1、煤制天然氣項目可行性研究報告 煤制天然氣項目可行性研究報告煤制天然氣項目可行性研究報告（本文檔為 word格式，下載后可修改編輯！） TOC o 1-5 h z 1總論51.1概述51.2項目建設的目的和意義61.3項目建設和發展規劃 7項目建設范圍7研究結論和建議82市場預測112.1天然氣概述112.2國外市場分析與預測 122.3國內市場分析與預測 133生產規模及產品方案153.1生產規模和操作制度 153.2產品方案154工藝技術方案 164.1空分裝置174.2煤氣化裝置194.3 一氧化碳變換裝置224.4酸性氣體脫除裝置234.5甲烷化裝置254.6酚、氨回收裝置264.7焦油

2、、石腦油回收裝置274.8硫回收裝置284.9天然氣貯存和壓縮裝置285設備方案295.1概述295.2設計依據295.3設計標準、規范295.4非標設備主要設計原則315.5關鍵設備設計、材料的選擇原則 316自控方案356.1概述356.2控制方式356.3安全和保護措施 376.4儀表選型原則 376.5動力供應387原燃料、輔料及動力供應397.1原料和燃料供應397.2輔助材料供應 397.3水電汽供應408建廠條件和廠址選擇418.1建廠條件418.2廠址選擇439節 能449.1節能原則449.2節能新工藝、新技術 4410環境保護4510.1廠址與區域環境現狀 4510.2工程

3、執行的標準4510.3主要污染源和污染物4610.4環境保護與綜合利用措施 4610.5環境監測與環境管理4811職業安全與勞動衛生4911.1標準規范4911.2職業安全衛生的危害因素 5011.3設計中采取的安全防范措施 5311.4勞動安全衛生機構設置及人員配備情況 5412勞動定員5512.1工廠管理體制 55全廠定員56人員來源和培訓 5613項目實施計劃 5713.1項目建設周期的規劃5713.2項目實施進度規劃 5814投資估算5914.1工程概況 5914.2投資估算59編制依據59估算指標59工程稅費說明5915財務評價61基礎數據61財務分析6215.3敏感性分析6315.

4、4.結論641總論1.1概述1.1.1項目名稱和主辦單位項目名稱：某某投資控股集團煤制天然氣項目建設地址：某某自治區某某市主辦單位：某某（國際）投資控股集團有限公司企業性質：股份制企業 法人代表：羅某某1.1.2可行性研究報告編制原則（1）嚴格貫徹執行國家有關基本建設的一系列方針政策，使項目做到 切合實際、技術先進、經濟合理、安全實用。（2）本項目將充分利用項目所在地的自然資源。采取切實可行的技術 措施，節約用水，減少浪費。（3）嚴格執行國家及有關部委、當地政府頒布的有關法令法規及標準 規范，貫徹落實國家環保及安全衛生的有關政策法規，做到工程建設、環 境保護和安全衛生“三同時”。主辦單位概況某

5、某（國際）投資控股集團有限公司是從事替代能源研發、生產、銷售； 汽、柴油銷售；石油化工產品生產、銷售；投資許可經營項目：煤礦開采， 煤炭經營；石油貿易進出口業務的綜合性能源公司。公司總部設在中國北 京市。某某集團目前下設某某（國際）投資控股某某石油化工有限公司和某某 （國 際）投資控股北京石油化工有限公司，兩個全資控股公司。目前已建成的某某集團某某石油化工有限公司（下稱某某某某石化）， 位于中國某某省保定地區，占地面積 200畝，緊鄰京石高速公路，總投資5 億元人民幣，具備年產100萬噸車用清潔醇醚燃料以及10萬噸燃油添加劑 的生產能力。某某集團北京石油化工有限公司正在進行年產200萬噸醇醚燃

6、料項目的建設。2008年，集團為不斷擴大生產規模和市場占有率，全面提高企業的綜合競爭力，還將在天津、浙江、陜西選擇具備航運碼頭、鐵路專用線 等物流條件的項目建設地點，再籌建 3個石油化工公司，從事甲醇汽油的 生產銷售，同時經營汽、柴油。1.2項目建設的目的和意義發展煤制天然氣可緩解石油供應壓力、促進國家能源安全我國基礎能源格局的特點是“富煤貧油少氣”，長期以來煤炭在我國 能源結構中一直占有絕對主導地位。目前我國查明煤炭儲量為1.3萬億噸，預測煤炭總資源量為5.57萬億噸在我國一次能源的生產和消費總量中占有 率分別為76呀口 69%隨著我國國民經濟的快速發展，對能源的需求量將不 斷提高，而我國“

7、富煤貧油少氣”的能源結構特點決定了煤炭資源將在未 來很長一段時期內繼續作為能源主體被開發和利用。天然氣在工業、民用和交通運輸燃料方面與石油具有較好的可替代性。 據測算，如果在出租車和公交車行業用天然氣替代汽油，以每輛車年均行 使5萬公里計算，改裝100萬輛車每年可替代油品1 000萬噸。燃料油是 目前我國除原油以外進口量最大的石油產品，2006年，我國燃料油表觀消費量4 802萬噸，凈進口 2 874萬噸，如果40%勺工業燃料油用天然氣替代， 則可替代燃料油1 920萬噸。以氣代油可有效減輕遠期石油供應短缺和對 進口石油的依賴，緩解石油供應和運輸壓力，有利于維護我國石油供應安 全。采用潔凈煤利

8、用技術，是我國今后發展煤化工的必然趨勢目前，煤的加工轉化利用技術主要有煤制油、煤制甲醇 /二甲醚以及甲 醇制烯烴、煤制合成氣/合成天然氣等。不同利用技術的熱能有效利用率為： 煤制油(26.9%28.6%)煤制甲醇(28.4%50.4%)煤發電(40%45%)煤 制合成天然氣(53%)煤制合成氣(82.5%)。其中，煤制合成天然氣和煤制合 成氣工藝的熱能有效利用率明顯高于其他工藝的熱能有效利用率。表明， 煤制合成氣和制甲烷工藝過程具有熱能利用率高的特點，同上述熱能有效 利用率排序一致。由于煤制天然氣工藝相對簡單，與其他新興煤化工產業相比，過程產 生的廢水廢物相對較少，產生的廢物也更易于處理。同時

