洗化厂脂肪醇与合成气装置环保治理工程项目建议

洗化厂脂肪醇与合成气装置环保治理工程项目建议书抚顺石化公司洗化厂2012年1月1一、项目名称洗化厂脂肪醇与合成气装置环保治理工程二、项目性质及类别项目性质：技术改造项目类别：环保治理项目三、项目建议编制人（或编制单位）抚顺石化公司洗化厂技术发展部四、项目背景和建设（或改造）必要性（一）项目背景1、外部背景随着人们绿色环保意识的逐渐提高和生活质量的提升，人们对生物降解性好、对皮肤刺激性小、质感柔顺的洗涤用品需求量越来越高。脂肪醇聚氧乙烯醚(醇醚AEO)作为表面活性剂产量最大的品种,可通过磺化生产醇醚硫酸盐(AES)这种液体洗涤剂(餐洗、香波等)的主要原料，也可直接用在高档洗衣粉中。随着洗涤剂品种的增加,配方技术不断发展创新,AEO的市场需求量越来大，合成脂肪醇作为AEO的原料，市场前景更是可观。根据中国洗涤剂协会2010年年终报告提供的数据显示，洗涤剂行业2010年洗涤剂用品总量为826.75万吨，其中合成洗涤剂730.07万吨，合成洗涤剂中的液体洗涤剂为337.45万吨，占液体洗涤剂的46.2%，产量比2009年增长13.09%，由此可见，液体洗涤剂的市场需求十分旺盛。国内2010年AEO生产量约为33万吨，而需求量为44万吨，因此市场对AEO需求量逐年增长，预计2011～2014年市场需求增长率为5%。合成脂肪醇作为生产AEO的主要原料，需求量随之将会逐年增加。目前由于天然脂肪醇原料价格的上涨，使得C12～14天然脂肪醇价格已创记载高价记录，这给合成脂肪醇市场提供了机会。目前合成脂肪醇生产成本11200元/吨，市场上脂肪醇价格为13000元/吨。合成脂肪醇的市场逐渐回暖，洗化厂合成脂肪醇装置开工将成为市场的需要。脂肪醇合成气装置重油造气系统和脂肪醇抽真空系统进行相应的改造，将成为当务之急。2、内部条件目前，抚顺石化公司已与天然气销售公司签订了天然气采购与输送框架协2议。天然气管道已经连接到洗化厂区域外。抚顺石化公司将对炼油结构总加工流程进行调整，对外购天然气确定了利用的基本原则，即天然气代替燃料油，替出的燃料油用于二次深加工，提高附加值。目前洗化厂加热炉燃料由燃料油改造为天然气的设计已经完成，已经完成了厂内管线的敷设。（二）项目建设必要性由于脂肪醇装置采用60年代生产技术，随着环保要求的升级，该装置真空系统产生的含醇废水和与之配套的上游合成气装置产生的炭黑水已经无法满足现在环保要求，需要对脂肪醇装置真空系统和合成气装置进行改造，以达安全环保要求。1、脂肪醇装置真空系统改造必要性洗化厂脂肪醇装置抽真空系统的冷凝方式为循环水和蒸汽、抽出物直接接触冷却方式，在脂肪醇生产过程中，热井中的循环水含有油和高碳醇乳化物，自1992年投产以来，采用简单的隔油处理，无法将油和水彻底分离，大量油品杂质随循环水周而复始，形成恶性循环。热井中循环水含有高达5000mg/l油和CODcr（见表1），循环水中含有的高碳醇乳化物，十分容易在冷却塔填料上沉积、结垢，使冷却塔效率下降，不仅加重了设备的腐蚀、结垢，还影响了传热、冷却，污染了水质和环境。另外循环水冷却塔为填料塔，填料已经老化、变形、堵塞、淤积严重，冷却效果大大降低，循环水生产负荷只有368m3/h,无法达到设计负荷460m3/h，循环水出水温度无法满足脂肪醇装置生产需要，只能靠大量补充新鲜工艺水的办法来降低循环冷却水的出水温度，在补充新鲜工艺水的同时还要排放“等量”的含油和CODcr的热水，这对污水处理场的正常生产带来冲击，造成污水超标排放，无法回用，同时对环境造成污染，浪费了大量水资源。同时真空系统经常出现抽真空蒸汽喷嘴被锈皮堵塞喉管，使装置破真空或达不到满负荷生产状态的现象。由于真空系统庞大、真空度要求高、喷嘴拆装复杂，每次出现问题处理最少需要6～12小时以上装置才能恢复正常，这一问题严重影响了正常生产，使装置物耗、能耗大幅增加。