福龙10万吨甲醇安全设施设计专篇.docx
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福龙10万吨甲醇安全设施设计专篇
山西福龙煤化10万吨甲醇安全设施设计专篇内容
1、建设项目情况
本工程主要建设内容包括气柜、焦炉煤气压缩、干法脱硫、煤气转化、甲醇合成、甲醇精馏及精馏库、空分、自控等。
项目占地135亩，年可生产甲醇10万吨，杂醇800吨。
1、气柜
从焦化厂来的焦炉煤气，经入口水封进入气柜，缓冲、稳压后送往焦炉气压缩工段。
设置一座23000m3低压湿式螺旋式缓冲气柜，并设有进气及出气水封以防止煤气的泄露。
气柜操作压力约400mmH2O。
排污环节：
气柜水槽焦炉煤气冷凝废水0.5m3/h。
2、焦炉气压缩
从气柜来的压力为400mmH2O、25℃的焦炉气入焦炉气压缩机，升压至2.5MPa，温度约40℃送至精脱硫装置。
排污环节：
压缩机间断排出的含油废水；
压缩机噪声。
3、精脱硫
来自焦炉气压缩的压力2.5MPa，温度40℃的焦炉气含无机硫20mg/Nm3，有机硫250mg/Nm3，先经过过滤器和预脱硫槽滤去油雾和脱除无机硫后送至转化装置利用余热提温到约320℃。
提温后的气体经一级加氢转化器，气体中的有机硫在此转化为无机硫，另外，气体中的氧也在此与氢反应生成水。
加氢转化后的气体含无机硫约255mg/Nm3，进入中温脱硫槽，脱去绝大部分的无机硫。
之后经过二级加氢转化器将残余的有机硫进行转化，再经中温氧化锌脱硫槽把关，使气体中的总硫达到0.1ppm。
出氧化锌脱硫槽的气体压力约为2.3Mpa，温度约为380℃送往转化装置。
装置中设置中温脱硫槽三台，操作时可串可并，正常操作时两串一备。
氧化锌脱硫槽为两台，正常操作时两台串联，单台需要更换触媒时，短时单台操作。
开车时或更换新触媒后，中温氧化铁脱硫剂需升温还原，铁、钼加氢催化剂需升温硫化。
升温气体通过升温炉来加热，升温炉用燃料气做热源。
脱硫后的焦炉气送至转化工段。
排污环节：
升温炉烟道废气、废加氢催化剂、废中温氧化铁、废氧化锌脱硫剂、废活性炭；
4、转化
脱硫后的焦炉气温度380℃，与废热锅炉来的蒸汽混合后，进入焦炉气蒸汽预热器，再经预热炉预热到660℃，进入转化炉。
来自空分装置的氧气加入安全蒸汽后温度约300℃，进入转化炉，在转化炉顶部与焦炉气蒸汽混合，混合气体中氧首先与可燃气体反应产生反应热，为甲烷转化反应提供热量。
气体进入床层后，在催化剂的作用下，甲烷及少数多碳烃转化为一氧化碳和氢。
焦炉气与氧气主要反应方程式如下：
2H2+O2=2H2O
（1）
2CH4+O2＝2CO+4H2
（2）
CH4+H2O＝CO+3H2（3）
CH4+CO２＝2CO+2H2（4）
CO+H2O=CO2+H2（5）
出转化炉的转化气温度约960℃，进废热锅炉副产2.9MPa的饱和蒸汽，经过焦炉气预热器、焦炉气初预热器、锅炉给水预热器、采暖水预热器、脱盐水预热器回收热量，并采用空气冷却器冷却到40℃，分离冷凝液经氧化锌脱硫槽把关后送合成气压缩机。
分离出的冷凝液减压释放出溶解气后，用冷凝液泵加压补入废热锅炉，副产蒸汽。
排污环节：
余热炉烟道废气；
废热锅炉排污水；
废转化催化剂。
5、合成气压缩
来自转化装置的转化气压力约2.0Mpa，温度40℃，进入合成气压缩机新鲜气段，来自甲醇合成的循环气进入循环段，压至6.0Mpa，送往甲醇合成。
合成气压缩机采用电驱动。
排污环节：
压缩机间断排出的含油废水；
