机分别增压至6.0MPa，然后进入冷管式反应器（气冷反应器）冷管预热到235，进入管壳式反应器（水冷反应器）进行甲醇合成，CO、CO2和H2在Cu-Zn催化剂作用下，合成粗甲醇，出管壳式反应器的反应气温度约为240，然后进入气冷反应器壳侧继续进行甲醇合成反应，同时预热冷管内的工艺气体，气冷反应器壳侧气体出口温度为250，再经低压蒸汽发生器，锅炉给水加热器、空气冷却器、60、水冷器冷却后到40，进入甲醇分离器，从分离器上部出来的未反应气体进入循环气压缩机压缩，返回到甲醇合成回路。 一部分循环气作为弛放气排出系统以调节合成循环圈内的惰性气体含量。粗甲醇从甲醇分离器底部排出，经甲醇膨胀槽减压释放出溶解气后送往甲醇精馏工段。系统弛放气及甲醇膨胀槽产生的膨胀气混合送往工厂锅炉燃料系统。甲醇合成水冷反应器副产中压蒸汽经变换过热后送工厂中压蒸汽管网。2) 甲醇精馏从甲醇合成膨胀槽来的粗甲醇进入精馏系统。精馏系统由预精馏塔、加压塔、常压塔组成。预精馏塔塔底出来的富甲醇液经加压至0.8MPa、80，进入加压塔下部，加压塔塔顶气体经冷凝后，一部分作为回流，一部分作为产品甲醇送入贮存61、系统。由加压塔底出来的甲醇溶液自流入常压塔下塔进一步蒸馏，常压塔顶出来的回流液一部分回流，一部分作为精甲醇经泵送入贮存系统。常压塔底的含甲醇的废水送入磨煤工段作为磨煤用水。在常压塔下部设有侧线采出，采出甲醇、乙醇和水的混合物，由汽提塔进料泵送入汽提塔，汽提塔塔顶液体产品部分回流，其余部分作为产品送至精甲醇中间槽或送至粗甲醇贮槽。汽提塔下部设有侧线采出，采出部分异丁基油和少量乙醇,混合进入异丁基油贮槽。汽提塔塔底排出的废水，含少量甲醇，进入沉淀池，分离出杂醇和水，废水用于磨煤用水。1.4.5 空分装置本装置工艺为分子筛净化空气、空气增压、液氧和液氮气压缩流程，带中压空气增压透平膨胀机，采用规整填62、料分馏塔，全精馏制氩工艺。原料空气经自洁式空气过滤器除去灰尘及其它机械杂质。过滤后的空气进入离心式空压机经压缩，然后进入空气冷却塔冷却。空气自下而上穿过空气冷却塔，在冷却的同时，又得到清洗。冷却水为经水冷塔冷却后的水。经空冷塔冷却后的空气进入交替使用的分子筛纯化器空气中的二氧化碳、碳氢化合物和水分被吸附。分子筛纯化器为两台，其中一台工作时，另一台再生。纯化器的切换周期约为4-6小时，定时自动切换。净化后的空气分成两股，一股直接进入低压板式换热器，从换热器底部抽出后进入下塔。另外一股进入空气增压机，然后一部分进入高压板式换热器，冷却后进入增压透平膨胀机，增压膨胀后空气进入下塔精馏。另一部分高压空63、气进入高压板式换热器，冷却后经节流阀节流后进入下塔。空气经下塔初步精馏后，获得富氧液空、纯液氮，富氧液空经过冷器过冷后节流进入上塔。在上塔进一步精馏后，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。在下塔顶部抽取的液氮，大部分经高压液氮泵压缩后进入高压板式换热器，在其中被气化复热后送至用户，其余液氮经过冷器过冷后出冷箱，进入液氮贮罐。另一部分进入经过过冷节流后做为上塔回流液。从上塔顶部得到低压氮气，经过冷器、高压板式换热器复热后出冷箱，进入产品氮压机。从上塔上部引出污氮气经过冷器、低压板式换热器和高压板式换热器复热出冷箱后分成两部分：一部分进入分子筛系统的蒸64、汽加热器，作为分子筛再生气体，其余污氮气去水冷塔。从上塔中部抽取一定量的氩馏份送入粗氩塔，粗氩塔在结构上分为两段，第二段氩塔底部的回流液经液体泵送入第一段顶部作为回流液，经粗氩塔精馏得到99.6%Ar，2ppm O2的粗氩，送入精氩塔中部，经精氩塔精馏在精氩塔底部得到纯度为99.999%Ar的精液氩作为产品抽出送入贮槽。全厂氮气消耗量表序号装置名称单位小时消耗量备注正常最大1甲醇装置Nm330000300005.9MPaG2PPNm32002001.6 MPaG3甲醇装置Nm352000520000.7MPaG4MTPNm38008000.7MPaG5PPNm3100015000.7MPaG665、甲醇装置Nm3260026000.45MPaG7合计Nm38660087100全厂氧气消耗量表序号装置名称单位小时消耗量备注正常最大1甲醇装置Nm32044212044218.3MPaG1.4.6 工艺流程图物料平衡图及平衡表见附图3。工艺流程图见附图4。1.5 自控水平1.5.1自动控制水平和主要控制方案甲醇装置采用分散控制系统（DCS）在甲醇装置区设中央控制室对整个甲醇装置区的生产过程进行集中监视和自动控制。所选用的DCS系统是整个工厂管理和控制系统的一部分，现场仪表检测所得各种工艺参数通过现场监视和控制站连到总线上，实时数据可通过网络接口连接到工厂数据管理网上。甲醇装置的安全联锁系统将由66、独立于DCS系统的紧急停车系统（ESD）完成。ESD主要用于气化工艺系统安全联锁和全厂联锁。甲醇装置的复杂控制系统，如德士古气化炉的燃烧控制、O2/C比控制、甲醇H2/CO比控制等，将在DCS中完成，并辅之以必要的PC处理机。顺序控制例如锁渣罐顺控也将在DCS中完成。蒸汽透平驱动的压缩机组检测和控制系统包括速度控制、防喘振控制等将采用压缩机专用监测控制系统来完成，并将对压缩机的转速、轴温、轴振动、轴位移等进行数据处理，传送到全厂机械管理系统。甲醇装置区设置一个中央控制室对整个装置区的工艺过程进行集中监视和控制，中央控制室为密闭型（设中央空调），由操作室、机柜室、工程师站室、电源室、备品备件室及67、维修室等组成。中央控制室的建筑面积约为800m2。在压缩机厂房内设置现场小型控制室，安装压缩机组随机配套仪表盘和开车用DCS操作站。1.5.2 甲醇装置对自动控制的要求甲醇装置工艺从煤贮运开始,包括煤浆制备、煤气化、渣水处理、变换、净化、甲醇合成、甲醇精馏、甲醇贮存、空分、公用工程等组成。水煤浆气化过程是在高温高压下进行的，最高温度达1500，最高压力等级为ANSI 1500LB。水煤浆介质为高粘度非牛顿流体，具有高磨蚀性。氧气是带强氧化性的极危险介质。气化气中的氢气极易燃烧和爆炸，一氧化碳除易燃易爆外，尚有很强的毒害性。所以，煤气化工艺过程为高度易燃易爆连续生产过程，PDP开发商定为TUV568、6级安全等级，生产线布置在敞开式的框架内，防爆等级为II区T4组。甲醇合成是在具有较高压力和温度下的放热反应，甲醇产品也是易燃易爆介质，且具有毒性。本装置甲醇单条生产线的能力很大。由上，确定本甲醇装置采用集中控制的方式，在装置的中央控制室使用DCS进行检测和自动控制，并采用独立的符合TUV56级安全等级的ESD系统完成煤气化和全装置的安全联锁保护。另外，设置可燃和有毒气体检测系统，当装置内的可燃和有毒气体浓度超过要求时，发出报警信号。另外，煤气化和灰渣处理工段的黑水和灰水中含有较多的灰渣颗粒，其中并含有较高的氯离子和硫化物离子，具有较强的腐蚀性，对仪表材料的选用提出较高的要求。装置的生产过程存69、在固体物料，需要选用测量和控制固体物料的仪表。空分、甲醇装置设有压缩机组，它们与生产过程有紧密的联系，压缩机组的检测和控制在甲醇装置中央控制室进行。XXX甲醇工厂建立在气候条件比较恶劣的地区，应选取较高防护标准的仪表。1.5.3 甲醇生产过程自动控制水平及仪表选型原则1）自动控制水平甲醇装置工艺过程决定了必须隔离和集中操作和控制，所以，本设计拟采用当今世界上可靠而先进并且便于操作和编程的DCS系统在装置中央控制室对整个甲醇装置生产过程进行监视和自动控制。并对一些顺序控制过程如气化炉渣锁排渣过程进行程序控制。主要的和重要的工艺参数集中到甲醇装置中央控制室由DCS系统显示和控制。不重要的工艺参数，70、其设定点不经常调整的参数，采用就地显示和控制仪表。必须在现场操作和监视的机组或设备，则在机组或设备附近的现场安装仪表或操作盘，例如压缩机、大型机泵等。甲醇装置的安全联锁系统主要包括气化工艺安全联锁和全厂联锁，将由独立于分散控制系统（DCS）的紧急停车系统（ESD）完成。根据工艺PDP要求，紧急停车系统（ESD）选用符合TUV安全认证的三重化冗余可编程逻辑控制器（PLC）独立承担，ESD带有显示器（CRT），编程简单容易。系统能区分第一事故，并发出声光报警。系统具有事故追忆功能，发生联锁后，自动高速记忆事故前后的现场状态，并可按事件顺序打印出来，以便分析事故原因。蒸汽透平驱动的压缩机组检测和控制71、系统包括速度控制、防喘振控制等将采用压缩机专用监测控制系统来完成，并可将压缩机的转速、轴温、轴振动、轴位移进行数据处理，传送到全厂机械管理系统。2）仪表选型原则甲醇装置选用的仪表将是可靠的、先进的和准确的，以保证装置安全正常操作和维修方便。除一些就地气动控制器和随设备成套的特殊测量仪表外，通常仪表采用电子型。位于危险场所的仪表选型应适应有关的区域等级划分，并适合气体分组及温度等级，原则上采用本安型仪表，为此，模拟信号和开关量信号要与安全栅相配。所有现场仪表是全天候的，最低相当于IP54的要求。a) 温度仪表一般热电偶应为K型/2级，热电阻为Pt100/A级，温度计套管用于热电偶、热电阻、双金属72、温度计和压力式温度计。但还有一些专用温度仪表如：气化炉炉壁表面温度监视器、气化炉体、煤筒仓、甲醇合成塔的温度元件选用特殊的多点式。b) 压力仪表就地压力表一般采用波登管型测量元件，根据工艺介质要求采用弹簧管、隔膜和膜盒型。压力或差压变送器将采用智能型电容式或扩散硅式。c) 流量仪表DN40或更大口径的管线的流量测量一般采用标准法兰取压孔板,高压和过热蒸汽或腐蚀性流体采用标准流量喷嘴,浆液管线采用文丘里管或电磁流量计,低压和大尺寸管线采用阿牛巴流量计。