甲醇装臵生产准备期技能操作人员培训教材
第一部分 概述
一、神华包头煤制烯烃项目简介
甲醇在化工生产中具有极其重要的地位，其众多的下游产品对工农业、交通运输业以及国防军工业都有重要作用，故甲醇作为有机产品在世界范围内其产量仅次于乙烯、丙烯及纯苯等基础原料。作为基本有机化工原料，甲醇衍生物极多、故称之为 C1化学的基础。乙烯和丙烯下游的主要产品为聚烯烃即聚乙烯和聚丙稀，他们是重要的基础化工原料，广泛应用于包装制品、纤维、电线电缆、建筑材料、汽车零部件等产品的生产和制造，目前中国聚烯烃市场缺口较大，2005年聚乙烯国内满足率约为49.9％，进口量约520万吨，聚丙烯国内满足率为63.3％，进口量约为300万吨。因此聚烯烃产品在国内具有广阔的市场。当前国内聚烯烃产品的生产均以石油为原料，随着中国对进口石油的依赖程度逐渐加大和国际石油价格的长期居高不下，以石油为原料的聚烯烃生产工艺路线正日益失去其竞争性。神华集团依据自身优势，提出以煤为原料，采用先进的煤化工和石油化工工艺路线建设煤制烯烃项目。2006年12月11日，神华包头煤制烯烃项目获得国家发改委核准，成为目前国内唯一一个获得国家发改委核准的煤制烯烃项目。
（一） 项目建设的必要性
我国拥有的煤炭资源保有储量约1万亿吨，一次能源结构的特点是富煤、贫油、少气，在化石能源总量中，95.6%为煤炭，3.2%为石油，1.2%为天然气。传统的石油化工需要消耗大量的石油资源，以年产100万吨乙烯的工厂为例，如果用石脑油作为裂解原料，每年需要石脑油至少300万吨，而生产300万吨石脑油就需要有1000万吨的原油加工能力。如果以煤炭为原料，一个100万吨/年规模的乙烯工厂，每年所需的煤炭量为1000万吨。就我国煤炭和石油的储量对比
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关系来看，用煤炭为原料替代石油发展化工，可以扬长避短，能够满足未来相当长时间内的原料需求，同时可提高资源的合理、有效利用程度，在资源的有效利用方面具有明显的优势。因此，发展煤制烯烃产业符合我国资源结构特点，具有可靠的资源保障，并有利于缓解石油资源紧缺的局面，是保障我国石油战略安全的一项有力举措。
相对国际而言，我国煤炭市场价格低廉，煤炭企业的经济效益相对于石油、石化企业来说，长期在低位徘徊。发展煤化工产业，将低价值的煤转变为具有高附加值的化工产品，可以延伸产业链，并大大提高煤炭企业的经济效益。以本项目为例：5.5吨煤可以生产1吨聚烯烃产品，在煤矿坑口附近建设煤制烯烃工厂，一吨煤的价格可以控制在100～200元左右，而目前国内聚烯烃产品的市场价格已经超过了1万元/吨，发展煤制烯烃项目可以将煤炭的价值实现10倍以上的增值。
我国的能源消费结构中，煤炭占67％左右，这其中有80%以上采用的是效率低、污染严重的直接燃烧方式，大气中90%以上的SO2、67%的NOx、82%的酸雨以及70%的粉尘是由燃煤引起的。煤炭的低效利用还造成了CO2温室气体的排放大大增加，严重地威胁到生态环境和人类健康。目前，我国已成为世界上环境污染最严重的国家之一，全国酸雨面积已占国土面积的30%，每年由于酸雨和SO2污染造成的经济损失已超过1000亿元。煤制烯烃工艺路线采用目前世界上最先进的洁净煤技术及污染物处理技术，通过集中处理的方式尽量减小污染物的排放，相比传统的煤直接燃烧方式，对环境的污染大大降低。
建设煤制烯烃项目，符合国家能源战略安全和西部大开发政策，可将西部资源优势转化为经济优势，带动西部地区经济发展；符合神华集团煤炭清洁转化战略总体部署，可充分发挥神华煤炭资源优势，有利于提高神华集团的经济效益、竞争能力和可持续发展。
（二） 项目建设地点
内蒙古自治区包头市九原区工业园区内。 （三） 建设规模及产品方案
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项目建设规模为：5500吨/日的煤制甲醇装置（180万/年）、60万吨/年甲醇制烯烃装置、30万吨/年聚乙烯装置、30万吨/年聚丙烯装置、24万标准立方米（氧气）/小时空分装置，并配套建设3台480吨/小时高压蒸汽锅炉和2台50MW抽汽凝汽式汽轮发电机组及其他辅助设施。
产品方案为：聚乙烯30万吨/年、聚丙烯30万吨/年、丁烯8万吨/年、碳五以上产品3万吨/年、硫磺2.2万吨/年。
