年產(chǎn)20億立方米煤制

天然氣項(xiàng)目畢業(yè)設(shè)計(jì)一、 課題的來源及意義煤制天然氣通常指采用已開采原煤，經(jīng)過氣化工藝來制造合成天然氣（SyntheticNaturalGas,SNG）。在實(shí)踐中，業(yè)界往往把煤地下氣化（亦稱為地下采煤，UndergroundCoalGasification,UCG）也作為煤制天然氣的一種。全世界已投產(chǎn)的工業(yè)級(jí)煤制天然氣裝置較少，而中國的煤制天然氣在規(guī)劃產(chǎn)能層面規(guī)模列世界之最。用褐煤等低品質(zhì)煤種制取甲烷（即天然氣主要成分）氣體，可利用現(xiàn)有和未來建設(shè)的天然氣管網(wǎng)進(jìn)行輸送。煤制天然氣的耗水量在煤化工行業(yè)中是相對(duì)較少，而轉(zhuǎn)化效率又相對(duì)較高，因此，與耗水量較大的煤制油相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。此外，煤制天然氣過程中利用的水中不存在污染物質(zhì)，對(duì)環(huán)境的影響也較小。煤制天然氣是指煤經(jīng)過氣化產(chǎn)生合成氣，再經(jīng)過甲烷化處理，生產(chǎn)代用天然氣（SNG）。煤制天然氣的能源轉(zhuǎn)化效率較高，技術(shù)已基本成熟，是生產(chǎn)石油替代產(chǎn)品的有效途徑。中國資源稟賦的特點(diǎn)是“富煤、缺油、少氣〃。環(huán)渤海、長(zhǎng)三角、珠三角三大經(jīng)濟(jì)帶對(duì)天然氣需求巨大，而內(nèi)蒙古、新疆等地煤炭資源豐富，但運(yùn)輸成本高昂。因此，將富煤地區(qū)的煤炭資源就地轉(zhuǎn)化成天然氣，成為繼煤炭發(fā)電、煤制油、煤制烯烴之后的又一重要戰(zhàn)略選擇。二、 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r國內(nèi)天然氣供應(yīng)的缺口正逐年加大，對(duì)外依存度更是呈快速上升之勢(shì)。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，到2020年，國內(nèi)天然氣缺口將達(dá)1000億立方米。2011年，中國天然氣對(duì)外依存度達(dá)24%，與2010年12.8%相比，呈成倍增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。這從客觀上加大了對(duì)非常規(guī)天然氣及替代天然氣的需求力度，除頁巖氣開發(fā)力度加大外，煤制天然氣在國家“十二五〃戰(zhàn)略中也被寄予厚望。[1]近年來，隨著煤化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展和天然氣消費(fèi)量的大幅增長(zhǎng)，我國煤制天然氣行業(yè)取得長(zhǎng)足發(fā)展，成為煤化工領(lǐng)域投資熱點(diǎn)。 2009年，神華集團(tuán)鄂爾多斯20億立方米煤制天然氣項(xiàng)目奠基，大唐集團(tuán)阜新40億立方米/年煤制天然氣項(xiàng)目通過了環(huán)保部的環(huán)評(píng)，中海油同煤集團(tuán) 40億立方米/年煤制天然氣項(xiàng)目正式啟動(dòng)，新汶礦業(yè)集團(tuán)伊犁能源年產(chǎn)100億立方米煤制天然氣一期工程開工建設(shè)。一批投資數(shù)額巨大的煤制氣項(xiàng)目陸續(xù)上馬，我國煤制天然氣領(lǐng)域呈現(xiàn)良好發(fā)展勢(shì)頭。2010年以來，隨著進(jìn)口天然氣價(jià)格上漲，我國煤制天然氣市場(chǎng)持續(xù)升溫。2010年3月，總投資257億元的遼寧大唐國際阜新煤制天然氣項(xiàng)目在阜新市開工建設(shè)。2010年5月，新疆慶華煤化工循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園煤制天然氣一期工程建設(shè)全面展開，工程建成后，天然氣將輸送到西氣東輸二線。