天然气纯氧自热转化制甲醇节气增产减排CO2工艺的实践

内蒙古苏里格甲醇厂一套天然气制甲醇合成气的装置原采用一段外热蒸汽转化工艺．甲醇生产能力为18×10^4t／a。与外加热蒸汽转化工艺相比,轻烃自热转化大约用1m^3 O2可替代0．5m^3 CH4,采用天然气纯氧自热转化制甲醇合成气的两段转化工艺（增设二段炉）进行改造,可增加甲醇生产能力15×10^4t/a,配套改造投产后甲醇生产能力可达到33×10^4t／a,改造后生产甲醇的天然气消耗量由1100m^3／t（标准）下降为960m^3／t（标准）。所用自热转化工艺采用多气流转化炉与低温混合喷射外燃式烧嘴配套的创新技术,该技术的成功应用,达到了节气12．7％、增产83．3％的目的。采用该新工艺生产甲醇合成气可节省原料天然气20％～30％,减排CO2 70％～95％。     

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。     

实现零排放的煤层气利用最佳途径——煤层气非催化转化制甲醇工艺的推广应用

我国煤层气资源量30×1012m3,按现每年煤炭开采量20×108t计,可产煤层气800×108m3。以煤层气制2×104t/a甲醇设计为例,说明了煤层气非催化转化制甲醇工艺是既安全环保,又无资源浪费与废物排放,实现零排放的煤层气利用最佳途径。建议国家投入资金,统一规划,全面实施。     

页岩气自热转化等压合成60×10~4t/a甲醇工艺设计

我国页岩气资源丰富,是替代石油生产乙丙烯的原料。美国页岩气为原料生产乙烯的成本仅为石油制乙烯的38%。页岩气生产合成气制甲醇,再生产乙丙烯的生产过程采用组合生产工艺,包括页岩气纯氧自热转化制合成气,合成气在等压下直接合成甲醇,省去了合成气压缩机,副产高压蒸汽作空分空压机动力平衡能源,不需燃料加热,无燃气CO2排放。页岩气自热转化制得的合成气在H2-CO/CO+CO2=2.1~2.2,压力5MPa下合成甲醇,甲醇合成采用气冷和水冷串联合成,提高了合成转化率,合成甲醇浓度很高,省去了甲醇精馏。甲醇制烯烃采用甲醇脱水制烯烃(MTO)工艺,MTO工艺原料需求低,原料消耗少,烯烃收率高,乙烯、丙烯可调性大,产品分离简单方便,材质要求低。由甲醇催化制得的烯烃气体不含有机硫化物和乙炔,省去了十分复杂的烯烃分离工艺,所以甲醇制乙烯比石油制乙烯具有较大的竞争力,是今后乙烯工艺技术的发展方向。设计的4.8×108m3页岩气制60×104t/a甲醇,再生产24×104t/a乙丙烯组合工艺总投资约为26亿元,年利税9.94亿元,投产后约3年即可回收投资。     

我国发展煤制天然气误区分析

从煤炭中的C转化成CH4,需要进行煤气化、脱硫、CO变换、脱除CO2,然后甲烷化反应。在这一生产过程中,碳的利用率和热能转换率均约为1/3,制取1000m3的CH4要放出约3.34t的二氧化碳。按照我国拟建和在建的煤制天然气规模360×108m3/a、碳的利用率1/3计,将浪费煤炭5664×104t标煤,排放二氧化碳1.2×108t,总投资需2100亿元。据测算,煤制天然气生产成本约为3元/m3CH4,与管输进口天然气相比,价格上没有竞争性,并带来环境污染。由于煤制天然气投资费用高(1000m3/a天然气的投资费用约合5833元)、碳与热能利用率低、污染源处理费用高,所以煤制天然气不应该是煤清洁利用的发展方向。我国常规天然气储量和产量迅速增加,预计到2020年天然气产量将达到2000×108m3(约合2×108t油当量),而有关机构预测我国2020年天然气消费量为1.46×108t油当量,国产常规天然气产量就可满足国内燃料消费需求,为此我国完全没有必要大规模建煤制天然气项目。     

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。     

阿坝州以水电和地矿资源为优势的电化学工业综合利用发展规划

四川阿坝州地区地处高原山区,拥有水电和地矿资源优势,以该优势为基础,规划了资源综合利用循环经济型发展项目。利用阿坝州山区水电资源发展高效电化学化工产业,以45×104t/a氯酸钠和30×104t/a电石为基础,将氯酸钠电解尾气(H2)和电石炉(采用密闭式电石炉)尾气(CO、CO2)回收充分利用合成甲醇,再以甲醇为原料生产高附加值下游产品——二甲醚、甲醇蛋白、甲醛、脲醛树脂、中(高)密度纤维板。形成了40×104～50×104t/a氯酸钾,30×104t/a电石,15×104t/a甲醇,5.0×104t/a二甲醚,2.0×104t/a甲醇蛋白,8.0×104t/a甲醛,12×104t/a脲醛树脂,30×104m3中、高密度纤维板的生产规模。项目总投资21.71亿元,年销售收入为45.59亿元,年利税达到10.29亿元。回收尾气可增产15×104t/a甲醇,所用甲醇合成工艺比常规工艺能耗降低1/3,除了可观的经济效益外,每年还可减排CO223.3×104t,实现了保护生态、振兴地方经济的科学发展。     

