工藝技術(shù)方案選擇

1、 5-1 工藝技術(shù)方案選擇工藝技術(shù)方案選擇5.15.1 合成氨工藝技術(shù)方案合成氨工藝技術(shù)方案5.1.15.1.1合成氣原料路線確定的原則合成氣原料路線確定的原則 選擇生產(chǎn)合成氣的原料，可以從原料儲(chǔ)量、現(xiàn)有生產(chǎn)能力、成本、投資費(fèi)用與技術(shù)水平等來(lái)綜合考慮。 從技術(shù)水平上看，以煤或天然氣、重油等為原料制合成氣的生產(chǎn)工藝都比較成熟，國(guó)內(nèi)外都有工業(yè)化裝置在運(yùn)轉(zhuǎn)。油、氣、煤是生產(chǎn)合成氣的三大主要原料，由于不同國(guó)家和地區(qū)資源條件的差異，不同時(shí)期原料供應(yīng)和價(jià)格的變化，合成氣的原料路線也隨之改變。國(guó)外多以油、氣為主，除南非等少數(shù)國(guó)家外，一般不以煤為原料。我國(guó)由于煤炭多、氣少、缺油的能源結(jié)構(gòu)及其他原因，使以煤為原

2、料建設(shè)合成氣裝置成為一種主要發(fā)展方向，本項(xiàng)目合成氣配套裝置所需原料以煤為原料。5.1.25.1.2 煤氣化工藝技術(shù)方案的比較和選擇煤氣化工藝技術(shù)方案的比較和選擇本方案在總結(jié)國(guó)內(nèi)氮肥生產(chǎn)現(xiàn)有工藝流程的特點(diǎn)上，進(jìn)一步采用氮肥行業(yè)各種節(jié)能、降耗措施，發(fā)揮建廠投資省，技術(shù)新，見(jiàn)效快的優(yōu)勢(shì)，力求做到設(shè)計(jì)切實(shí)可行，又安全，環(huán)保，先進(jìn)，節(jié)能。5.1.2.15.1.2.1 煤氣化煤氣化在以煤為原料生產(chǎn)合成氨的工藝中，煤的處理及氣化部分所占總投資比例較高，因而選擇合適可靠的煤氣化工藝對(duì)項(xiàng)目影響較大。工業(yè)上以煤為原料生產(chǎn)煤氣已有百余年歷史。煤氣化工藝已從第一代常壓煤氣化工藝發(fā)展到第二代加壓氣化，兩代氣化工藝之間有

3、很大差異，主要表現(xiàn)在早期的煤氣化大都使用焦炭、塊煤和小粒煤為原料,隨著采煤機(jī)械化程度提高，粉煤量已占50%以上，這部分粉煤資源不能有效利用。針對(duì)第一代煤氣化工藝的不足，煤氣化工藝向原料粉煤化、氣化壓力加壓化方向發(fā)展。特別是自20世紀(jì)80年代以后，隨著“煤的潔凈氣化”和“煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電”的發(fā)展，采用先進(jìn)的氣流床反應(yīng)器、以粉煤為原料、大型化的加壓氣化工藝成功地實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化，成為煤氣化技術(shù)的主 5-2流。現(xiàn)在比較先進(jìn)的第二代煤氣化工藝技術(shù)主要有：荷蘭殼牌公司的scgp粉煤加壓氣化工藝、德國(guó)未來(lái)能源公司的gsp粉煤加壓氣化工藝、美國(guó)德士古公司的水煤漿加壓氣化工藝、美國(guó)dynegy公司的destec

4、加壓氣化工藝、德國(guó)lurgi公司的lurgi碎煤加壓氣化工藝等。在水煤漿加壓氣化工藝中，美國(guó)dynegy公司destec工藝的技術(shù)指標(biāo)較好，但操作經(jīng)驗(yàn)較少，商業(yè)應(yīng)用不多。texaco工藝在中國(guó)的化肥工業(yè)中有一些應(yīng)用的業(yè)績(jī)。shell公司的scgp粉煤加壓氣化工藝，是近年發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)煤氣化工藝之一，已被成功地用于荷蘭聯(lián)合循環(huán)發(fā)電工廠的商業(yè)運(yùn)營(yíng)。目前國(guó)內(nèi)已有湖北雙環(huán)、廣西柳化、大連大化、中石化湖北分公司、洞氮、安慶、云南天安、云南沾化、神華、河南永城、河南中原大化、大唐國(guó)際等多套裝置在建或已投入運(yùn)行。（一）德士古（texaco）水煤漿氣化工藝texaco水煤漿氣化工藝為第二代先進(jìn)煤氣化技術(shù)。美國(guó)

