落戶茂名石化的國內(nèi)單產(chǎn)能力最大的煤制氫裝置,即將建成投產(chǎn)?梢灶A(yù)見,引人矚目的新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工法,亦將成為裝置今后騰飛的強勁“引擎”。
創(chuàng)新是一套新建裝置的核心競爭力,也是集團公司優(yōu)質(zhì)工程的重要要求。為貫徹總部提出的把煤制氫工程建設(shè)成為安全工程、優(yōu)質(zhì)工程、綠色工程、效益工程、陽光工程的要求,工程建設(shè)初期茂名石化就明確提出了“全力爭創(chuàng)集團優(yōu)質(zhì)工程”的目標(biāo),從設(shè)計、采購到施工著重抓好煤制氫的創(chuàng)新。
一是新技術(shù)。
煤制氫裝置選用了當(dāng)前最先進的美國通用能源公司的水煤漿氣化工藝技術(shù),和德國魯奇公司的低溫甲醇洗工藝技術(shù)。在水煤漿氣化裝置中,通過設(shè)置高壓氮氣緩沖罐、預(yù)熱水泵、主要流程泵,優(yōu)化高壓氮氣控制系統(tǒng)、氧氣放空系統(tǒng)、合成氣放空系統(tǒng)、氣化爐激冷室液位控制方法、除氧器控制方案、黑水框架的布置,循環(huán)使用酸性氣冷凝液,達(dá)到優(yōu)化操作,減少投資的目的。
在合成凈化裝置中,耐硫變換單元余熱回收系統(tǒng)和工藝?yán)淠浩嵯到y(tǒng),經(jīng)合力攻關(guān),創(chuàng)新了6項國家專利技術(shù),實現(xiàn)了單塔汽提工藝向雙塔汽提工藝的進化,而且通過合理利用變換余熱,實現(xiàn)自產(chǎn)蒸汽自給自足。同時,首次實現(xiàn)耐硫變換單元與甲烷化單元的聯(lián)合布置,有效節(jié)能降耗。
在酸性氣體脫除單元,經(jīng)合力攻關(guān),創(chuàng)新了5項國家專利技術(shù),通過設(shè)置甲醇過濾器、丙烯氣中潤滑油在線分離設(shè)施、防喘振線氣體分布器、熱再生系統(tǒng)增設(shè)在線清洗功能,優(yōu)化尾氣系統(tǒng)等流程,有效降低能耗,優(yōu)化操作,保證系統(tǒng)穩(wěn)定性,降低投資。
二是新設(shè)備。
水煤漿氣化裝置的設(shè)備攻關(guān)。水煤漿氣化裝置首次在吹掃氧氣的高壓氮氣線上增設(shè)了過濾器,避免細(xì)小雜質(zhì)隨吹掃氮氣進入氧氣系統(tǒng)。綜合考慮氣化裝置粗渣產(chǎn)生量、運渣車工作頻率以及設(shè)備布置等因素,增設(shè)中間渣倉,同時增加皮帶輸送機將粗渣送至中間渣倉。輸送水煤漿的料漿倒料泵,選用高鉻耐磨材料的離心泵,代替以往的隔膜泵,投資低、操作維護方便。
同時,為應(yīng)對水煤漿加壓氣化苛刻工況,優(yōu)化氣化爐耐火材料的設(shè)計及選用,在錐底、筒體和拱頂方面,選用高鉻磚、鉻剛玉澆注料、碳化硅澆注料、SiC澆注料、纖維可壓縮塑料、鉻剛玉磚、SiC磚、氧化鋁空心球磚,減少耐火襯里的化學(xué)侵蝕和高溫、高壓、高速氣流沖刷,延長氣化爐的壽命,提高氣化爐的效率。
合成氣凈化裝置的設(shè)備攻關(guān)。合成氣凈化裝置凈化單元4臺大型換熱器首次采用雙管程、單殼程的結(jié)構(gòu)形式,有效降低裝置能耗,合理利用余熱,減小占地面積,節(jié)省裝置投資。耐硫變換單元變換爐兩臺換熱器,采用一種全新的既強度焊+次強度脹的結(jié)構(gòu)形式,解決了設(shè)備大型化帶來的選材和投資之間的問題。該結(jié)構(gòu)的換熱器已在集團公司申請了技術(shù)開發(fā),同時獲得了國家實用新型專利。
