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1、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,3,三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（Methanol to Propylene）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：,5,6,7,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
2、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,8,2、各装置工艺流程简介,9,2.1CO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+H2OCO2+H2+2.33 KJ/mol,130.6,275t/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
3、：23.1%,冷凝液去气化,来自电厂脱盐水25,275t/h,粗合成预热器,220,2665.1MPa600t/h,260,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+SA347,12,煤气化装置来的粗煤气，气量247244.48Nm3/h，温度170，压力3
4、.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,13,2.2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
5、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
6、/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T40002AB的底部。吸收塔T40002AB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
7、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H2
8、S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/h 40,0.74MPa,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
9、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T40002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T40007。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,
10、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/h,20,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
11、醇水分离与尾气处理,21,2.3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。H2S1/2O2=S+H2O H2S+3/2O2=SO2+H2O 2H2S+SO2=3S+2H2O,23,Sulfur degassing tank,1165.5Nm3/h,Sulfur separator,Pump,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
12、，0.19MPa,CO2：66.6H2S:31.7COS:0.43,18437.1Nm3/h,240，0.15MPa,CO2：39H2S:3.155SO2:3.2COS:2.9SX:0.281,5220Nm3/h,322H2S:1.75SO2:0.874COS:0.16SX:1.32,223.4H2S:0.4SO2:0.2COS:0.16SX:0.36,17832Nm3/h130H2S:0.4SO2:0.2COS:0.16,24,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
13、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
14、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。,25,2.4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、200300的温度下合成甲醇，并将合成的粗甲醇精制成精甲醇。CO+2H2CH3OH+90.8KJ/molCO2+3H2CH3OH+H2O+49.5KJ/mol,27,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,1