隨著國內(nèi)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和加強(qiáng)環(huán)保等政策的實(shí)施， 國內(nèi)天然氣消費(fèi)市場(chǎng)將持續(xù)擴(kuò)張。多渠道、多方式地?cái)U(kuò)大天然氣資源供給，完善氣源結(jié)構(gòu)成為優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)的重要戰(zhàn)略。煤制天然氣作為液化石油氣和天然氣的替代和補(bǔ)充，既實(shí)現(xiàn)了清潔能源生產(chǎn)的新途徑，優(yōu)化了煤炭深加工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，又具有能源利用率高的特點(diǎn)，符合國內(nèi)外煤炭加工利用的發(fā)展方向，對(duì)于緩解國內(nèi)天然氣短缺，保障我國能源安全具有重要意義。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，我國天然氣價(jià)格逐步上漲的趨勢(shì)是確定的，因此，煤制天然氣的成本優(yōu)勢(shì)將逐漸顯現(xiàn)，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀，中國煤制天然氣行業(yè)發(fā)展前景廣闊。三、 研究目標(biāo)煤制天然氣工藝四、 研究?jī)?nèi)容4.1煤制天然氣的工藝可分為煤氣化轉(zhuǎn)化技術(shù)和直接合成天然氣技術(shù)。兩者的區(qū)別主要在于煤氣化轉(zhuǎn)化技術(shù)先將原料煤加壓氣化，由于氣化得到的合成氣達(dá)不到甲烷化的要求，因此需要經(jīng)過氣體轉(zhuǎn)換單元提高 H2/CO比再進(jìn)行甲烷化（有些工藝將氣體轉(zhuǎn)換單元和甲烷化單元合并為一個(gè)部分同時(shí)進(jìn)行）。直接合成天然氣技術(shù)則可以直接制得可用的天然氣。4.2煤氣化轉(zhuǎn)化技術(shù)可分為較為傳統(tǒng)的兩步法甲烷化工藝和將氣體轉(zhuǎn)換單元和甲烷化單元合并為一個(gè)部分同時(shí)進(jìn)行的一步法甲烷化工藝。直接合成天然氣的技術(shù)主要有催化氣化工藝和加氫氣化工藝。其中催化氣化工藝是一種利用催化劑在加壓流化氣化爐中一步合成煤基天然氣的技術(shù)。加氫化工藝是將煤粉和氫氣均勻混合后加熱，直接生產(chǎn)富氫氣體。4.3煤制天然氣整個(gè)生產(chǎn)工藝流程可簡(jiǎn)述為：原料煤在煤氣化裝置中與空分裝置來的高純氧氣和中壓蒸汽進(jìn)行反應(yīng)制得粗煤氣；粗煤氣經(jīng)耐硫耐油變換冷卻和低溫甲醇洗裝置脫硫脫碳后，制成所需的凈煤氣；從凈化裝置產(chǎn)生富含硫化氫的酸性氣體送至克勞斯硫回收和氨法脫硫裝置進(jìn)行處理，生產(chǎn)出硫磺；凈化氣進(jìn)入甲烷化裝置合成甲烷，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的天然氣；煤氣水中有害雜質(zhì)通過酚氨回收裝置處理、 廢水經(jīng)物化處理、生化處理、深度處理及部分膜處理后，廢水得以回收利用；除主產(chǎn)品天然氣外，在工藝裝置中同時(shí)副產(chǎn)石腦油、焦油、粗酚、硫磺等副產(chǎn)品。主工藝生產(chǎn)裝置包括空分、碎煤加壓氣化爐；耐硫耐油變換；氣體凈化裝置；甲烷化合成裝置及廢水處理裝置。輔助生產(chǎn)裝置由硫回收裝置、動(dòng)力、公用工程系統(tǒng)等裝置組成。煤制天然氣工藝五、研究方法與手段低溫甲醇洗低溫甲醇洗是50年代初德國林德公司和魯奇公司聯(lián)合開發(fā)的一種氣體凈化工藝。該工藝以冷甲醇為吸收溶劑，利用甲醇在低溫下對(duì)酸性氣體溶