压缩机噪声。
6、甲醇合成
来自合成气压缩机的合成气压力6.0MPa，温度约40℃，进入气气换热器与出塔气换热升温后进入甲醇合成塔，在催化剂的作用下进行甲醇合成反应，主要反应如下：
CO+2H2=CH3OH
CO2+3H2＝CH3OH+H2O
此外还有微量的副反应发生，产生少量的杂质，较典型的副反应为：
2CO+4H2=CH3CH2OH
2CH3OH=（CH3）2O
甲醇反应器为管壳式反应器，管内填装触媒，壳程为沸腾热水，利用反应热副产中压饱和蒸汽，因此反应温度可以稳定地控制在一定的范围内。
出合成塔气体进气气换热器与合成塔入口气换热，把入塔气预热到触媒活性温度以上。
出气气换热器的气体经水冷器用循环水冷却到40℃，此时大部分甲醇和水蒸气被冷凝，然后在甲醇分离器内进行气液分离。
分离出气体一部分作为循环气进入循环机，升压后与原料气混合去合成甲醇，进行下一个循环。
另一部分作为弛放气，经洗醇塔洗涤回收甲醇后送燃料气系统。
由甲醇分离器底部出来的粗甲醇减压到0.45MPa后进入闪蒸槽，释放出溶解在粗甲醇中的绝大部分气体去转化作燃料气，闪蒸槽出来的粗甲醇送去甲醇精馏精制。
排污环节：
合成弛放气，主要成份为CO2、CO、H2、N2、CH4等；
闪蒸废气，主要成份为CO2、CO、H2、N2、CH4、CH3OH等；
合成触媒，含CuO等s。
7、甲醇精馏
甲醇精馏选用三塔流程。
由甲醇合成送来的粗甲醇进入预精馏塔的中部，在该塔中进行轻组分的分离。
塔顶蒸出的气体经预塔冷凝器Ⅰ及预塔冷凝器Ⅱ将甲醇、水、部分轻组分冷凝，冷凝液进入预塔回流槽，不凝气进轻组分冷却器进一步冷却，出轻组分冷却器的不凝气去转化作燃料气，冷凝液返回预精馏塔作回流液。
为防止设备腐蚀，在预精馏塔的粗甲醇入口管线上由碱液泵打入NaOH稀溶液，以中和合成反应中生成的有机酸，预精馏塔蒸馏需要的热量由低压蒸汽供给。
预精馏塔底部出来的甲醇液由甲醇给料泵加压后送入加压精馏塔，加压精馏塔顶蒸出的甲醇蒸汽进入常压塔再沸器，甲醇蒸汽冷凝热作为常压精馏塔的热源，出常压塔再沸器的甲醇液进入加压塔回流槽，一部分甲醇由加压塔回流泵加压后送入加压塔作为回流液，其余部分经精甲醇冷却器冷却到40℃作为合格产品送至精甲醇中间槽。
加压精馏塔所需热量由低压蒸汽通过加压塔再沸器提供。
由加压精馏塔底部出来的甲醇液送至常压精馏塔下部，常压塔顶部出口的甲醇蒸汽经常压塔冷凝器冷凝后进入常压塔回流槽，再经常压塔回流泵加压，一部分精甲醇打入常压塔回流，其余部分送至精甲醇中间槽。
常压精馏塔底排出的含有微量甲醇和其它高沸点杂醇的水，由残液泵加压经残液冷却器冷却后，送污水处理装置。
为保证精甲醇的产品质量，在常压塔中部抽出适量的杂醇，经杂醇冷却器冷却后由杂醇泵加压送至杂醇贮槽。
排污环节：
甲醇精馏时排放的不凝气，主要成份为CO2、CO、H2、CH3OH、CH4等；
甲醇精馏时产生的甲醇残液，主要含有甲醇、高沸点杂质、COD等；
各类泵运行产生的噪声。
8、成品罐区
成品罐区设置5000m3的甲醇贮槽（内浮顶罐）2台，130m3的杂醇贮槽（固定顶罐）1台，贮存时间约一个月。
排污环节：
罐区贮罐呼吸排气及产品装运时的蒸发损失。
9、空分
连续提供氧气6000Nm3/h纯度99.6%，氮气8000Nm3/h纯度99.9%；
原料空气在空气过滤器中除去了灰尘和机械杂质后，进入离心式空气压缩机压缩，压力达到0.62MPa（A），压缩机由电驱动。
然后送入空气冷却塔进行清洗和预冷。
空气从空气冷却塔的下部进入，从顶部出来。
