60万吨煤制烯烃项目可研2(1)

WECxxxx公司60万吨/年烯烃项目•可行性研究报告第九章环境保护9-1第三章产品方案和生产规模3.1产品方案新疆库车广汇新能源开发有限公司拟充分利用新疆南部阿克苏地区丰富的天然气和煤炭资源，在库车石化工业园规划建设年产60万吨烯烃项目。本项目的终端产品为：聚乙烯和聚丙烯，聚乙烯和聚丙烯的生产能力分配可根据市场行情进行调节。本项目的副产品为：丁烯和硫磺3.2生产规模3.2.1生产规模本项目以天然气和煤为原料，采用一段蒸汽转化工艺、SHELL干煤粉气化工艺、LURGI甲醇合成、大连化物所DMTO工艺、BASELL的SPHERIPOL和DOW的UNIPOL工艺，装置的生产能力均可实现大型化生产，除煤气化及配套的空分、CO变换按两个系列设计外，其它装置按一个系列设计。本项目主导产品为聚乙烯和聚丙烯，生产规模总能力为60万吨/年，暂定聚乙烯和聚丙烯的产品比例为1：1，各30万吨/年，实际生产中将根据市场情况调整聚乙烯和聚丙烯的比例以及产品牌号。本项目副产品规模：丁烯：10万吨/年硫磺：1.02万吨/年3.2.2操作制度本项目建成后每天运行24小时，年操作8000小时。WECxxxx公司60万吨/年烯烃项目•可行性研究报告第九章环境保护9-2第四章总工艺流程和装置组成4.1原料路线的选择聚乙烯和聚丙烯是世界上重要的两个塑料产品，市场需求量大。由于当今聚乙烯和聚丙烯的生产主要由石油加工而来，因此其市场价格跟随石油价格而波动，其生产成本也在升高，市场价格高居不下，国内由于石油价格与国际接轨后生产成本也在升高。为了满足日益增长的市场需求，减少对石油的依赖，国际上开发出了由甲醇生产烯烃的工艺技术，从而使得天然气、煤或其它含有氢和一氧化碳的气体等作为原料生产甲醇进而生产出烯烃产品成为可能。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WECxxxx公司60万吨/年烯烃项目•可行性研究报告第九章环境保护9-3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：WECxxxx公司60万吨/年烯烃项目•可行性研究报告第九章环境保护9-4序号装置名称主要功能1煤气化装置采用干煤粉气化技术制取煤气（CO+H2）1.1原料煤预干燥工序热风炉技术驱除原料煤中部分水分1.2磨煤工序完成磨煤与煤的干燥，为气化炉提供合格干煤粉1.3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：序号装置名称主要功能1甲醇装置生产甲醇，为丙烯装置提供原料1.1压缩工序用于合成气和循环气升压至甲醇合成压力1.2合成工序生产粗甲醇1.3氢回收工序回收甲醇合成弛放气中的有效气体1.4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）甲醇制烯烃部分序号装置名称主要功能1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2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WECxxxx公司60万吨/年烯烃项目•可行性研究报告第九章环境保护9-5丁烯，以及其他副产品（5）烯烃聚合部分序号装置名称主要功能1聚乙烯装置PE乙烯聚合，生产最终产品聚乙烯2聚丙烯装置PP丙烯聚合，生产最终产品聚丙烯（6）公用工程和辅助设施部分序号装置名称主要功能1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2供配电为所有装置提供供配电服务3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4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WECxxxx公司60万吨/年烯烃项目•可行性研究报告第九章环境保护9-616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：序号装置名称工艺技术1天然气转化装置1.1天然气压缩工序蒸汽透平驱动离心式压缩机1.2天然气脱硫工序钴钼加氢转化有机硫，氧化锌脱除无机硫1.3天然气转化工序一段蒸汽转化工艺2空分装置内增压流程3煤气化装置3.1原料煤预干燥工序管式低温干燥工艺3.2磨煤工序辊盘中速磨，热风闭路循环粉煤干燥工艺3.3煤加压输送工序以CO2为输送介质的密相输送工艺3.4煤气化工序SHELL干煤粉加压气化工艺4净化装置将煤气化装置生产的粗煤气制成合格的合成气4.1CO变换工序耐硫宽温变换4.2酸性气体脱除工序低温甲醇洗酸性气体脱除4.3冷冻工序丙烯制冷技术5甲醇装置5.1压缩工序蒸汽透平驱动离心式压缩机5.2合成工序LURGI甲醇合成工艺5.3氢回收工序PSA变压吸附工艺5.4精馏工序三塔精馏+甲醇回收塔工艺5.5中间罐区工序常压固定罐6甲醇制烯烃装置大连化物所DMTO工艺WECxxxx公司60万吨/年烯烃项目•可行性研究报告第九章环境保护9-77聚乙烯装置PPBasell的Spheripol工艺8聚丙烯装置PPDow的Unipol工艺9硫回收装置三级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５公里的原料天然气７MPa（G）、25℃进入天然气压缩机，经压缩后约2.9MPa（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度达到370℃后去天然气脱硫工序，脱硫后的天然气与4.2MPa（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WECxxxx公司60万吨/年烯烃项目•可行性研究报告第九章环境保护9-8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