（四） 工艺技术路线
神华包头煤制烯烃项目的工艺路线包括煤气化、合成气净化、甲醇合成、甲醇制烯烃及聚烯烃等核心技术。煤在高温高压下通过纯氧部分氧化反应生成主要成份为CO和H2的粗合成气，粗合成气经过部分耐硫变换及净化然后合成甲醇，最后甲醇转化为低碳烯烃，再经过聚乙烯和聚丙烯工艺过程生成最终产品聚乙烯和聚丙烯。目前煤气化、合成气净化、甲醇合成和聚乙烯、聚丙烯技术均已实现商业化，有多套大规模装置在运，甲醇制烯烃技术已日趋成熟，具备工业化条件。
（五）建设周期
项目预计2009年底项目机械竣工，2010年5月工厂预试车，2010年10月生产出合格产品。
（六）项目前期筹建历程
神华包头煤制烯烃项目于2004年3月正式启动，8月份编制完成《项目可行性研究报告》，2005年3月国家环保总局批准《项目环境影响评价报告》，5月份国家发改委组织对《项目申请报告》进行评估，10月份项目一期工程（煤制甲醇）在内蒙古自治区发改委完成备案，10月28日在包头市举行项目一期工程奠基仪式。2006年12月11日，国家发改委正式核准了神华包头煤化工项目，成为建设该项目的又一个里程碑。
二、甲醇装臵概况
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合成气制甲醇装臵为神华包头煤制烯烃项目的工艺生产装臵之一，引进英国Johnson Matthey/Davy公司的大规模甲醇技术生产MTO级甲醇作为下游MTO装臵原料，生产能力为180 万吨/年（按100％甲醇计），可根据需要抽出部分粗甲醇生产精甲醇，精甲醇生产能力为60 万吨/年。
（一）装置建设规模及产品方案 1、建设规模 甲醇装臵合成单元的规模为5500吨/天（或180万吨/年，按100％甲醇计）。精馏单元的规模为1833吨/天或60万吨/年（按100%甲醇计）。此外还建有氢气回收单元，其中膜分离装臵处理原料气能力为22000Nm3/h，PSA装臵处理原料气能力为7000Nm3/h。 2、产品方案 为使本装臵操作具有更多的灵活性,并提高装臵适应市场的能力，本装臵的产品方案在设计时考虑两种工况。 工况一：日产5500吨MTO级甲醇（180万吨/年，按100%甲醇计） 工况二：日产3667吨MTO级甲醇（120万吨/年，按100%甲醇计）同时日产1833吨AA级甲醇（60万吨/年）。 3、操作弹性 本装臵操作下限60%,最大允许操作到110%。 （二）装置组成及流程简述 1、装臵组成
甲醇装臵主要包括甲醇合成、压缩、精馏、中间罐区、氢气回收及甲醇罐区。本装臵代号为150，主要主项见下表。 序号 1 2 3
主项名称 甲醇合成 合成气压缩 甲醇精馏 4
主项代号 151 152 153 备注 4 5 6 7 8 9 10 11 甲醇中间罐区 公用工程和辅助设施 氢回收 甲醇罐区 装臵控制室 车间化验 甲醇装臵变电所 罐区变电所 154 155 156 157 158 159 布臵在总控制室楼内 布臵在化验楼内 2、生产过程及流程简述
甲醇装臵生产工艺主要由甲醇合成、压缩、精馏、中间贮存、氢回收等组成。流程简述如下: （1）甲醇合成 自界区外的合成气经过合成气压缩机加压及蒸汽预热后，在合成气净化槽中脱除遗留的对合成催化剂有毒害的微量组份。 甲醇合成回路设臵两台蒸汽上升反应器（Steam Rising Converter, SRC），流程布臵为串/并联耦合方式，从新鲜原料气的分配方式来看，大部分新鲜气进入1号反应器，少部分进入2号反应器，进料比例随催化剂活性的变化有所调整，在催化剂使用初期为1.2:1，在末期为4:1。1号反应器出口气体经冷却、分离甲醇后与新鲜气混合，再经压缩及预热后进入2号反应器，2号反应器出口气体经冷却、分离甲醇后与新鲜气混合，经预热后进入1号反应器，从反应器出口气体的流向来看，两台反应器属于串联方式。据专利商介绍，采用这种独特的流程布臵，相比传统的并联布臵，可节省30％左右的催化剂床层空间，在催化剂与设备投资上更为经济。 SRC为径向流反应器，气体由中心分布管进入，沿径向通过装填在壳侧的催化剂床层，发生甲醇合成反应。反应器中分布大量的换热管，内通锅炉给水，吸收合成反应产生的反应热，副产蒸汽，反应器内温度
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