空气冷却塔的给水分为两段，冷却塔的下段使用经用户水处理系统冷却过的循环水，冷却塔上段使用经水冷却塔冷却后的低温水，使空气冷却塔出口空气温度达到15℃。
空气冷却塔顶部设有丝网除雾器，以除去空气中的机械水滴。
出冷却塔的空气进入交替使用的分子筛纯化器，吸附原料空气中的水分、CO2、C2H2等不纯物质。
净化后的加工空气分三股。
一小部分抽出作为仪表空气；一股相当于膨胀量的空气引入增压风机中增压，然后被冷却水冷却至常温后进入主换热器，再从主换热器中部抽出进入增压透平膨胀机组，膨胀后送入分馏塔上塔参与精馏；另外大部分空气直接进入主换热器后，被返流气体冷却至饱和温度进入下塔，空气经下塔初步精馏后，在下塔底部获得液空，在下塔顶部获得纯液氮。
下塔抽取的夜空和纯液氮进入夜空液氮过冷器过冷后送入上塔相应部位，经上塔进一步精馏后在上塔底部获得氧气，经主换热器复热后出冷箱，经氧气压缩机组加压后进入氧气管网。
从辅塔顶部获得氮气，经过冷器、主换热器复热后出冷箱，送至空压站。
从上塔顶部引出的污氮气，经主换热器复热后出冷箱，一部分进入蒸汽加热器作为分子筛再生气体，其余气体送水冷塔。
10、给排水
（1）、给水
本工程用水取自柳林泉，根据水平衡图，本工程新鲜水总用量为73.1m3/h。
本工程厂区给水分为生产给水系统、循环给水系统、生活水给水系统、独立的稳高压消防给水系统、回用水系统，其中前三个系统合建。
生产用水由水源井送至厂内生产水池，经加压后送至厂内各工段使用。
系统设有综合水泵房一座，生产水池一座。
泵房内设生产水泵两台，一开一备，供全厂生产用水。
系统设生活水泵两台，一开一备，供全厂生活用水。
（2）、高压消防给水系统
本工程执行《石油化工企业设计防火规范》GB50160-92（1996年版）。
厂内设独立的稳高压消防给水系统。
采用环状消防给水管网，并按规范要求布置消火栓及阀门、消防水炮和半固定消防竖管等。
系统设消防泵房一座，内设有专用高压消防泵和消防保压泵，其中消防水泵三台，二开一备，供全厂消防用水，消防保压泵二台，一开一备，维持厂内消防水管网压力。
本工程最大的一处着火点为甲醇罐区，其消防水量为148.5L/s，其中罐区冷却用水量51.3L/s，火灾延续时间4h计，需设置3000m3事故水池用于收集消防水。
考虑到事故水将来需要生化处理后回用，还将作为初期雨水收集池使用，因此，适当放大，设计事故水池5000m3。
另外，在本工程出现事故排水时可作为事故水收集池。
在本工程厂区还设立了泡沫站用于消防。
（3）、循环水系统
本工程循环水系统分为工艺循环水系统和制冷循环水系统。
两循环水系统分质供水。
工艺循环水系统循环水总量为2229m3/h。
循环水给水温度为32℃，给水压力为0.4MPa，回水温度为40℃，回水压力为0.25MPa。
循环水泵：
设双吸泵7台，其中四开一备，供工艺循环冷却用水；一开一备，供制冷循环冷却用水。
为了满足循环水质要求，本系统还设有过滤器、加药装置等水质稳定处理设施。
（4）、回用水系统
由于本工程靠近柳林河，为保证废水不外排，本工程设废水超滤-反渗透系统，将循环排污水处理后回用于循环水系统，超滤-反渗透系统排污水用于熄焦；生化处理装置出水做熄焦补充水；化学水处理排污水用于厂区绿化和煤场洒水。
（5）、初期雨水收集系统
本工程占地126亩，根据当地最大暴雨强度及给排水设计手册有关数据，计算出本工程厂区前20分钟降水量约为150m3。
这部分废水引入事故水池，不外排。
设置事故池4000m3，满足事故状态下的要求。