用于仪表吹扫的管线采用转子流量计，用于原料和产品的计量采用容积式流量计，甲醇产品的灌装计量用质量流量计。煤计量采用称重传感器和皮带称测量。d) 液73、位仪表甲醇装置所有带压设备液位测量当量程不大于1500mm且洁净的介质将采用浮筒液位计,浮筒液位计不适用之场合将采用差压变送器,对于具有腐蚀、结晶、易气化和带悬浮物的液体液位则采用隔膜密封法兰式差压变送器。煤筒仓的物位测量采用超声波式料位计。渣水介质液位测量采用射频导纳式液位计。就地指示用磁浮子式液位计。e) 分析仪表洗涤后的合成气中CO、CO2、CH4和CO变换出口的CO气体分析、循环合成气分析和低温甲醇洗脱除的酸性气体出口CO2气体分析将采用红外线吸收型分析仪，硫磺回收的H2S气体分析将采用紫外线型分析仪。洗涤后的合成气中H2分析采用热导式分析仪。其它分析如CH3OH分析仪、电导率仪和PH74、计将被用在适当场合。关键的分析仪设置分析小屋。f) 调节阀和切断阀调节阀通常使用气动薄膜型，一般用途采用截止阀。根据工艺条件的需要，分别选用球阀、角阀、蝶阀、三通阀。其中气化工段的渣阀选用特殊材质和型式的调节阀。自力式调节阀用于控制精度要求不高的地方。电磁阀用于控制调节阀的气动信号，在联锁发生时使调节阀动作到安全位置。切断阀一般采用气动球阀，按照工艺要求选取适合介质的材质。氧气切断阀可考虑采用柱塞阀的可能性。切断阀将采用可靠的气动和电气附件，以适应联锁和程序控制的要求。g) 有毒和可燃气体分析由于装置存在CO、H2S、H2、NH3、CH3OH等有毒和可燃气体的可能，因此，在现场设置检测有毒和可75、燃气体浓度仪表，将信号传送到在控制室设置的气体报警系统盘上，并按需要将信号引入DCS系统。h) 其他仪表气动调节器、皮带输送机的拖拉开关、跑偏开关和速度开关，用于联锁的压力、温度和流量开关等都将被采用。1.5.4主要的检测及控制方案本装置主要控制通过DCS和ESD系统完成，系统由操作站、控制站、打印机、辅助操作台、通讯总线、外围设备、相关的接口和三重化冗余的PLC组成。DCS和ESD系统安装于装置的中央控制室，对装置的工艺过程进行集中监视，并对重要参数进行分散控制。甲醇装置对一般的控制参数进行单回路PID反馈控制，部分较重要的参数采用比值控制、串级控制和选择控制，对特别重要的工艺过程设计复杂控76、制系统，如德士古气化炉的气化气组分分布状态与燃烧控制、气化炉氧/煤比控制、水煤浆质量流量的测量和控制、甲醇H2/CO比控制、甲醇合成塔的废锅汽包压力与反应温度的控制、工业自动分析数据处理和控制，这些都将在DCS中完成，并随着装置的运行情况探求出装置的优化控制条件。1.5.5 保证自动控制系统运行的主要安全技术措施按照工艺要求选用适合介质特性的有运行业绩的可靠现场检测仪表和调节阀，尤其是担当联锁和顺序控制的切断阀。氧气调节阀和切断阀必须按照相应标准严格选用。现场检测仪表必须具备相应机构认证的防爆合格证，并符合防护标准。DCS系统应有同类工厂长期运行业绩，操作使用和编程容易、方便。控制回路采用1：77、1冗余系统。ESD系统保持与DCS系统独立，输入元件和仪表单独设置，重要联锁采用双重元件或三重元件，采用2/3逻辑。ESD采用经国际机构认证的3重冗余系统，确保安全系统可靠运行，从而保证装置设备和人身安全。装置设计经防火认证的可燃和有毒气体检测系统。仪表电源采用双回路输入的UPS电源。仪表气源设计3重保安。仪表电源和气源设计3重变送器检测，采用2/3逻辑，引入联锁系统。本设计选用可靠的仪表材料，如仪表阀门、电缆、接线箱等，精心进行仪表安装设计，设计可靠的仪表接地系统。1.5.6 设备成套供货仪表压缩机随机仪表盘（含监视、报警、安全联锁、操作仪表和按钮开关等）集中安装于压缩机旁控制柜内。与工艺有78、关的蒸汽管线和工艺物料管线的测量和控制参数等则引入DCS系统集中监视和控制。与全厂联锁系统有关的信号通过硬接线与全厂联锁ESD系统连接。DCS与设备成套供货仪表的分界在仪表或成套仪表盘的外接线端子，ESD与设备成套供货仪表间互相提供隔离的无源干接点。大型机泵和设备设就地控制盘，如煤浆给料泵等。 空分和热电站随机成套仪表按照设备制造商的标准选用。1.5.7仪表动力供应和公用工程消耗1）仪表电源装置分散控制系统（DCS）、紧急停车系统（ESD）和主要现场仪表采用双回路输入的不间断电源（UPS）供电，在电源事故期间，UPS电池至少可供系统正常工作30分钟。估计UPS容量为150x3 KVA。2）仪表79、气源仪表气源要求无油、无尘、干燥、洁净的压缩空气，含尘径：3m含油量：10mg/m3压力：0.60.7MPaG露点温度：-50。用量：6000Nm3/h。仪表用压缩空气设置空气贮罐，其容量应能保持在气源中断时，维持仪表正常工作515分钟。仪表气源一般使用空分装置干燥空气，设立压缩空气站作备用，并作为开车期间的气源。3）其它 仪表吹扫需要高压氮气和高压密封水。 仪表保温伴热需要低压水蒸气。1.6 主要设备选择1.6.1 主要设备的选择根据我国的技术水平和建厂经验，水煤浆气化、一氧化碳变换、低温甲醇洗、脱硫脱碳等各工序的主要设备的制造与选型可以立足国内。绝大部分静止设备国内完全可以制造，甲醇合成塔80、也可由有制造业绩的国内厂家制造，为了保证质量和满足专利上的技术要求，关键设备应由取得ASME认证的制造厂按照ASME规范制造提供。1）煤气化设备德士古专利烧嘴、高压煤浆泵、破渣机、渣阀、振动筛等考虑引进，其他设备和材料立足国内。2）甲醇洗设备缠绕式换热器，部分低温材料、低温阀门考虑引进，其他设备和材料立足国内。3）甲醇合成设备甲醇合成塔按引进考虑，也可由国内有制造业绩的厂家制造，可采用招投标的方式确定。对于国内制造有困难的大型机组，部分关键的转动设备、特殊设备、特殊阀门、仪表及材料需要引进。精馏设备以及其他的设备和材料立足国内设计和采购。4）空分装置暂考虑国内合资公司制造。1.6.2 主要设备81、清单和来源由于对拟建装置工艺技术路线论证是初步的，有待深入地技术交流和比较。设备引进和国内分交方案尚需在技术落实的基础上，考虑资金来源和保证重点的原则下逐步明确提出。目前阶段仅列出关键和主要设备表，见附表1。1.6.3 关键设备选型说明1）工艺设备a) 气化气化装置，包括水煤浆制备、气化、灰水处理三个工段，关键设备有气化炉、锁渣罐、碳洗塔等。气化部分关键设备按如下选择：气化炉气化炉是水煤浆气化装置的关键设备之一。气化炉是水煤浆气化装置的核心设备，其主体为压力壳体，还包括耐火衬里、破渣机、表面温度计及渣阀等附属部分。压力壳体分上下两部分，上部为燃烧室，下部为激冷室。压力壳体：是一个由中间锥体分为82、两部分的压力容器，操作压力为6.5MPa，操作温度燃烧室为13801480，激冷室为252270。壳体材料选用1.25Cr0.5Mo合金钢。激冷室壳体采用不锈钢复合材料。耐火衬里：其主要作用是隔热和抵御高温熔渣的冲蚀，技术关键是解决炉衬向火面所需要的高铬耐火材料。经过多年研制攻关，国产耐火材料已经达到国际同类产品先进水平，筒体直段热面砖的寿命已达2年，损蚀率小于0.01mm/h，而且与耐火衬层结构设计和施工质量紧密相关。激冷环：安装在气化炉燃烧室和激冷室相连接的喉部。该部件操作条件极为苛刻，是气化炉中关键的易损部件，材料特殊，制造要求高难度大。破渣机：是一台置于气化炉下部出口的炉渣破碎机械，其83、作用是防止大块炉渣堵塞系统。该设备结构复杂设计制造难度大。4.0MPa破渣机航天部11所已研制出并用于上海焦化厂，6.5MPa破渣机已开始研制。这一设备非常关键，单台设备价格不菲，有一定难度，因此是国产还是引进需慎重权衡。渣阀：气化炉操作压力稳定在6.5MPa，而锁渣罐操作压力需伴随炉渣的定时排放由06.5MPa循环升降操作，渣阀则起到密封和排渣的双重作用。由于渣阀频繁启闭操作又必须严密不漏的特殊要求，因而成为煤气化装置安全稳定操作的关键部件之一。因系统压力高，启闭压差大，炉渣有腐蚀和磨蚀性，渣阀的设计制造和维修要求很高，建议引进国外可靠产品。锁渣罐锁渣罐是煤气化装置重要设备之一，主要起储存和84、排放炉渣作用，是一台承受循环载荷的压力容器。按其载荷性质该设备须遵循压力容器应力分析设计规范进行设计制造和检验。该设备分析设计采用国家标准GB4732-1995，材料宜采用16MnR。国内对此类设备的设计、制造和检验已具备一定的经验和业绩。碳洗塔碳洗塔是煤气化装置关键设备之一，其主要作用是将气化炉送出的经文氏管洗涤的粗合成气，进一步洗涤净化和气水分离。该塔结构设计的关键技术是气体的高效洗涤和水分脱除。本项目拟对塔盘、气体分布器及气液分离装置进行优化设计，采用新型结构以达到更高的洗涤除尘效果。b) 变换 变换装置采用耐硫变换工艺，其中关键设备为变换炉。变换炉变换炉是变换工段的核心设备。本工程拟采85、用耐硫变换工艺技术，壳体材料的选择除要求有较好的高温强度外，还必须具有优良的抗氢和耐酸性气体腐蚀的性能。结构设计方面，为了防止变换催化剂被浸湿或污染失效，在变换炉上部拟单独增加一段予变换催化剂层。该段催化剂可装填新的或废旧催化剂，并采用可拆卸式支承结构，以便同下段催化剂装填共用一个顶部人孔。进气和出气管口需设置结构先进合理的气体分布器和收集器。c) 净化净化采用低温甲醇洗法，其主要设备为甲醇洗涤塔。甲醇洗涤塔低温甲醇洗工艺技术，是通过甲醇吸收脱除粗合成气中的酸性气体H2S和CO2。甲醇洗涤塔是低温净化系统关键设备之一。操作条件为低温中压，塔体采用低温碳钢或镍钢，塔盘及内件采用不锈钢。