大唐煤化工鲁奇三合一MTP装置工艺

1大唐煤化工项目鲁奇三合一装置工艺概况2一、三合一装置简介3Lurgi技术气体净化甲醇合成MTP专利Rectisol®OxyClaus®＋LTGT®MegaMethanol®MTP®产量合成气：18417t/dCO2气：6778t/d液态硫：116.5t/d精甲醇：5000.3t/d丙烯：1423.9t/d乙烯：69.6t/dLPG：109.1t/d汽油：546.7t/d三合一装置是指大唐国际引进德国鲁奇公司的三项专利技术：低温甲醇洗脱硫脱碳工艺、百万吨级甲醇合成工艺和甲醇制丙稀MTP工艺（MethanoltoPropylene）的总称，同时包括CO变换单元。其中甲醇制丙烯装置为目前世界上首套工业化装置4三合一装置各单元三合一装置主要负责将煤气化装置产生的粗煤气进行精制，得到的合格合成气体在甲醇合成塔中合成甲醇，同时进行精制，为丙烯生产装置提供原料。三合一装置构成如下：序号装置名称系列数主要功能一氧化碳变换工序3将粗合成气中的部分CO转化为氢气4000酸性气体脱除工序1脱除变换气中酸性气体，制得合格的甲醇合成原料气4500硫回收装置1处理含硫废气，回收硫磺，保护环境5000甲醇装置1生产甲醇，为丙烯装置提供原料6000丙烯生产装置MTP1用甲醇合成丙烯，同时通过精制，得到丙烯、乙烯，为聚丙烯装置提供原料，同时得到汽油、LPG等产品。5三合一装置所涉及的化学反应原理⑴水煤气变换CO+H2O→CO2+H2+2.33KJ/mol⑵甲醇合成CO+2H2→CH3OH+90.8KJ/molCO2+3H2→CH3OH+H2O+49.5KJ/mol⑶甲醇脱水2CH3OH→CH3OCH3+H2O+1.33KJ/mol⑷MTP反应nCH3OH→(CH2)n+nH2O+QnCH3OCH3→2CnH2n＋nH2O+Q(N=2,3,4….)⑸硫回收反应：H2S＋1/2O2=S+H2O(1)H2S+3/2O2=SO2+H2O(2)2H2S+SO2=3S+2H2O(3)6三合一装置工艺方框流程图：硫磺产品CO2H2SC3-(乙烯、丙稀)甲醇/二甲醚H2C4+(LPG、汽油)原料气CO变换低温甲醇洗压缩甲醇合成产品精馏压缩气体分离MTP反应器三塔精馏硫回收7本界区原料、产品方案粗煤气：640万吨/年甲醇：168万吨/年丙烯：47万吨/年硫磺：3.8万吨/年乙烯：2.3万吨/年LPG：3.64万吨/年汽油：18.2万吨/年二氧化碳：200万吨/年82、各装置工艺流程简介92.1CO变换单元10本单元主要的任务是利用一氧化碳和水蒸汽反应将来自煤气化单元的粗煤气中过量的一氧化碳转化成甲醇合成反应所需的大量氢气。主要反应方程式：CO+H2O→CO2+H2+2.33KJ/mol130.6℃,275t/h来自气化中压蒸汽分离器过滤器第一变换炉第二变换炉分离器一氧化碳变换工艺流程简图粗煤气来自煤气化装置247244.48Nm3/h170℃，3.8MPa（a）H2：17.2%；CO：46.4%；CO2：12%；H2O：23.1%冷凝液去气化来自电厂脱盐水25℃,275t/h粗合成预热器220℃266℃5.1MPa600t/h260℃H2：30.6%；CO：9.1%；CO:27.3%；H2O：32.2%272℃450℃330℃H2：38.8%；CO：5.9%；CO:35.1%；H2O：19.3.2%40℃变换气去低温甲醇洗装置257600Nm3/h40℃，3.4MPa（a）H2：42.5%；CO：18.5%；CO2：37.5%；H2O：3%除盐水加热器中压蒸汽过热器361℃SA387Gr.11CL.2+SA34712煤气化装置来的粗煤气，气量247244.48Nm3/h，温度170℃，压力3.8MPa。首先进入粗煤气分离器，分离出水、煤灰后再进入粗煤气过滤器，过滤一些杂质，然后进入粗煤气加热器，加热至220℃，在蒸汽混合器中配入600t/h饱和中压蒸汽，再经过粗煤气换热器加热以温度260℃进入第一变换炉，出第一变换炉后的反应气温度为450℃依次经过中压蒸汽过热器、粗煤气换热器、粗煤气加热器换热，以251.6℃进入第二变换炉。