15、50,循环气来自甲醇分离器CO2：3.7%；CO：3.3；H2：66.985,7.15MPa40,737051Nm3/h,240,211,261,230,209,40,548.07MPa,合成气/循环气压缩机,去PSA11602.5Nm3/h,223t/h粗甲醇去精馏单元,中压蒸汽（开车）,CH3OH：10.66,CH3OH：16.3,压缩机额定功率：38650KW额定蒸汽量：212.3t/h,28,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，经合成气压缩机C52001压缩到甲醇合成所需的压力8MPa左右。压缩后的合成气与来自循环气压缩机的
16、循环气混合后依次进入气冷甲醇反应器R52002的管程、中间换热器，合成气被加热后送到水冷甲醇反应器R52001A/B的管程。水冷甲醇反应器R52001A/B的管内装填催化剂，合成气中H2 与CO和 CO2在其中发生甲醇合成的反应，反应热由管外沸水带走。“预合成”气体再经过中间换热器换热后，进入气冷甲醇反应器R52002的壳程，R52002壳内装填催化剂，在此气体进一步反应生成甲醇。R52002的壳程底部出来的含甲醇的合成气依次经过锅炉给水预热器、空冷器和水冷却器，最终使气体冷却到大约40后进入甲醇分离器。在甲醇分离器中将未反应的气体和甲醇分离，分离器底部出来的粗甲醇被直接送到甲醇精馏装置或送到
17、粗甲醇中间储罐。为了获得较高的总转化率，分离出来的气体的一大部分通过循环气体压缩机返回到合成反应器，其余一小部分送入PSA氢回收装置回收其中的有效气体H2。,29,塔顶冷却器,回流罐,再沸器,预精馏塔,加压精馏塔,常压精馏塔,再沸器,再沸器,回流罐,回流罐,废水,高沸点,塔顶冷却器,100.2t/h去罐区,108.1t/h去罐区,228.5t/h39,1.3 t/h出界区,15.7 t/h去废水处理,30,来自合成工段或粗甲醇中间储罐的粗甲醇经过膨胀槽闪蒸出膨胀气后，送入预精馏塔T53001。在预精馏塔中剩余的溶解气体（如CO2,CH4等）和低沸副产物（主要是二甲醚和甲基甲酸盐）被脱除。除去低
18、沸杂质的甲醇从预精馏塔底部离开，并用稳定甲醇泵打入加压精馏塔T-53002。在加压精精馏塔中将近占总量45的精甲醇是从加压精馏塔中蒸馏出来的。塔顶气体在再沸器/冷凝器中冷凝，甲醇冷凝液被收集到加压精馏塔回流罐。部分精甲醇液通过加压精馏塔回流泵打到塔顶作为回流，其它精甲醇通过甲醇再冷器（加压）进一步冷却后被送到精甲醇中间储槽。剩余含有高沸副产物的甲醇从加压精馏塔塔底出来送入常压精馏塔T53003。常压精馏塔顶出来的精甲醇气体在空冷器中冷凝，并在精甲醇再冷器（常压）中进一步冷却。冷却后的精甲醇被收集到常压精馏塔回流罐，部分精甲醇用回流泵打回塔顶作为回流，其它精甲醇被送到精甲醇中间产品贮槽。常压精馏
19、塔底部的工艺废水，用工业废水泵送到界区外。,31,2.5MTP单元,32,1.总体介绍,甲醇制丙烯(MTP)工艺是德国鲁奇公司使用甲醇作为原料生产聚合物级丙烯的专利技术，该工艺同时可副产乙烯，LPG和汽油。MTP工艺包含五个工艺步骤：MTP反应部分MTP反应器再生部分水烃冷却分离部分碳氢压缩部分产品/副产品精制部分,33,丙烯47.4 万吨/年,MTP单元示意图,34,6000单元工艺方框流程图,35,主要产品指标丙烯(聚合物级)纯度(wt.)99,60%乙烯(聚合物级)纯度(wt.)99,60%,36,主要产品指标LPG 成分C2 烃 0,2%wt.C3烃 10-12%wt.C4烃 75-9
20、0%wt.C5烃 2,0%wt.总硫含量(最大)5 ppm wt.,37,主要产品指标汽油性质密度(15C)740-790 kg/m3蒸汽压(37C)0,45-0,70 bar辛烷值(研究法)90-95 RON成分烷烃和环烷烃 45-65%wt.烯烃20-25%wt.芳香烃15-30%wt.苯 1,0%wt.总硫含量 5 ppm wt.,38,39,40,2.工艺流程介绍,41,2.1反应单元(6010)工艺介绍,来自甲醇中间罐区的新鲜甲醇和由甲醇回收塔返回的循环甲醇经过一系列换热设备，加热到275。混合物料先在DME反应器中于275，1.6MPa，在氧化铝基催化剂的作用下反应生产二甲醚。之后
21、，生成的二甲醚与循环回的C2/C4/C5/C6混合进入MTP反应器(3台，2开1备)，于480，0.13MPa下，在沸石基催化剂的作用下进行反应，生成以丙烯为主要产品的各种烃类，送到下一单元气体冷却和分离单元。2CH3OHCH3OCH3(DME)+H2O+Q nCH3OCH32CnH2nnH2O+Q(N=2,3,4.),MTP反应单元6010,去气体冷却和分离单元,DME反应器,火焰加热器,MTP反应器(3台）,DME加热器,208吨/小时精甲醇,气包产生饱和中压蒸汽送管网,2751.6MPa,471.90.23MPa,387.81.55MPa,4800.13MPa,1900.12MPa,循环