9、，煤制天然氣還 具有一氧化碳和氫氣合成甲烷率高以及廢熱能夠循環利用等優點。煤制甲 烷是煤清潔利用的一條新途徑，是解決我國煤炭粗放型利用的有效方式之 一，符合我國特殊能源結構的國情。煤制天然氣是對我國天然氣氣源的有效補充我國天然氣供需矛盾突出，形勢不容樂觀，專家預測我國對天然氣的 需求在2010年末將超過1000億立方米，預計到2020年，供求缺口將達到 1000億立方米，未來幾年天然氣消費量年均增長率將達到甚至超過15%針對這種情況，中國在進一步加大天然氣資源自主勘探開發力度并加快天 然氣管網建設的同時，也在沿海的遼寧、福建及廣東的地方進行進口LNG終端的布局，但目前我國規劃的十余座LNG接收

10、站中僅有少數幾家確定氣源，這種方法雖然能夠在一定程度上緩解我國天然氣的供需矛盾，但會隨 時受到LNG進口價格及地緣政治等因素的影響。依托我國豐富的煤炭資源，大力發展煤制天然氣，通過管道輸送并經 調壓配氣后進行化工和民用，不但符合煤炭清潔利用的發展方向，同時也 是天然氣供應的有效補充。（4）建設大型煤化工項目是加快地方經濟發展的需要某某市煤炭資源豐富，儲量巨大，煤質適合發展坑口電站和煤化工 產業。某某某某又是目前我國僅存的一個大草原，在發展經濟的同時必 須考慮保護好生態環境。發展40億立方米/年煤制天然氣項目，既符合 國家西部大開發和能源轉換和可持續發展的大政方針，又有利于優化能 源結構、減少環

11、境污染、提高能源效率，對快速推進某某市工業化進程， 促進地方經濟發展和創建和諧社會具有重大的現實意義。1.3項目建設和發展規劃本項目建設規模為年處理煤1273萬噸的魯奇氣化爐及下游系列產品生 產裝臵，年產天然氣40億立方米，焦油51萬噸，石腦油10萬噸，粗酚6 萬噸，硫磺10萬噸，液氨5萬噸。1.4 項目建設范圍本項目可行性研究范圍為生產裝臵、公用工程、輔助生產設施、辦公 設施及部分與生產配套的生活設施。本項目主要裝臵包括：空分裝臵、氣化裝臵、凈化裝臵、甲烷化裝臵、 鍋爐及廢水處理設施。1.5研究結論和建議1.5.1主要技術經濟指標本項目建成投產后，主要技術經濟指標見表1-1表1-1主要技術經

12、濟指標匯總表序項目名稱單位數量備注號產品及規模1天然氣104 m/a4000002焦油104 t/a513石腦油104 t/a104粗酚410 t/a65硫磺410 t/a106液氨410 t/a57年操作時間小時8000二主要原材料用量1原料煤410 t/a1272.72石灰410 t/a10三公用工程及動力消耗1燃料煤104t/a3602一次水104t/a2700四運輸量1運入量104t/a1632.72運出量104t/a209.3五宀口 疋員人1700六總占地面積1o4m200序項目名稱單位數量備注號總投資億元2201建設投資億元198.82建設期利息億元18.63鋪底流動資金萬元3.1

13、八財務評價指標1年均銷售收入萬元7740182年均銷售稅金萬元606553年均總成本費用萬元5814284年均利潤總額萬元1319345年均稅后利潤萬元989516投資利潤率%8.367投資利稅率%11.168資本金利潤率%46.269投資回收期稅刖年9.58含建設期三稅后年9.98年建設期三10內部收益率（IRR）年稅刖%11.22稅后%9.9411財務凈現值稅刖萬元448199ic=8%稅后萬元256819ic=8%1.5.2研究結論（1）產品市場前景良好，符合國家能源發展戰略和產業政策；（2）工藝技術成熟、可靠，能耗低，安全、衛生、環保等各項措施完 善；（3） 從財務分析看，所得稅前內部

14、收益率為11.22%,大于行業基準收 益率8%敏感性分析表明本項目有較好的抗風險能力；（4）增加地區和國家稅收、擴大就業崗位，拉動社會需求，促進地區社會繁榮，社會效益良好，因此本項目是可行的。1.5.3 存在的問題和建議（1）本項目氣化爐和鍋爐系統排出的爐渣量較大，而這些爐渣是建筑 修路的材料，建議進一步落實用戶，盡量實現廢渣的綜合利用。（2）本項目引進的高新技術多，應盡快與國外有關技術專利商建立聯 系，盡快落實引進技術，以保證項目進度。（3）本項目規模較大系列較多，同類設備多，制造運輸周期長。應盡 早考慮引進設備的招標，考查設備制造商制造能力、制造周期與建設計劃 進度之間的關系。煤制天然氣項

15、目可行性研究報告ii2市場預測2.1天然氣概述天然氣是從地下開采出來的一種以甲烷為主的可燃性氣體，它是埋藏在 地殼下面的生物有機體，經過漫長的地質年代和復雜的轉化過程而形成的。天然氣是一種易燃易爆氣體，和空氣混合后，溫度只要達到550 C就燃燒，在空氣中，天然氣的濃度只要達到 5-15%就會爆炸。天然氣的熱值較高，一立方米天然氣燃燒后發出的熱量是同體積的人工 煤氣（如焦爐煤氣）的兩倍多，即 35.6-41.9兆焦/立方米。天然氣通過凈 化分離和裂解、蒸汽轉化、氧化、氯化、硫化、硝化、脫氫等反應可制成 合成氨、甲醇及其加工產品（甲醛、醋酸等）、乙烯、乙炔、二氯甲烷、四 氯化碳、二硫化碳、硝基甲烷

16、等。在世界合成氨產量中，約 80%以天然氣為原料，世界甲醇生產中70%以天然氣為原料，以天然氣為原料的乙烯裝臵生產能力約占世界乙烯生產 能力的32%。因此，天然氣是理想的氣體燃料和寶貴的化工原料。表2-1天然氣性質表（0C, 1atm）組分甲烷乙烷丙烷正re畀丁烷其他婭類項 11CH*住度0. 72L361012.712. 713.45爆炸卜眼（體積）5” 02.92. 11 8LJ5L4爆炸上限（體積）15.013.09.58.4乩4& 36455104901理論燃燒溫度/弋18302020204320572057燃燒氣體所需空氣涉亦9.5423*931.0231.0238. 18Jft大火