5、texaco公司很早就開(kāi)發(fā)了以天然氣和重油為原料生產(chǎn)合成氣技術(shù)，經(jīng)多年研究以后，推出了水煤漿氣化工藝。該工藝采用水煤漿進(jìn)料、液態(tài)排渣、在氣流床中加壓氣化，水煤漿與純氧在高溫高壓下反應(yīng)生成煤氣。國(guó)內(nèi)引進(jìn)的渭河、魯南、上海焦化、淮南四套裝置，現(xiàn)均已投運(yùn)，texaco水煤漿氣化工藝具有如下特點(diǎn)：（1）對(duì)煤種有一定適應(yīng)性。除了含水高的褐煤以外，各種煙煤、石油焦、煤加氫液化殘?jiān)勺鳛闅饣?，以年輕煙煤為主，對(duì)煤的粒度、粘結(jié)性、硫含量沒(méi)有嚴(yán)格要求。但是，國(guó)內(nèi)企業(yè)運(yùn)行證實(shí)水煤漿氣化對(duì)使用煤質(zhì)仍有一定的選擇性：氣化用煤的灰熔點(diǎn)溫度t3值低于1350時(shí)有利于氣化；煤中灰分含量不超過(guò)15%為宜，越低越好，煤的

6、熱值高于26000kj/kg，并有較好的成漿性能，使用能制成6065%濃度的水煤漿之煤種，才能使運(yùn)行穩(wěn)定，又較為經(jīng)濟(jì)，并能充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)。（2）氣化壓力高。工業(yè)裝置使用壓力在2.86.5mpa之間，可根據(jù)使用煤氣的用途加以選擇。（3）氣化技術(shù)成熟。制備的水煤漿可用隔膜泵來(lái)輸送，操作安全又便于計(jì)量控制。氣化爐為專門設(shè)計(jì)的熱壁爐，為維持13501400溫度下反應(yīng)，燃燒室內(nèi)由多層特種耐火磚砌筑。熱回收有激冷和廢鍋兩種類型，可以煤氣用途加以選擇。（4）合成氣質(zhì)量較好。其有效組分（co+h2）含量占80%，甲烷量0.1%。碳轉(zhuǎn)化率 5-39598%。冷煤氣效率7076%，氣化指標(biāo)較為先進(jìn)。由于水煤漿中

7、含有3540%水分，因而氧氣用量較大。（5）對(duì)環(huán)境影響較小。氣化過(guò)程不產(chǎn)生焦油、萘、酚等污染物，故廢水治理簡(jiǎn)單，易達(dá)到排放指標(biāo)。高溫排出的融渣，冷卻固化后可用于建筑材料，填埋時(shí)對(duì)環(huán)境也無(wú)影響。（二）殼牌（shell）干煤粉氣化工藝殼牌（shell）干煤粉氣化工藝是殼牌（shell）公司開(kāi)發(fā)的煤粉氣化工藝，具有鮮明的技術(shù)特色，是當(dāng)前先進(jìn)的第二代煤氣化工藝。早在1972年就開(kāi)始基礎(chǔ)研究，1978年德國(guó)漢堡殼牌150t/d投煤量中試裝置運(yùn)行幾年并取得豐富的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。1987年在美國(guó)休斯頓建設(shè)了一套投煤量250t/d的示范裝置，在此示范裝置中殼牌公司使用了十幾種煤，包括煙煤、無(wú)煙煤、褐煤、石油焦等，其