该类型塔设86、备国内进行设计和制造技术是成熟的。d) 甲醇合成及精馏甲醇合成塔本工程甲醇合成回路选用冷管式和管壳式联合反应器，管壳式反应器的生产能力为年产60万吨甲醇，冷管式反应器的生产能力为年产120万吨甲醇。甲醇合成塔是甲醇生产的心脏设备,要从操作、结构、材料及维修等方面考虑；对甲醇合成塔的要求主要有：催化剂床层温度控制容易、调节简单、压降低，结构简单紧凑、空间利用率高，催化剂装卸方便；材料选择上要求具有抗羰基化物和抗氢腐蚀的能力；要制造、维修、运输、安装方便。预精馏塔、加压塔、常压塔在大型甲醇装置中，为了降低装置的投资，增加装置的操作弹性，一般选用适用广泛的板式塔，这种塔操作简便、使用可靠，在分离效率87、上也能满足要求。塔体采用碳钢，内件采用不锈钢。合成循环压缩机甲醇合成循环机，气体流量大，压差小，压缩功率较大，拟选用离心式压缩机，循环压缩机的驱动采用蒸汽透平。e) 空分装置空分装置的负荷调节在空压机流量变化范围内能实现气氧产量从设计工况的70%到110%的范围内连续变化。空压机入口设置流量调节导叶，以满足空分变负荷操作时平稳运行的要求。原料空气压缩机和空气增压机共用一套汽轮机驱动。低压氮气压缩机用一套汽轮机驱动。分子筛吸附系统采用46小时长周期切换，再生气加热器采用节能型蒸汽加热器。低温氧泵、液氩循环泵选择离心式，配置变频控制器。均采用一用一备。透平膨胀机采用增压风机制动，操作弹性为601188、0%。6000Nm3、3.0MPa(G)氮气采用液氮储存、泵加压、空浴式气化器后送出。770Nm3、13.2MPa(G)氮气采用液氮储存、泵加压、空浴式气化器后送出。采用中控、机旁柜相结合方式及DCS系统，有效地监控空分装置的运行。空气 透平压缩机驱动形式全凝式蒸汽汽轮机、冷凝温度70表面冷凝器采用风冷。包头地区气候干燥寒冷，风力资源丰富，故本装置表面冷凝器采用风冷。1.7 消耗指标1.7.1 甲醇工艺装置消耗定额 主要原材料及动力消耗表（不含空分）序号名 称 及 规 格单位吨甲醇消耗小时消耗备 注一原材料消耗1原料煤(空气干燥)t1.529346.93水：10.13%折原煤t1.9431.189、1水：27.7%2氧气（99.6%）Nm38972035293添加剂kg8.2711876.74絮凝剂kg0.0071.65分散剂kg0.23753.86甲 醇kg1.08245二催化剂1变换触媒kg0.0388.62甲醇触媒kg0.10523.83硫回收触媒kg0.0245.45三化学品142%烧碱kg4.302976.1230%盐酸kg0.972220.5四公用工程消耗1新鲜水m31.343042密封水m30.07153循环水（t=10）m317639934不含蒸汽透平表面冷凝器用冷却水4锅炉给水t3.778555低压蒸汽0.7MPa 170t1.835416不含脱盐水除氧6中压蒸汽t0.90、43999.67电（380/6000V）kWh138313128仪表空气Nm32552009汽提氮气Nm314430000五副产1低压蒸汽t-2.926-663.92中压蒸汽 4.0MPa 390t-0.735-166.83蒸汽凝液t-2.274-5161.7.2 空分装置消耗定额空分装置消耗表序号名称规格单位小时耗量备注1电380V/220V，50HzkWh50302高压蒸汽10Mpa(G)t/h458.53低压蒸汽1.1Mpa(G)t/h94循环水m3/h520005蒸汽凝液t/h458.56仪表空气Nm3/h12001.8 装置界区内的公用工程设施1.8.1 总图运输1）装置位置本装置界91、区内包括甲醇装置、空分、空压以及配套的装置综合楼（包括办公、控制室、化验分析等）、变配电、循环水等，甲醇装置由磨煤、气化、灰水处理、变换、低温甲醇洗、硫回收、甲醇合成、中间罐区、甲醇精馏等单元组成。本装置位于整个煤制烯烃项目用地的西部，装置北面为MTO装置及其发展用地；东面为罐区；南面为热电站。详见装置位置图（附图1）。2）装置布置 总平面布置原则a）本装置总平面布置应满足整个项目的总体布局；b）装置内布置应满足生产、防火、防爆、装置内外运输、施工安装和检修等要求，并力求总平面布置紧凑合理；c）装置内布置应使各单元之间生产流程顺畅，且缩短各单元之间的物料输送距离；d) 公用工程（循环水、变配电92、等）等辅助生产设施，在符合其特性要求条件下，尽量靠近负荷中心，减少消耗且便于生产管理；e) 结合场地条件，联合集中布置，以节约用地、缩短管线、便于管理并减少投资。 总平面布置方案根据上述总图布置原则及装置组成，结合工厂总体布局，并充分考虑主导风向等气象条件，将甲醇生产装置各单元及配套公用工程辅助设施按照工艺流程相对集中分区布置在装置用地的东部，磨煤及气化单元靠近工厂煤运系统且位于该装置主导风向的下风向。将空分、空压及配套的变配电、循环水公用工程辅助设施集中布置在装置用地的西部，位于甲醇装置上风向且尽可能靠近气化装置。综合楼（包括办公室、控制室及化验分析）布置在用地北面中部，管理方便。为满足生产93、运输、检修、安装、管线布置、消防和卫生等要求，装置界区周围设有环形道路。装置界区线内用地面积为363800平方米。详见总平面布置图（附图2）。装置区竖向设计及运输设计应服从全厂统一规划，与全厂总体设计协调统一。本装置的货物运输主要包括原料煤、煤渣、成品甲醇、各种催化剂、化学品及废催化剂。原料煤运输量约为427.58万吨/年，铁路运输进厂，皮带输送至本装置磨煤单元煤斗；成品甲醇运量约180万吨/年，管道输送至罐区及下游MTO装置；废渣及各种催化剂、废催化剂等采用汽车运输。3）执行的主要标准、设计规范和规定 石油化工企业设计防火规定（1999年版）GB50160-92 建筑设计防火规范（2001年94、版）GBJ16-87 工业企业总平面设计规范GB50187-93 厂矿道路设计规范GBJ22-87 化工企业总图运输设计规范HG/T20649-1998 总图制图标准GB/T50103-20011.8.2 给水排水1）概述XX集团XXXX煤制烯烃项目甲醇装置设计规模为180万吨/年，项目建设地点选定在包头市九原区工业开发园内（哈林格尔镇），厂址位于包头市区西南，昆都仓河以西，包兰铁路线以南，九原工业开发区南郊工业园北部。该区供水由包头市政自来水厂双线供水，排水正在建设日处理10万吨的南郊污水处理厂，可满足本项目排污需要。a) 设计原则给水方案选择以节约用水为原则，尽可能合理利用水资源，生产用水95、尽可能采用循环使用。排水采用清污分流制。b）设计范围与分工本设计范围为：XXX集团XXXX煤制烯烃项目中煤气化装置（含煤浆制备、煤气化、变换、低温甲醇洗、灰水处理、空分、硫回收），甲醇装置（含甲醇合成、甲醇精馏、中间罐区），配套的循环水系统及本界区内的给排水和消防水管网。全厂性的生活水、生产直流水、消防水系统设施、污水处理设施等由总体院（XXXX工程公司）负责。2）用水量本设计范围内装置生活用水为14.5m3/h，生产用水平均时为2738 m3/h，循环水冷却水平均时为91043 m3/h 。各用水单元及用水量详见用水量表和水量平衡图（附图5）。 用水量表 序号用水单元生活用水m3/h生产用水96、m3/h循环水m3/h备注平均平均平均1磨煤工段97.52气化工段1713灰水处理206.573224变换6375低温甲醇洗46346甲醇合成49997甲醇精馏212808空分520009循环补充水218510生活用水3.011淋浴用水11.512未预见水量249合计14.52738910433）气化、甲醇装置区给水根据生产装置用水对水质、水量的要求，厂区内给水系统划分为，生活给水系统，生产给水系统,高压消防给水系统，循环水系统，a）生活给水系统本界区生活用水主要为办公、生活及淋浴用水，水量为14.5m3/h。供水压力0.3MPa，由全厂生活水管网引入。b）生产给水系统生产水主要用于磨煤、灰水97、处理及循环水补充水，用水量为2738 m3/h，供水压力0.4MPa, 由全厂生产水管网引入。c) 消防水及泡沫系统本设计界区内室外消防水设独立的环状管网,管网压力不小于0.95MPa,由全厂消防水管网引入。管网上设置消火栓及消防水炮等，消防水炮（枪）采用水/雾两用型。甲醇工艺装置、低温甲醇洗工段设置泡沫消火栓设施，甲醇罐区、中间罐区储罐设固定式泡沫灭火设施及泡沫消火栓灭火设施。泡沫混合液制备系统由总体院统一考虑，并送至本装置界区内，消防系统详述见消防专篇。d）循环水系统气象参数及工况条件设计干球温度：=28设计湿球温度=21大气压： P=668.2mmHg总水量：QR=91043 m3/h供98、水水温：t=26回水水温：t=36供水压力：0.40MPa回水压力：0.20MPa因循环水总用量较大，为了便于布置及管理，现将循环水划分成三个独立系统。一系统供气化、灰水处理、变换、低温甲醇洗装置。循环水量Q=12764m3/h，压力P=0.4MPa。系统由冷却塔、加压泵、循环水给、回水管网、旁滤设备和加药、加氯设施等组成。冷却塔选用NBTL-4500型钢筋混凝土逆流式冷却塔3座，单座处理能力约4500m3/h，电机功率N=220kW，冷却后的水用泵送往各用水单元，回水利用余压进入冷却塔，泵房设循环水泵四台(三用一备)，单台性能为：Q=4400m3/h，H=49m，N=800 kW。为了保证换99、热器的换热效果和使用寿命，循环水进行缓蚀、阻垢以及防微生物处理，设水质稳定处理成套加药装置二套（一用一备）。采用液氯杀菌灭藻，投加液氯量约为35kg/h，加氯机三台（二用一备），单台能力20kg/h。