解度極大的優(yōu)良特性，脫除原料氣中的酸性氣體。該工藝氣體凈化度高，選擇性好，氣體的脫硫和脫碳可在同一個(gè)塔內(nèi)分段、選擇性地進(jìn)行。低溫甲醇洗工藝技術(shù)成熟，在工業(yè)上有著很好的應(yīng)用業(yè)績(jī)，被廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外合成氨、合成甲醇和其他羰基合成、城市煤氣、工業(yè)制氫和天然氣脫硫等氣體凈化裝置中。在國內(nèi)以煤、渣油為原料建成的大型合成氨裝置中也大都采用這一技術(shù)。低溫甲醇洗脫硫、脫碳技術(shù)特點(diǎn)如下：溶劑在低溫下對(duì)CO2、H2S、COS等酸性氣體吸收能力極強(qiáng)，溶液循環(huán)量小，功耗少。溶劑不氧化、不降解，有很好的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。凈化氣質(zhì)量好，凈化度高，CO2<20ppm，H2S<0.1ppm。溶劑不起泡。具有選擇性吸收H2S、COS和CO2的特性，可分開脫除和再生。溶劑廉價(jià)易得，但甲醇有毒，對(duì)操作和維修要求嚴(yán)格。該工藝技術(shù)成熟，目前全世界約有87套大中型工業(yè)化裝置。該工藝需從國外引進(jìn)。由于操作溫度低，設(shè)備、管道需低溫材料，且有部分設(shè)備需國外引進(jìn)，所以投資較高。50°C)下吸收，含硫酸氣采用熱再生低溫甲醇洗溶劑在低溫(一50°C)下吸收，含硫酸氣采用熱再生五、設(shè)計(jì)任務(wù)目標(biāo)及進(jìn)度安排合理經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)：排污液氨罐設(shè)計(jì)參數(shù)：容器類別：五、設(shè)計(jì)任務(wù)目標(biāo)及進(jìn)度安排合理經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)：排污液氨罐設(shè)計(jì)參數(shù)：容器類別：D2設(shè)計(jì)壓力(MPa)：2.2最大允許工作壓力(MPa)：-物料名稱：排污液氨/氨氣物料特性：易爆，工作壓力(MPa):-0.0244/0.4工作溫度(C)：-45/50月平均最低氣溫的最低值(C)：-16.5物料密度Kg/m3:液689/氣6.45主要受壓元件材料：09MnNiDR

腐蝕裕量（mm）：3焊接接頭系數(shù)：1腐蝕裕量（mm）：3焊接接頭系數(shù)：1基本風(fēng)壓值（Pa）：600地震防裂度：7全容積（m3）：3.62安全閥整定壓力（MPa）：2.2保溫層材料：硬質(zhì)閉孔聚氨酯泡沫塑料 保溫層厚度（mm）60設(shè)計(jì)壽命：10年進(jìn)度安排:2011.12.18-2012.03.15查閱文獻(xiàn)，完成開題報(bào)告2012.03.16-2012.04.29設(shè)備計(jì)算及選擇2012.04.30-2012.05.13繪制工藝流程圖2012.05.14-2012.05.28編寫設(shè)計(jì)說明書2011.12.18-2012.03.15查閱文獻(xiàn)，完成開題報(bào)告2012.03.16-2012.04.29設(shè)備計(jì)算及選擇2012.04.30-2012.05.13繪制工藝流程圖2012.05.14-2012.05.28編寫設(shè)計(jì)說明書七、方案可行性分析煤制天然氣是指煤經(jīng)過氣化產(chǎn)生合成氣，再經(jīng)過甲烷化處理，生產(chǎn)代用天然氣（SNG）。煤制天然氣的能源轉(zhuǎn)化效率較高，技術(shù)已基本成熟，是生產(chǎn)石油替代產(chǎn)品的有效途徑。低溫甲醇洗利用甲醇在低溫下對(duì)酸性氣體溶解度極大的優(yōu)良特性，脫除原料氣中的酸性氣體。該工藝氣體凈化度高，選擇性好，氣體的脫硫和脫碳可在同一個(gè)塔內(nèi)分段、選擇性地進(jìn)行。低溫甲醇洗工藝技術(shù)成熟，在工業(yè)上有著很好的應(yīng)用業(yè)績(jī)。此裝置工藝要求嚴(yán)格，經(jīng)濟(jì)性能較好。八、參考文獻(xiàn):《固定式壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》TSGR0004-2009（2）＜鋼制臥式容器》NB/T4731-2005工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文《鋼制壓力容器》GB150-2009《低溫壓力容器用低合金鋼鋼板》GB3531-20