8、運(yùn)行表明，該示范裝置能適應(yīng)上述所有煤種并累計(jì)運(yùn)行了15000小時(shí)。在取得大量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，于1993年在荷蘭建在日處理煤量為2000噸的單系列大型氣化裝置，1994年首次將生產(chǎn)的煤氣用于發(fā)電，并且使用了多種世界各地煤種，取得了豐富的數(shù)據(jù)。該煤氣化裝置用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電經(jīng)過(guò)3年示范運(yùn)行，已于1998年1月正式交付用戶使用，氣化裝置連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)95%，其負(fù)荷可在40100%之間調(diào)整，生產(chǎn)操作數(shù)據(jù)表明已達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。殼牌粉煤氣化工藝具有如下特點(diǎn)：（1）采用干煤粉作氣化原料，煤粉用惰氣輸送，操作十分安全。對(duì)煤種的適應(yīng)性比較廣泛，從較差的褐煤、次煙煤、煙煤到無(wú)煙煤、石油焦均可使用；對(duì)煤的灰熔點(diǎn)適應(yīng)范圍比其它

9、氣化工藝更寬，即使是高灰分、高水分、高硫的煤種也能使用。（2）氣化溫度高，一般在14001600，碳轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%，合成氣質(zhì)量好。煤氣中甲烷含量極少，不含重?zé)N，co+h2達(dá)到90%。由于氣體中有效組分高，煤氣總量有所減少，因而氣化消耗煤量也可降低。（3）氧耗低。采用干煤粉進(jìn)料與水煤漿氣化相比不需在爐內(nèi)蒸發(fā)水分，氧氣用量因而可減少1525%，從而降低了成本。配套空分裝置規(guī)模相對(duì)縮小，投資可相應(yīng)降低。（4）氣化爐采用水冷壁結(jié)構(gòu)，無(wú)耐火磚襯里。水冷壁設(shè)計(jì)壽命按25年考慮。正常使用維持量很小，運(yùn)行周期長(zhǎng)，也無(wú)需設(shè)置備用爐。商業(yè)化運(yùn)行單臺(tái)爐日處理煤量已達(dá)2000噸，目前，正在設(shè)計(jì)更大規(guī)模的裝置。 5-

10、4（5）每臺(tái)氣化爐設(shè)有46個(gè)燒嘴，故對(duì)生產(chǎn)負(fù)荷調(diào)節(jié)比gsp或texaco單個(gè)燒嘴更為靈活，范圍也更寬。shell燒嘴保證壽命為8000小時(shí)，已超過(guò)連續(xù)16000小時(shí)運(yùn)行。燒嘴的使用壽命長(zhǎng)，也是氣化裝置能長(zhǎng)期運(yùn)行的一個(gè)重要保證。（6）熱效率高。shell煤氣化的冷煤氣效率達(dá)到7883%，其余15%副產(chǎn)高壓或中壓蒸汽，總的原料煤的熱效率達(dá)98%，處于很高水平。（7）對(duì)環(huán)境影響小。氣化過(guò)程無(wú)廢氣排放。系統(tǒng)排出的融渣和飛灰含碳低，可作為水泥等建筑材料，堆放時(shí)也無(wú)污染物滲出。氣化污水不含焦油、酚等，容易處理，需要時(shí)可作到零排放。（三）魯奇（lurgi）碎煤加壓氣化魯奇碎煤加壓氣化技術(shù)產(chǎn)生于20世紀(jì)40年

11、代，是目前世界上建廠數(shù)量最多的煤氣化技術(shù)，運(yùn)行中的氣化爐達(dá)數(shù)百臺(tái)。魯奇氣化爐生產(chǎn)能力大、煤種適應(yīng)性廣，主要用于生產(chǎn)城市煤氣。生產(chǎn)合成氣的廠較少。我國(guó)云南解化集團(tuán)和山西天脊集團(tuán)采用該技術(shù)生產(chǎn)合成氨，解放軍化肥廠為年產(chǎn)30萬(wàn)噸合成氨。但魯奇氣化爐生產(chǎn)合成氣時(shí)，氣體成份中甲烷含量高（8-10%），且高焦油、酚等物質(zhì)，氣化爐后需設(shè)置廢水處理及回收、甲烷分離轉(zhuǎn)化等裝置，用于合成氣生產(chǎn)流程長(zhǎng)、投資大，因此，單純生產(chǎn)合成氣較少采用魯奇氣化爐。以上三種氣化工藝技術(shù)比較如下：國(guó)外不同氣化工藝技術(shù)性能比較表國(guó)外不同氣化工藝技術(shù)性能比較表項(xiàng)目texaco 法sell 法lurgi 法氣化爐參數(shù)爐膛內(nèi)徑/m1.67-