为了保证循环水的浊度，对循环水进行旁滤处理，处理水量约按总水量的4%考虑，设钢制全自动无阀过滤器三台。每座处理能力200m3/h。循环水泵房、加药、加氯用房合建。二系统供甲醇合成、甲醇精馏装置用水。循环水量Q=26279m3/h，压力P=0.4MPa。系统由冷却塔、加压泵、循环水给、回水管网、旁滤设备和加药、加氯设施等组成。冷却塔选用NBTL-4500型钢筋混凝土逆流式冷却塔6座，单座处理能力约4100、500m3/h，电机功率N=220kW，冷却后的水用泵送往甲醇合成及及精馏装置，回水利用余压进入冷却塔，泵房设循环水泵四台(三用一备)，单台性能为：Q=9720m3/h，H=50m，N=2000Kw。本系统的循环水水质进行缓蚀、阻垢以及防微生物处理，设水质稳定处理成套加药装置二套（一用一备）。采用液氯杀菌灭藻，投加液氯量约为80kg/h，加氯机三台（二用一备），单台能力40kg/h。旁滤处理，处理水量约按总水量的4%考虑，设钢制全自动无阀过滤器五台。每座处理能力200m3/h。循环水泵房、加药、加氯用房合建。三系统供空分装置用水。循环水量Q=52000m3/h，压力P=0.4MPa。系统由冷却101、塔、加压泵、循环水给、回水管网、旁滤设备和加药、加氯设施等组成。冷却塔选用NBTL-4500型钢筋混凝土逆流式冷却塔12座，单座处理能力约4500m3/h，电机功率N=220kW，冷却后的水用泵送往空分装置，回水利用余压进入冷却塔，泵房设循环水泵六台(五用一备)，单台性能为：Q=10800m3/h，H=50m，N=2240Kw。本系统的循环水水质进行缓蚀、阻垢以及防微生物处理，设水质稳定处理成套加药装置三套（二用一备）。采用液氯杀菌灭藻，投加液氯量约为160kg/h，加氯机六台（四用二备），单台能力40kg/h。旁滤处理，处理水量约按总水量的4%考虑，设钢制全自动无阀过滤器六台。每座处理能力3102、50m3/h。本系统设置分析化验室，负责三个循环水系统的水质分析监测。泵房及值班、配电设在同一建筑，另外，加药、加氯、分析化验等附助用房合在同一建筑。4）排水方案a）排水量本工程排水量约为841.7m3/h，排水情况详见排水量汇总表。排水量汇总表序号排水单元排水量排水性质备 注M3/h1煤气化废水123NH-N：300mg/lBOD：250mg/lCOD：500mg/lCl：300ppmSS：200mg/l排入生产污水系统2生活污水3生活污水排入生活污水系统3淋浴11.5生活污水排入生活污水系统4循环水排污455.2排入二次水系统5未预见排水249排入净下水系统 合计841.7b）排水系统根据103、本项目排水性质实行清污分流，因此本设计界区内的排水划分为：生活污水系统，生产废水系统，二次回用水系统，净下水、雨水系统。生活粪便污水先进化粪池处理后与淋浴排水一同排入厂区生活污水系统。煤气化装置的生产废水、及各装置污染区的前15分钟初期雨水排入全厂生产污水管网，进入污水处理站，经处理后与全厂污水一并排入工业园区南郊污水处理厂。循环水系统排污量可作为二次水利用，单独排入全厂的脱盐水站再回用，以节约水力资源。雨水设计参照包头市地区暴雨强度；i=9.96（1+0.985lgP）/(t+5.40)0.85 (毫米/分钟)暴雨重现期为1年,迳流系数为0.65。雨水、雪水经收集后与装置排出的净下水直接排入104、全厂雨水系统。5） 节水措施为了节约水力资源，以降低产品成本，设计认真贯彻执行国家节能政策和标准，尽可能采用循环用水，重复用水，减少一次水用量。并采取以下节水措施。a）提高循环水的浓缩倍数，控制排污，减少新鲜水补充水量。b）二次回用，将循环水系统排污水送往脱盐水站作为原水利用。c）严格加强管理，并设置控制计量设施，以防止泄漏及浪费。 1.8.3 供电1） 设计范围 本设计研究包括拟建180万吨/年甲醇装置、空分空压及循环水等辅助生产装置的供配电方案及变电所设置、界区外线、防雷防静电措施和节能措施等内容。 界区分界点为各装置变电所10kV电源进线柜端子。2） 设计采用的标准、规范 设计遵循的标准105、,以国家标准和化工行业标准为主，其它标准辅之，在执行过程中,标准若有修订,应以修订后的有效版本为准。当各标准发生不一致时，应以国家标准为准。采用的标准主要有：GB50052-95 供配电系统设计规范GB50053-94 10 kV及以下变电所设计规范GB50054-95 低压配电设计规范GB50055-95 通用用电设备配电设计规范GB50057-94 建筑防雷设计规范（2000版）GB50058-92 爆炸和火灾危险场所电力装置设计规范GB50060-92 3110 kV高压配电装置设计规范GB50062-92 电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50034-92 工业企业照明设计标准G106、B50160-92 石油化工企业设计防火规范（1999版）GB50217-94 电力工程电缆设计规范3) 装置用电负荷及负荷等级本项目为新建项目，主要生产装置为：空分、空压、磨煤、气化、灰水处理、变换、硫回收、甲醇洗、甲醇合成、甲醇精馏及循环水等辅助生产装置。本项目总需要用电负荷约52200kW。各装置需要负荷如下：序号生产单元容量 kW1原料储存、准备及排渣2172煤浆制备81193气化35754灰水处理61735变换792 6低温甲醇洗、硫回收109777罐区174 8甲醇合成、精馏15209空分503010循环水站1269111循环水站26356循环水站31209212其他300合计58107、016根据供配电系统设计规范GB50052-95的要求，本工程用电负荷大多数为二级负荷，少量用电负荷为一级负荷。4）供电电源选择本工程工艺装置先进、自动化水平高，生产过程连续性强，存在易燃易爆介质。工艺及辅助生产装置中大部分负荷在突然停电时会引起连续性生产过程混乱，需要长时间才能恢复生产，经济损失很大，并可能会引起火灾、爆炸、人身伤亡及设备损坏等重大事故。这类负荷属于一、二类用电负荷，占总负荷的80%以上，所以，该厂对供电电源的要求较高，按照供配电系统设计规范GB50052-95的要求，应由两个电源供电。本装置的电源引自全厂总变电所10kV母线。同时，分别在工艺装置和空分中各设1台1500 k108、W柴油发电机，作为保安电源对装置中的特别重要的用电负荷供电。5）供电方案选择a) 配电电压选择根据装置的负荷情况，本装置电源及配电电压等级如下：电源进线AC，10 kV，50 Hz，三相，来自总变电所10 kV母线200kW及以上电动机AC，10 kV，50 Hz，三相200kW以下电动机AC，380 V，三相检修电源AC，380/220V，三相/单相照明电源AC，380/220V，三相/单相DCS及关键仪表AC，220V，来自UPSb) 变配电所设置根据新建装置的用电负荷分布情况，在工艺生产装置和空分、循环水界区分别设10kV开关所和变电所（10/0.4kV），以放射式方式向界区内各工段的高109、低压用电设备供电。三个10kV开关所10kV系统均采用单母线分段接线，每个开关所设两路10kV进线。由于负荷容量较大，三个10kV开关所10kV电源分别来自全厂总变电所10kV母线（见附图6）。另外，根据工艺装置的布置情况及低压用电负荷分布情况，按照变电所靠近负荷中心的原则，在用电负荷比较集中的工段设置10/0.4kV变电所及配电室。所有10kV开关所和变电所（10/0.4kV）均设在非危险区。c) 功率因数补偿为减少供配电线路损耗，提高功率因数，拟在10kV和 0.4kV母线设电容器集中补偿装置，使功率因数在10kV进线侧达到0.9以上。6） 主要电气设备材料选型原则10kV开关柜：金属封闭110、中置式真空开关柜，真空断路器，12kV，3P，31.5kA，防护等级IP42，开关柜应具有五防功能。低压开关柜：抽出式开关柜，600V，50kA，防护等级IP42。电力变压器：节能型铜芯油浸电力变压器，ONAN，无载调压，10kV侧采用电缆连接，低压侧采用铜母排或密集母线连接。不间断电源（UPS）：输入380V AC，50Hz，输出220V AC，50Hz，配铅酸免维护蓄电池，电池备用时间30 min。直流电源：输入380V AC，50Hz，输出110V DC，配铅酸免维护蓄电池。现场动力/照明配电箱：应满足安装环境要求。现场操作站：应满足工艺控制联锁要求及现场安装环境要求。电缆：10kV高压111、电缆选用8.7/10 kV阻燃型交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电力电缆；低压动力电缆选用0.6/1 kV阻燃型交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套铜芯电力电缆；控制电缆选用阻燃型交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套或PVC绝缘屏蔽控制电缆。电缆桥架选用高防腐复合型桥架或铝合金桥架。7）主要电气设备表主要电气设备表序号名称型号及规格单位数量110kV真空开关柜中置式台1282低压开关柜及MCC抽屉式台2703电力变压器10/0.4kV，2500kVA台24电力变压器10/0.4kV，2000kVA台45电力变压器10/0.4kV，1600kVA台126电力变压器10/0.4kV，1000kVA台67微机变电所综合自112、动化系统套38直流电源装置DC110V，120Ah套39自动跟踪接地补偿及选线装置套210全集合式并联电容器台611柴油发电机1500kW套212UPS150kVA套38) 防雷、接地、防静电措施 按照GB50057-94（2000版）建筑防雷设计规范，所有生产装置属于第二类防雷建筑物，其余的建构筑物为第三类防雷建筑物。