兰炭生产煤气净化及化产回收炭化煤气制甲醇焦油加氢粗苯加氢多联产示范建设项目总体概况.doc
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1、兰炭生产煤气净化及化产回收炭化煤气制甲醇焦油加氢粗苯加氢多联产示范建设项目总体概况1.1 建设单位简介:略1.2 建设项目概况X市XX地区煤炭资源丰富,自治区政府在二十一世纪初已做出重大决策,规划用17年左右时间,投资约3000亿元建设XX大型能源重化工基地。2008年国务院在关于进一步促进X市经济社会发展的若干意见中,明确XX化工基地,列入国家级重点开发区,要求高起点、高水平地把XX建设成国家重要的大型煤炭基地,煤化工产业基地,“西电东送”火电基地和循环经济试验区。自治区政府根据国务院的意见,调整部署,计划在XX建设煤炭、电力、煤化工三大支撑产业可持续发展的能源化工基地。XX石化集团审时度势
2、,紧紧抓住X市经济将全面腾飞的大好时机,以科学发展观为指导方针,在不断加强自身炼油强项的基础上,拓展能源领域,决定以XX丰富的煤资源为依托,开创XX集团在煤化工领域的新局面,做出在XX地区筹建XX临河园区总体的规划。该公司领导在深入调研的基础上,在临河园区决定建设90万t/a兰炭多联产项目,以单一煤种为原料,选择国内先进的煤气熄焦技术直立式炭化炉装置生产兰炭和回收焦油、炭化煤气。炭化煤气经净化处理副产硫铵、粗苯、硫膏后作为原料气提取H2,对回收的焦油和粗苯进行加氢,获取高附加值的石脑油、柴油等油品和苯、甲苯、二甲苯等重要的有机化工原料产品,净化后的炭化煤气作为原料气直接生产甲醇。该项目包括:兰
3、炭(半焦)产量90万t,用炭化煤气配套生产15万t/a甲醇、副产煤焦油6万t,同时副产硫铵、粗苯、硫磺等产品,煤焦油加氢15万t/a(生产汽油、柴油及燃料油),粗苯加氢为5万t/a(产品为纯苯、甲苯、二甲苯等)。共需要块状煤310万t/a。该项目的可行性研究报告X市XX石化集团XX联合化工有限公司90万t/a兰炭多联产项目可行性研究报告于二九年三月由北京众联盛化工工程有限公司编制完成。1.1.1 厂址、占地面积、规模及投资情况1.1.1.1 厂址该项目厂址在X市回族自治区首府XX市所辖XX市境内的XX化工基地XX临河循环经济示范区,距离XX市XX镇西北约10公里处。银(川)青(岛)高速公路从北
4、东侧通过,在建中的银(川)太(原)铁路从园区东南侧经过。厂址所在地既靠近原煤产地,减少运输距离,水、电、蒸汽供应条件优越可靠,而且交通条件畅通,可确保固相或液相产品面向全国,是十分理想的建厂环境。1.1.1.2 占地面积、规模及投资情况该项目占地约44公顷(合660亩)。该项目设计规模为:X市石化集团90万t/a兰炭、15万t/a甲醇、15万t/a焦油加氢、5万t/a粗苯加氢项目。该项目投资估算范围主要包括:直立炉装置、煤气净化装置、甲醇装置、焦油加氢装置、粗苯加氢装置等主要生产项目,以及相应配套的公用工程、辅助生产设施等以及工程建设其他费用。建设投资估算见表1.2-1所示。表1.2-1 建设
5、投资估算表序号费用名称设备购置费安装工程费建筑工程费其他工程费合计1固定资产38770.0024596.0019170.005524.0188060.012无形资产3其他费用290.40290.404不可预见费3534.023534.02建设投资38770.0024596.0019170.009348.4291884.42该工程总投资包括建设投资91884.42万元、建设期利息4523.52万元、铺底流动资金2500.49万元,总投资合计98908.43万元。1.1.1.3 自然条件1.气象条件该地区属中温带干旱、半干旱大陆性高原气候区。具体气象数据如下:1)气温年平均气温 8.9最热月(7月
6、)平均气温 23.2最冷月(1月)平均气温 -7.6极端最高气温 37.5极端最低气温 -265夏日连续5日干球温度28.1、24.8、23.4、24.5、27.3(2003年)26.1、24.4、24.9、26.7、26.2(2004年)7-8月平均干球温度 21.9(2003年)夏日连续5日湿球温度21.9、19.1、20.1、21.3、23.0(2003年)19.5、20.4、20.8、21.3、21.5(2004年)2)湿度年平均相对湿度 57月平均最高相对湿度 70(八月)月平均最低相对湿度 43(四月) 日平均最大相对湿度(夏季) 96日平均最大相对湿度(冬季) 823)气压年平均
