落户茂名石化的国内单产能力最大的煤制氢装置,即将建成投产。可以预见,引人瞩目的新技术、新设备、新材料、新工法,亦将成为装置今后腾飞的强劲“引擎”。
创新是一套新建装置的核心竞争力,也是集团公司优质工程的重要要求。为贯彻总部提出的把煤制氢工程建设成为安全工程、优质工程、绿色工程、效益工程、阳光工程的要求,工程建设初期茂名石化就明确提出了“全力争创集团优质工程”的目标,从设计、采购到施工着重抓好煤制氢的创新。
一是新技术。
煤制氢装置选用了当前最先进的美国通用能源公司的水煤浆气化工艺技术,和德国鲁奇公司的低温甲醇洗工艺技术。在水煤浆气化装置中,通过设置高压氮气缓冲罐、预热水泵、主要流程泵,优化高压氮气控制系统、氧气放空系统、合成气放空系统、气化炉激冷室液位控制方法、除氧器控制方案、黑水框架的布置,循环使用酸性气冷凝液,达到优化操作,减少投资的目的。
在合成净化装置中,耐硫变换单元余热回收系统和工艺冷凝液汽提系统,经合力攻关,创新了6项国家专利技术,实现了单塔汽提工艺向双塔汽提工艺的进化,而且通过合理利用变换余热,实现自产蒸汽自给自足。同时,首次实现耐硫变换单元与甲烷化单元的联合布置,有效节能降耗。
在酸性气体脱除单元,经合力攻关,创新了5项国家专利技术,通过设置甲醇过滤器、丙烯气中润滑油在线分离设施、防喘振线气体分布器、热再生系统增设在线清洗功能,优化尾气系统等流程,有效降低能耗,优化操作,保证系统稳定性,降低投资。
二是新设备。
水煤浆气化装置的设备攻关。水煤浆气化装置首次在吹扫氧气的高压氮气线上增设了过滤器,避免细小杂质随吹扫氮气进入氧气系统。综合考虑气化装置粗渣产生量、运渣车工作频率以及设备布置等因素,增设中间渣仓,同时增加皮带输送机将粗渣送至中间渣仓。输送水煤浆的料浆倒料泵,选用高铬耐磨材料的离心泵,代替以往的隔膜泵,投资低、操作维护方便。
同时,为应对水煤浆加压气化苛刻工况,优化气化炉耐火材料的设计及选用,在锥底、筒体和拱顶方面,选用高铬砖、铬刚玉浇注料、碳化硅浇注料、SiC浇注料、纤维可压缩塑料、铬刚玉砖、SiC砖、氧化铝空心球砖,减少耐火衬里的化学侵蚀和高温、高压、高速气流冲刷,延长气化炉的寿命,提高气化炉的效率。
合成气净化装置的设备攻关。合成气净化装置净化单元4台大型换热器首次采用双管程、单壳程的结构形式,有效降低装置能耗,合理利用余热,减小占地面积,节省装置投资。耐硫变换单元变换炉两台换热器,采用一种全新的既强度焊+次强度胀的结构形式,解决了设备大型化带来的选材和投资之间的问题。该结构的换热器已在集团公司申请了技术开发,同时获得了国家实用新型专利。
同时,该装置氨汽提塔冷凝器、最终冷凝器采用集成型立式换热器,即集成换热器和分离罐为一台设备,很好的解决了铵盐结晶堵塞的问题,节约了面积和投资。
三是新材料。
低温甲醇洗吸收塔塔体材料攻关。经集团公司物装部、茂名石化、宁波公司联合舞阳钢铁公司的技术攻关,在国家标准要求的基础上对09MnNiDR板材提出了特殊要求,且对09MnNiDR的技术要求进行了相关评审,由舞阳钢铁公司提供满足要求的吸收塔09MnNiDR特殊板材。这在国内炼油工程首次应用国产化,替代了材料进口,大大降低了建设成本。
部分材料优化选择。为降低项目投资成本,确保设备长期安全运行,该项目在高温高压氧气管道材料上,选用了满足设计条件要求最经济的材料——镍基合金Inconel 625。在渣水、黑水、灰水管道材料上,选用了价格相对较低的304L、碳钢材料,并适当的增加管道壁。在变换气管道材料商,选用了碳钢、铬钼钢、不锈钢材料。在变换酸性气冷凝液管道材料上,由以往的304L改为316L,以提高管道的耐腐蚀性能。
四是新工法。
物料配比“电脑化”。将煤制氢装置施工所需的大小材料,以及到货设备材料,全部输进电脑软件,实现电脑自动管理。电脑可根据目前实际的进度情况,自动计算出缺少什么材料,是否可以预制以及预测预制的深度,是否可以达到安装以及预测安装的深度。电脑可以精确计算到一颗螺栓。该工法实施后,大大提高了施工效率。
管道预制“工厂化”。煤制氢建立了大型预制厂,引进了6套自动焊缝生产线,充分利用厂内设有桥吊、大型焊机、切割机、防雨防风等有利条件,把大批管道散件制作成分部工程的成品或半成品,再拉到现场直接吊装。该工法实施后,大大缩短工时,减少现场直接作业环节人员,减少高空作业的安全风险。
安装“模块化”。安装“模块化”普遍应用。如在煤制氢的吸收塔吊装中,吸收塔下段吊装时重达950吨,是整个炼油改扩建吊装的最重设备。在950吨的吊装重量中,塔身单重700吨,平台梯子、塔内件设备、管线等附件则重达250吨。实施模块化后,先在地面把附件装上塔身,然后再一起吊装,这种安装方法,与传统安装工法相比,在有效保证安全的同时,工时提高了10倍以上。
大量应用的新技术、新设备、新材料、新工法,有力地提升了项目创优水平。目前,茂名石化20万标立方米/小时煤制氢项目钢结构、设备安装基本完成,完成了工艺管线安装96%,工艺管道试压40%,电仪电缆敷设92%。项目总投资约30亿元,目前国内单产能力最大的煤制氢装置,工程2011年9月20日桩基开工,计划年底前建成投产。(