对于第二类防雷建筑物，冲击接地电阻不应大于10欧姆，对于第三类防雷建筑物，冲击接地电阻不应大于30欧姆。 对于爆炸和火灾危险环境内可能产生静电危害的物体，应采取静电接地措施；对于无爆炸和火灾危险环境内的物体，如因其带静电会妨碍生产操作、影响产品质量或使人体受到静电电击时，应采取113、静电接地措施；在生产、储运过程中的器件或物料，彼此紧密接触后又迅速分离，而可能产生和积聚静电，或可能产生静电危害时应采取静电接地措施；每组专设的静电接地体，接地电阻不应大于100欧姆。设备和管道的静电接地系统可与电气设备的保护接地、防雷接地等共用接地装置。变压器工作接地可单独设置，其接地电阻不应大于4欧姆。 全厂变压器工作接地、各生产装置和建筑物的保护接地、防雷接地等接地系统相互连接，形成全厂接地网。9) 主要节能措施10kV开关所和车间变电所在环境允许时设在负荷集中、单台电动机容量较大的场所；在10kV和 0.4kV母线设电容器集中补偿装置；变压器选用低损耗节能型；采用VVVF变频器及变频电114、机；大电流的高压电缆按经济电流密度校验其缆芯截面。1.8.4 电信1）电信设施的主要内容 本工程电信设施主要包括：行政管理电话、生产调度电话、计算机信息网、呼叫/通话系统、无线通讯、工业电视、火灾自动报警系统等内容。2）电信设施方案a) 行政管理电话XXX集团XXXX煤制烯烃项目甲醇装置约需设置行政管理电话80部。甲醇装置行政电话用户属全厂行政电话的一部分，均依托当地电话局（采用虚拟电话网的方式）来解决。b) 生产调度电话甲醇装置约需设置行政管理电话23部。其调度电话均经综合电话网接至全厂调度电话站。c) 计算机信息网为了提高现代化管理水平，满足对内对外信息交流的需求，实现办公自动化，拟在甲醇115、装置综合楼内建立计算机网络。该网络利用光缆与全厂计算机网络相连，组成一个全厂性的计算机网络系统。本工程约需设60语音点，60个数据点。d) 呼叫/通话系统为了满足装置控制室与装置现场之间的通讯联络及安装调试、巡回检查对通讯的需求，在本装置中设一套呼叫/通话通讯系统。 该系统由若干个呼叫/通话站组成,具有群呼、广播找人、三方通话等功能。在紧急情况下可兼做事故广播使用。本工程约需安装18个呼叫通话站。e) 无线通讯为了满足安装、调试、巡检时对移动通讯的要求，甲醇装置拟设5对无线对讲电话手机。f) 工业电视为了监视生产情况，提高现代化管理水平，拟在甲醇装置区、罐区安装工业电视监视设备。监视控制设备安116、装在工艺控制室内，并将各区域的视频信号送至全厂总调度室，以便监视现场情况，方便生产调度管理。甲醇装置约需设置10个摄像点。g) 火灾自动报警系统为了防止火灾，及时进行火灾报警，本工程拟设有一套火灾自动报警系统。该系统由火灾报警控制器、火灾报重复警显示器，火灾探测器、手动报警按钮等组成。在本装置区及重要通道口安装若干个手动报警按钮，在车间综合楼、装置控制室、变电所等重要建筑物室内安装火灾探测器。火灾报重复警显示器设在装置中央控制室内，并将本区域内的火灾报警信号送至全厂消防控制室内。3） 主要设备 主要电信设备一览表序号名 称规格及容量单位数量备 注1电话分机部103含调度23部台式呼叫/通话站套117、室内音箱个12防爆呼叫/通话站套12防爆室外扬声器15W个123普通呼叫/通话站套55普通室外扬声器15W个57无线对讲手机对128火灾报警重复显示盘套19火灾探测器个9010手动报警按钮个3511综合布线数据终端个6012综合布线语音终端个6013工业电视监视器21寸台214摄像机套101.8.5 供热及化学水1） 概述 根据煤制烯烃整个装置热动力平衡结果，空分装置中空压机和甲醇装置中甲醇循环压缩机以及冷冻压缩机均采用蒸汽透平驱动，装置副产和使用蒸汽通过全厂进行平衡。2） 装置热负荷及主要机泵功率热负荷及功率表序号项目温度压力MPa蒸汽负荷t/h需要功率MW备注1空压机/增压机-434136118、2甲醇循环压缩机-34.8=-14.43冷冻压缩机-32.7=-8.14合计功率-158.55甲醇合成副产蒸汽4004.1105.96变换副产蒸汽4004.160.97小计4004.1166.88甲醇合成副产蒸汽1881.160.49变换副产蒸汽1881.1554.310甲醇精馏1881.1-35111低温甲醇洗1881.1-7.612空分1881.1-913硫回收1881.1-314小计1881.1244.115变换副产蒸汽1560.4643.516硫回收副产蒸汽1560.465.517磨煤 1560.46-218气化1560.46-519灰水处理1560.46-320低温甲醇洗1560.4119、6-4021其它1560.46-1022小计1560.46-11注：-号为消耗量3） 热动力平衡图根据气化、甲醇、空分装置用热以及主要机泵功率情况，结合全厂总平衡，热动力平衡图见附图7。蒸汽管网分四种参数等级：a） 10.0MPa 540b） 4.1MPa 400c） 1.1MPa 188d） 0.46MPa 156空分装置中空压机/增压机透平采用高压蒸汽（10.0Mpa，540）驱动，蒸汽来源于全厂动力锅炉。甲醇循环压缩机透平和冷冻压缩机透平采用中压蒸汽（4.1Mpa，400）驱动，蒸汽来源于本装置副产。其它等级蒸汽主要来源于本装置副产，不足和富余部分均通过全厂进行平衡。4） 消耗和外送蒸汽120、10.0Mpa，540蒸汽需外网补充：462.5t/h4.1Mpa，400蒸汽向外网送出：66.8t/h 1.1Mpa，188蒸汽向外网送出：244.1t/h 0.46Mpa，156蒸汽需外网补充：11t/h5） 装置用化学水 装置用化学水来源于全厂的脱盐水装置，主要为本装置的废热锅炉提供脱盐水，装置内设置除氧给水系统。总除氧给水水量为：872t/h。送出凝结水约：904.6t/h。1.8.6 空压站本项目空压站主要为锅炉和空分装置提供开车用的仪表空气及锅炉工艺用气。全厂工厂空气消耗量表序号装置名称单位小时消耗量备注正常最大1甲醇装置Nm352005500空分装置供2MTONm33730373121、0空分装置供3HDPENm38001500空分装置供4PPNm37001000空分装置供5其它Nm3600720仅开车时由空压站供6合计Nm31103012450空分装置供全厂仪表空气消耗量表序号装置名称单位小时消耗量备注正常最大1甲醇装置Nm352005500空分装置供2MTONm313001300空分装置供3HDPENm316002500空分装置供4PPNm311251875空分装置供5其它Nm316001600仅开车时由空压站供6合计Nm31022512375空分装置供根据开车用气量，空压站拟选20m3/min的螺杆空压机组2台，40m3/min微热再生干燥器机组1套。可提供2400 N122、m3/h干燥空气。待空分装置开车正常后，全厂所用的工艺空气和仪表空气均由空分装置提供。1.8.7 储存及机械化运输1）中间罐区甲醇精馏工序临时停车时，甲醇合成工序生产的粗甲醇，进入粗甲醇贮罐中贮存。甲醇精馏工序恢复生产时，粗甲醇经粗甲醇泵升压后送往甲醇精馏工序。中间罐区考虑8小时储存周期，储存量为1812吨，合2264m3，拟设置3个2500m3粗甲醇储槽，其中1台作为检验罐，1台作为受槽，1台出料用。3个储槽互为备用。甲醇精馏工序生产的精甲醇，进入甲醇计量罐中。经检验合格的精甲醇用精甲醇泵升压送往甲醇罐区供下游装置用或出售。2）甲醇罐区甲醇罐区主要向下游MTO装置提供原料甲醇，储存周期按5天123、考虑，储存量为27500吨，合34375m3。考虑设置10000m3甲醇储槽4个。3）机运a） 生产任务本专业的任务是向气化装置的煤磨机定量提供符合要求的原料煤；从气化炉下的渣池里将湿渣捞出并装车。设计范围包括：磨机前煤仓；向磨机定量供料；渣池和捞渣机。b) 原料的品种，用量原料煤为烟煤，其入磨规格为粉状(25mm)，用量如下表。 原煤用量表名称小时用量t/h天用量t/d年用量104t/a烟煤431.110348341.5c) 气化炉的粗渣排量量如下表。气化炉的粗湿渣排量名称总含水量%小时排量t/h天排量t/d年排量104t/a粗渣50%63.8153150.5d) 原料的准备原料煤经加工（破124、碎和除铁），合格粒度（025mm）和品质的烟煤经带式输送机(由总体院负责)，卸至磨前煤斗。7台磨机设置7个磨前煤斗，每个磨前煤斗的有效存量为330t，约6h正常生产所需的原料煤量。e) 机械化自动化水平原料煤的卸料、配料全部实现了机械化和自动化。煤运带式输送机进入煤贮运系统PLC可编程序控制器集中显示和自动控制，并实现程序安全联锁。磨机配料系统和气化炉排渣系统进入中控室DCS，集中自动监视和控制。磨前煤仓设有料位计；磨机配煤量随时可调，并可显示配煤的累计量和瞬时流量。f) 工艺流程磨机前煤仓的原料煤经称重给煤机定量连续进入7台磨机。为防止物料在仓内起拱堵塞，设计中采取了各种防堵措施。首先要保证125、来煤的含水率（入磨前煤斗的煤含水率5%）,同时在磨机前煤斗直段和下锥部衬超高分子量聚乙烯复合板，在磨机前煤斗下设置仓壁振动器和压缩氮气清堵。每台气化炉下设制一套捞渣系统，共计6套。