金马能源净煤气深度脱硫联产04-创新性说明.doc

2017“东华科技-陕鼓杯”第十一届全国大学生化工设计竞赛

金马能源净煤气深度脱硫联产

35万吨/年甲醇、副产氢气、硫磺项目

2017“东华科技-陕鼓杯”

第十一届全国大学生化工设计竞赛

净煤气深度脱硫联产35万吨甲醇

副产氢气、硫磺项目

创新性说明

团队名称：河南大学“片甲不硫”团队

指导老师：郭泉辉、李谦、李庆华、杨浩、陈威

团队成员：殷新意、郝梦洋、张龙、马帅、张帅

完成时间：2017年7月

净煤气深度脱硫资源化利用项目 创新性说明

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目录

TOC\o1-3\h\z\u1.原料方案及其体系创新 1

1.1原料方案 1

1.2产品结构方案创新 1

2.节能降耗及其技术创新 2

2.1双效精馏 2

2.2变压吸附 4

2.3甲醇合成 4

3.清洁生产技术创新 5

3.1废气处理 5

3.2废水 6

3.3锅炉灰渣 7

3.4催化剂 7

4.设备创新 7

4.1采用高效塔盘 7

4.2采用高效换热管 11

4.3流体输送设备 13

5.控制系统 13

5.1基于云架构的化工行业电能耗检测与节能诊断系统 13

河南大学-“片甲不硫”团队PAGE14

1.原料方案及其体系创新

1.1原料方案

本项目为金马焦化净煤气35万吨/年甲醇合成资源化利用的新建项目，主要原料来金马能源公司进行的煤化工项目所排放的含硫煤气。经过对原料方案的性能经济指标对比和总厂炼化装置目前生产能力，本项目综合利用煤焦化产生的含硫废气，将其转化为需求量大的甲醇，同时副产硫磺和氢气。既能充分利用焦化厂产生的净煤气资源，又能保证本项目的经济收益。

原料结构见表1-1

原料

摩尔分数%

原料

摩尔分数%

C3H8

0.047

N2

4

C3H6

0.089

O2

0.591

C2H6

0.48

H2S

0.00132

C4H8

0.052

COS

0.00354

H2

57

CS2

0.00353

CH4

25.5

C2H5SH

0.00027

C2H4

2

C4H10

0.00361

CO

7.5

C4H6

0.028

CO2

2.7

C4H4S

0.00073

本工艺流程以此实现了炼焦煤气的资源化利用，既保护了环境，又增长了石油化工的产业链，符合可持续发展战略，为国内炼化行业开启了一条低碳生产、高效创收的新方法途径。

1.2产品结构方案创新

本项目秉持着净煤气资源化利用和与总厂乃至园区产品体系有效融合的理念，为了将取自炼焦煤气中的资源充分利用，本项目在产品结构方案上进行了调整与创新，详情见表1-2。

表1-2产品结构方案

产品名称

产量（万吨/年）

利用去向

甲醇

35

市场

氢气

2

洛阳石化

硫磺

0.18

硫化厂

本项目的产品结构多样，提高了原子利用率，实现充分资源化；同时产品体系与总厂乃至园区集成，形成有效融合体系，与总厂实现了良好的互利共赢关系。

2.节能降耗及其技术创新

2.1双效精馏

本项目在甲醇合成后得到的仅为粗甲醇，远远达不到优等品的等级，因此需要对甲醇精馏以提高其品质。

使用普通精馏方式不仅能耗较高，同时塔内汽液两相流率较大不易于设备的建造与操作控制。本项目在采用了双效精馏技术后，装置能耗与操作成本皆有大幅度的下降，

图2-1单效精馏示意图

图2-2双效精馏示意图

将逆流双效精馏与普通精馏进行能耗对比；在经过相关计算后，具体对比结果见表2-1。

表2-1单效精馏与双效精馏能耗对比

塔

单效精馏

双效精馏

T402-1

T403-1

T402-2

T403-2

负荷

/kW

塔底再沸器

15566.6

12289.5

15565.9

0

塔顶冷凝器

12350.9

14325.9

0

14325.9

总和

27917.5

26615.4

15565.9

14325.9

合计

54532.9

29891.8

由计算可知，采用双效精馏，塔底再沸器可节能44.12%，塔顶冷凝器可节能46.3%，整个体系可节能45.19%.

将上述能耗与公用工程耗量结合，按冷却水1元/吨、200℃中压蒸汽180元/吨的价格对操作成本进行对比，可以发现采用

若按年生产时间8000小时计，采用双效精馏技术每年可节约操作成本1.46亿元人民币。

2.2变压吸附

原料气中含有大量氢气，经过甲醇合成后依旧富余，需要分离提纯进行资源化利用。工业上常采用深冷分离的方法，实现氢气与C3组分的分离。本项目选用变压吸附技术在常温下分离氢气，避免了-100℃左右冷源的使用。

考虑到本项目气体处理量大，普通的4塔变压吸附无法满足需求。我们使用6-2-3VPSA变压吸附技