低温甲醇洗开题报告修改版

低温甲醇洗工艺流程模拟技术开发中国寰球工程公司2013年3月28日一、生产需求和需要解决的关键技术问题二、专题设置三、研究目标及研究内容四、关键技术和研究路线五、预期成果和考核指标六、计划进度安排七、前期基础和支撑条件八、经费预算九、人员组织汇报提纲我国煤炭资源丰富，煤种齐全，发展煤炭液化、气化等现代煤转化技术，对发挥资源优势、优化终端能源结构具有现实和长远的意义。煤化工涉及领域广泛,可生产几乎所有种类的石油化工产品，其中合成氨工业是关系我国农业和国民经济发展的重要行业，其能源消耗量约占我国化学工业能源消费总量的25%，为化工五大重点耗能行业之首。目前，中石化、中海油、神华集团等一大批国内有实力的大企业大集团已相继进入煤化工领域。1.生产需求

一、生产需求和需要解决的关键技术问题

煤气化形成的工艺气首先需通过水煤气变换反应产氢。然而，变换气中含有较高浓度的硫化物和较高分压的二氧化碳。这些酸性气体会对后续工序中产生非常有害的影响，必须脱除干净，同时二氧化碳与硫化氢又是后续装置中间产品，必须在变换气净化单元中加以回收。用于合成氨/尿素装置的变换气净化工艺流程示意图变换气净化一、生产需求和需要解决的关键技术问题化学吸收法使用碱性溶液为吸收剂，适用于气体中CO2分压较低的情况下。物理吸收法

利用水或有机溶液对气体的溶解进行净化，适用于气体中CO2分压较高的情况。合成气中CO2分压较高并含有H2S、COS及其他杂质。低温甲醇法（物理吸收法）

投资低，净化度高，尤其是在高压、低温下对高浓度酸性气体吸收能力特别强，能同时脱除CO2、H2S、COS等，并且对粗煤气中芳香烃类物质的吸收比较彻底。一、生产需求和需要解决的关键技术问题煤化工（焦化、合成氨、电石和甲醇）是国民经济的重要支柱产业。低温甲醇洗工艺可以广泛应用于“传统”、“现在”、“新时代”煤化工的多种化工装置。国内低温甲醇洗工艺技术主要源于引进的鲁奇、林德公司专利技术。

产品产量净进口量表观消费量简评甲醇113352716612015年需求量3100万吨。合成氨513605136供求平衡，结构和布局调整。低温甲醇洗适用装置2009年我国甲醇与合成氨需求情况需求：需要尽快开发出具有自主知识产权的低温甲醇洗工艺包，掌握核心技术。一、生产需求和需要解决的关键技术问题一、生产需求和需要解决的关键技术问题2.关键技术问题

比选确定低温甲醇洗工艺技术；通过甲醇溶解气体数据的的数学回归，开发出可覆盖不同压力-温度范围的低温甲醇洗物性数据包。进行二元交互参数的校正；通过ASPENPlus平台上非平衡级基于速率的Rate-Based模型建立符合实际工程运行情况的流程模拟程序；优化换热网络气体在甲醇中的溶解度AspenRate-Based模型原理示意图二、专题设置本课题包括以下两个专题：专题一、低温甲醇洗工艺流程的研究与确定。专题二、低温甲醇洗物性数据包与工艺流程平台的开发。三、研究目标及研究内容1、总体研究目标开发出具有自主知识产权可应用于工程设计的“低温甲醇洗工艺技术方案和流程模拟平台”。

完成项目开题、需求调研、项目技术方案、实施方案；项目启动，筹建组织机构，定义工作目标、职责；开发低温甲醇洗物性专用数据包：对于现有已发表的物性数据，进行搜集整理；对于未公开的数据，通过与科研院所合作实际测量。在这些数据的基础上，进行数学回归，从而最终开发出覆盖不同压力-温度范围的低温甲醇洗物性数据包。2013年年度目标：2014年年度目标：建立低温甲醇洗工艺流程模拟平台：在国际通用的商业流程模拟软件平台上进行二次开发，选择适当的热力学模型，优化工艺流程及关键工艺参数，完成流程模拟平台的开发和工艺技术方案的编制。三、研究目标及研究内容2、主要研究内容开发低温甲醇洗物性专用数据包；根据不同煤种与不同用途进行工艺流程的研究。提出适用于煤化工的低温甲醇洗工艺流程。流程模拟程序将基于国际通用的商业软件为平台做二次开发，以吸收部分和解吸部分分别编写。

三、研究目标及研究内容2、主要研究内容计算内容为脱除变换气中的二氧化碳、硫化氢和氧硫化碳的冷区物料及热量计算，以及溶剂甲醇的热再生和甲醇—水分离的热区物料及热量计算。采用之前已建成并投入使用项目的具体工业数据进行流程的校核，并进行相应的修正以得到符合实际工业情况的流程模拟计算方法。通过流程模拟结果建立低温甲醇洗数据包。三、研究目标及研究内容四、关键技术和研究路线1、关键技术低温甲醇洗工艺技术低温甲醇洗物性数据包适用于不同规模，具有最新物性数据包的低温甲醇洗工艺流程模拟平台冷区换热网络四、关键技术和研究路线2、技术研究路线五、预期成果和考核指标1、成果形式形成具有知识产权的适用于煤化工合成气净化的低温甲醇洗数据包。针对不同工艺条件，形成配套的工艺技术方案。推动低温甲醇洗技术的国产化发展进程，打破西方国家对技术的垄断和限制。2、技术经济考核指标经低温甲醇洗后的净化气中（H2S+COS）摩尔含量为：<1ppm，CO2的摩尔含量为20ppm。