同時,該裝置氨汽提塔冷凝器、最終冷凝器采用集成型立式換熱器,即集成換熱器和分離罐為一臺設(shè)備,很好的解決了銨鹽結(jié)晶堵塞的問題,節(jié)約了面積和投資。
三是新材料。
低溫甲醇洗吸收塔塔體材料攻關(guān)。經(jīng)集團公司物裝部、茂名石化、寧波公司聯(lián)合舞陽鋼鐵公司的技術(shù)攻關(guān),在國家標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上對09MnNiDR板材提出了特殊要求,且對09MnNiDR的技術(shù)要求進行了相關(guān)評審,由舞陽鋼鐵公司提供滿足要求的吸收塔09MnNiDR特殊板材。這在國內(nèi)煉油工程首次應(yīng)用國產(chǎn)化,替代了材料進口,大大降低了建設(shè)成本。
部分材料優(yōu)化選擇。為降低項目投資成本,確保設(shè)備長期安全運行,該項目在高溫高壓氧氣管道材料上,選用了滿足設(shè)計條件要求最經(jīng)濟的材料——鎳基合金Inconel 625。在渣水、黑水、灰水管道材料上,選用了價格相對較低的304L、碳鋼材料,并適當(dāng)?shù)脑黾庸艿辣。在變換氣管道材料商,選用了碳鋼、鉻鉬鋼、不銹鋼材料。在變換酸性氣冷凝液管道材料上,由以往的304L改為316L,以提高管道的耐腐蝕性能。
四是新工法。
物料配比“電腦化”。將煤制氫裝置施工所需的大小材料,以及到貨設(shè)備材料,全部輸進電腦軟件,實現(xiàn)電腦自動管理。電腦可根據(jù)目前實際的進度情況,自動計算出缺少什么材料,是否可以預(yù)制以及預(yù)測預(yù)制的深度,是否可以達(dá)到安裝以及預(yù)測安裝的深度。電腦可以精確計算到一顆螺栓。該工法實施后,大大提高了施工效率。
管道預(yù)制“工廠化”。煤制氫建立了大型預(yù)制廠,引進了6套自動焊縫生產(chǎn)線,充分利用廠內(nèi)設(shè)有橋吊、大型焊機、切割機、防雨防風(fēng)等有利條件,把大批管道散件制作成分部工程的成品或半成品,再拉到現(xiàn)場直接吊裝。該工法實施后,大大縮短工時,減少現(xiàn)場直接作業(yè)環(huán)節(jié)人員,減少高空作業(yè)的安全風(fēng)險。
安裝“模塊化”。安裝“模塊化”普遍應(yīng)用。如在煤制氫的吸收塔吊裝中,吸收塔下段吊裝時重達(dá)950噸,是整個煉油改擴建吊裝的最重設(shè)備。在950噸的吊裝重量中,塔身單重700噸,平臺梯子、塔內(nèi)件設(shè)備、管線等附件則重達(dá)250噸。實施模塊化后,先在地面把附件裝上塔身,然后再一起吊裝,這種安裝方法,與傳統(tǒng)安裝工法相比,在有效保證安全的同時,工時提高了10倍以上。
大量應(yīng)用的新技術(shù)、新設(shè)備、新材料、新工法,有力地提升了項目創(chuàng)優(yōu)水平。目前,茂名石化20萬標(biāo)立方米/小時煤制氫項目鋼結(jié)構(gòu)、設(shè)備安裝基本完成,完成了工藝管線安裝96%,工藝管道試壓40%,電儀電纜敷設(shè)92%。項目總投資約30億元,目前國內(nèi)單產(chǎn)能力最大的煤制氫裝置,工程2011年9月20日樁基開工,計劃年底前建成投產(chǎn)。(