洗化厂2005年9-10月对热井和凉水塔循环水含油量的检测数据：表1热井、凉水塔油分析数据表序号时间热井（mg/l）凉水塔（mg/l）备注19月15日3348335829月16日31492517339月19日2682269049月20日4116612659月21日7610680769月22日5192471779月23日4898411789月26日56147799月27日465346109月28日960573119月29日731585129月30日6294481310月8日5474501410月9日5234401510月10日4002661610月11日4813751710月12日3402361810月13日4933291910月14日492359由上表可以看出，真空冷却循环水系统的除油效果差，热井中的水中油含量和凉水塔出口水中油含量很接近，从数百mg/L到数千mg/L，水中的污油不仅影响了水质，也污染了环境，需通过技术改造彻底解决。2、合成气装置改造必要性合成气生产装置以重油、氧气和由脱氢装置来的副产粗氢气为原料，生产羰基合成装置所需要的合成气原料。随着科学技术的进步以及安全生产的需要，该装置产生的炭黑水已经无法满足现在环保要求。用天然气取代加重油的方案实施后，将合成气装置重油造气改为用可靠的、价廉的天然气生产合成气，不但可以降低企业生产成本，提高装置本质安全，同时替出的燃料油可以进行深加工，更重要的是可以避免产生大量炭黑水，达到环保要求。五、合成气生产装置改造技术方案1、现有合成气生产装置基本情况抚顺石化公司洗涤剂化工厂现有一套以渣油为原料的合成气装置（600#），引进德国鲁奇（Lurgi）公司Shell专利技术的非催化部分氧化气化工艺流程，4生成脂肪醇合成时所需的合成气。现有的羰基合成气是为脂肪醇合成时配套的，设计能力为58750Nm3/d。以重油部分氧化法生产的粗合成气，H2/CO比近似为1，并含有4.6%的CO2与5600ppm的硫化物等杂质，满足不了脂肪醇羰基合成气H2/CO分子比为2的要求。因此，粗合成气经过脱硫粗制装置及合成气深度脱硫装置后，尚须补足由脱氢装置送来的氢气，经变压吸附分离装置提纯后，使合成气达到羰基合成装置的质量要求。其基本的化学反应是：CnHm+n/2O2nCO+m/2H2CnHm+nH2O(汽)nCO+(m/2+n)H2上述反应是在反应器中进行的。反应后的高温气体通过废热锅炉产生高压蒸气回收热量。氧化反应中由于烃裂解产生的游离碳通过两段水洗脱除。其工艺流程是：来自罐区的减压渣油通过过滤加压至7.0～10.0MPa，加热至170～210℃，经喷枪雾化喷化的反应器气化炉中。氧气予热至350℃后，在一个特殊的进料喷咀处与蒸汽混合称为气化剂，气化剂经喷咀亦喷入反应器中。减压渣油在反应器中，发生部分氧化反应，生成CO+H2。反应温度1300～1350℃，高温的粗合成气出反应器经盘管式废热锅炉发生蒸汽后，温度降至250℃。粗合成气在激冷、水洗后送入碳浆分离器，经进一步洗涤后，碳浆送至碳回收装置进行造粒。合成气送至洗气塔，进一步用水冷却，水冷系统采用闭路循环。经洗涤后的碳浆进入粒机，在机内与减压渣渍混合进行造粒后，送入震动筛上，使碳粒与水进行筛分，碳粒与渣油混合送回减压渣油贮罐，称为碳循环。原则性工艺流程图如下：蒸汽重油1粗合成气氧气2水水8910软水5碳水至回收装置1重油加热器4废热锅炉7洗气塔9冷却器2氧气加热器5急冷管8冷却器10塔底循环泵3气化炉6碳分离器图1渣油合成气生产装置工艺流程图2、改造的技术方案本次改造将现有的合成气装置600#渣油造气改造为利用天然气转化生成合成气，为最大限度地减少投资，根据对天然气转化各种工艺技术的比较，在保证装置设计能力不变的前提下，可采取将原来的渣油烧嘴改造为天然气烧嘴的技术方案。改造后的流程为：来自配气站的天然气（1.55MPa）经气液分离器后送入天然气压缩机，经压缩后（6.4MPa，180℃）进入天然气预热器，预热至250℃，然后送入气化炉的工艺烧嘴，在气化炉顶部与氧气和少量屏蔽蒸汽直接混合，进入气化炉，在炉内进行部分氧化反应，生成粗合成气。