17、焰傳播速度/（m/s）0.670. 860. (J20. 82煤制天然氣項目可行性研究報告 2.2國外市場分析與預測 221國外天然氣市場現狀煤、石油和天然氣是當今世界一次能源的三大支柱。天然氣作為一種 高效、優質、清潔能源，其用途越來越廣，需求量不斷增加。美國、日本、 俄羅斯、加拿大等作為天然氣消費大國，平均消費量都在400億立方米,其 中美國和俄羅斯位居榜首，其消費量均在總量的60%以上。美國依然是世界頭號天然氣消費大國，2005年消費量達6197億立方米， 占全世界總消費量的22%天然氣在一次能源中的比例為 24.4%。俄羅斯是 第二大天然氣消費國，2005年消費量為4321億立方米，占

18、世界總消費量的 15.1%，天然氣在一次能源中的比例高達 55.2%。英國、加拿大、德國、伊 朗、日本等國天然氣消費占世界總消費量的約3%荷蘭英國天然氣在一次能源消費中所占比例分別為 39.5% 36.9%,也處于較高的水平。亞洲地區 的日本、韓國通過大量進口液化天然氣提高了天然氣的消費量，2005年消費天然氣日本為846億立方米、韓國為342億立方米，在一次能源消費中 的比例分別為14.6% 13.6%。2.2.2國外市場預測據法國國際天然氣信息中心（Cedigaz）預測，2005- 2010年世界天然 氣消費年均增長率約為2.5%,增長率最高的地區可能是拉丁美洲、亞太、 非洲和中東地區，年

19、增長率可達 4%甚至更高。在各種促使需求量不斷增 長的因素中，發電用氣依然是推動天然氣需求增長最主要的動力。雖然歐 洲已經將建設環保型燃煤發電廠納入了計劃，但是在2010年以前不會投入使用。在美國，為滿足國內的電力需求，最近投產的新的燃氣發電廠呈現 滿負荷運轉的趨勢。在天然氣供應方面，在某些區域市場，如亞洲，天然氣供應仍將出現緊 張局面。2010年之后，世界天然氣消費增長速度有可能減緩，預計年均增 速最多不超過2.2%。國際能源機構（IEA）在世界能源展望 2006報告 中預測，到2030年，世界天然氣消費年均增長率為 2%2.3國內市場分析與預測 231國內天然氣市場現狀我國天然氣工業始于新

20、中國成立，21世紀以來得到了快速發展。儲量 穩步增長，產量快速上升，海外合作穩步推進，輸配氣系統配套發展，消 費市場逐步擴大，2007年天然氣在我國一次能源消費中的比例達到3.4 %,天然氣工業正逐步成為一個嶄新而耀眼的新型能源產業。未來隨著我國國 民經濟的快速發展和環保要求的日益提高，對清潔、高效能源的需求將越 來越大，天然氣作為優質能源，在優化我國能源消費結構、改善大氣環境、 控制溫室氣體減排方面將發揮積極且重要的作用。2007年我國天然氣消費673億立方米，與2000年相比年均增長近14% 在一次能源消費中的比例達到3.4 %。隨著西氣東輸、陜京線系統等一批長 距離輸氣管道的建成投產，消

21、費區域實現了從油氣田周邊向跨區域的發展， 消費市場已覆蓋了 29個省市區。消費結構從2000年以前的基本以化工和 油氣田生產燃料用氣為主，逐步向多元化轉變。城市燃氣已成為第一大用 氣領域，在天然氣消費中的比例達到32.4%,發電用氣比例上升8個百分點， 化工和工業燃料用氣同比則有較大幅度下降。總體上，我國天然氣工業發展已取得了長足進步，天然氣生產能力得到快速提高輸配氣系統逐步配套完善，消費市場不斷擴大，天然氣工業已步 入了高速發展軌道。2.3.2國內天然氣市場預測天然氣具有潔凈、高效、資源豐富、方便儲運等優點 ，目前，全球天然 氣消費量已高達每年2.32億立方米，占世界一次能源需求總量的 24

22、.3%2-4。隨著環保要求的日益嚴格和人們環保意識的增強，天然氣這種 潔凈能源的市場份額將不斷擴大，前景十分廣闊。2004年世界天然氣的消費增長了3.3%,最近10年的平均增長率為2.3%。除美國之外，世界其他地方的天然氣消費增長了 4%其中，俄羅斯、 中國與中東的增幅最大。近20年來，天然氣探明儲量以約5%的速度增長， 產量的增長速度也達到 3%- 3.5%。天然氣在發電、工業、民用燃料和化工 原料等領域的使用已占相當高的比重，對促進社會進步，經濟發展和人們 生活質量提高正在發揮著越來越重要的作用。近幾年我國天然氣產量如下 圖：我國近年天然氣產量2位單年擴20年-系列1圖2-1 2001 2

23、008年我國天然氣產量據中國能源發展報告預計，未來十多年里我國天然氣需求將呈爆 炸式增長，平均增速達到11%-13%到2010年，天然氣需求量將達到1000 億方，產量約800億方，缺口為200億方以上；至V 2020年，天然氣需求量 將超過2000億方，缺口達到1000億立方米。米方比億：量費消2 11我國天然氣消費量及預測1系列1o o o O o o o O 0 5 0 5圖2- 2我國天然氣消費量及預測目前，東北天然氣管網覆蓋大慶、齊齊哈爾、哈爾濱、長春、沈陽、 大連等東北主要城市，隨后延伸至北京，大慶為氣源地。本工程建設從某 某到大慶約500公里的天然氣管道，日供應天然氣 1100萬

24、立方米，為建設 東北老工業基地服務。3生產規模及產品方案3.1生產規模和操作制度3.1.1生產規模本項目設煤氣化裝臵四十五套、空分裝臵、變換工序、低溫甲醇洗裝臵、甲烷化裝臵各六套及硫回收、酚回收、氨回收裝臵各三套表3-1各主要裝臵生產能力序號裝臵名稱單臺（系列）生產 能力系列數備注1備煤530t/h（入爐煤）32煤氣化44000Nmh4540+53CC變換、冷卻218700Nm/h64低溫甲醇洗336500Nh65甲烷化220000Nh66空分裝臵345000Nn/h6透平驅動7硫回收38酚回收69氨回收33.1.2操作制度本項目建成后每天運行24小時，年操作時間為8000小時，約333天3.