12、3.0484.52.4-5.0氣化爐爐體高度/m14.27-19.8512-13.2氣化煤種低灰熔類煙煤煙煤褐煤，煙煤入爐煤粒度 mm0.076 占 70%0.15 占 90%5-50入爐煤含水量%（質(zhì)量系數(shù)）30-402.013氣化爐進(jìn)煤量/td-1500-2000400-2000氣化條件氣化壓力/mpa3.8-6.52.0-4.02.5-2.9氣化溫度/1400-15001400-1700950-1100入爐蒸汽溫度/不加蒸汽250400加煤方式水煤漿干煤碎煤消耗定額氧氣消耗率/m3(標(biāo))kg-1(煤)0.62-0.650.56-0.570.15-0.20蒸汽消耗率/kgkg-1(煤)00

13、.13-01.511.1-1.4 5-5粗煤產(chǎn)氣率/m3kg-1(煤)1.9-2.11.7-1.861.4-1.6干煤氣組成/(v%)h235-3626-2838-39co45-4661-6315-18co217-181.3-1.831-32ch40.02-0.030.01-0.0210-12n2+ar0.7-0.84.3-5.41.2-1.5o20.1-0.20.10.15-0.30co+h280-8289-9253-57干煤氣的低熱值/mj(m3)-1(標(biāo))9.6-9.7210.5-11.010.2-10.5以上氣化技術(shù)雖然技術(shù)先進(jìn)，卻也有技術(shù)復(fù)雜及關(guān)鍵設(shè)備需要引進(jìn)，投資大的缺點(diǎn)，建廠周期

14、長(zhǎng)，本工程不考慮以上技術(shù)。（四）國(guó)內(nèi)煤氣化技術(shù)國(guó)內(nèi)中小型企業(yè)常用的幾種煤氣化技術(shù)中，常壓固定床氣化技術(shù)成熟且投資少，二十世紀(jì)六十年代以來(lái)，一直是我國(guó)中、小氮肥企業(yè)煤制氣的主要方法。這種方法要用無(wú)煙塊煤或焦炭為原料。國(guó)內(nèi)可以用于工業(yè)生產(chǎn)的煙煤氣化工藝技術(shù)是灰熔聚流化床粉煤氣化技術(shù)和恩德?tīng)t粉煤氣化技術(shù)。恩德粉煤氣化技術(shù)是朝鮮“七、七”化工廠在二十世紀(jì)五十年代從蘇聯(lián)引進(jìn)德國(guó)溫克勒（winkler）粉煤氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合該國(guó)實(shí)際情況，經(jīng)改造而成的新型煤氣化技術(shù)，在朝鮮用于氣化褐煤合成氣生產(chǎn)合成氨、甲醇（已停產(chǎn)）。1996年撫順市黎明機(jī)械廠引進(jìn)了該技術(shù)，并結(jié)合我國(guó)國(guó)情進(jìn)行了開(kāi)發(fā)和完善，提高了技術(shù)水平

15、。于2001年初在江西景德鎮(zhèn)焦化廠，建成了一套2.5m氣化爐，產(chǎn)氣量為10000nm3/h的氣化裝置，生產(chǎn)低熱值工業(yè)燃料煤氣，煤氣熱值為4389kj/nm3（1048kcal/nm3）。吉林長(zhǎng)山化肥集團(tuán)公司建設(shè)的2臺(tái)恩德粉煤流化床氣化裝置于2003年12月投產(chǎn)。2004年2月下旬進(jìn)行了實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)測(cè)試。由于運(yùn)行時(shí)間較短，消耗指標(biāo)較高，煤氣夾帶粉塵量大，污水處理量大，有待進(jìn)一步改進(jìn)提高。黑龍江黑化集團(tuán)有限公司合成氨裝置技術(shù)改造安裝一臺(tái)恩德?tīng)t，用以代替ugi氣化爐3臺(tái)，已投入使用。恩德?tīng)t要求使用活性高的褐煤、長(zhǎng)焰煤、氣煤作原料，對(duì)揮發(fā)份低于20%的瘦煤、貧煤和揮發(fā)份低于10%的無(wú)煙煤則不適用?；胰?/p>