用开发出的流程模拟程序验证国内某相当规模、引进装置的低温甲醇洗流程，模拟计算值与专利商提供数据的误差≤5%。五、预期成果和考核指标3、知识产权考核体系申请专利或形成技术秘密3项，软件著作权登记1件。4、创新点拥有自主知识产权的流程更合理、能耗更低的低温甲醇洗流程。5、生产应用效果或前景国内外煤化工项目众多，应用前景比较广阔。此外，由于国产设备的价格和供货期等优势，可在国际市场上占据有利竞争地位。可用在以下方面：用于现有装置的改造和脱瓶颈。优化现有装置的工艺操作。用于新建装置的工艺包设计，替代引进工艺包。六、计划进度安排起止时间研究内容阶段目标负责人2013.02-2013.04搜集整理低温甲醇洗相关技术资料掌握最新技术信息林珩陈萍2013.05-2013.06分析针对不同原料和目标产品组成情况下的低温甲醇洗流程方案确定供开发的几种流程林珩2013.06-2013.07分析研究林德及鲁奇的低温甲醇洗工艺流程，进行具体工艺细节的对比研究。工艺方案比选，确定工艺流程林珩2015.02-2015.03通过采用先进计算方法（如夹点分析法、数学规划法）对换热器进行合理匹配，从而最大限度利用系统内的能量，实现甲醇洗装置的节能降耗。节能流程核算林珩2015.03-2015.04整理各方面研究成果建立可以用于工程设计的低温甲醇洗流程模拟平台胡健课题一年度工作安排六、计划进度安排起止时间研究内容阶段目标负责人2013.08-2013.11根据不同的压力-温度范围，整理归纳热力学数据，对欠缺的热力学参数进行试验测量；分析热力学模型。开发低温甲醇洗物性数据包陈萍2013.12-2014.03将低温甲醇洗物性数据包里的热力学数据嵌套到商业流程模拟软件的热力学模型中，使其符合低温甲醇洗物系，同时选择合适的热力学模型对冷区流程进行模拟优化。流程模拟软件热力学模型选择及二次开发，完成冷区模拟程序的编写李春燕2014.04-2014.08选择合适的热力学模型对热区流程进行模拟优化。完成热区模拟程序的编写李春燕2014.09-2014.10将冷区流程和热区流程整合到一起，并进行全流程的优化完成低温甲醇洗全流程模拟程序的编写李春燕2015.01-2015.02针对低温甲醇洗冷热区的换热进行优化，充分利用系统内的能量，达到节能降耗完成换热网络优化朱为明课题二年度工作安排七、前期基础和支撑条件1、与本项目（课题）密切相关的前期研究基础情况寰球工程公司具有几十年合成氨及尿素的设计经验。近年来，更是完成了德州大化肥项目、越南化肥项目、神华宁煤煤制烯烃项目，目前正在承担神华宁煤400万吨/年煤炭间接液化制油品项目。在以往工程设计项目的执行过程中，寰球公司积累了丰富的低温甲醇洗设计经验，并在一些工程设计领域形成了自己的特色。因此，寰球公司有责任、有义务、有人才、有能力为中国石油开发出拥有自主知识产权的低温甲醇洗工艺技术平台。七、前期基础和支撑条件寰球公司参与的镇海合成氨项目、越南化肥项目等均采用Linde低温甲醇洗工艺。七、前期基础和支撑条件寰球公司参与的陕西渭河合成氨项目、神华煤制油项目采用Lurgi低温甲醇洗工艺技术。七、前期基础和支撑条件2、与国内外合作研究及技术引进相结合的可能性

（1）外协合作研究理由尽管课题承担单位具有低温甲醇洗设计的经验和科研开发的能力，还需要借鉴、集成国内外相关领域大学、研究机构的最新研究成果，这样可以取长补短，优化资源配置，提高技术起点。中科院过程所、北京化工大学、清水湾、ASPEN上海研究中心等在相关领域具有优势。

（2）外协合作研究单位及其在本领域的相关业绩及资质、研究基础中科院过程所拥有完备的化工学科体系，且在传质与分离方面有一批优秀的老师和科研团队，可以在基础热力学数据测量及物性数据优化方面为低温甲醇洗物性数据包提供技术支持。北京化工大学、清水湾具有较高的流程模拟计算水平，ASPEN上海研究中心拥有专业的Rate-Based模型使用技术，他们可为低温甲醇洗模拟平台的建立提供技术支持。七、前期基础和支撑条件2、与国内外合作研究及技术引进相结合的可能性

（3）外协合作研究内容、研究进度及成果指标中科院过程所：2013.04～2013.09，对低温甲醇洗物性系统进行热力学数据测量及整理，补充除公开发表的热力学参数之外的数据，测量参数与实际偏差不超过5%；北京化工大学、清水湾、ASPEN上海研究中心：2013.08～2014.09，对低温甲醇洗流程模拟平台的建立提供咨询和技术支持，模拟计算值与专利商提供数据的误差≤5%。

（4）外协合作研究内容对本项目（课题）的支撑作用中科院过程所：补充欠缺的热力学物性数据，加速开发低温甲醇洗物性数据包，北京化工大学、清水湾及ASPEN上海研究中心在ASPEN平台上建立低温甲醇洗模拟平台提供技术支持。

（5）外协经费测算：详见课题经费预算。总计150万元。八、经费预算本课题经费预算情况如下：经费预算明细表及预算说明见开题设计报告。总费用：855万元2013年：572万元九、人员组织专业姓名备注项目经理胡健项目副经理陈萍负责