渣池和捞渣机连在一起，捞渣机附带小渣斗和气动阀门，由自卸汽车在渣斗下接料，并运至渣场。g) 主要生产设备的选定主要生产设备选用国内已有的并经过实践考验的先进设备，并优先选择定型的系列设备。 主要生产设备表序号设备名称主要规格单位数量备注原料贮存与准备1磨前煤斗全容积478 m3台748tX72煤称重给料机带宽800mm能力1560t/h5.5+1.5kW台73.2tX73螺旋输送机160X3000 0.75kW台73126、00kgX74螺旋输送机160X3000 0.75kW台7385kgX75袋式收尘器过滤面积33m2 3kW台7760kgX7排渣1渣池台62捞渣机能力318t/h 5.5kW台63自卸汽车载重量20t辆101.8.8 采暖、通风和空气调节1）主要设计原则 进行采暖、通风和空气调节工程设计时,遵循现行的国家及行业颁布的有关规范、规程和标准。在满足工艺生产要求的前提下,力争做到技术可靠,适应性强,节约能源。2） 设计简要说明a）采暖设计设置采暖系统的建筑物有：车间综合楼、磨煤厂房、灰水处理厂房、空分厂房和循环水泵房等。采暖热媒为P=0.46MPa的蒸汽，由厂区外管网接入，经减压后供采暖系统使用。127、凝结水回收由厂区外管网送至凝结水系统。b）通风设计通风设计根据工艺和其它专业的要求，设置局部或全面通风系统。以排除生产和贮存过程中产生的有害气体和房间的余热和粉尘等。c) 空调设计为使控制室室内的空气温度、湿度、洁净度以及有害气体含量达到仪表、设备以及人员对使用环境的要求，设置空调系统。选用单元式空调机对空气进行冷却、加热、净化、加湿等处理过程，以达到要求的室内设计参数。车间综合楼设置舒适性空调系统。室内空调设计参数：冬季 温度 1822； 夏季 温度 2428 。选用分体式空调器对空气进行冷却处理，以满足夏季室温的要求。冬季采用采暖维持室温。3) 设备表采暖、通风、空调系统设备表详见附表3。128、4) 消耗指标采暖蒸汽耗量：P=0.46MPa, 3.5t/h用电量： 380V 31.97kW220V 16.44kW1.8.9 车间化验室为保证甲醇装置连续、稳定、安全生产，需要设置车间化验室，通过分析化验，确定工业原料及产品的质量，检查工艺过程是否正常进行，从而能及时消除生产事故隐患，并能降低原料及能源消耗指标，减少次品，提高产品质量、保护关键设备，确保生产的安全运行。车间化验室根据生产的要求承担任务如下：1）甲醇装置生产所需原料、燃料、辅助材料和化学品分析；2）生产过程中的物料和产品的分析和检验；3）装置区公用工程的分析和检验。各种分析用的标准溶液及特殊指示剂制备，分析方法及操作规程，129、分析人员培训均依托全厂中央化验室。车间化验室由全厂中央化验室统一管理。分析化验室设有药品间、天平室、精密仪器室、实验室、休息室、综合组等，统一设在车间综合楼内。分析化验室建筑面积500，总定员60人。1.8.10 综合楼为了方便生产和管理，本项目界区内设置一座车间综合楼。车间综合楼设三层，总建筑面积为2592m2。一楼设一个容纳20人的会议室和化验室；二楼设主任办公室、各部门办公室、一个容纳40人的会议室和资料室；三楼是800m2大跨度控制室。1.9 装置“三废”排放1.9.1 执行的环境保护法规和标准(1) 1989年公布的中华人民共和国环境保护法； (2) 国家计委、环委（87）国环字00130、2号文，关于颁发建设项目环境保护设计规定的通知；(3) 国务院1998第253号令建设项目环境保护管理条例；(4)环境空气质量标准（GB3095-1996）；(5)地表水环境质量标准(GB3838-2002)；(6)地下水质量标准（GB/T14848-93）；(7)城市区域环境噪声标准(GB3096-93)；(8)大气污染物综合排放标准(GB16297-1996)；(9)污水综合排放标准(GB8978-1996) ；(10)工业企业厂界噪声标准(GB12348-90)；(11)工业企业噪声控制设计规范(GBJ87-85)。1.9.2 建设项目的主要污染源及污染物本拟建项目为新建一套年产180万131、吨甲醇装置。拟建项目采用火炬、生化处理等措施,使排放的废气、废水达到标准要求。主要污染物排放情况及处理方法见表“三废”排放一览表。“三废”排放一览表序号污染源名称及排放点排放量处理前特性及主要组成治理方案备注一废气1气化开工炉放空气138516Nm3/hH2、CO2、CO、H2O送火炬燃烧间断2事故放空气554064Nm3/hH2、CO2、CO、H2O、H2S、CH4送火炬燃烧间断3变换汽提尾气1516Nm3/hH2、NH3、H2O送火炬燃烧连续4低温甲醇洗废气249310Nm3/hCO2、N2高空排放连续5硫回收尾气7390Nm3/hCO2、N2、H2O和微量SO2、H2S高空排放连续6甲醇132、合成驰放气25116Nm3/hCO、H2、CO2、N2、Ar、CH4、甲醇、水送锅炉燃烧连续7甲醇膨胀气2730Nm3/hH2、CO2、CO、N2、CH4送锅炉燃烧连续二废水1气化废水123m3/hCOD:500mg/lBOD: 250mg/lSS: 200mg/lNH3-N:300mg/lPH: 89Cl-:300ppm送污水处理站连续2甲醇精馏废水23.1m3/h甲醇:40ppm用作磨煤水连续3低温甲醇洗废液4.1m3/h甲醇:125ppm用作磨煤水连续4甲醇装置废水8.2m3/h甲醇:1.11%,乙醇:1.14%,异丁醇:7.03%,其余为水含微量石腊组份用作磨煤水连续5生活污水14.5133、m3/hBOD、COD、SS和NH3-N等送污水处理站连续三废渣1气化炉粗渣（排放量为干基）31.6t/h含C 5%制渣砖原料连续2气化炉细渣（排放量为干基）6.8t/h含碳25%送锅炉燃烧连续3变换废催化剂69t/a钴钼催化剂送出厂外回收间断4甲醇合成废催化剂190t/a氧化铜、氧化锌催化剂送出厂外回收间断1.9.3 污染物治理措施1）废气气化炉开工时放空气，排放量为138516Nm3/h，全厂事故状态下排放的废气为554064Nm3/h，它们送至火炬燃烧后高空排放，这些废气正常情况不排放。变换汽提尾气，排放量为1516Nm3/h，主要含有H2、NH3、H2O，送火炬燃烧后高空排放；低温甲醇134、洗废气，排放量为171681Nm3/h，主要含有CO2、N2，进行高空排放；硫回收尾气，排放量为5089Nm3/h，主要含有CO2、N2、H2O和微量SO2、H2S，进行高空排放；甲醇合成驰放气，排放量为25116Nm3/h，主要含有CO、H2、CO2、N2、Ar、CH4、甲醇、水，送锅炉燃烧；甲醇膨胀气，排放量为2730Nm3/h，主要含有H2、CO2、CO、N2、CH4，送锅炉燃烧。磨机前煤仓顶设置除尘器。除尘下来的煤尘回落煤仓，不产生二次污染。以上各排放点排放废气的含尘浓度全部120mg/m3。2）废水气化废水来自灰水处理装置，排放量为123m3/h，主要含有COD、BOD、SS、NH3135、-N、Cl-，送污水处理站，处理达标后排放；低温甲醇洗废液，排放量为4.1m3/h，主要含有甲醇；甲醇精馏废水，排放量为23.1m3/h，主要含有甲醇；甲醇装置废水，排放量为8.1m3/h，主要含有甲醇、乙醇、异丁醇，以上这几种废液和废水均送至磨煤工序回用，不外排。生活污水排放量为14.5m3/h，经化粪池预处理后，送污水处理站处理。3）废渣气化炉粗渣排放量为31.6t/h，制渣砖原料；气化炉细渣排放量为6.8t/h，送锅炉燃烧；变化废催化剂，排放量为69t/a，甲醇合成废催化剂，排放量为190t/a，废催化剂均送出厂外回收。4）噪声生产过程中的噪声主要来自泵、压缩机等机械设备，其声级值约85136、dB(A)。设备的选取上尽量采用低噪声设备，对振动噪声较大的设备，采取必要的减振措施，如配备减振垫等；另外，对强噪声源如压缩机等均布置在封闭的厂房以降低对环境的影响。对分散的其它噪声较大的压缩机、泵等设备设置隔音罩、消声器等。1.10 装置占地面积、建筑面积本项目界区内用地面积为363800 m2（750mx450m），装置占地总面积192600m2，建筑总面积38500m2。各生产装置及单元占地面积及建筑面积如下表所示：主项名称占地面积结构形式高度层数建筑面积主项数量生产类别磨煤74x40M2钢筋砼框排架14M二层74x32M2x21套丙类气化90x50M2钢筋砼框架40M七层70x12M2137、x71套甲类灰水处理380x55M2钢筋砼框排架12M二层54x12M2x21套丙类变换125x55M2设备基础1套甲类低温甲醇洗150x50M2设备基础1套甲类硫回收150x100M2钢筋砼框架6M二层20x40M2x21套甲类甲醇精馏175x80M2钢筋砼框架12M二层72x36M2x21套甲类甲醇合成70x55M2钢筋砼框架6M单层30x15M21套甲类甲醇罐区340x180M2设备基础1套甲类空分100x70M2钢筋砼框排架28M二层48x24M2x24套乙类车间综合楼60x50M2钢筋砼框架12M三层48x18M2x31套戊类车间变配电50x30M2钢筋砼框架16M四层48x18M2138、x41套丙类循环水装置430x70M2钢筋砼框架10M单层3200M21套戊类其中：循环水又分为三个系统，一系统占地面积4700m2，泵房、加药、加氯及其他用房建筑面积720m2，吸水池容积2000m3；二系统占地面积7750m2，泵房、加药、加氯及其他用房建筑面积1050m2，吸水池容积4000m3；三系统占地面积16420m2，泵房、加药、加氯及其他用房建筑面积1370m2，吸水池容积9000m3。