大唐多伦46万吨煤基烯烃项目甲醇装置安装工程施工组织设计Word文档格式.docx
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德国鲁奇公司
工程设计单位:
五环科技股份有限公司
监理单位:
武汉天元工程监理有限责任公司
建筑施工单位:
中国化学工程第十一建设公司
安装施工单位:
工程地点:
内蒙古自治区锡林郭勒盟多伦县
工程内容:
甲醇装置建安工程施工
合同开工日期:
2007年4月15日
合同完工日期:
2007年12月20日
日历工期:
249天。
大唐多伦年产46万吨煤基烯烃项目拟以内蒙锡林浩特市胜利煤田褐煤为原料,采用壳牌粉煤气化、部分变换、鲁奇低温甲醇洗、鲁奇低压甲醇合成、鲁奇MTP丙烯生产工艺、陶氏化学聚丙烯生产工艺等系列生产技术,最终生产46万吨/年聚丙烯,同时副产LPG、汽油、硫磺等副产品。
主要工艺生产装置包括原料煤贮运、煤预干燥装置、煤气化装置、空分装置、酸性气体脱除装置/硫回收装置、甲醇装置、MTP装置、PP装置;
主要辅助生产装置包括循环水站、动力车间(锅炉及发电系统)、全厂火炬装置、液体产品罐区装置、中控楼、环保检测站、气体防护站、泡沫消防站、预组装设施及服务设施等。
由我公司负责施工的甲醇装置,包括甲醇合成、甲醇精馏、氢回收及公用系统。
工程范围包括甲醇装置界区范围内的部分土建工程和安装工程,包含土建工程中的钢结构安装、建筑给排水及采暖安装、通风与空调安装;
装置内给排水安装工程(装置内给排水及地下管网);
装置内外管工程;
装置内安装工程的设备安装、管道安装、单机试车以及配合分系统调试和装置开车等工作,工作时间至装置开车成功生产出合格产品为止。
2.2工程主要内容简表
甲醇装置主要实物量包括设备安装85台/套,管道安装14817米,钢结构安装739吨。
主要实物量一览表
单元名称
工程内容
单位
数量
备注
设备安装
塔、容器、冷换设备及其它
台/套
85
管道安装
管道预制、安装
米
14817
钢结构安装
钢结构预制、安装
吨
739
2.2.1设备一览表
序号
设备类别
1
塔器
台
3
2
压缩机
套
换热器
20
4
泵
15
5
容器
28
6
蒸汽透平
7
反应器
8
空冷器
9
喷射器
10
储罐
11
32/5吨行车
合计:
85台/套
2.2.2管道概况一览表
A、按照管道类别分类的管道概况一览表
管道类别
工艺管道
9182
消防水管道
1518
装置区地下管道
467
采暖管道
3650
14817米
B、按照管道材质分类的管道概况一览表
甲醇装置管道材质种类比较多,包括Q235-B、20#、API5LGR.B、A106GR.B、A312GR.TP304L、A335GR.P11、A335GR.P22、A671GR.CC60、A672GR.B60、A691GR.1.1/4Cr等。
管道材质
Q235-B
3215
20#
2420
API5LGR.B
368
A106GR.B
4411
A312GR.TP304L
614
A335GR.P11
319
A335GR.P22
49
A671GR.CC60
33
A672GR.B60
3359
A691GR.1.1/4Cr
29
2.2.3钢结构概况一览表
钢结构名称
氢回收框架钢结构
合成框架钢结构
114
压缩厂房钢屋架
17
空冷器钢结构
180
管廊钢结构
400
739吨
2.2.4甲醇装置单位工程划分一览表
序号
装置名称
工号名称
性质
单位工程名称
工程编码
甲醇装置
生产装置
DM-05
压缩厂房
土建单位工程
安装单位工程
DM-0501
DM-0502
合成框架
DM-0503
控制室
DM-0504
换热器框架
DM-0505
精馏框架
DM-0506
精馏泵房