22、HC208t/h,293.8,内径：11.7m切线高：17.54m估计总高：31.673m壁厚：20/22/26mm主要材质：0Cr18Ni10Ti/16MnDR设备净重：651吨其中不锈钢重：521吨填料、催化剂：524.1吨,内径：5m，切线高：10.8m，总高：17.75m，壁厚：35mm主要材质：SA204Gr.B，空重：79吨,43,2.2再生单元(6020)工艺介绍,MTP反应器经过一段时间(每台反应器运行500-600小时后需再生)的运行，在催化剂的表面会产生一定的结焦，降低了催化剂的活性，从而影响丙烯的产率。此时，需用热的再生气（装置空气和氮气）对催化剂进行再生。再生所需时间为
23、56-69小时。,44,再生单元(6020)工艺介绍,45,2.3 气体冷却和分离(6030)单元工艺介绍,由MTP反应器出来的物流经废热回收系统降到190后，首先进入预激冷塔（3台），用激冷水进行冷却至55。之后再送入激冷塔，用激冷水进行冷却，温度降至40后送至碳氢压缩单元。出激冷塔的激冷水大部分经过热量回收后循环回激冷塔，小部分送到甲醇回收塔，回收其中含有的甲醇，回收的甲醇与新鲜甲醇混合进入DME反应器。,46,预急冷塔3台,急冷塔,激冷塔预冷器,激冷水空冷器,急冷水泵,来自MTP反应器,去甲醇回收塔,去气体压缩干燥单元,气体分离单元6020,285.4608t/h1900.12MPa,3
24、19t/h550.118MPa,115t/h88.5,308.7t/h400.105 MPa,1934.62t/h500.37MPa,483t/h350.17MPa,内径：6m。估计总高：28.85m,空重：110吨壁厚：16/35/18mm。主要材质：SS316L,47,气体冷却和分离(6030)单元工艺流程简图,48,2.4 HC压缩(6040)单元工艺介绍,经激冷塔冷却分离后的MTP反应器物流温度为40，压力为0.105MPa，送入HC压缩（6040）单元。通过HC压缩机进行四级压缩，压力达2.25MPa。每级压缩后都设一水冷器和一分离器，分离冷凝下来的水份和一部份液态烃。分离出的水送到
25、激冷塔作为激冷水，分离出的烃送到四级压缩分离器，进行气烃和液烃分离，然后气烃送入气烃干燥器，液烃送入液烃干燥器分别进行干燥。,49,气体压缩和干燥单元6040,压缩机1级吸入罐,压缩机1级 分离罐,压缩机2级 分离罐,压缩机3级 分离罐,碳氢压缩机1级,碳氢压缩机2级,碳氢压缩机3级,碳氢压缩机4级,压缩机4级 分离罐,液烃干燥器,气烃干燥器,气烃去脱丙烷塔,液烃去脱丁烷塔,激冷后的烃,308.7t/h400.105MPa,0.24MPa,0.48MPa,1.03MPa,2.29MPa,HC压缩机额定功率：17889KW额定蒸汽量：205.6t/h,270.2t/h,29.9t/h402.2M
26、Pa,50,2.5产品精制(6050)单元工艺介绍,经干燥后的气烃和液烃分别送入脱丙烷塔和脱丁烷塔，在脱丁烷塔中，C4和C5进行分离，C4烃与气烃一起送入脱丙烷塔。C5烃送入脱己烷塔进行C5烃与C6烃的分离，C6以上的烃从塔底出来，经冷却后成为汽油产品。C5以下的烃从塔顶出来，经冷凝后大部分循环回MTP反应器，少部分送入汽油稳定塔进行分离。汽油稳定塔塔底产品作为汽油，塔顶蒸汽经冷凝循环回MTP反应器。脱丙烷塔塔顶蒸汽（C3）经冷凝后，送入脱乙烷塔。脱乙烷塔塔底物流送入C3分离塔进行分离，C3分离塔塔顶蒸汽经冷凝得到液态丙烯产品。脱丙烷塔底物送入萃取塔，萃取塔塔顶物与C3分离塔塔底物丙烷作为LP
27、G产品。脱乙烷塔塔顶蒸汽经脱乙烷塔压缩机加压到3.7MPa后，送到脱甲烷塔进行分离。脱甲烷塔塔顶物作为燃料气，塔底物送入C2分离塔。C2分离塔塔顶为乙烯产品，塔底物作为燃料气。,51,去汽油稳定塔,去脱乙烷塔,萃取水,去甲醇回收塔,LPG产品去罐区,脱丁烷塔,冷凝器,回流槽,回流泵,再沸器,再沸器,脱丙烷塔,冷凝器,回流槽,回流泵,萃取塔,来自气烃干燥器,来自液烃干燥器,产品精制单元,270.2t/h100，2.3MPa,29.9t/h402.2MPa,164.8t/h175.7，2.3MPa,105t/h71.6，2.27MPa,73.6t/h30，2.21MPa,3t/h40，2.1MPa
28、,96.1t/h30.4,2.15MPa,内径：4.4/6.35m，总高：52.6m壁厚：38mm,主要材质：16MnR空重：458吨,内径：4.4m,总高：89.3m壁厚：38mm材质：16MnR空重：435吨,52,回流槽,再沸器,脱乙烷塔,冷凝器,回流槽,C2分离塔,C3分离塔,产品精制单元,再沸器,再沸器,脱丙烷塔顶来气烃91.61t/h-351.92MPa,脱乙烷压缩机,丙烯产品,C3分离塔进料60.8t/h47,丙烯产品流量：温度;39.9压力：2.2MPa,丙烷50.62.282MPa,乙烯产品流量：2.9t/h温度：-32.4压力：2.56MPa,乙烷流量：0.5t/h-60.
29、30.35MPa,3.7MPa,内径：8m总高：100.5m壁厚：70/68mm主要材质：16MnR空重：1500吨,1.9MPa,53,再沸器,脱己烷塔,冷凝器,产品精制单元,回流槽,回流泵,汽油稳定塔,再沸器,汽油22.78t/h18.2万吨/年,C5、C6循环回MTP反应器流量：142.07吨/小时温度：160压力：1.65MPa,循环水,从脱丁烷塔来的液烃流量：164.8吨/小时温度：175.7压力：2.315MPa,脱己烷塔塔顶温度：87.3压力：0.405MPa,从脱己烷塔到汽油稳定塔的液烃流量：8.5吨/小时温度：73.6压力：1.98MPa,54,55,谢谢！请各位领导指导!,