1.11 定员1.11.1 组织机构为简化组织体系，避免机构重叠，进一步强化统一领导和科学调度，提高工作效能，本项目为分厂编制，下设各生产车间，由分厂厂长全面负责。根据装置功能划分，车间主任负责139、各生产车间的管理工作。车间按需设置工段，由工段长负责，实行专业化生产和管理。根据生产性质和相对独立单元划分，本项目甲醇分厂设4个车间：空分车间、气化车间、净化车间、甲醇车间，水、电等由全厂动力部门统一管理和编制。1.11.2 定员配置本项目行政管理人员由全厂统一安排和调度，在此只考虑各生产部门的人员配置。生产车间均按三班操作，五班制定员，定员编制如下： 车间定员表部门管理人员生产及技术人员备 注空分车间540气化车间590净化车间545甲醇车间5120甲醇合成、压缩、精馏、罐区循环水站350归口全厂动力部门分析化验人员560巡检电工35归口全厂动力部门合计28440总计定员4681.11.3 140、人员来源及培训本项目员工全部从社会招聘。为使本项目顺利建成投产，并确保正常的生产运行，操作及维修人员需要在试运转前一年左右招聘完毕，并分别派往国内外类似工厂进行实习培训。1.12 装置投资估算1.12.1 投资估算编制说明1） 工程概况及估算内容 XXX集团XXXX煤制烯烃项目可行性研究，由XXXX化学工程公司、XXXX工程科技有限责任公司、XXXX钢铁设计研究总院三家单位共同完成。XXXX化学工程公司为总体咨询单位，XXXX工程科技有限责任公司负责气化、甲醇装置的设计，XXXX钢铁设计研究总院负责厂外工程设计。本投资估算为XXXX工程科技有限责任公司负责的气化、甲醇等主要生产项目的估算，包括141、界区内的总图、给排水、供电外线及道路照明等。主要生产装置拟向国外引进工艺技术及关键设备，其余由国内配套建设。本项目为180万吨/年甲醇装置，381688.44 万元(其中含外汇 14503.28 万美元)；其中: 设备购置费 246901.44 万元 安装工程费 64153.81 万元 建筑工程费 21026.36 万元 其它工程费 49606.83 万元 2） 编制依据a）本工程设计方案。b）XXX集团XXXX煤制烯烃项目可行性研究报告统一规定。c）中国石油化工总公司石油化工项目可行性研究投资估算编制办法d）设备价格采用制造厂询价及同类设备的订货价进行估算。 e）安装工程参考同类工程估算。f142、）建筑工程参考同类工程，采用大指标估算。g）生产装置所需外汇，根据有关资料进行估算，并根据海关总署（1997）1062号文，按免征关税和增值税考虑，所需外汇按1美元=8.3元人民币计算。引进工程编制执行石油化工工程建设引进工程概算编制办法。h） 其它费用按石油化工工程建设费用定额计算。3） 说明a）本投资估算没计算的其他费用及预备费等由总体院统一计算。b）本工程所需外汇为估算值，待合同签定后按合同调整。1.12.2 投资估算表设备一览表序号设备位号设备名称规 格型号或图号材质单位数量重量（kg）备注修改标记单重总重一气化工段 1磨煤机湿式溢流型棒磨机 Q=50000kg/h(干煤)CS台7筒体143、工作转速: 15.5r/min附: 电动机 N=950kW n=740r/min 2磨煤机出料槽3300x3000mm V=28m3CS台7 附：出料槽搅拌器， N=4kW3气化炉3200/3800mm V=25.5m3SS/CS/AS台6烧嘴、渣阀引进4煤浆槽850013500 V=700m3 CS台6 T=50 P=常压 附：煤浆槽搅拌器， N=37kW内衬耐磨涂料5添加剂槽5000x5200mm V=100m3CS台1附：添加剂槽搅拌器， N=22kWT=27 常压 内设蒸汽盘管 6锁斗2400x3200mm V=20m3CS台6T=80 P=6.5/-0.1MPa7渣池混凝土池, 钢顶144、盖CS台6L= 5800 W=3200 H=3000混凝土 T=100 P=常压8捞渣机捞渣能力：3-20t/h;刮板运行速度：0.3-3m/s组合件台6电子过载保护10S链条：22T8623MnNiCrMo64切断电流 1.2Ie附:电动机 N=7.0kW 9水洗塔3500x21300mm 筛板塔 上部设除雾板一块CS台6T=246 P=6.39MPa 10高压闪蒸罐4000x26500mmCS台3T=175 P=0.8MPa 11低压闪蒸罐3800x12500mm CS台312真空闪蒸罐3200x12500mm CS台313沉淀槽22000x4800mmCS台3附：耙式搅拌器14灰水槽16145、000x8000mm T=49.2 P=常压 CS台115压滤机给料槽2400x5900mm V=21m3 CS台216细渣压滤机板框式 处理量:25000kg/hCS台2附:电动机 N=90kW 17磨机出料槽泵输送介质：水煤浆；隔膜泵 组合件台7Q=80m3/h, H=1.3MPa, N=55kW18煤浆加压泵输送介质：水煤浆（含固60%-65%）；隔膜泵 组合件台6Q=69m3/h,H=7.88MPa,N=160kW 19激冷水泵输送介质：灰水；离心泵CS台6 Q=290m3/h, H=146m,N=220kWT=250 P入=6.4MPa (A) P出=7.5MPa (A)20灰水泵输146、送介质：灰水；离心泵 台6Q=155m3/h, H=86m, N=75kW21沉淀槽底泵输送介质：灰水；离心泵HT200台2Q=50m3/h, H=35m, N=22kW22压滤机给料泵输送介质：灰水；离心泵HT200台2Q=50m3/h, H=35m, N=22kW23水洗塔给水泵输送介质：灰水；离心泵组合件台6Q=320m3/h T=110 P入=0.1MPa (A) P出=7.4MPa (A)附:电动机 N=900kW 24脱氧水槽400010000 V=75m3 卧式罐CS台3上部填料段H=3450 1800mm 填料:38不锈钢鲍尔环SST=110 P=0.04MPa 不锈钢鲍尔环二147、变换及热回收1变换炉4200x8700mm 触媒65m316MnR台32中压蒸汽发生器F=102m2 AS台33中压蒸汽过热器F=328m2SS/CS台34低压蒸汽发生器F=837m2SS/CS台15汽提塔1500x14000mmSS台161#气液分离器2800x5440mmSS台12#气液分离器2800x5440mmSS台13#气液分离器2600x5440mmSS台14#气液分离器2000x4000mmSS台1三低温甲醇洗1酸性气体吸收塔浮阀塔 4400x67500mm09MnNiDR台32H2S浓缩塔浮阀塔 3400x61050mm09MnNiDR台33甲醇再生塔浮阀塔 3400/4800148、x22000mm16MnR台34甲醇水分离塔筛板塔 1200x23000mm16MnR台35进料分离器2400x4500mm16MnR/SS台361#循环气闪蒸罐2800x8500mm16MnDR台372#循环气闪蒸罐3000x9000mm16MnDR台38甲醇中间槽5000x10000mm V=180m316MnR台39H2S气液分离器1000x3000mm16MnR台310甲醇闪蒸罐3000x8000mm16MnDR台311原料气冷却器绕管式换热器 1900x9100mmSS台3F=1300m2121#甲醇激冷器900/1600x3000mm F=176m209MnNiDR台3132#甲醇149、激冷器1200/2000x4000mm F=435m209MnNiDR台314循环甲醇冷却器绕管式换热器 1100x10500mmSS台3合资厂制造F=642m2151#贫甲醇冷却器绕管式换热器 1300x14500mm F=1200m2SS台3162#贫甲醇冷却器绕管式换热器 1400x16700mm F=1890m2173#贫甲醇冷却器绕管式换热器1000x9000mm F=374m2 18循环气压缩机进口压力：1.85MPa 出口压力：6.0MPa组合件台3气量：3200Nm3/h, N=160kW四合成及精馏工段1甲醇合成反应器水冷管壳式反应器 4500x10000mmAS/SS台22150、甲醇合成反应器冷管式反应器 3800x6500mmAS/SS台13气包2600x5300mm V=27m3CS台14低压蒸汽发生器CS台15脱盐水预热器CS台16甲醇空冷器CS台37甲醇水冷器F=1136m2CS台18甲醇分离器3000x7000mm16MnR台19甲醇膨胀槽3000x6000mm16MnR台210甲醇合成压缩机进口压力：5.1MPa 出口压力：5.5MPa台3流量：947400Nm3/h 11预精馏塔4600x27400mm台212加压塔5100x37500mm台213常压塔7000x44500mm台214甲醇储槽28000x16250mm V=10000m3CS台4物流平衡151、表物流代号1(原煤）2（工艺水）3（氧气）4（粗水煤气）5（变换水煤气）6（未变换水煤气）组份kg/hwt%kg/hwt%Nm3/hVol%(dry)Nm3/hVol%(dry)Nm3/hVol%(dry)Nm3/hVol%(dry) CO195919.41 0.50913 105814.64 0.50913 90104.77 0.50913 H2131663.55 0.34215 71110.52 0.34215 60553.03 0.34215 CO2 53399.64 0.13877 28840.76 0.13877 