DM-0507
装置外管
DM-0509
装置地下管网
DM-05011
2.3工程特点分析
1)塔器吊装是整个装置施工的重点和难点。
塔器重量、高度均较大,最重的塔器重量达到455多吨,最高的塔器高度达到71.3米,塔器均为整体吊装,施工难度非常大。
有1台塔器使用门架液压提升系统进行吊装,这属于创新型的吊装工艺。
2)塔器试压由设备制造厂按方案进行试验,并采取相应的安全措施。
3)本装置的介质为易燃易爆和有毒危害介质,对设备及工艺管道的严密性要求较高,管道施工时,应严格地控制焊接工程质量。
4)装置的工艺介质易燃易爆,工艺管道材质比较复杂,有碳素钢、低温钢、耐热钢、奥式体不锈钢等材料,施工工艺要求较为严格,加上塔器高度大,例如T53003常压精馏塔本体在DN300以上(含DN300)的管道多达11条,塔体高度达到71.3米,塔体配管施工难度非常大。
5)因管线压力等级较多,对材料及零部件的入库、检验、储存必须设专人管理,建立严格材料发放管理制度。
从管材、管件的入库检验、组对、焊接、探伤检验及热处理,每个环节都要求施工单位必须高度重视,严格管理,做好焊工的培训工作,编制管道施工方案、焊接方案、热处理方案,切实加强施工的质量控制。
6)容器类设备、塔器设备吊装时,存在与土建施工深度交叉配合问题。
2.4工程条件
装置安装地点地处内蒙古经济不发达地区,周边无任何工业设施。
本项目所在地区属中温带半干旱大陆性气候,主要特点是春季干旱,降水少,大风以春季为甚,吹蚀表土,风卷流沙,形成沙暴天气。
夏季短暂而凉爽,雨水较多,降水量占全年的67%。
秋季极短,9月下旬气温就开始下降到0℃以下,并出现降雪、霜冻,天气迅速转冷,风力逐渐增大。
冬季长达半年,风雪主要集中在该季节。
2.5工艺过程简述
甲醇装置包括合成气压缩工序、甲醇合成工序、甲醇精馏工序、氢回收工序。
2.5.1合成气压缩工序
合成气压缩采用离心式压缩机。
离心式压缩机具有易损件少、连续工作时间长、运行平稳、机组占地面积小等优点。
国内外大中型甲醇生产装置中普遍采用的是离心式压缩机。
合成气经合成气压缩机从3.17MPa(a)压缩到8.6MPa(a)后与循环气采用机外混合,然后去甲醇合成工序。
循环气经循环气压缩机从7.5MPa(a)压缩到8.6MPa(a)后去甲醇合成工序。
合成气压缩机和循环气压缩机公用一台高压蒸汽透平CT52001驱动。
从甲醇合成工序来的循环气压力为7.5MPa(a)、40℃,进入循环气压缩机(C52002)压缩到8.6MPa(a)后去调温水冷器(E52001),冷却到40℃后去甲醇合成工序。
从酸性气体脱除工序来的3.17MPa(a)、40℃的净化气和来自氢回收工序的氢气混合后进入合成气压缩机(C52001),压缩到8.6MPa(a)后进入调温空冷器冷却,冷却到65℃与循环气压缩机(C52002)来的循环气混合后进入调温水冷器(E52001)冷却。
去甲醇合成工序的合成气温度通过来自合成气压缩机(C52001)的副线流量控制。
从合成气压缩机(C52001)出口抽出部分合成气去煤气化装置。
压缩机蒸汽透平(CT52001)采用8.5MPa、540℃高压蒸汽驱动,乏汽进入表面空冷器(ECT52001)冷凝,蒸汽冷凝液由冷凝液泵送除盐水站。
另外,从压缩机蒸汽透平(CT52001)抽取部分低压蒸汽去管网。
合成气压缩机出口去煤气化装置合成气管路设有流量调节回路,以控制去煤气化装置合成气流量。
合成气压缩机出口去甲醇合成工序管路设有温度调节回路,以控制去甲醇合成工序合成气温度。
合成气压缩机入口设有压力调节回路,通过改变蒸汽透平转速调节合成气压缩机入口压力。
2.5.2甲醇合成工序
本项目采用Lurgi单系列大型低压甲醇合成技术,操作压力8.6MPa(a),是Lurgi公司提供的“三合一”专利技术之一。