25、2產品方案表3-2產品方案類別項目數量單位主產品天然氣400000丄川3 ,10 m/a副產口口焦油51410 t/a石腦油10410 t/a粗酚6410 t/a硫磺10104 t/a液氨5104 t/a年操作時間8000小時4工藝技術方案傳統的煤制天然氣工藝路線為煤氣化生產合成氣，合成氣經過甲烷化 反應生成甲烷一合成天然氣。這一傳統工藝技術成熟，計算的熱效率為 61.9%。催化蒸汽氣化技術：是EXXO公司在二十世紀七十年代開發的，用碳酸 鉀(堿過渡金屬氧化物或堿土)作為催化劑，煤與水蒸汽反應生產甲烷， 計算熱效率達到71.9%。氫氣化技術(hydrogasification):這一技術的計算

26、熱效率達到79.6%1400C需加助熔劑），氣化壓力通常為2.53.0MPa,負荷變化為75 110%碳轉化率99%液態排渣，渣中含碳1%粗煤氣中有效氣含量 90% 冷煤氣效率為7885%單爐開工率9095%目前正在開發400皿的 氣化爐（投煤量約2000噸）。該工藝的主要特點是：干煤粉進料，加壓二氧化碳輸送，連續性好， 煤種適應性廣，可以處理各種含灰燃料135%氣化溫度約14001600C, 氣化壓力3.0MPa,碳轉化率高達99%以上;產品氣體潔凈，甲烷含量極低， 煤氣中有效氣體（CO+H）90%氧耗低，與水煤漿氣化相比，氧耗低1015% 因而配套的空分裝臵投資可相應減少。上述三種工藝的優

27、點是氣化效率高，煤種適應性廣，但是主要用在化 肥或煤制甲醇、二甲醚工程，合成氣中甲烷量極少，增加了變換和甲烷化 裝臵投資，耗氧和能耗高。根據本工程的特點，煤氣化工藝宜選用 Lurgi加壓氣化工藝。422魯奇加壓氣化工藝該工藝是一種固定層塊煤氣化工藝，主要用于氣化褐煤、不粘結性或 弱粘結性的煤，采用粒度為8-50mm活性好不粘結的煙煤或褐煤為原料， 在固定床中用氧與蒸汽連續氣化生產煤氣。氣化壓力3.0MPa溫度在9001050C之間，采用固態排渣方式運行。煤氣中約含 65%(CO+H、9%勺CH4 并含C2焦油等。因此，Lurgi工藝適宜于城市煤氣或煤制天然氣的生產。 工藝特點如下：煤制備輸送簡

28、單、投資省。煤制備只需簡單的篩分，重力供料。與同規模干粉煤、水煤漿氣流床氣化相比，電耗僅是Shell氣化的1/25、Texaco 水煤漿氣化的1/13，投資僅為Shell、Texaco煤氣化的1/3。固定床煤氣化過程生成大量甲烷，其甲烷熱值占煤氣熱值的 40% 焦油約占10%只需占煤氣熱值50%勺CO H2合成甲烷。而其他氣化工藝生產 的合成氣，CO+2高達90%甲烷0.1%,與此相比，該氣化工藝的甲烷化裝臵 負荷大大減小，所以，投資省、消耗低。固定床氣化過程生成大量甲烷，在爐內放出大量熱供氣化用，因此 降低了氧的消耗，與氣流床氣化相比，用高揮發分煤，該氣化工藝氧耗僅為氣流床氣化的1/3，即空

29、分裝臵能力僅為氣流床氣化的1/3因此投資大大 節省、成本大大降低。固定床氣化為逆流床氣化過程，爐內有一個煤的干燥層，進干燥層溫度取決于煤的活性，一般在600C800C。由于爐內固體物料向下移動， 氣體自下向上，物流類似一個熱交換器進行熱的充分回收，所以氣化熱效率是各類氣化最高的(包括副產品)。因此，該技術較適合高水分、較高灰分 的劣質煤。魯奇爐主要由夾套鍋爐、煤分布器及攪拌器、爐篦及傳動裝臵、煤鎖 及灰鎖四個部分組成。4.2.3工藝流程說明粒度為45mr的原料煤加入煤斗，壓力為3.7MPa勺過熱蒸汽與純度為 8892%勺氧氣混合后，由氣化爐下部進入燃料層，在 3MP左右下進行氣化 反應生成65

30、0700C的粗煤氣，粗煤氣進入洗滌冷卻器直接冷卻到 204C, 除去灰塵、焦油、酚和氨等雜質，然后進入廢熱鍋爐，溫度降為180C，同 時副產0.55MPa勺飽和蒸汽，氣液分離后的粗煤氣送往變換工序。洗滌后的煤氣水與煤氣冷卻液匯于廢熱鍋爐底部積水槽中，大部分用 泵送至洗滌冷卻器循環使用，多余部分排至煤氣水分離裝臵。氣化爐壁設臵有夾套鍋爐，產生的中壓蒸汽經氣液分離后作為氣化劑 通入爐內，煤氣化后的殘渣含碳量小于 5%由爐篦排入灰鎖，再間歇的排 入灰渣溝，用循環的灰水將灰渣充至灰渣池經抓斗撈出裝車外運。該裝臵有以下特點：（1）氣化后灰渣采用水力排渣法充灰，操作環境優于其他排渣方法。（2）夾套水由補充

31、鍋爐水通過引射進行循環，避免了由于夾套水循環 不暢造成的夾套鼓包。（3）采用變頻惦記驅動爐篦易于調節，減少了泄壓設備頻繁故障造成 的停車。一氧化碳變換裝置由于合成氣中的CO含量較高，不符合甲烷化要求的H2與CO體積比，因 此必須通過變換反應調整。以煤為原料生產天然氣的變換工藝選擇關鍵在 于催化劑的選擇。4.3.1變換工藝選擇變換工藝流程主要根據原料種類、工藝指標要求、催化劑特性和熱能 的利用等綜合考慮。首先，應根據原料氣中 CO含量高低來確定，CO含量高 英采用中溫變換，這是因為中溫變換催化劑操作溫度范圍較寬，活性溫度 高，反應速率快，而且價廉易得，使用壽命長。其次，根據進入系統的原 料氣溫度

