大唐煤化工项目 鲁奇三合一装置工艺概况
一、三合一装置简介
三合一装置是指大唐国际引进德国鲁奇公司的三项专利 技术：低温甲醇洗脱硫脱碳工艺、百万吨级甲醇合成工 艺和甲醇制丙稀MTP工艺 (Methanol to Propylene) 的总称，同时包括CO变换单元。其中甲醇制丙烯装置为 目前世界上首套工业化装置Lurgi技术 专利 气体净化 甲醇合成 MTP
Rectisol® OxyClaus ®+ LTGT ®
Mega Methanol®
MTP ®
产量
合成气：18417t/d CO2气：6778t/d 液态硫：116.5t/d
精甲醇： 5000.3t/d
丙烯：1423.9t/d 乙烯：69.6t/d LPG:109.1t/d 汽油：546.7t/d3
三合一装置各单元三合一装置主要负责将煤气化装置产生的粗煤气进行精制，得到的合格 合成气体在甲醇合成塔中合成甲醇，同时进行精制，为丙烯生产装置提供原 料。 三合一装置构成如下： 装置名称 系列数 主要功能 序号 一氧化碳变换 工序 4000 酸性气体脱除 工序 4500 硫回收装置 5000 甲醇装置 6000 丙烯生产装置 MTP 3 1 1 1 1 将粗合成气中的部分CO转化为氢气 脱除变换气中酸性气体，制得合格的甲 醇合成原料气 处理含硫废气，回收硫磺，保护环境 生产甲醇，为丙烯装置提供原料 用甲醇合成丙烯，同时通过精制，得到 丙烯、乙烯，为聚丙烯装置提供原料， 同时得到汽油、LPG等产品。4
三合一装置所涉及的化学反应原理⑴水煤气变换 CO+H2O→CO2+H2 +2.33 KJ/mol ⑵甲醇合成 CO+2H2→CH3OH +90.8KJ/mol CO2+3H2→CH3OH +H2O+49.5KJ/mol ⑶甲醇脱水 2CH3OH→CH3OCH3+H2O +1.33 KJ/mol
⑷MTP 反应 nCH3OH→(CH2)n +nH2O +Q nCH3OCH3→2CnH2n+nH2O +Q(N=2,3,4….) ⑸硫回收反应：H2S+1/2O2=S+H2OH2S+3/2O2=SO2+H2O 2H2S+SO2=3S+2H2O (1) (2) (3)5
三合一装置工艺方框流程图：硫回收 CO2 H2S 硫磺产品
原料气
CO 变换 C3-(乙烯、丙稀) C4+(LPG、汽油)
低温甲醇洗
压缩
甲醇合成H2
甲醇/二甲醚
产品精馏
压缩
气体分离
MTP 反 应
三塔精馏6
器
本界区原料、产品方案二氧化碳： 200万吨/年 乙烯：
2.3万吨/年丙烯：
粗煤气： 640万吨/年
甲醇：
47万吨/年LPG: 3.64万吨/年
168万吨/年
硫磺： 3.8万吨/年
汽油： 18.2万吨/年7
2、各装置工艺流程简介
2.1 CO变换单元
本单元主要的任务是利用一氧化碳和水 蒸汽反应将来自煤气化单元的粗煤气中 过量的一氧化碳转化成甲醇合成反应所 需的大量氢气。 主要反应方程式：CO+H2O→CO2+H2+2.33 KJ/mol10
一氧化碳变换工艺流程简图粗煤气来自煤气化装置
272℃来自气化 粗合成预热器 260℃ 中压蒸汽 266℃ 5.1MPa 600t/h
247244.48Nm3/h 170℃,3.8MPa(a)H2:17.2%;CO:46.4%; CO2:12%;H2O:23.1%
分 离 器变换气去低温甲醇洗装置
220℃
过 滤 器
H2:30.6%; CO:9.1%; CO:
27.3%; H2O:32.2%中压蒸汽过热器
第 一 变 换 炉
