天然气三一段纯氧转化制甲醇节气增产减排CO2工艺实践与发展

重庆市万利来化工公司一套双一段空气转化制5×10^4t／a合成氨用合成气装置,采用三一段纯氧自热转化工艺改造成8×10^4t／a甲醇用合成气装置。其工艺改造的关键在于对二段炉的改造,主要采用结构特殊的混合器（烧嘴）,对炉顶部结构也作相应的改造：预热器中的空气改用纯氧,还需调整脱硫后的天然气分配量、一段炉混合器负荷;增加空分装置和氧气加压输送系统等。改造后的万利来化工公司的三一段纯氧自热转化工艺包括：①外加热蒸汽转化;②换热转化;③原料天然气直接加入自热转化炉。改造后生产每吨甲醇耗用的天然气量从改造前的1000～1050m^3（标准）降低到780～800m^3（标准）;碳氢利用率由53．8％～71．4％提高到87．5％～89．7％。建议把四川某厂正在拟建的以回收炼厂气为原料．采用三一段纯氧自热转化法制甲醇的装置,作为示范装置进行总结完善,然后推广该技术。     

百万吨天然气甲醇制乙烯技术改造

天然气制甲醇原料合成气生产技术经历了常压工艺和加压工艺,现在已发展到高压转化工艺。同时实现了天然气与空气中提取的纯氧在5.5~8.5MPa压力下的自热转化工艺。而甲醇合成工艺的合成压力则从30MPa降到5~8MPa。因此采用自热转化工艺用天然气制取的合成气可在等压下合成甲醇,这样可省去动力巨大的合成气压缩机,并将自热转化气与甲醇合成副产的蒸汽分级利用。这是天然气(或页岩气)制合成气生产甲醇的创新生产技术。该技术甲醇原料单耗低[800m~3/t(标准)]、不耗电、不排放CO_2。用该创新技术改造内蒙古博源联化的大型系列化210×10~4t/a甲醇装置,再加工成80×10~4t/a乙丙烯,成为我国重化工工业结构调整、绿色发展、创新发展的示范技术。博源联化经技术改造建成天然气为原料的节气减排CO_2的210×10~4t/a甲醇(4套合计),用其中200×10~4t/a加工生产80×10~4t/a(2套40×10~4t/a装置)乙、丙烯的特大型天然气甲醇乙烯化工基地。基地年总用天然气17×10~8m~3/a,用水电10×104k W·h,乙、丙烯年总产值约64亿元,利税约21.4亿元,总投资约80亿元,投产后4年左右可回收投资。产品乙、丙烯再综合利用深度加工,产值还可翻番,投入产出比为1∶0.80。该技术改造项目的建成投产将推动我国潜在天然气、页岩气、煤层气等资源的开发利用,具有广泛的示范作用。     

中变冷却系统管件裂纹的成因

某单位制氢装置于2004年由3×10^4t／a甲醇装置改建而成，以天然气或乙烯裂解出甲烷富气为原料，采用烃类蒸汽转化、等温变换、变压吸附技术，氢气产量1．5×10^4m^3／h，外供炼油厂加氢裂化装置。为防止转化催化剂和中变催化剂（铜系）中毒，在原料预热段设有脱硫槽和脱氯槽，保证转化气净化度。     

焦炉气和高炉气合用制甲醇再产乙烯的新工艺

焦炉气和高炉气合用制甲醇再产乙烯新工艺,以钢铁企业现用作燃料和发电用的焦炉气与高炉气为原料,采用国内开发的焦炉气高温非催化转化工艺制取合成气,可在高压转化压力下等压合成甲醇,省去了合成气压缩机。合成的甲醇再采用我国自主开发并已工业化生产的煤制甲醇生产烯烃的新技术。建议把山东齐鲁石化已停产的渣油为原料的生产能力10×104t/a的等压合成甲醇装置,改造成以焦炉气为原料的生产能力为25×104t/a的甲醇生产装置,甲醇再进一步生产10×104t/a乙烯、丙烯。以此作为示范装置建在攀枝花钢铁公司。示范成功后可进一步放大到50×104t/a甲醇系列生产装置和20×104t/a乙烯、丙烯配套生产装置并在全国推广。经济技术分析表明,25×104t/a甲醇生产装置投资2.5亿元,投资回收期约为2年,10×104t/a乙烯、丙烯生产装置投资14.5亿元,投资回收期不到3年。     