出第二变换炉的反应器以361℃依次经过废锅、第二除盐水加热器、分离器，分离出的气体以40℃,3.42MPa送到下一单元－低温甲醇洗单元。一氧化碳变换简易流程概述132.2低温甲醇洗单元14本单元主要的作用是利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度大，可以将其有选择性地吸收的特性，将来自CO变换单元的变换气中多余的CO2以及对甲醇合成催化剂有毒害作用的硫化氢等杂质脱除，使净化后的气体成为适合于甲醇合成反应所需的净煤气。本单元主要是采用一些化工单元操作，属物理过程，不涉及化学反应。15中压闪蒸塔变换气来自低温甲醇洗780242Nm3/h40℃，3.3MPaH2：42.5%；CO：18.5%；CO2：37.5%；H2S：0.43%锅炉给水氨洗塔去水处理合成气去甲醇单元甲醇洗涤塔丙稀制冷剂富CO2甲醇富H2S甲醇去再吸收塔精洗甲醇来自热再生塔去再吸收塔闪蒸汽压缩机变换气洗涤-19.9℃绕管换热器-42.6℃493934.5Nm3/h30℃，3.2MPaH2：66.99%；CO：28.9.%；CO2：2.7%；去热再生塔T-40005-23.5℃-37℃主洗甲醇来自再吸收塔-53.1℃-57.3℃-29.6℃-23.8℃16低温甲醇洗－气体洗涤来自CO变换工段的变换气（温度40℃，压力3.4Mpa(a)），首先经过一系列换热器换热后被冷却到约10℃，然后通过氨洗涤塔T40001（，用锅炉给水进行洗涤以降低其NH3和HCN含量。再经过变换气最终冷却器（绕管式）后，温度降到－19.9℃，送到并联的两台吸收塔T－40002AB的底部。吸收塔T－40002AB从下到上依次可分为预洗段、硫化氢吸收段和二氧化碳吸收段。在预洗段，变换气中微量组份如NH3和HCN等被低冷甲醇吸收。在H2S吸收段，将H2S和COS脱除，使净煤气中硫含量满足甲醇合成催化剂的要求。在CO2吸收段，将多余的CO2脱除，使净煤气中CO2的含量达到适合于甲醇合成反应所需的含量。出CO2吸收段的净煤气经过变换气最终冷却器E40003（绕管式）回收冷量后，被送到甲醇单元作为甲醇合成的原料气。来自CO2吸收段的部分含CO2甲醇和H2S吸收段富硫甲醇送入中压闪蒸塔T40003中。在此甲醇在中压下闪蒸，有价值的H2和CO闪蒸出来，再循环气压缩机（C40001）压缩后循环回变换气入口管线。17低温甲醇洗－再生部分N2冷却器再沸器精洗甲醇加压泵富H2S甲醇富CO2甲醇精洗甲醇去洗涤塔CO2产品送气化140908Nm3/h,11.7℃，0.125MPa汽提N274011.1Nm3/h40℃,0.74MPa再吸收塔热再生塔Claus气去硫回收10540.9Nm3/h,24.7℃，0.19MPa,CO2：66.6；H2S:31.7%;;COS:0.43来自尾气洗涤塔去尾气洗涤塔蒸汽加热含CO2、HS2甲醇液贫/富甲醇换热器热再生塔进料泵主洗甲醇去洗涤塔去尾气洗涤塔去尾气洗涤塔18经闪蒸塔闪蒸后的含CO2甲醇被送入再吸收塔T40004上段。在再吸收塔的上段甲醇继续被闪蒸，释放出所含的绝大部分CO2。CO2产品气离开塔后，在变换气最终冷却器E40003中被加热后，被送到气化界区作为粉煤输送的介质。同时闪蒸后的冷甲醇被送到吸收塔T－40002的CO2洗涤段作为主洗甲醇。再吸收塔同时采用低压氮气作为气提介质，来气提甲醇中的CO2，气提后含CO2的氮气被送到尾气洗涤塔T－40007。来自再吸收塔T40004底部下段的富H2S甲醇经过加热后送至热再生塔T40005。热再生塔塔顶出来的甲醇蒸气/酸气混合物通过冷却、分离后，未被冷凝的克劳斯气体在克劳斯气被送到克劳斯硫回收单元（4500单元）。从热再生塔中段出来的再生甲醇被返回吸收塔T40002AB的CO2吸收段作为精洗甲醇。