7、气压 890.3毫巴绝对最高气压 916.9毫巴绝对最低气压 867.1毫巴一月平均气压 895.7毫巴七月平均气 881.9毫巴4)降雨量年平均降雨量 191.9mm年最大降雨量 321.4mm年最小降雨量 114.8mm日最大降雨量 91.8mm1小时最大降雨量 13.3mm5)冰雪基本雪压 0.1KN/m2最大积雪深度 9cm6)蒸发量全年平均水面蒸发量 1761.9mm7)风全年主导风向 北风冬季主导风向 北风 夏季主导风向 南风年平均风速 1.6m/s瞬间最大风速(地上10米) 21m/s8)雷暴日 每年10天左右9)土壤 冻结最大深度 1.09m1.工程地质与水文地质1)工程地质拟
8、建厂区大地构造位置处于鄂尔多斯缘凹陷带,属单斜构造,岩层平缓,倾向南东,倾角10-12度。场区及周围没有发现大的区域性断裂构造,地质条件稳定。勘探揭示:场区内地层结构简单,出露的地层主要为第三系砂岩地及第四系全新统粉土、烁石层,第三系地层被第四层土层覆盖,两者呈不整合接触关系。勘探深度范围内未见地下水,除场地南部冲沟在雨季有少量汇水外,场地附近无稳定径流,不存在土层液化条件,水文地质简单。根据野外勘查及土工试验结果:第二层粉土局部具湿陷性,自重湿陷系数zs=0.019-0.025,自重湿陷量zs=1.0-1.1,判定该地区为级非自重湿陷场地。2)水文地质场地地处XX市境内,属干旱区,一月份平均
9、气温小于-7.6,属冰冻区;上部粉土层为弱透水层、下部碎石层为强透水层,其天然含水量小于10,场地岩图中析出的易溶盐混凝土结构、对钢筋混凝土结构中的钢筋、对钢结构均无腐蚀性。3)地震等级、海拔高度XX化工基地系鄂尔多斯台地西南缘的一部份,地势北高南低,海拔为12301270m左右。地貌为丘陵、沙漠,相对高差40m上下,山体低矮平缓,地形开阔。XX化工基地处于我国中温带干旱、半干旱大陆性高原气候,区内大部分为剥蚀丘陵地区,地质沙化严重,沙丘广布。根据1990年中国地震烈度区划图划分,园区所在地区按8度设防。1.1.2生产装置及工艺1.1.1.1直立炉生产、炭化煤气净化工艺技术直立炉生产、炭化煤气
10、净化过程包括直立炉备煤;直立炉炭化;筛储焦;煤气冷凝冷却;焦油氨水分离与焦油回收;脱硫及硫回收;硫铵装置;洗脱苯。1. 直立炉装置1)直立炉装置的炉型以单一煤种为原料干馏产气的直立炉装置,在国内应用历史悠久,生产技术成熟可靠。主要应用于盛产不粘或弱粘性煤源的地区。以山西、陕北、内蒙地区为主,东北抚顺、甘肃兰州、新疆哈密等地均有相应的装置。对于直立炉的炉型,按其对煤料干馏加热方式不同,可分为三类:(1)外热式直立炉煤料干馏过程所需要的热量,通过回炉煤气在燃烧室燃烧后,将热量由炉壁传入炭化室。煤料是在隔绝空气条件下,以热传导为主的传热方式,将炭化室内的煤料自上而下,历经预热、干馏、冷却三个过程使煤
11、料进行干馏炭化。炭化室干馏段炉温保持在800900,煤料由炉顶部连续进入,兰炭气由炉顶逸出,炉底则将冷却的兰炭连续排出。煤料在炭化室内的总停留时间在1216小时。燃烧室所生成的废气则通过不同的废热回收方式(分为设置废热锅炉方式的WD型直立炉和带蓄热室的直立炉等两类方式)排空。这类炉型其主要特点,干馏所得的产品兰炭质量稳定,炭化煤气可燃组分(H2、CO、CH4、CnHm)含量高,热值高、气质好。在用大同煤的兰炭气热值可达到33003700kcalNm3的范围,其产气量可在380450Nm3t煤,既可供城市煤气作燃料用,也可作为合成甲醇、合成氨的化工原料气。(2) 内热式直立炉这类炉型的加热特点是