（6）、排水
排水系统分为生产污水排水系统、生活污水排水系统和雨水排水系统。
生产污水排水系统收集各种生产污水及部分初期雨水送往焦化厂生化处理装置进行处理；生活污水送生化处理装置处理后复用于焦化和洗煤，不外排；厂区雨水经雨水管道收集后排出厂外。
11、供电及电讯
本工程的供电由山西联盛有限公司焦化厂35kV出线接入，甲醇装置界区设10kV变电站一座。
本工程常用容量17441kw,计算容量11409kWh。
消防泵采用550KW的柴油发电机组作为备用供电，转化燃嘴保护泵采用110KW的EPS供电，事故照明采用蓄电池组灯具。
12、供热
本工程建设一座20t/h锅炉，转化锅炉产生蒸汽4t/h，甲醇合成富产蒸汽12.3t/h，除为甲醇项目提供生产蒸汽外，还可为焦化及洗煤提供蒸气12.2t/h。
本系统主要排污为锅炉定期排放的高盐废水。
14、化学水处理站
本工程化学水处理站用于生产用化学水及锅炉用水，处理能力2x50t/h。
2、甲醇生产系统的重大危险源辨识
序号
单元名称
有害物质
物质的量
是否构成重大危险源
1
气柜
煤气
10.35吨
否
2
压缩
煤气、合成气
0.846吨
否
3
精脱硫、转化、
甲醇精馏
煤气、合成气、
甲醇
煤气、合成气2.11吨、甲醇50吨
否
4
甲醇合成
甲醇
6吨
否
5
中间罐区
甲醇
560吨
是
6
甲醇罐区
甲醇
7134.5吨
是,计算方法：
二台5000m3罐约7110t甲醇，杂甲80m3约24.5t。
公式为：
7110/500+24.5/500≧1）
7
空分
氧气
90吨
否
8
锅炉
转化废锅3MPa，23t/h中压蒸汽
合成废锅20-3.9MPa，12t/h中压蒸汽
蒸汽锅炉3.82MPa，20t/h中压蒸汽全自动燃气锅炉。
是
9
压力容器
精脱硫：
一级加氢转化、脱硫槽为三类压容器，介质为高危害的CO。
是
转化：
转化炉、脱硫槽为三类压容器，介质为高危害的CO。
是
合成：
甲醇合成塔为三类压容器，介质为毒性高危害的甲醇。
是
10
压力管道
输送煤气管道、合成气DN≧100的压力管道。
是
甲醇装置根据甲醇项目环境影响报告书，本项目安全卫生距离按照100m考虑。
3、甲醇生产设计中采用的安全设施
1、预防事故的设施
（1）、仪表检查设施：
包括压力、温度、液位、流量等检查报警设施；
包括气柜、焦炉煤气压缩、转化、合成气压缩、合成、精馏、罐区设置参数。
（2）、可燃气体、有毒气体检查报警设施（报警地点：
电信室）
气柜：
6个可燃气体探头，检查氢气。
焦炉煤气压缩厂房：
32个可燃气体探头，检查氢气。
转化：
7个可燃气体探头，检查氢气。
合成：
8个可燃气体探头，检查氢气。
精馏：
13个可燃气体探头，检查甲醇。
罐区：
7个可燃气体探头，检查甲醇。
装卸车站：
2个可燃气体探头，检查甲醇。
锅炉房：
64个可燃气体探头，检查氢气。
（3）、工业电视监控系统
共设置18个点，采用带云台一体化彩色摄像机，录像保持时间大于30天。
分为：
汽车装卸车站2台、甲醇罐区2台、泵房1台，空分2台、合成2台、压缩机厂房2台、精馏2台、转化2台、精脱硫2台、气柜1台。
（4）、其它安全设施
1）、防护罩：
运转设备均设置防护罩。
2）、防雷设施：
主要生产按照二类防雷构筑物（接地电阻10欧），其它按照三类二类防雷构筑物（接地电阻30欧）设计，电器开关柜设计电涌保护器。
3）、电器过载保护设施：
电动机智能保护器。
4）、电器仪表的防爆设施：