32、和濕含量，考慮其他的預熱和增濕，合理利用余熱。再次，將CO變換和脫除殘余co的方法結合考慮。如果允許 co殘余量較高，則僅用中 變即可，否則采用中變與低變串聯，以降低變換氣中co量。（1）加壓中溫變換流程中溫變換工藝早期采用常壓，經節能改造，現在大都采用加壓變換。加壓中溫變換工藝的主要特點是：采用低溫高活性的中變催化劑，降低了工藝對過量蒸汽的要求；采用 段間噴水冷激降溫，減少了系統的熱負荷和阻力，減小外供蒸汽流量；采 用電爐升溫，改變了燃燒爐升溫方法，操作簡單、省時、節能。（2）中溫變換串低溫變換了流程中溫變換串低溫流程是中變爐串一個低變爐，也稱中串低。在原中變爐 的后面串上一個低變爐，中變爐

33、為冷激可直接串在主換熱器后，中變爐為 中間換熱則在主換熱器后配臵一個調溫水加熱器，再串上低變爐。該法處 理簡單可隨時進行，熱量回收采用飽和熱水塔。（3）全低變工藝流程為解決中串低或中低低流程中鐵鉻系中變催化劑在低汽氣比下的過度 還原及硫中毒，開發了全部使用耐硫變換催化劑的全低變工藝，各段進口 溫度均為200C左右。在相同操作條件和工況下，其設備能力和節能效果都 比中串低、中低低好。全低變流程采用寬溫區的鉆鉬系耐硫中變催化劑進 行CO變換。全低變流程的優點是：變換系統在較低的溫度范圍內操作，有利于提 高CO平衡變換率，因為變換爐入口溫度及床層內的熱點溫度均比中變爐入 口溫度及床層內的熱點溫度低

34、100200C ;降低了蒸汽消耗；催化劑用量 減少一半，使床層阻力下降。（4）中低低工藝流程該流程是在一段鐵鉻系中溫變換催化劑后直接串二段鉆鉬系耐硫變換 催化劑，利用中溫變換的咼溫來提咼反應速率，脫除有毒雜質，利用兩端 低溫變換提高變換率，實現節能降耗。這樣充分發揮了中變和低變催化劑 的特點，阻力小、操作方便。該工程采用耐硫耐油全低變換工藝。4.3.2工藝流程說明180 C的合成氣首先進入變換爐一段，經一段催化劑層反應，溫度升至350 C左右引出，在段間換熱器中與熱水換熱，降溫后進入二段催化劑層反 應，反應后的其它在主換熱器與合成氣進氣換熱，并經水加熱器降溫后進 入三段催化劑床層，反應后氣體中

35、 CO含量降至11.5%離開變換爐。變換 氣經水加熱器回收熱量后進入冷凝器冷卻至常溫。4.4酸性氣體脫除裝置以煤為原料氣化的合成氣含有大量的硫化氫、有機硫、二氧化碳等雜 質。在甲烷化時，硫化物對催化劑的毒害是積累的。當催化劑吸收了0.5%（占催化劑質量分數）的硫時，會完全喪失活性；二氧化碳甲烷化時會比 一氧化碳消耗更多的氫氣，因此必須除去441酸性氣體流程選擇從目前國內外大型煤基天然氣裝臵所采用的脫除酸性氣體的工藝來看，低溫甲醇洗（Rectisol）和NHD或Selexol）工藝較為常見。低溫甲醇洗（Rectisol）工藝是采用冷甲醇作為溶劑脫除酸性氣體的物 理吸收方法，是由德國林德公司和魯奇

36、公司聯合開發的一種有效的氣體凈 化工藝。該技術成熟可靠，可將 H2S脫至小于O.lppm。而且溶劑循環量小, 溶劑價格便宜，能耗和操作費用較低。該法缺點是在低溫下操作，要求采 用低溫材料，投資較咼。NHD或 Selexol）亦屬物理吸收，對 CO、H2S等均有較強的吸收能力， 但只能將H2S脫至小于1ppm對COS吸收能力較差，需另加有機硫水解和 精脫硫裝臵。為使脫碳尾氣符合環保排放要求，須將脫硫和脫碳分開，流 程復雜。另外其溶劑吸收能力比甲醇低，因而溶劑循環量大，充填量大， 且溶劑價格昂貴，操作費用較高。該法的優點在非低溫下操作，可采用普 通碳鋼材料，投資較低。本項目酸性氣體脫除采用低溫甲醇

37、洗工藝。4.4.2工藝流程說明在合成氣凈化中，有兩種典型的低溫甲醇洗流程，即兩步法和一步法。 兩步法用于變換使用不耐硫催化劑的場合，在變換之前必須先脫硫，變換 之后再脫CO,因此形成前后兩步：第一吸收塔主要進行脫硫，第二吸收塔 主要進行脫碳。一步法即同時脫除合成氣中的硫化氫和二氧化碳的流程。 本項目采用一步法流程，主要包括進料氣的預冷、HS/CO的脫除、富液的膨脹閃蒸、H2S的濃縮、合成氣的加熱、甲醇的再生、甲醇-水分離等過程, 流程說明如下：由變換工序來的原料氣溫度為 40 C左右，向原料氣中噴入少量甲醇， 然后經換熱器被冷卻到-9 C,在水分離器中分離出甲醇水溶液，由洗滌塔 底部進入塔內。

38、洗滌塔分為上塔河下塔兩部分，上塔又分為上、中、下三 段。貧甲醇溶液經水冷器、冷卻器冷卻到-57 C,進入洗滌塔上塔的上段與 塔內上升的氣體逆流接觸，氣體中殘存的 S和CO被吸收，凈化后的氣體 進入甲烷化工序。溶液吸收酸性氣體后，熔解熱使上段甲醇溫度升高到 -20 C,經中間冷卻器冷卻至-40 C進入上塔的中段，再經冷卻降溫后送至 上塔的下端。大部分的CO在上塔的中段和下段被吸收，因此中段和下段由 被稱為吸收段。下段吸收后的溶液分為兩路，一路去膨脹閃蒸，另一路進入下塔。下 塔主要用來脫硫，由于H2S的溶解度大于CO的溶解度，硫組分含量也低于 CO,因此只需一部分甲醇液進入下塔吸收 HS和COS上