16、聚流化床粉煤氣化技術(shù)，由陜西聯(lián)合煤氣化工程技術(shù)有限公司進(jìn)行總體規(guī)劃和協(xié)調(diào)，于2001年6月建成并開(kāi)始化工試車，2002年2月完成了示范裝置的實(shí)驗(yàn)， 5-6取得了工業(yè)化示范成果。2002年3月，陜西省科技廳、省計(jì)委、省環(huán)保局，組織專家組，進(jìn)行了72小時(shí)考核，對(duì)該裝置進(jìn)行了技術(shù)成果鑒定，鑒定結(jié)果表明：該技術(shù)原料煤消耗較高。我國(guó)煤氣化技術(shù)科研人員經(jīng)過(guò)多年努力研究，開(kāi)發(fā)出了具有中國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的煤氣化技術(shù)。華東理工大學(xué)會(huì)同魯南化肥廠等單位合作開(kāi)發(fā)了水煤漿四噴嘴撞擊流氣化技術(shù)，該技術(shù)氧耗、煤耗比德士古氣化技術(shù)低，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá) 98，有效氣體成分（coh2）8385，這些指標(biāo)均比德士古氣化技術(shù)高。從水煤漿制備

17、、純氧氣化、灰水處理等試驗(yàn)中取得工藝流程的優(yōu)化，最終工藝條件的選擇、設(shè)備材料的選擇、自動(dòng)控制，軟件開(kāi)發(fā)等一系列工程數(shù)據(jù)。采用該技術(shù)建立的日處理煤量 20 噸的工業(yè)性試驗(yàn)裝置已運(yùn)轉(zhuǎn) 400 小時(shí)以上，并經(jīng)過(guò) 72 小時(shí)考核，取得了國(guó)家專利，經(jīng)過(guò)科技部組織的評(píng)審與驗(yàn)收。為配合水煤漿氣化的研究試驗(yàn)工作，洛陽(yáng)材料研究所研究制成了水煤漿氣化的耐火磚，原化工部化工機(jī)械研究所開(kāi)發(fā)了二流道、三流道的燒嘴，重慶熱工儀表研究所開(kāi)發(fā)了適于水煤漿氣化的測(cè)溫度計(jì)等。這一系列科研成果得到了化工部科技司、國(guó)家科委的大力支持和技術(shù)鑒定，為今后我國(guó)水煤漿氣化工程應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，也為工程設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)數(shù)裾。因而水煤漿氣化技術(shù)經(jīng)過(guò)

18、我國(guó)有關(guān)科研、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、制造部門的多年研究，已基本掌握該技術(shù)，并能設(shè)計(jì)大型工業(yè)化裝置，國(guó)產(chǎn)化率達(dá)90%以上。（五）推薦的氣化工藝技術(shù)方案根據(jù)以上煤氣化工藝的分析，能夠選用的煤氣化工藝不多，根據(jù)耀隆公司實(shí)際情況，對(duì)技術(shù)揚(yáng)長(zhǎng)避短，選用型煤固定層氣化工藝。該工藝在傳統(tǒng)工藝基礎(chǔ)上采取以下改進(jìn)措施： 采用吹風(fēng)氣回收和吹風(fēng)氣脫硫技術(shù)，副產(chǎn)蒸汽和消除污染； 造氣爐渣回?zé)凸┭h(huán)流化床鍋爐利用； 采用自動(dòng)加煤、蒸汽優(yōu)化等先進(jìn)技術(shù)改造傳統(tǒng)工藝； 積極開(kāi)發(fā)富氧連續(xù)氣化工藝，提高氣化效率，徹底解決吹風(fēng)氣污染問(wèn)題，為我國(guó)煤氣化技術(shù)升級(jí)作貢獻(xiàn)。到富氧連續(xù)氣化技術(shù)的發(fā)展，本項(xiàng)目留有空分和煤氣化裝置改造預(yù)留場(chǎng)地。 5-7