SA387Gr.1 1CL.2+ SA347
257600Nm3/h 40℃,3.4MPa(a)H2:42.5%;CO:18.5%; CO2:37.5%;H2O:3% 330℃130.6℃, 275t/h 冷凝液去 气化
450℃
第 二 变 换 炉
分 离 器
40℃ 除盐水加热器 361℃
来自电厂脱盐水 25℃,275t/h
H2:38.8%; CO:5.9%; CO:35.1%; H2O:19.3.2%
一氧化碳变换简易流程概述煤气化装置来的粗煤气，气量247244.48Nm3/h,温度170℃, 压力3.8MPa。首先进入粗煤气分离器，分离出水、煤灰后再 进入粗煤气过滤器，过滤一些杂质，然后进入粗煤气加热器， 加热至220℃,在蒸汽混合器中配入600t/h饱和中压蒸汽，再 经过粗煤气换热器加热以温度260℃进入第一变换炉，出第一 变换炉后的反应气温度为450 ℃依次经过中压蒸汽过热器、 粗煤气换热器、粗煤气加热器换热，以251.6 ℃进入第二变换 炉。出第二变换炉的反应器以361 ℃依次经过废锅、第二除 盐水加热器、分离器，分离出的气体以40 ℃, 3.42MPa送到 下一单元-低温甲醇洗单元。
2.2 低温甲醇洗单元
本单元主要的作用是利用甲醇在低温下对酸性
气体溶解度大，可以将其有选择性地吸收的特性，将来自CO变换单元的变换气中多余的CO2
以及对甲醇合成催化剂有毒害作用的硫化氢等杂质脱除，使净化后的气体成为适合于甲醇合 成反应所需的净煤气 。 本单元主要是采用一些化工单元操作，属物理 过程，不涉及化学反应。14
493934.5Nm3/h 30℃,3.2MPa H2:66.99%;CO:28.9.%; CO2:2.7%;
变换气洗涤
-42.6℃
闪蒸汽压缩机精洗甲醇 来自热再 生塔 主洗甲醇 来自再吸 收塔
合成气去甲 醇单元
锅炉给水
甲 醇 洗 涤 塔-23.5℃
-53.1℃
氨 洗 塔变换气 来自低温甲 醇洗780242Nm3/h 40℃,3.3MPa 去水处理 H2:42.5%; CO:18.5%; CO2:37.5%; H2S:0.43%
丙 稀 制 冷 剂
-57.3℃
-37℃
-29.6℃
中 压 闪 蒸 塔
富CO2甲醇去再吸收塔
-23.8℃ -19.9℃
绕管换热器 去热再生塔 T-40005
富H2S甲醇15
去再吸收塔
低温甲醇洗-气体洗涤来自CO变换工段的变换气(温度40℃,压力3.4Mpa(a)),首先 经过一系列换热器换热后被冷却到约10℃,然后通过氨洗涤塔 T40001(,用锅炉给水进行洗涤以降低其NH3 和HCN含量。再经过 变换气最终冷却器(绕管式)后，温度降到-19.9℃,送到并联的 两台吸收塔T-40002AB的底部。 吸收塔T-40002AB从下到上依次可分为预洗段、硫化氢吸收段 和二氧化碳吸收段。
在预洗段，变换气中微量组份如NH3和HCN等被低冷甲醇吸收。 在H2S吸收段，将H2S和COS脱除，使净煤气中硫含量满足甲醇合成 催化剂的要求。在CO2吸收段，将多余的CO2脱除，使净煤气中CO2 的含量达到适合于甲
醇合成反应所需的含量。出CO2吸收段的净煤 气经过变换气最终冷却器 E40003(绕管式)回收冷量后，被送到 甲醇单元作为甲醇合成的原料气。来自CO2吸收段的部分含CO2甲醇和H2S吸收段富硫甲醇送入中压 闪蒸塔T40003中。在此甲醇在中压下闪蒸，有价值的H2和CO闪蒸出 来，再循环气压缩机(C40001)压缩后循环回变换气入口管线。16