轻烃内氧部分氧化替代外燃蒸汽转化制取合成气的先进技术

我国轻烃资源丰富,是制氨、尿素与甲醇的主要原料。我国现年产合成氨和甲醇近3000×104t,耗用轻烃(折CH4计)近300×108m3/a,大都采用外燃蒸汽转化,其中包括用干燃料的轻烃约100×108m3/a,并燃烧排放出CO2达2000×104t/a。采用我国成功开发的纯氧自热转化替代外燃蒸汽转化,用2m3O2可替代出燃料1m3CH4,免除产生CO2排放2kg/m3CH4,同时将节省下来的轻烃燃料作原料用可增产30%。与外燃蒸汽转化相比,新工艺原料消耗可降低20%～30%,甲醇合成能力可提高20%～100%,减排CO220%～80%,而且新工艺的转化炉体积小、造价低、省去了耐高温贵镍合金材料、使用寿命长。我国近3000×104t/a轻烃制氨、甲醇生产厂,如果应用此新工艺替代传统外燃蒸汽转化工艺,每年可节省轻烃燃料约100×108m3,可用于增产氨、甲醇125×104t/a,减排CO22000×104t/a。我国若在四川苍溪,采用纯氧自然转化、无CO2排放的等压合成甲醇转化制乙烯工艺,建设2×50×104t/a乙、丙烯基地,仅耗用天然气20×108m3/a。     

天然气转化生产合成氨尿素的节能减排CO2新工艺

天然气三一段纯氧转化制合成气新工艺中,外加热蒸汽转化工艺段承担10%～15%的CH4负荷,用于为开车和保障自热部分氧化提供较高温度的一段转化气（〉650℃）;其余85%～90%的CH4负荷由换热转化工艺段和二段炉纯氧自热转化工艺段承担。所用的换热转化工艺,将传统的两段蒸汽转化工艺加热用的占天然气总耗量1/5～1/4的燃料天然气省下用作原料,从而使每吨合成氨的天然气耗量从传统的两段蒸汽转化的1000m^3（标准）降到800～850m^3（标准）。三一段纯氧转化制合成气新工艺比传统一段外加热蒸汽转化工艺可减少85%～90%的燃料气,同时降低相应的CO2排放。从开车到投产所需的时间为6～8d,大大缩短了开车周期。介绍了用该新工艺对我国天然气生产合成氨装置进行扩建改造的工程设计方案,以及天然气三一段转化等压一次变换制氨联产尿素的生产设计方案。     

山西沁水煤层气生产30×10^4t／a二甲醚项目工艺设计

介绍了山西沁水利用煤层气经三一段纯氧转化制甲醇再生产30×10^4t／a二甲醚项目的概况。重点介绍了该项目采用的我国最近开发的煤层气三一段纯氧转化制甲醇创新工艺,采用该工艺同量原料比传统一段转化工艺可增产35％,减排CO285％-90％,生产1t二甲醚的煤层气消耗量仅为1082m3。项目设计推荐购买美国GGG厂大型甲醇闲置设备进行改造的方案。经测算,采用以上方案建设这样一个项目,投资为6．2亿元,可创产值12亿元（以每吨二甲醚4000元计）,年利税5．84亿元,投资回收期约为1年。     

加氢裂化装置高压空冷器风机的改造

某石化公司150×10^4t／a加氢裂化装置高压空冷器风机风量小,叶片和翼型存在缺陷．传动方式效率低,导致高压分离器温度上升,气相循环氢体积增大,相应增大了循环氢压缩机负荷,造成汽轮机蒸汽耗量增加,循环氢纯度降低,产品质量变差。对高压空冷器4台风机实施了改造：采用新型HY系列玻璃钢叶片替换TB型铝风机叶片．采用啮合传动型的同步带传动替换摩擦传动型的多楔带传动。与改造前相比,改造后风机全压从170Pa提高到200Pa,风量从36×10^4m^3／h提高到46×10^4m^3／h,平均风速从3．391m／s提高到3．875m／s;反应流出物的温降提高了5℃;汽轮机3．5MPa蒸汽消耗量每小时可节约0．6t;加氢裂化装置运行平稳。加工量从149．44t／h提高到164．75t／h。     

实现CO2零排放的煤气化制甲醇创新工艺

粉煤气化制生产甲醇的合成气（CO＋H2）,其H2／CO（物质的量比）为0．42,而合成甲醇的H2／CO应为2。所推荐的创新工艺,通过配入水电解制的H2,使合成气巾的H2／CO达到2,从而免除了传统煤制甲醇工艺中把多余的CO同水蒸气转换成H2＋CO2,传统工艺不但浪费了资源,还造成CO2大量排放。有人曾实验用CO作水电解介质制氢,使1m^2的H2的耗电量从4．76kW·h降到1．667kW·h,所推荐的创新工艺可利用高CO含量的部分煤气作水电解介质循环制氢配入合成气中,使其H2/CO达到2,这样煤气中的CO还可增产1倍的甲醇。所用的壳牌粉煤纯氧气化工艺,通过改造使气化压力从4MPa提高到6～6．5MPa,就可实现等压合成甲醇,从而可省去合成气压缩机,简化工艺流程．节省能耗和投资。建议国家进行投资,在四川沪州地区开发建设煤气化配水电解制氢联合制合成气用于生产2×（60×10^4t／a）甲醇的示范装置,然后完善推广。     

柴达木天然气开始大规模利用制甲醇

由青海中浩天然气化工有限公司投资15．7亿元建设的年产60×10^4t甲醇项目主装置区建设已经开工．整个项目将于2009年10月建成投产,为大规模利用柴达木盆地丰富的天然气资源奠定了基础。随着该项目的建成投产,加上格尔木炼油厂已有的40×10^4t甲醇年生产能力,届时,格尔木将拥有100×10^4t甲醇年生产能力,柴达木盆地丰富的天然气资源将会转化为可观的经济效益。     