采用防爆型的操作柱、检查箱，阻燃电缆等，焦炉煤气防护级别及组别为IIB,T1,合成气防护级别及组别为IIC,T1，甲醇防护级别及组别为IIA,T2。
5）、防静电设施：
电器设备接地采用TN-S系统，接地电阻≦4欧，仪表接地系统接地电阻≦1欧。
6）、防噪设施：
压缩机房设置隔音操作室，管线设置消声器。
7）、通风设施：
压缩机厂房设置防爆风机并与事故报警连锁，事故状态全部打开（10+8次/h），其它泵房等场所设置通风机。
2、控制事故设施
1）、泄压和逆止设施：
包括各压力容器设备安装的安全阀、逆止阀、防爆片、排放设施。
备用电源、事故电源。
紧急切断设施：
压缩机管线紧急切断阀、转化装置氧气紧急切断阀、新鲜气放空紧急切断阀、甲醇罐进出口管道的紧急切断阀等等。
2）、仪表系统的安全连锁设施（主要是转化工艺中的氧化反应和合成工艺中的加氢反应）：
包括气柜、压缩机、转化、合成气压缩、合成、精馏、罐区及装卸站、火炬，主要是以下两个工艺的调节问题：
转化工艺调节：
氧化反应
♦装置反应温度压力的报警和连锁。
♦反应装置设置氧气与煤气进料比例的调节，蒸汽液煤气的比例调节。
♦紧急切断设施：
紧急切断氧气进料、打开放空；紧急切断煤气进料、打开放空。
合成工艺调节：
加氢反应
♦汽包液位、调节报警
♦汽包压力、调节报警
3、减少事故的影响设施
1）、防止火灾蔓延的设施：
阻火器、安全水封、防火堤、防火门、防火墙。
2）、灭火设施：
固定泡沫灭火设施、不同规格的干粉灭火器202具、超细干粉灭火装置34台、CO2灭火器15具、消防水系统、消火栓、消防站、消防车、事故水池。
3）、应急救援设施：
设置事故柜9个、空气呼吸器20台、防毒面具80个、防护服6套、洗眼器5台、耳塞15副等。
四、管理机构和人员配置
甲醇厂设置有安全管理机构，生产部门设置安全科8人负责全厂的安全工作，一般专职安全员的配置数量不少于总职工人员的2%。
应急救援组织：
设置了厂内配置40名专职消防员进行自救，同时在紧急情况下保证柳林县消防队人员15min内到厂处理火情。
五、安全设施的投资
本甲醇项目总投资35217.6万元，其中安全设施的投资2870万元，占总投资的8.1%。
其中：
1、预防事故设施投资1420万元。
1）、仪表系统的温度、压力、流量、液位检查报警设施的投资230万元。
2）、可燃烧气体、有毒气体报警设施投资110万元。
3）、安全检查和安全数据分析检查仪器投资120万元。
4）、防雷、防静电、电器过载保护设施投资150万元。
5）、防爆设施投资250万元。
6）、通风、防噪等设施投资530万元。
7）、安全警示标志投资30万元。
2、控制事故设施投资660万元。
1）、泄压和逆止设施投资80万元
2）、紧急电源、紧急切断、排放设施投资190万元。
3）、紧急停车、仪表连锁（转化、合成工艺仪表自动化控制）设施390万元。
3、减少事故影响的设施投资790万元
1）、防止火灾蔓延的设施：
阻火器、安全水封、防火堤、防火门、防火墙设施投资170万元。
2）、灭火设施：
固定泡沫灭火设施、消防水系统、消火栓、消防站、消防车、事故水池设施投资450万元。
3）、洗眼器、应急照明设施投资：
50万元。
4）、劳动防护用品：
20万元。
5）、应急救援设施，设置是事故柜：
包括空气呼吸器、防毒面具、防护服、、耳塞等设施投资投资60万元。
6）、安全通道等设施投资40万元。
2016年4月27日
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