24558.89 0.13877 CH4442.17 0.00115 152、238.81 0.00115 203.36 0.00115 AR524.00 0.00400 401.72 0.00104 216.97 0.00104 184.76 0.00104 N21396.02 0.00363 753.98 0.00363 642.04 0.00363 H2S1513.56 0.00393 817.46 0.00393 696.10 0.00393 COS78.00 0.00020 42.13 0.00020 35.87 0.00020 CH3OH O2130476.00 0.99600 H2O kg/h 85508.6 352523.5 190395.3 16212153、8.1 Coal kg/h223400体积流量 Nm3/h (dry)131000 100%384814 100%207835 100%176979 100%质量流量 kg/h 22340085508.6187200719348388513.68330832.68温度 252537244.5244.5244.5压力 Mpa(G) 00.58.76.246.246.24备注(含水:10.13%) 物流代号7（变换气）8（合成新鲜气）9（弛放气）10（膨胀气）11（粗甲醇）12（精甲醇）组份Nm3/hVol%(dry)Nm3/hVol%(dry)Nm3/hVol%(dry)Nm3/hVol%(dr154、y)kg/hwt%kg/hwt% CO99230.73 0.20641 99229.73 0.29515 1775.83 0.11030 186.22 0.10641 H2228304.26 0.47489 228301.97 0.67907 10948.64 0.68004 594.53 0.33973 CO2 149424.40 0.31082 6425.25 0.01911 1233.66 0.07663 668.32 0.38190 CH4441.98 0.00092 441.98 0.00131 386.27 0.02399 56.68 0.03239 AR401.50 0.0008155、4 401.50 0.00119 331.61 0.02060 44.58 0.02547 N21395.89 0.00290 1395.90 0.00415 1295.08 0.08044 98.57 0.05633 H2S1473.06 0.00306 COS77.46 0.00016 CH3OH128.90 0.00801 101.09 0.05776 145450.12 0.95531 145231.83 0.99850 O2 H2O kg/h557.9200 2.8920 2.5249 6804.88 0.04469 218.18 0.00150 Coal kg/h体积流量 Nm3/156、h (dry)480749 100%336196 100%16100 100%1750 100%100%100%质量流量 kg/h 443724.20 159934.12 8379.80 1989.66 152255.00 145450.00 温度 402040404040压力 Mpa(G) 5.45.25.20.50.50.5备注物流代号1(原煤）2（工艺水）3（氧气）4（粗水煤气）5（变换水煤气）6（未变换水煤气）7（变换气）8（合成新鲜气）9（弛放气）10（膨胀气）11（粗甲醇）12（精甲醇）组份kg/hwt%kg/hwt%Nm3/hVol%(dry)Nm3/hVol%(dry)Nm3/157、hVol%(dry)Nm3/hVol%(dry)Nm3/hVol%(dry)Nm3/hVol%(dry)Nm3/hVol%(dry)Nm3/hVol%(dry)kg/hwt%kg/hwt% CO305632.37 0.50913 165069.80 0.50913 140562.57 0.50913 154798.9779 0.2064 154797.4175 0.2952 2770.2775 0.1103 63880.3783 0.1064 H2205393.85 0.34215 110931.71 0.34215 94462.14 0.34215 356152.4206 0.4749 35158、6148.8494 0.6791 17079.7779 0.6800 203943.8092 0.3397 CO2 83302.92 0.13877 44991.30 0.13877 38311.63 0.13877 233100.6063 0.3108 10023.3279 0.0191 1924.5015 0.0766 229256.3183 0.3819 CH4689.78 0.00115 372.55 0.00115 317.24 0.00115 689.4796 0.0009 689.4853 0.0013 602.5793 0.0240 19443.9162 0.0324 AR81159、7.68 0.00400 626.68 0.00104 338.47 0.00104 288.22 0.00104 626.3326 0.0008 626.3400 0.0012 517.3110 0.0206 15291.5986 0.0255 N22177.78 0.00363 1176.21 0.00363 1001.58 0.00363 2177.5812 0.0029 2177.5863 0.0042 2020.3184 0.0804 33814.0448 0.0563 H2S2361.14 0.00393 1275.23 0.00393 1085.90 0.00393 2297.9160、654 0.0031 COS121.68 0.00020 65.72 0.00020 55.96 0.00020 120.8417 0.0002 CH3OH201.0774 0.0080 34676.0844 0.0578 226900.8381 0.9553 226560.3077 0.9985 O2203602.98 0.99600 H2O kg/h133392.6 549933.2 297014.9 252918.3 870.3498 4.9039 3.9388 10615.5578 0.0447 340.3510 0.0015 Coal kg/h343986 346930体积流量 Nm161、3/h (dry)204421 100%600306 100%324221 100%276085 100%749964 100%524463 100%25116 100%2730 100%100%100%质量流量 kg/h 343986 346930.00 133392.59 292029.81 1122175.86 606077.55 516095.75 692205.42 249495.67 13072.41 3103.85 237516.40 226900.66 温度 252537244.5244.5244.5402040404040压力 Mpa(G) 00.58.76.246.246.162、245.45.25.20.50.50.5备注(含水:10.13%)2.311421物流代号7（变换气）8（合成新鲜气）9（弛放气）10（膨胀气）11（粗甲醇）12（精甲醇）组份Nm3/hVol%(dry)Nm3/hVol%(dry)Nm3/hVol%(dry)Nm3/hVol%(dry)kg/hwt%kg/hwt% CO154798.9779 0.2064 154797.4175 0.2952 2770.2775 0.1103 290.5057 0.1064 H2356152.4206 0.4749 356148.8494 0.6791 17079.7779 0.6800 927.4653 0163、.3397 CO2 233100.6063 0.3108 10023.3279 0.0191 1924.5015 0.0766 1042.5778 0.3819 CH4689.4796 0.0009 689.4853 0.0013 602.5793 0.0240 88.4241 0.0324 AR626.3326 0.0008 626.3400 0.0012 517.3110 0.0206 69.5409 0.0255 N22177.5812 0.0029 2177.5863 0.0042 2020.3184 0.0804 153.7745 0.0563 H2S2297.9654 0.0031164、 COS120.8417 0.0002 CH3OH201.0774 0.0080 157.6947 0.0578 226900.8381 0.9553 226560.3077 0.9985 O2 H2O kg/h870.3498 4.9039 3.9388 10615.5578 0.0447 340.3510 0.0015 Coal kg/h体积流量 Nm3/h (dry)749964 100%524463 100%25116 100%2730 100%100%100%质量流量 kg/h 692205.42 249495.67 13072.41 3103.85 237516.40 226900.66 温度 402040404040压力 Mpa(G) 5.45.25.20.50.50.5备注