低温甲醇洗－溶液再生19再沸器蒸汽加热甲醇蒸汽去热再生塔贫甲醇含水粗甲醇甲醇水塔进料泵板式换热器洗涤水泵脱盐水去废水水处理405.6kg/h,20.1℃，0.25MPa尾气放空209212.6Nm3/h,8.1℃,0.1MPa再吸收塔来尾气甲醇水塔低温甲醇洗－甲醇水分离与尾气处理尾气洗涤塔226546.8Nm3/h20热再生塔底出来的富水甲醇被导入甲醇水塔T40006。甲醇水塔顶部的甲醇蒸汽作为气提介质被送入热再生塔T40005。甲醇水塔底部产品是不纯水，经冷却后送入尾气洗涤塔T40007来洗涤来自再吸收塔的气提氮气。经过洗涤后，尾气被排放，洗涤液被送到甲醇水塔T40006回收其中含有的甲醇。低温甲醇洗－甲醇水分离与尾气处理212.3硫回收单元22本单元的主要作用是将来自低温甲醇洗的含硫气体进行处理，使之达到国家规定的排放标准，同时副产硫磺产品。H2S＋1/2O2=S+H2OH2S+3/2O2=SO2+H2O2H2S+SO2=3S+2H2O23Sulfurdegassingtank1165.5Nm3/hSulfurseparatorPump锅炉给水燃料气燃烧炉硫磺脱气池去硫磺成型锅炉给水硫磺分离器去尾气焚烧二级克劳斯反应器低压蒸汽一级克劳斯反应器废热锅炉去焚烧炉克劳斯气氧气空气低压蒸汽氧克劳斯硫回收10540.9Nm3/h,24.7℃，0.19MPa,CO2：66.6H2S:31.7COS:0.4318437.1Nm3/h,240℃，0.15MPa,CO2：39H2S:3.155SO2:3.2COS:2.9SX:0.2815220Nm3/h322℃H2S:1.75SO2:0.874COS:0.16SX:1.32223.4℃H2S:0.4SO2:0.2COS:0.16SX:0.3617832Nm3/h130℃H2S:0.4SO2:0.2COS:0.1624来自低温甲醇洗单元的酸性气体通过酸气分离器D-45001分离后进入氧克劳斯燃烧炉B-45001、燃烧室D-45002，部分H2S与空气、氧气在此反应转化为硫蒸汽。废热锅炉E-45001直接与燃烧室D-45002相连，废热锅炉将过程气冷却到约230℃并冷凝出部分硫蒸气。离开废热锅炉后的过程气依次进入一级克劳斯反应器R-45001（氧化铝催化剂）、一级硫冷凝器E-45002、预热器E-45003、二级克劳斯反应器R-45102（铝基催化剂）、二级硫冷凝器E-45004、硫分离器D-45003中，硫组分被进一步转化成单质硫。从废热锅炉E-45001、一级硫冷凝器E-45002、二级硫冷凝器E-45004和硫分离器冷凝下来的液硫送入液硫脱气单元中的硫脱气池中进行脱气，脱气后的液硫被送到硫磺成型装置。来自硫分离器的克劳斯尾气去焚烧。在焚烧室D-45006中，所有的残余的硫组分和尾气中的其它可燃物与燃料气在约800℃的温度下燃烧，焚烧后的气体送入电厂锅炉进行一步处理。252.4甲醇单元26本单元的主要作用是将来自低温洗装置的净煤气中的氢气、一氧化碳和二氧化碳在高选择性铜基催化剂存在条件下，在8.1Mpa的压力、200－300℃的温度下合成甲醇，并将合成的粗甲醇精制成精甲醇。CO+2H2→CH3OH+90.8KJ/molCO2+3H2→CH3OH+H2O+49.5KJ/mol27合成气来自低温甲醇洗CO2：2.716%；CO：28.95；H2：66.99中间换热器水冷甲醇反应器汽包中压锅炉预热器甲醇分离器气冷甲醇反应器中压蒸汽8.1MPa,150℃循环气来自甲醇分离器CO2：3.7%；CO：3.3；H2：66.985,7.15MPa40℃,737051Nm3/h240℃211℃261℃230℃209℃40℃54℃8.07MPa合成气/循环气压缩机去PSA11602.5Nm3/h223t/h粗甲醇去精馏单元中压蒸汽（开车）CH3OH：10.66CH3OH：16.3压缩机额定功率：38650KW额定蒸汽量：212.3t/h28从低温甲醇洗单元来的合成气（温度30℃，压力3.2Mpa(a)）与来自PSA氢回收装置的氢气混合后，经合成气