12、回炉加热煤气燃烧后的高温烟气,直接进入炭化室干馏段内与煤料接触加热。传热的方式以对流传热为主导进行干馏炭化,大大强化了煤料的加热速率,炭化周期短,炭化室单位容积的产焦能力大。存在的问题是,由炭化室送出的煤气,虽然产气量高达9001100Nm3t煤,但由于含有大量N2和C02,其组成高达60以上,热值低(一般在15001700kcalNm3左右),气质差,只能作为一般工业装置(如锅炉)的燃料用。从煤化工能源转化的效率上,能源利用率低。鉴于内热式直立炉装置结构相对简单,投资省、操作粗放,在具有高挥发份煤源的地区,曾被广泛采用,由于污染严重。目前国家发改委已责成各地区对这种炉型进行全面清理,必须加强
13、环保设施和提高技术水平,否则将被关闭清除。近年来内热式直立炉在环保措施上已有较大的改进,每座炉的产能也由原来35万t提高到7.5万ta。(3)内外加热结合型直立炉这类炉型是在外热式直立炉的基础上,采用经过冷凝冷却回收焦油之后的煤气,部分回炉进入炭化室底部的冷却段,对即将移出炉体的高温兰炭进行冷却,充分利用其显热而使冷煤气升温进入炭化室干馏段,增加炭化室内中、下部的热容量,并且强化了炭化室内对流传热的效果,从生产工艺上热利用率高,促进干馏效果,加速炭化,提高单位容积产焦能力,并可降低加热煤气的消耗,保持兰炭产品质量稳定,是节能型的先进炉型。从以上所述的三种直立炉类型的状况分析,内外热式直立炉能将
14、单一煤种经过干馏,同时获取优质炭化煤气,并回收焦油的气、固、液三相产品,是用于煤转化工艺的先进装置。该项目选用内外加热型的直立炭化炉,其主要技术规格如下:炉型为:MWH型带蓄热室直立炉炭化炉炭化室容积:12m3门日处理原煤量:1820td门2)直立炉工艺内外加热结合型的直立炭化炉主体设备的组成由直立炉炉体,炉顶加煤设施、荒煤气引出装置、炉体基础钢平台和护炉钢结构及排焦设施等五个部分。其中炉体是核心部分。炉体由燃烧室、炭化室和上下两组蓄热室组成。回炉加热煤气在燃烧室燃烧后产生的高温烟气热量通过燃烧室-炭化室之间的隔墙,将热量传入炭化室内煤料。传热后的高温烟气则进入蓄热室,通过设在蓄热室内的格子砖
15、,将烟气中的热量进行回收。在换向操作后,通过由格子砖的热量加热进入的空气,在燃烧室与引入燃烧室的加热煤气混合燃烧,产生高温烟气,部分热量通过炉壁传入炭化室,部分热量则被蓄热室回收后由烟囱排至大气。该炉体由双门炭化室组成,每个燃烧室向两侧炭化室加热。加热煤气由上向和下向定时交换加热,以保持炭化室内干馏段的温度均匀。由此蓄热室也分上、下两组,与加热后的烟气热回收配套。炉体由硅砖、耐火砖、隔热砖等耐火材料砌筑而成。炉顶加煤设施由炉顶煤仓、加煤阀和辅助煤箱组成。原料煤经初筛后将25mm的粉煤筛出,保持入炉煤料粒度在2580mm,由输送机进入直立炉顶煤仓。生产中由人工定时向辅助煤箱进料。荒煤气的引出,由
16、每门直立炉顶部的升气管组件引出进入集气槽内。在集气槽内通过循环氨水喷淋将引出的荒煤气由150200左右降至6065,喷淋的氨水将荒煤气中的约60的焦油气冷却,这部分焦油氨水自流至集气槽端部集中后,在端部通过氨水-焦油槽流向冷鼓工段的机械化澄清槽进行分离,炭化煤气则在煤气鼓风机的抽吸下进入冷凝冷却器进行处理。直立炉的排焦措施,由设在炉体每门炭化室底部的排焦箱和出焦机等组成。排焦箱的作用,控制炭化室内出焦量,也即控制煤料在炭化室内的停留时间。出焦机则通过水封起到保障安全密封的作用,可连续将焦炭输出炉外。用于直立炉加热用的燃料煤气,该项目采用炭化煤气提H2后的弛放气,热值达3600kcalNm3,该
17、气源中H2S含量控制在200mgNm3之内,可确保经燃烧后的废气中S02含量小于国家规定的排放标准指标之内,达到环保的要求。为提高直立炉的炭化强度,采取煤气熄焦工艺,该部分的煤气则由煤气鼓风机后经电捕焦油处理的回炉煤气,通过压力调节使之进入直立炉底部,将炉底部高温兰炭的显热回收而升温上移,使干馏段部位的热负荷强化并起到加强对流传热的效果,促使炭化室内部煤料干馏温度均匀,并加速炭化速度。确保焦炭质量稳定,挥发份控制在4之内。为保护炉底排焦部位,防止外部空气的进入引起事故,配有安全蒸汽密封措施。进入炭化室底部的蒸汽一部分被冷凝,一部分则随着熄焦煤气进入上部高温兰炭层内,产生水煤气化反应并吸收兰炭热
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