改造后的气化炉，装置的生产能力不变，更换了天然气烧嘴，炉体不做大的改动，但需要增加气化炉拱顶耐火砖厚度，同时增加天然气与氧气比值调节系统及天然气与系统的安全保护联锁，以提高装置的安全性能。3、改造内容及工艺特点本改造工程将现有6.0MPaShell渣油纯氧气化生产羰基合成气工艺流程改造为6.0MPa天然气部分氧化生产羰基合成气工艺流程，包括相应的工艺管道、阀门、电气、仪表及设备的改造等，并核算其他单元是否需要适当改动。改造中要考虑重油和天然气生产合成气由于碳氢比不同，产出的合成气氢气和一氧化碳之比应当是2:1的关系，后配氢较少甚至可以不配氢。改造的主要内容及其工艺特点是：3.1空分空分装置主要是为部分氧化工序提供氧气，正常生产时，天然气部分氧化工序要求空分装置提供的氧气为800Nm3/h，洗化厂现有空分装置的设计产氧能力为800Nm3/h，可以基本满足改造工况氧气需求，故空分装置利用现有装置，不用新增能力。3.2天然气压缩天然气压缩是新增工序，它是将来自配气站约1.55MPa的天然气压缩至天然6气部分氧化要求的6.4MPa压力。天然气压缩机采用蒸汽透平驱动的离心式压缩机机组。蒸汽透平驱动的离心式压缩机的显著特点是单机打气量大，占地面积小，运转平稳无脉冲，维修少，无需备用，出口气体不含油，蒸汽透平驱动还可减少一次能量转换的损失等优点。3.3部分氧化部分氧化工序是利用现有的渣油气化进行改造，以天然气取代渣油原料。采用天然气部分氧化技术进行改造主要更换气化烧嘴和气化炉顶部局部耐火衬里，以及增加锅炉给水加热器、碳黑水冷却器等。本次改造后的气化烧嘴采用华东理工大学和中国航天科技集团第11研究所共同研制的气化烧嘴技术。本工序的特点是：（1）对现有的合成气装置影响最小。本次改造主要更换气化烧嘴和气化炉顶部局部耐火衬里，以及增加锅炉给水加热器、碳黑水冷却器等，其它现有工序设备不需改造，都能满足改造后的要求。（2）可节省投资，缩短建设周期。由于改造集中在部分氧化工序，在现有装置的基础上变化小，新增设备少，投资低，建设工期短。（3）改造采用的气化烧嘴技术成熟可靠。华东理工大学和中国航天科技集团第11研究所是国内最成功的气化烧嘴研究机构，他们共同研制的气化烧嘴已在国内厂家中多次使用。（4）与原渣油气化流程相比，改造后的工艺流程简单，只需增加天然气预热器、锅炉给水预热器和碳黑水冷却器，取消了原复杂的渣油原料预处理过程和碳黑回收过程。（5）与以渣油原料的气化工艺相比，改造后排出的碳黑、硫化物等污染物明显减少。（6）气化炉在高温、高压下操作，为保证气化炉的安全，天然气和氧气的进料控制系统与安全联锁系统相连以便在任何主要工艺条件出现不正常时气化系统能及时、自动安全地停车。设置天然气和氧气进料的非正常工况下紧急遥控放空；设置氧/天然气比来调节控制气化炉内的温度和转化气的组成；同渣油气化一样，设有7.0MPa(A)高压氮气系统，在两个氧气切断阀间利用高压氮气在开车前和停车后建立起氮封，同时在氧气切断阀发生故障时高压氮气既可防止氧气进入气化炉又可避免转化气与氧气在管线中的混合。4、工艺技术选择7目前，以天然气生产合成气的方法有：常规的两段蒸汽转化法（外热式转化）、换热转化法和部分氧化法。部分氧化法又分为催化部分氧化和非催化部分氧化两类。下面就各种方法做简单地介绍。4.1常规的两段蒸汽转化法工艺常规的两段蒸汽转化法工艺是国内外广泛采用的方法，两段蒸汽转化法系一段炉采用蒸汽转化，二段炉用空气、富氧或纯氧转化，一段炉为体积较大的箱式炉或梯形炉，内装若干催化剂管束，管外用燃料加热以提供催化反应所需热量，二段炉内在氧气存在的条件下，对一段炉的裂解产物进行二次反应。该法投资较大，原料消耗较高，占地面积大，但本法的最大优点是可副产高压蒸汽。二段蒸汽转化工艺的典型代表是美国Kellogg公司的转化工艺。二段蒸汽转化的工艺流程是：压力为3.0MPa，水碳比（摩尔比）为3.5，510℃的天然气与水蒸汽混