39、塔底部排出的甲醇溶液為-11C,其中約51%經冷卻至-32 C,減壓至 2.3MPa后進入第二閃蒸槽，逸出氫和少量的二氧化碳；其余約49%的甲醇溶液從下塔底部排出，經冷卻至-32 C,減壓至2.3MPa后進入第一閃蒸槽， 解吸出氫和少量的二氧化碳。來自第二閃蒸槽的甲醇溶液送至 CO解吸塔頂部，解吸出大部分 CO; 來自第一閃蒸槽的甲醇溶液，降壓至 0.23MPa送至CO解吸塔中部，解吸 出CO和HbS。其中HS被上段來的甲醇溶液吸收。甲醇溶液減壓后進入H2S濃縮塔，H2S在氣提氮氣和塔頂回流的作用下得到回收。在再生塔內甲醇中 溶解的CO和H2S完全解吸出來，經冷卻器和氨冷器降溫至-27 C,使

40、甲醇蒸 汽冷凝下來并進行氣液分離。分離出的氣體中H2S和COS的含量為27%左右， 經冷卻換熱后進入硫磺回收工序。4.5甲烷化裝置甲烷化是在催化劑的作用下，CO CO與H反應生成甲烷。上述反應是 強放熱反應，在較低溫度下，平衡常數很大。一氧化碳、二氧化碳加氫生成甲烷的反應：C0 + 3H2 TCH + H2O + QC0 + 4H2 tCH + 2H2O + Q由于甲烷化是體積減小的反應，提咼壓力對反應有利。壓力提咼，反 應物組份分壓提高，可以加快反應速度，甲烷化反應壓力控制在1.02.7MP&雖然提高溫度也可以提高甲烷化反應速度，由于反應是強放熱反 應，溫度太高對化學平衡不利。當溫度超過 5

41、00C時，反應平衡常數迅速減 小。甲烷化反應溫度通常控制在 200400 C之間。中熱值煤氣甲烷化后，可將煤氣中有毒的CO氣體組分轉化為無毒的CH 氣體,不僅在燃用時更加安全可靠，而且可成倍地提高煤氣熱值，相應提高 了長輸管道和城市輸配管網的輸氣能力，節約了制氣和輸氣成本。工藝流程如下：粗煤氣經煤氣水冷卻、煤氣凈化工序后，脫除其中的CQ HS組分，剩余的H、CO氣體組分部分進入串聯為三級的甲烷化反應器中，在鎳系列 催化劑的存在下，進行甲烷化合成反應。進入第一、二級甲烷化反應器煤氣反應后的溫升為500600C。用熱交換器、廢熱鍋爐回收其反應熱，副產飽和蒸氣后，煤氣溫度降為約200C , 再進入第

42、三級甲烷化反應器反應。用熱交換器再次取走反應熱，并在工藝上米取措施控制其甲烷化反應速度，防止甲烷化反應器產生積碳現象。第三級 甲烷化反應器出口的甲烷化煤氣其 CH4的組分約95%,熱值與天然氣大致相 當,二者可用長輸管道并網對接。中熱值煤氣甲烷化反應是強放熱反應，資料顯示1 Nrm的CO氣體甲烷化， 約可放出92 MJ的熱量，1 “帛的1%的CC氣體甲烷化的絕熱反應溫升約72C。 因此,回收中熱值煤氣的甲烷化反應中反應熱的熱交換設備是極其重要的。4.6酚、氨回收裝置魯奇加壓氣化由于氣化溫度所限，煤氣中含有焦油、酚等物質，這些 物質的存在會造成設備堵塞、催化劑失活影響后序生產，同時，這些物質 也

43、是寶貴的化工原料，所以要將其回收利用。4.6.1工藝流程選擇碎煤加壓氣化廢水中總酚（單元酚與多元酚的總和）含量因氣化原料 煤種的不同而差異較大，氣化煤種越年輕，其廢水中總酚量越高。酚回收 的工藝、流程選擇主要根據廢水中總酚含量而定。據有關資料介紹及相關 工藝裝臵經驗，當中總酚含量大于 2000mg/L時，采用溶劑萃取法對酚加以 回收，有一定的經濟性；當廢水中總酚含量小于2000mg/L時，用溶劑萃取回收難度較大，一般采用活性炭吸附、焚燒、再生進行處理，以滿足生化 處理裝臵的要求。由于本項目煤種較年輕，故采用溶劑萃取脫酚。煤加壓氣化廢水的氨大部分以游離氨的形態存在，一般占90%以上,其它以固定氨

44、形態存在。所以廢水中的氨的回收一般以蒸汽汽提精餾為主。 從廢水中汽提回收氨一般有兩種方法：直接從脫除酸性氣體后的水中汽 提氨，該方法用于廢水中酚含量較低，脫酚過程對氨不產生影響的流程。 廢水經萃取脫酚后，在精餾回收廢水中萃取劑的過程中取出氨含量較高 的餾分再進行汽提氨，該方法用于廢水中酚含量較高，采用溶劑萃取脫酚 的流程。本項目采用第二種方法。4.6.2工藝流程說明由煤氣水分離裝臵來的煤氣水，先經脫酸塔去除CO、HtS等后進入萃取塔，在萃取塔內酚水與二異丙基醚逆流接觸，使酚均勻分散最大限度地溶解于醚中，萃取了酚的大部分醚與水靠比重分離，醚酚混合物從塔頂引出 送往酚塔進行蒸餾分離，得到粗酚及醚,

45、醚再返回萃取塔循環使用。萃取塔 底部含少量酚和氨的稀酚水進入水塔，由水塔底部再沸器加熱至105C ,在第12、13塊塔盤、9598C時將氨蒸出，氨水被洗滌吸收后送到氨回收裝 臵。蒸汽繼續上升至塔頂，65 C時水中的少量醚被蒸出。塔底含少量酚氨 的工藝污水送至生化處理裝臵處理。氨回收工藝主要包括三個步驟：汽提、提純、精餾。含氨廢水預熱到85C進入汽提塔上部，汽提塔釜液用低壓蒸汽間接加 熱，對氨進行汽提，經汽提后的塔釜廢水冷卻后送往生化處理，汽提出的 氨蒸汽由塔頂引出經冷卻部分冷凝后，氨水回流到汽提塔，氨氣進入提純 塔。該塔由三部分組成：上提純段、中部吸收反應段、下部剩余氨汽提段。 少量酸性氣體在