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。     

中国发展煤炭清洁转化制甲醇是替代石油能源的最佳选择

我国年产20×108t煤炭相当10×108t石油,若采用粉煤气化配入水电解氢合成甲醇液体燃料,可使碳元素达99%的利用率;煤中硫化物全部回收成硫磺且免去巨额CO2排放。甲醇合成弛放气中含N2又可用于合成氨加工成尿素。甲醇油除作发动机燃料外,还可加工转化成乙烯、丙烯替代短缺的石油原料。从元素的物料、热量平衡与化学反应分析得出,煤炭纯氧气化同水电解制氢和氧,替代合成气的CO变换成H2和CO2,免去脱除与排放CO2,氧作煤气化用氧替代空分;发动机用甲醇油催化成合成气,可提高发动机的压缩比,使低热值的甲醇油成为同等于汽、柴油作功当量的甲醇汽油。1.3t煤可产1t甲醇,相当产1t石油炼制的成品油,达到节约资源、环境友好循环经济的目的。     

苏里格煤层气非催化法制甲醇的初步工艺设计

我国煤层气资源量30×1012m3,按煤炭年产量20×108t计,年产煤层气约800×108m3。煤层气采用非催化法制甲醇可年产甲醇4500×104t。鄂尔多斯煤层气资源量达11.3×1012m3,占全国总量的36.5%。介绍了苏里格煤层气非催化法制甲醇的初步工艺设计方案;重点分析了煤层气非催化制甲醇的工艺优点;推荐了可用的先进工艺技术组合与专利技术;对美国BCP厂的甲醇二手设备的改造设计进行了说明;最后分析了项目的原料消耗和能耗以及技术经济指标。     

HYSYS流程模拟技术在丁辛醇装置用能优化方面的应用

分析了大庆石化公司丁辛醇装置工艺流程中用能优化的潜力,即可增没换热器,实现温度较低的精EPA与温度较高的粗EPA的换热,充分利用内部循环热能,同时可节约冷却水和加热蒸汽用餐。介绍了利用HYSYS流程模拟技术．通过采用定义虚拟组分来计算增设换热器换热面积的计算方法。根据模拟计算结果,采用换热面积为35m^2的新增换热器,每年节约1．3MPa蒸汽1×10^4t、冷却水28×10^4t。     

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。     

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。     

催化油浆制针状焦技术经济分析

针状焦是20世纪70年代大力发展的优质碳素原料,由其制成的超高功率(UHP)石墨电极可大幅提高冶金工业效率,降低消耗,减少环境污染。研究发现,炼厂油浆是生产针状焦的优质原料。目前,国外普遍采用低硫减压渣油和催化裂化澄清油为原料,共碳化生产针状焦,技术成熟。国内相关技术研发起步较晚,但发展较快。2006年,锦州石化采用石科院自主开发的第二代油系针状焦生产技术,对原装置进行技术改造,生产针状焦4×104t/a左右,可满足UHP石墨电极生产的需要。2012年,山东临沂沂河石化有限公司20×104t/a油系针状焦装置动工,采用中国石油大学超临界萃取分离技术预处理油浆,该项目配套有芳构化装置,预计将于2014年7月投产。对该项目原料市场分析表明,目前国内催化裂化澄清油或油浆、甲醇、液化气等资源充足,供应不存在问题。产品市场方面,由于生产不稳定,目前针状焦实际产量不到20×104t/a,而消费量达到27.29×104t/a,有8×104t/a的缺口;同时,副产的芳烃市场前景较为乐观。根据项目投资估算和经济分析,设计项目内容为40×104t/a原料油浆,生产约20×104t/a针状焦,同时配套相应装置,总投资约6.6亿元,可以实现税后利润5.8亿元/a,投资回收期为2.1a。项目具有工艺技术成熟、原料易得、产品市场前景乐观、效益显著的特点,不仅可以解决国内针状焦资源缺口问题,也是炼厂解决油浆出路的有效途径。     

雅克拉集气处理站稳定气压缩机空冷器变频改造

雅克拉集气处理站是中国石化雅克拉-大涝坝气田地面建设项目的重要组成部分,是集天然气处理、凝析油稳定和轻烃回收为一体的综合性凝析气处理站,于2005年11月建成投产,设计天然气处理量为260×104m3/d,凝析油处理量为17×104t/a。雅克拉集气处理站使用3台美国库伯公司生产的CFA34型稳定气压缩机组,设计机组额定一级排量490m3/h,二级排量750m3/h,三级排量2000m3/h;设计一级工作压力0.7MPa,二级工作压力2.3MPa,三级工作压力6.7MPa。压缩机采用三级压缩,冷却方式为空冷,各级压缩天然气共同进入空冷器进行冷却。针对稳定气压缩机空冷器电机调速恒定造成的不利影响,实施压缩机空冷器变频改造,有效解决了3台压缩机空冷器存在的安全隐患、电能浪费和产品收率下降等各类问题,实现了机组的平稳高效运行,提升了气体处理装置运行时效,节约了电能,降低了人员劳动强度。建议这一技术在同类油田企业推广应用。