采用管壳式水冷式甲醇反应器两台,并联操作;
气冷式甲醇反应器1台,与水冷式甲醇反应器串联操作。
副产中压蒸汽约1吨/吨甲醇。
反应器催化剂温度易于控制,操作简单。
利用气冷式甲醇反应器出口的反应气余热预热锅炉给水。
参见工艺流程图(图号05008-15400-CP15-01)。
从合成气压缩工序来的8.6MPa(a)的合成气进入气冷式甲醇反应器(R-52002)管侧,吸收壳侧合成反应热后升温至225℃,然后经入塔气换热器升温至240℃后从水冷式甲醇反应器(R-52001A/B)上部进入催化剂床层,气体自上而下流经管内催化剂床层进行甲醇合成反应:
2H2+CO=CH3OH
3H2+CO2=CH3OH+H2O
水冷式甲醇反应器(R-52001A/B)壳侧锅炉给水吸收反应热而副产蒸汽。
反应气由水冷式甲醇反应器(R-52001A/B)底部出来,经入塔气换热器与入塔气换热后温度降至218℃后进入气冷式甲醇反应器(R-52002)壳侧上部,气体自上而下流经管外催化剂床层继续进行甲醇合成反应,反应热由管侧冷合成气吸收。
从气冷式甲醇反应器(R-52002)壳侧下部出来的合成气温度约220℃,经锅炉给水预热器与锅炉给水换热降温后进入合成气空冷器,冷却至65℃后进入合成气水冷器,冷却至40℃后进入甲醇分离器分离冷凝下来的粗甲醇。
甲醇分离器顶部出来的气体分为三部分,一部分作为弛放气去氢回收工序回收氢气,一部分作为燃料气去燃料气管网,一部分作为循环气去循环气压缩机(C52002),如此继续循环。
非正常情况下,弛放气去火炬。
粗甲醇从甲醇分离器底部排出,经闪蒸槽减压释放出溶解气后送往甲醇精馏工序,闪蒸气去燃料气管网作燃料。
锅炉给水来自锅炉房,经锅炉给水预热器预热后进入甲醇合成汽包,副产的中压蒸汽送中压蒸汽管网。
来自煤气化装置的磷酸盐溶液加入汽包中。
汽包连续排污水进入排污膨胀槽闪蒸,闪蒸蒸汽去低压蒸汽管网,污水经排污冷却器冷却至常温后去污水处理装置。
甲醇合成开工用过热中压蒸汽来自中压蒸汽管网。
甲醇合成汽包进口锅炉给水管路设有液位调节回路,以控制汽包液位。
甲醇合成汽包出口蒸汽管路设有压力调节回路,以控制汽包压力。
排污膨胀槽出口污水管路设有液位调节回路,以控制排污膨胀槽液位。
甲醇分离器出口粗甲醇管路设有液位调节回路,以控制甲醇分离器液位。
甲醇分离器出口气体管路设有压力串级调节回路,以控制甲醇合成系统压力。
甲醇分离器出口至燃料气管网气体管路设有压力流量调节回路,以控制气体流量。
闪蒸槽出口粗甲醇管路设有液位调节回路,以控制闪蒸槽液位。
闪蒸槽出口气体管路设有压力调节回路,以控制闪蒸槽压力。
2.5.3甲醇精馏工序
本项目甲醇精馏工序采用三塔工艺,精馏用汽为低压蒸汽。
各塔再沸器蒸汽冷凝液用作粗甲醇预热器热源,以节约能量。
为了提高产品甲醇质量,在常压精馏塔中部设侧线,取出的杂醇油用作燃料,避免杂质在系统累积而影响产品甲醇质量。
本项目精馏塔内件采用高效塔板。
来自甲醇合成工序的粗甲醇经粗甲醇预热器加热至70℃,然后进入预精馏塔(T53001)精馏。
塔顶气经预塔空冷器冷却至65℃后再经预塔水冷器冷却至40℃,冷凝液流入预塔回流槽,由预塔回流泵加压后作预精馏塔回流液,不凝气经不凝气预热器过热后去燃料气管网。
非正常工况下不凝气去火炬。
由除盐水和固碱在碱液槽中制备5%的NaOH溶液。
碱液由碱液泵加压后补入粗甲醇,以中和粗甲醇中的有机酸,控制预精馏塔(T53001)塔底甲醇溶液的PH值在8左右。
预精馏塔(T53001)塔底排出液由加压塔进料泵加压后送往加压精馏塔(T53002)精馏,加压精馏塔操作压力约0.90MPa(a)。