19、5.1.2.25.1.2.2工藝流程簡(jiǎn)述工藝流程簡(jiǎn)述1). 型煤制備以煤為原料合成氣生產(chǎn)方面，國(guó)內(nèi)常用常壓固定層氣化爐，以無(wú)煙塊煤或焦為原料，該工藝雖然技術(shù)成熟可靠，設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)化，投資較省，但能耗高、煤質(zhì)要求高，需用無(wú)煙塊煤或焦炭，資源利用率低。氣化型煤技術(shù)已經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，現(xiàn)已具有較成熟的成套型煤加工機(jī)械。使用的粘結(jié)劑分有機(jī)粘結(jié)劑、無(wú)機(jī)粘結(jié)劑和復(fù)合粘結(jié)劑三類。型煤加工工藝有冷壓成型和熱壓成型兩大類，冷壓成型又可分為無(wú)粘結(jié)劑和有粘結(jié)劑成型，無(wú)粘結(jié)劑成型主要用于年輕褐煤的成型。國(guó)內(nèi)外目前普通采用的型煤加工工藝為有粘結(jié)劑冷壓成型工藝。 國(guó)內(nèi)氣化型煤主要由煤棒和煤球兩種。煤球制氣因煤球熱穩(wěn)定性

20、不好，入爐遇熱易粉化，基本上處于與塊煤摻燒的狀態(tài)；而煤棒實(shí)現(xiàn)了全燒，其穩(wěn)定性很好。且煤棒制作時(shí)加入的粘結(jié)劑用量一般為4%左右，而煤球粘結(jié)劑加入量為5%以上，粘結(jié)劑含量高，一方面增加了型煤生產(chǎn)成本，另一方面降低了型煤的固定碳含量，不利于制氣。煤棒在擠壓機(jī)螺旋擠壓時(shí)，發(fā)熱至70左右，加熱改變了原料煤的塑性，提高了原料煤自身的粘結(jié)性。而煤球成型時(shí)沒(méi)有發(fā)熱過(guò)程，故煤棒其冷強(qiáng)度高和熱穩(wěn)定性好。 綜上所述，煤棒制氣比煤球制氣有以下優(yōu)勢(shì)：冷強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、粘結(jié)劑加入量少、固定碳降低值少。國(guó)內(nèi)多家化肥企業(yè)型煤生產(chǎn)均采用原料粉煤加工生產(chǎn)煤棒，加工工藝采用有粘結(jié)劑冷壓成型工藝，取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。根

21、據(jù)國(guó)內(nèi)同類廠家經(jīng)驗(yàn)，本技改項(xiàng)目采用原料粉煤加工生產(chǎn)煤棒，加工工藝采用有粘結(jié)劑冷壓成型工藝。2).造氣原料煤經(jīng)篩分后，塊狀煤或型煤經(jīng)自動(dòng)加煤機(jī)加入煤氣發(fā)生爐進(jìn)行氣化，合成氨生產(chǎn)半水煤氣而甲醇生產(chǎn)為水煤氣。造氣過(guò)程分為吹風(fēng)、上吹制氣、下吹制氣、二次上吹和空氣吹凈（甲醇生產(chǎn)無(wú)此階段）幾個(gè)階段。吹風(fēng)：空氣由鼓風(fēng)機(jī)加壓后送入爐底，與燃料層燃燒放熱，熱量存于炭層。吹風(fēng)氣由爐頂部出來(lái)，經(jīng)旋風(fēng)除塵器除塵后去總管匯合，再送吹風(fēng)氣余熱回收工序回收顯熱及潛熱。 5-8上吹制氣：蒸汽與加氮空氣混合后自爐底進(jìn)入，在高溫下與碳反應(yīng)生成半水煤氣，半水煤氣由爐頂出爐，經(jīng)旋風(fēng)除塵器除塵、顯熱回收器，去總管匯合洗氣箱后進(jìn)入洗滌塔

22、，用水冷卻洗滌后送人脫硫工段。下吹制氣：蒸汽與加氮空氣混合后，從煤氣爐頂部入爐，在氣化層內(nèi)與赤熱的碳進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)制得半水煤氣，半水煤氣由爐底出爐，經(jīng)下吹集塵器除塵、后去煤氣總管匯合進(jìn)入顯熱回收裝置，再進(jìn)入洗氣箱洗滌塔，用水冷卻、洗滌后送入脫硫工段。二次上吹：過(guò)程同一次上吹，使用蒸汽吹凈置換爐下部和管道中的煤氣，以免在進(jìn)行下一制氣循環(huán)時(shí)，形成空氣和煤氣混合物而引起爆炸?？諝獯祪簦哼^(guò)程同上吹制氣。爐渣由爐底排出后由渣車送往排渣場(chǎng)供造氣三廢混燃爐用。3).吹風(fēng)氣余熱回收選用山東正大熱能研究所專利技術(shù)造氣三廢混燃爐裝置。造氣爐渣、煤灰由螺旋給煤機(jī)送入三廢流化混燃爐下部與換熱后120左右的一次空氣進(jìn)行燃