46、塔中分離，以 NUCQ-H2O的形式從塔底排出，返回酚回收 的脫酸氣塔進行酸性氣脫除，提純塔頂部凈化后的氨氣進入吸收塔中被水 吸收成為25%勺氨水。一部分氨水作為提純塔的回流液， 其余氨水經泵加壓 并加熱至130C后送至氨精餾塔。氨精餾塔頂氣氨（純度達 99.9%）進入氨 冷凝器中被冷凝，一部分作為氨精餾塔的回流液，其余作為產品液氨送至 氨儲槽中。4.7焦油、石腦油回收裝置魯奇加壓氣化是在3.1MPa的壓力下，用3.8MPa的蒸汽和99%勺氧氣作 為氣化劑，氣化550mm的塊煤制得粗煤氣，在氣化過程中，煤中的輕質 組分轉化為焦油、酚、氨等物質與煤氣同時產生，在煤氣的洗滌、冷卻、 凈化過程中，大

47、部分變為液態進入煤氣水中。魯奇碎煤加壓氣化為固定床 氣化，爐頂操作溫度低，煤氣中含有較多的焦油、酚等有機物。由氣化裝臵來的含塵煤氣水與煤氣冷卻裝臵來的含焦油煤氣水混合， 經換熱后進入含塵煤氣水膨脹器，膨脹出的氣體去硫回收裝臵，煤氣水靠 重力進入初焦油分離器分離出含塵焦油和純焦油。由煤氣冷卻裝臵來的含 油煤氣水和煤氣凈化裝臵來的煤氣水，經換熱后進入煤氣水膨脹器，膨脹 出的氣體去硫回收裝臵，煤氣水靠重力流入油分離器 ，分離出石腦油。分離 了焦油和石腦油的煤氣水混合后進入最終油分離器，經過焦炭濾框、斜板 沉淀后，再通過雙介質過濾器進一步除去懸浮固體、焦油和油后，進入煤 氣水貯槽，送酚氨回收裝臵進一步

48、處理。4.8硫回收裝置來自低溫甲醇洗和煤氣水膨脹器的酸性氣進氣液分離罐分離出夾帶的 液體后，氣體經控制閥調節分別進入H2S鍋爐和克勞斯反應器一段。酸性氣 在HS鍋爐內和來自羅茨鼓鳳機的空氣進行燃燒反應生成SQ對于燃燒反應中空氣流量的控制，是同時通過進口酸性氣的H2S成分分析和最終冷凝器 出口尾氣中的H2S成分分析來實現，并且相應地比例控制燃料氣的流量。部分酸性氣經燃燒反應后成為含 SO的氣體，與來自造氣車間的含 H2S 的氣體一起進入克勞斯反應器一段進行催化反應生成氣態硫磺。一段反應 后的酸性氣通過H2S鍋爐內的換熱器冷卻，冷卻產生的液相硫磺自流至液封 槽。氣體則通過第一酸氣加熱器的中壓蒸汽間

49、壁予熱，加熱后的氣體進入 克勞斯反應器二段內再進行催化反應生成氣態硫磺， 氣體再經過H2S鍋爐內 的換熱器冷卻，冷卻產生的液體硫磺去液封槽，氣體則通過第二酸氣加熱 器的中壓蒸汽予熱，加熱后的氣體進入克勞斯反應器三段內進行催化反應， 反應完成后的尾氣經最終冷凝器冷卻后進入尾氣堿洗處理系統，在最終冷 凝器冷凝下來的液相硫磺自流至液封槽。反應產物硫磺經液封流入硫磺池，再經硫磺泵送至硫固化冷卻器冷卻 成固體硫磺。反應后的尾氣由于不能達標排放，需要經過尾氣堿洗處理。尾氣洗滌 采用兩級洗滌，分別通過文丘里洗滌器I、文丘里洗滌器H實現。洗滌后 的尾氣經廢氣分離器分離出夾帶的液體后至煙囪高空排放。洗滌液采用

50、NaOH溶液，由文丘里循環泵循環噴淋。洗滌液的 PH值是通過PH值分析來 控制補充的堿液量，補充的堿液通過堿液補充泵提供。4.9天然氣貯存和壓縮裝置經過冷卻和分離出冷凝液的甲烷氣進入儲氣罐，然后通過壓縮機加壓 向外輸送。儲氣罐的作用實現是使甲烷中的冷凝液充分析出，減少管道阻 力和腐蝕，另外作為生產過程的緩沖手段，調節系統壓力。壓縮機可選用往復式或離心式。目前，往復式壓縮機的最大功率可達 10000kW 效率為86%90%。離心式壓縮機的最大功率已超過 25000kW, 輸氣量可達300400萬用/h,效率為80 %84%。由于大型輸氣管道普 遍向大排量、高揚程發展，因而離心式壓縮機正逐漸取代往

51、復式壓縮機的 主導地位。本項目采用離心式壓縮機。5設備方案5.1概述本項目的設備設計包括：煤氣化、甲烷化、硫回收、空分、冷凍站等裝 臵中的容器、換熱器、塔器、工業爐等非標設備設計。裝臵中的主要工藝介質有碎煤、煤氣、變換氣、天然氣、工藝冷凝液、 焦油、石腦油、粗酚、氨氣、硫磺等，其中煤氣、變換氣、天然氣、焦油、 石腦油、氨氣為爆炸危險介質，粗酚為有毒介質。國內設計水平和經驗及設備制造、加工能力，可以滿足本項目的大部分 設備設計和制造要求。裝臵的大型化導致超大型設備的出現，運輸困難問 題比較突出，根據類似項目經驗，可考慮在現場設臵大型設備組裝廠，設 備分段、分片運至工程現場進行組裝。5.2設計依據

52、本項目化工設備的設計主要依據為：項目的工程設計規定；各裝臵化工 設備的工藝條件；采用國外專利技術的，專利商提供的工藝包或基礎設計； 引進的關鍵設備或關鍵設備內件的設備設計條件、圖紙、標準、規定和設 計說明等。5.3設計標準、規范非標設備部分設計、制造、檢驗及驗收主要應遵守下列標準、規范、規 程及規定：壓力容器安全技術監察規程(1999年版)鋼制壓力容器管殼式換熱器鋼制塔式容器鋼制焊接常壓容器鋼制球形儲罐鋼制壓力容器焊接規程(JB/T4709-2000)鋼制壓力容器焊接工藝評定鋼制壓力容器產品焊接試板的力學性能檢驗(GB150-1998(GB151-1999(JB4710-92)(JB/T473