塔顶甲醇蒸汽温度约128℃,去常压精馏塔再沸器作热源,冷凝液流入加压塔回流槽,一部分经回流液冷却器冷却后由加压塔回流泵加压,作加压精馏塔回流液,另一部分经精甲醇冷却器冷却后进入离子交换器,除去离子后送中间罐区精甲醇计量槽。
加压精馏塔(T53002)塔底排出液送往常压精馏塔(T53003)。
塔顶甲醇蒸汽经常压塔空冷器冷却至65℃后再经常压塔水冷器冷却至40℃,冷凝液流入常压塔回流槽,由常压塔回流泵加压后一部分作常压精馏塔回流液,另一部分送中间罐区精甲醇计量槽。
常压塔再沸器热源为加压精馏塔(T53002)塔顶甲醇蒸汽。
常压精馏塔(T53003)塔底排出的含少量甲醇的废水经废水冷却器冷却至40℃后进入废水泵,由废水泵加压后送水处理装置。
常压精馏塔顶压力过低时补入低压氮气,过高时排放气去火炬。
常压精馏塔(T53003)下部侧线取出的甲醇溶液经侧线冷却器冷却至40℃后进入侧线泵,由侧线泵加压后送燃料油贮罐。
预塔再沸器、加压塔再沸器、不凝气预热器热源为1.0MPa低压蒸汽,蒸汽冷凝液依次经预塔再沸器、粗甲醇预热器回收余热后去除盐水站。
停车情况下各排放点排放物进入地下槽,经地下槽泵加压后去中间罐区粗甲醇贮槽。
甲醇合成工序至精馏工序粗甲醇管路设有流量调节回路,以控制入预精馏塔粗甲醇流量。
不凝气过热器出口气相管路设有串级压力调节回路,以控制预精馏塔压力。
预塔回流泵出口管路设有液位调节回路,以控制预塔回流槽液位。
预塔再沸器出口冷凝液管路设有温度调节回路,以控制预塔中部温度。
加压塔给料泵出口管路设有液位调节回路,以控制预精馏塔液位。
加压精馏塔至常压精馏塔液体管路设有液位调节回路,以控制加压精馏塔液位。
加压塔回流泵出口管路设有流量调节回路,以控制加压精馏塔回流量。
加压塔再沸器出口冷凝液管路设有温度调节回路,以控制加压塔中部温度。
精甲醇冷却器出口甲醇管路设有液位调节回路,以控制加压塔回流槽液位。
加压塔回流槽气相管路设有压力调节回路,以控制加压精馏塔压力。
常压塔水冷器出口气相管路设有串级压力调节回路,以控制常压精馏塔压力。
常压塔回流泵至常压塔管路设有流量调节回路,以控制常压精馏塔回流量。
常压塔回流泵至中间罐区管路设有液位调节回路,以控制常压塔回流槽液位。
废水泵出口管路设有液位调节回路,以控制常压精馏塔液位。
侧线泵出口管路设有流量调节回路,以控制常压精馏塔侧线取出量。
2.5.4氢回收工序
采用变压吸附法回收甲醇弛放气中的氢,采用变压吸附法主要原因是为了满足聚丙烯装置对氢气高纯度要求。
由于用户对产品氢气的特殊要求,结合变压吸附的特性,甲醇弛放气氢提纯方案采取两段PSA的流程,由10台吸附塔、1台原料气分液罐、1台顺放气罐、1台解吸气缓冲罐、1台解吸气罐、1台高纯氢顺放罐组成。
第一段产生的产品氢气一部分作为甲醇合成的原料气进入压缩机入口,一部分作为第二段高纯氢制备的原料气。
两段PSA产生的解吸气由于含有大量可燃气体,故解吸气送入燃料管网。
第一段PSA
压力为7.2Mpa(G)的甲醇弛放气从甲醇合成装置来,经减压装置减压至3.3Mpa(G)后进入第一段PSA。
本装置采用7-1-4PSA工艺流程,即:
装置的7台吸附塔中有1台吸附塔始终处于进料吸附的状态。
其吸附和再生工艺过程由吸附、连续四次均压降压、顺放、逆放、冲洗、连续四次均压升压和产品气升压等步骤组成。
具体过程简述如下:
(a)吸附过程
压力为3.3Mpa(G)左右,温度40℃的甲醇弛放气经原料气分液罐分离液体后,自塔底进入正处于吸附状态的吸附塔(有1台吸附塔始终处于吸附状态)内。
在多种吸附剂的依次选择吸附下,其中的H2O、H2S、CO2、N2、CH4和CO等杂质被吸附下来,未被吸附的氢气纯度大于99.5%(压力大于3.2Mpa(G))作为产品从塔顶流出,经压力调节系统稳压后大部分送甲醇装置,小部分进第二段PSA高纯氢模块提纯。