四川广元市苍溪天然气化工基地规划方案

四川广元市苍溪利用超大储量天然气田的优势可发展天然气化工基地。乙烯生产工艺路线有石油乙烯路线即石脑油裂解制乙烯、煤制甲醇生产烯烃路线和天然气制甲醇生产烯烃路线。石油制烯烃路线需与大炼厂相结合,工艺流程及环境治理复杂,设备多造成投资费用大、能耗高,而且原料石油价格昂贵。乙烯生产由石油乙烯向天然气或煤炭制甲醇生产乙烯转变已成为今后的工艺技术发展方向。四川广元市苍溪天然气化工基地规划方案为:建天然气为原料制50×104t/a甲醇的装置共4套(共生产甲醇200×104t/a),天然气制甲醇生产乙、丙烯40×104t/a的装置共两套(共产乙、丙烯80×104t/a)。基地总年用天然气16×108m3/a,用电10×104kW,总投资约100亿元,总年产值约92亿元,利税约26.5亿元。甲醇生产采用国内开发已成功用于大规模生产的节气减排CO2的二段炉纯氧自热转化合成甲醇工艺;甲醇脱水制乙、丙烯技术也采用国内开发已实现工业化生产的新工艺。规划设计采用的工艺技术先进、能耗低、投资省、效益好、天然气中碳元素充分利用。天然气制乙、丙烯的生产成本比以石油为原料的低,且无环境污染,产品有竞争力。     

煤制油与煤气化制甲醇技术的比较与选择

煤炭液化制油技术投资大、煤耗高、耗水多、污染严重,以目前的技术水平,生产1t油往往需要4～5t煤,折算其热能利用率为50%,若按南非的煤耗（6t）计,其热能利用率仅为33.3%。改用煤炭气化制甲醇技术,采用6MPa纯氧高压气化制合成气（CO＋H2）,合成气可产双倍的甲醇,则1t甲醇的煤耗仅为1.3～1.5t,甲醇用作汽车发动机燃料时,以1.3～1.5t甲醇相当于1t汽油作功计算,则煤炭的热能利用率可以达到66%～76%。如果配套水电解制氢技术,还可以实现CO2的零排放。中国每年有20×10^8t的煤炭产量,如果将其中的12×10^8t纳入煤炭气化制甲醇产业链,可每年创造产值约2.67万亿元,可减排CO2约30×10^8t。     

低碳经济下我国煤层气的发展机遇

天然气是最清洁、高效、低碳的化石燃料,提升天然气在能源消费中的比例,将使我国能源消费结构趋于合理,有利于减少碳排放,有助于实现我国发展低碳经济的目标。2010~2020年间预计我国天然气需求量年均增长13.04%,高于同期天然气产量增幅4.12个百分点,天然气需求缺口为煤层气提供了市场,也为我国煤层气(煤矿瓦斯)开发利用储备了充足的用户。"十一五"期间,国家启动了沁水盆地和鄂尔多斯盆地东缘两个煤层气产业化基地建设。截至2010年底,全国形成煤层气产能25×108m3/a,实现煤层气产量15.57×108m3。预计2015年全国煤层气(煤矿瓦斯)产量将达215×108m3,利用率在60%以上,瓦斯发电装机容量超过300×104kW;新增煤层气探明地质储量8500×108m3;建成13条输气管道,总长度2121km,设计年输气能力180×108m3。建议国家应进一步鼓励煤层气(煤矿瓦斯)的开发利用,将煤层气利用量纳入综合利用进行统计;加大政策支持和政府投入力度,适当提高财政补贴标准,设立煤层气发展基金;组建国家煤层气公司,增加煤层气企业的资本金投入,支持煤层气企业重组上市;同时应大力发展二氧化碳捕集技术,将以消灭或减少煤层气(煤矿瓦斯)放空为目标的专项治理纳入国家瓦斯治理计划。     

LCA evaluation for the hydrogen production from biogas through the innovative BioRobur project concept

BioRobur is a project aimed to produce hydrogen from biogas through an auto-thermal reforming (ATR) process, in which innovative catalytic systems are used to promote the ATR reactions involved in the process for the conversion of biogas into syngas. A detailed LCA study of hydrogen production from biogas ATR using the BioRobur technology has been performed. LCA analysis has been also conducted for other two conventional processes for the production of hydrogen from biogas: the steam reforming and water hydrolysis (a biogas-fueled Internal Combustion engine (ICE) followed by an Electrolyser). A comparison between these technologies has been made from both the environmental and the energetic viewpoints. The LCA has demonstrated that BioRobur is the most environmentally friendly of considered processes. Moreover, the ICE plus Electrolyser has resulted to be the because of the very large amount of biogas needed for the least efficient process, due to the low conversion yield of biogas into energy of the ICE.