53、5-1997)(GB12337-1998(JB4708-2000)(JB4744-2000)壓力容器無損檢測壓力容器用鋼鍛件(JB4730-1994)(JB472628-2000)壓力容器中化學介質毒性危害和爆炸危險程度分類(HG20660-2000鋼制化工容器設計基礎規定鋼制化工容器材料選用規定鋼制化工容器強度計算規定鋼制化工容器結構設計規定鋼制化工容器制造技術要求鋼制低溫壓力容器技術規定機械攪拌設備鋼制壓力容器分析設計標準(JB4732-1995)壓力容器法蘭(TB/T470007-2000)鋼制管法蘭、墊片、緊固件(HG2059220635-97碳素鋼、低合金鋼制人孔、手孔(HG2151

54、421535-95)不銹鋼人、(HG2159421604-1999鋼制壓力容器用封頭(HG20580-1998(HG20581-1998(HG20582-1998(HG20583-1998(HG20584-1998(HG20585-1998(HG/T25569-94)手孑L(TB/T4746-2002 )工業爐設計、制造、檢驗及驗收主要還應遵守下列標準、規范、規程 及規定：化學工業爐受壓組件強度計算設計規定(HG/T20589-96)化學工業爐燃料燃燒計算設計規定化學工業爐結構設計規定化學工業爐耐火、隔熱材料設計選用規定化學工業爐金屬材料設計選用規定(HGJ39-90(HG20541-92(H

55、GJ40-90HGJ41-90 )石油化工工程高溫管道焊接規程化學工業爐砌筑技術條件工業爐砌筑工程質量檢驗評定標準(SH3523-92)(HG20543-92(GB50309-92化學工業爐結構安裝技術條件(HG20544-92化學工業爐受壓元件制造技術條件(HG20545-92當上述標準、規范、規程及規定之間有抵觸時，一般應按要求嚴者執 行，或按設計圖樣及設計技術要求的規定執行。5.4非標設備主要設計原則工程中非標設備的設計、制造在充分考慮技術的安全性、可靠性與經濟 性的基礎上，應盡量立足于國內，國內制造加工使用尚不成熟的設備和材 料米用引進。遵循的標準、規范見5.3節，總體原則為按國內的法

56、規標準規范進行設 計，在國內無相應的標準規范時，參考國際通用標準規范進行設計。壓力容器產品設計、制造應符合相應最新的國家標準、行業標準或企業 標準的要求。進口壓力容器的國外制造企業必須取得中國國家質量監督檢驗檢疫總 局頒發的安全質量許可證書。進口壓力容器應按進出口壓力容器安全性 能監督管理辦法進行安全性能的監督檢查。設備材料的選用應從容器的使用條件(設計溫度、設計壓力、介質腐蝕 性和操作特點等)，材料的焊接性能、容器的制造工藝性能、以及經濟合理 性等幾個方面來綜合進行考慮，優先采用國產、質量穩定、便于加工、經 濟合理的材料，使設計制造的設備安全可靠、投資較低。5.5關鍵設備設計、材料的選擇原則

57、設備主要元件材料主要按照工藝條件及專利商文件確定，設備專業對其 進行確認。材料的選擇必須符合 GB150-1998鋼制壓力容器、HG20581-1998鋼 制化工容器材料選用規定和SH3075-95石油化工鋼制壓力容器材料選用 標準的有關規定。容器的材料應根據其壓力、溫度、介質特性以及環境條件等來選擇，既 要考慮材料的可靠性，同時又要考慮其經濟合理性。5.5.1主要設備一覽表表51主要設備一覽表序號設備名稱規格及型號單位數量備注1空壓機/增壓 機蒸汽透平臺62氮壓機蒸汽透平臺63空冷塔套64純化系統套65透平膨脹機組臺126分餾塔臺67液氧泵臺128液氮泵臺129制氬系統套610液氬泵臺121

58、1低變爐 3400 X 4400臺1212飽和熱水塔臺613熱水洗滌塔臺614變脫塔臺615變脫泵臺1216熱水洗滌泵臺1217熱水循環泵臺1218變換氣分離器臺619煤氣水分離器臺620變換氣水冷器臺621脫熱水預熱器臺622段間冷卻器臺623煤氣換熱器臺1624電加熱器臺625煤氣冷卻器臺626第一水加熱器臺627第二水加熱器臺628增濕器臺629蒸汽噴射器臺330甲醇洗滌塔浮閥塔 2050/2600 X 63000 t=-70/50 CP=5.8MPa臺331二氧化碳汽提 塔浮閥塔 2050/5000 X 63000 t=-70/50 C P=0.4MPa臺332硫化氫濃縮塔浮閥塔 31

59、00/4900 X 63000 t=-70/50 CP=0.3MPa臺333甲醇/水分離 塔篩板塔 1000/2800 X 63000t=170 CP=0.4MPa臺334甲醇再生塔浮閥塔 2100/2700 t=120/170 C P=0.4MPa臺335原料氣冷卻塔纏繞式F=1750rm臺336循環甲醇冷卻 塔纏繞式F=1550rm臺337貧甲醇冷卻器1#纏繞式F=120rm臺338貧甲醇泵離心式Q=290ri/h臺6+339硫化氫鍋爐F=95m, t=190 C ,P=0.8MPa臺340硫磺切片機Q=800kg/h臺341硫固化冷卻器臺342硫磺池臺343硫磺泵臺644分離器臺345克

60、勞斯反應器臺346羅茨鼓風機臺P 347冷凝器臺48脫酸塔臺349萃取塔臺350蒸氨塔臺351精餾塔臺352儲氣罐臺253天然氣壓縮機臺254焦油槽V=5000/臺455粗酚槽V=2000m臺156液氨槽V=2000m臺157中油槽3V=2000rm臺26自控方案6.1概述本項目為某某投資控股集團煤制天然氣項目可行性研究，研究范圍包 括空分裝臵、煤氣化裝臵、變換裝臵、硫回收裝臵、甲烷化裝臵、壓縮裝 臵以及與工藝生產裝臵相配套的公用工程部分的儀表及控制系統。6.2控制方式本著“技術先進、經濟合理、運行可靠、操作方便”的原則，根據工藝裝臵的生產規模、流程特點、工藝操作要求，并參考國內外類似裝臵的自