当被吸附杂质的传质区前沿(称为吸附前沿)到达床层出口预留段时,关掉该吸附塔的原料气进料阀和产品气出口阀,停止吸附。
吸附床开始转入再生过程。
(b)均压降压过程
这是在吸附过程结束后,顺着吸附方向将塔内的较高压力的氢气放入其它已完成再生的较低压力吸附塔的过程,该过程不仅是降压过程,更是回收床层死空间氢气的过程,本流程共包括了四次连续的均压降压过程,因而可保证氢气的充分回收。
(c)顺放过程
这是在吸附结束后,首先顺着吸附方向将吸附塔顶部的产品氢气快速回收进顺放气缓冲罐的过程,这部分氢气将用作吸附剂的再生气源。
(d)逆放过程
在顺放过程结束后,吸附前沿已达到床层出口。
这时,逆着吸附方向将吸附塔压力降至0.05Mpa(G)左右,此时被吸附的杂质开始从吸附剂中大量解吸出来,逆放解吸气进逆放解吸气缓冲罐。
(e)冲洗过程
在逆放过程全部结束后,为使吸附剂得到彻底的再生,用顺放气缓冲罐中的氢气逆着吸附方向对吸附床层进行冲洗,进一步降低杂质组分的分压,使吸附剂得以彻底再生,该过程应尽量缓慢匀速以保证再生的效果。
(f)均压升压过程
在冲洗再生过程完成后,用来自其它吸附塔的较高压力氢气依次对该吸附塔进行升压,这一过程与均压降压过程相对应,不仅是升压过程,而且更是回收其它塔的床层死空间氢气的过程,本流程共包括了连续四次均压升压过程。
(g)产品气升压过程
在四次均压升压过程完成后,为了使吸附塔可以平稳地切换至下一次吸附并保证产品纯度在这一过程中不发生波动,需要通过升压调节阀缓慢而平稳地用产品氢气将吸附塔压力升至吸附压力。
经这一过程后吸附塔便完成了一个完整的“吸附-再生”循环,又为下一次吸附做好了准备。
七个吸附塔交替进行以上的吸附、再生操作(始终有1台吸附塔处于吸附状态)即可实现气体的连续分离与提纯。
(装置可自动切换至6塔、5塔操作,以便不停车在线检修故障。
这一功能大大地提高了装置的可靠性。
)
第二段PSA
第一段PSA送出99.5%的氢气还含有微量杂质,需进行后续精制然后送下游PP装置。
高纯氢模块也采用PSA的方法,只是将吸附塔减少为5台。
操作方法和流程于第一段PSA基本相同。
区别在于:
均压次数由于吸附塔的减少而相应的减少。
解吸气不再分别进入不同的解吸气罐,而是直接进入第一段的解吸气罐,通过第一段的解吸气罐送往燃料气管网。
精制后的氢气经稳压调节阀稳压后送出界外。
3施工总体部署
3.1项目组织机构图
为保证本工程项目顺利建成,我公司特组建“大唐多伦大甲醇项目部”,机构设置见下图:
项目经理:
方友远
项目总工程师:
宋立波
项目副经理:
田扬才、史宇、宋立波
检测站:
李国杰
财务科:
杨艳春
劳资教育科:
王子明
安全技术科:
燕文华
计划经营科:
袁宏
设备材料科:
杨煜
质量监督科:
任东旺
施工技术科:
柴建明
机运队:
崔红民
防腐队:
暴海飞
安装施工队:
张占立、田真
3.2科室职能和岗位分工
现场设置的职能科室主要职责和岗位分工见下表:
机构设置
主要职能
项目经理
全面负责。
兼管财务和成本控制、行政办公系统。
项目副经理
协助项目经理,负责全面工作;
分管劳资、供应、机具和施工计划的实施。
项目总工程师
分管工程计划编制及统计、施工技术、质量保证体系、质量监督、施工安全保障体系。
施工技术科
负责编制施工技术文件;
文件资料控制;
施工过程控制;
纠正及预防措施;
工程交工、质量记录控制;
施工计划的编制和统计。
质量监督科
编制施工质量计划及质量检验计划;
对施工工序质量实行监控检查;
对进货物资的质量检查和验证;
对特殊工序的管理与监督检查;
负责建立质量体系并保持有效运行;
对射线检验工作管理;
对焊工资格的管理;
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