23、燒反應(yīng)，使三廢流化混燃爐內(nèi)溫度升高，待爐內(nèi)溫度650以上時(shí)，才可先通入合成放空氣與換熱后120左右的二次空氣，一并進(jìn)入無(wú)焰燃燒器，再進(jìn)入爐內(nèi)燃燒。溫度350的吹風(fēng)氣與換熱后120左右的二次空氣一并進(jìn)入預(yù)混器，再進(jìn)入三廢流化混燃爐內(nèi)進(jìn)行燃燒反應(yīng)，煙氣溫度可達(dá)9501050。出三廢流化混燃爐的高溫?zé)煔膺M(jìn)入組合式除塵器、蒸汽過(guò)器、余熱鍋爐、省煤器、空氣預(yù)熱器、電除塵器、煙氣脫硫裝置。再經(jīng)引風(fēng)機(jī)，最后150的煙氣由煙囪放空。余熱鍋爐產(chǎn)的中壓過(guò)熱蒸汽經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)或6000kw背壓發(fā)電機(jī)發(fā)電，低壓蒸汽供造氣裝置使用。4).主要設(shè)備選擇型煤制備根據(jù)煤特點(diǎn)型煤量，設(shè)備規(guī)模按照2套30萬(wàn)噸/年設(shè)計(jì)選型。a)

24、破碎機(jī) 本研究選擇lf800型立式破碎機(jī)，外型尺寸為1400x960x2400（lbh），電機(jī)功率45kw。立式破碎機(jī)與籠式破碎機(jī)相比有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便，電耗低，對(duì)原料煤粒度、水分適應(yīng)性寬等優(yōu)點(diǎn)，唯一的缺點(diǎn)是破碎效果差一點(diǎn)。本研究選擇3臺(tái)生產(chǎn)能力 5-9為10-15t/h的加長(zhǎng)型的破碎機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，減少入料量，加強(qiáng)破碎效果。在原料水分不特別高的情況下，能達(dá)到90%以上原料破碎至3mm以下。b) 雙軸攪拌機(jī) 液體粘結(jié)劑與原料煤攪拌均勻與否對(duì)煤棒制作影響較大。本研究選擇2臺(tái)型號(hào)為xg-18帶正反葉片的雙軸攪拌機(jī)串聯(lián)安裝，確保攪拌效果。雙軸攪拌機(jī)電機(jī)功率18kw，外型尺寸為3600x1300x700

25、（lbh），生產(chǎn)能力為15-20t/h，又?jǐn)U產(chǎn)的余地。c) 單軸攪拌機(jī) 單軸攪拌機(jī)主要起向煤棒機(jī)輸送物料的作用，同時(shí)起二次攪拌作用。本研究選擇6臺(tái)jb445型單軸攪拌機(jī)，外型尺寸為2800x1200x600（lbh），電機(jī)功率5.5kw，生產(chǎn)能力為6-8t/h，每臺(tái)煤棒機(jī)配1臺(tái)單軸攪拌機(jī)。d) 煤棒機(jī)煤棒機(jī)是煤棒生產(chǎn)線最重要的設(shè)備之一，它由電機(jī)、減速機(jī)、主軸、葉片、缸套、易卸機(jī)頭組成。本研究選擇7臺(tái)zmj30改進(jìn)型煤棒機(jī)，外型尺寸為3000x2500x900（lbh），電機(jī)功率110kw，生產(chǎn)能力為5-6t/h。煤棒大小由易卸機(jī)頭開(kāi)孔孔徑?jīng)Q定，一般開(kāi)孔孔徑為25-30mm。正常生產(chǎn)時(shí)，10臺(tái)煤

26、棒機(jī)開(kāi)7-8臺(tái)，按每臺(tái)產(chǎn)煤棒5噸計(jì)算，每小時(shí)產(chǎn)煤棒40噸，按年8000小時(shí)計(jì)算，年產(chǎn)30萬(wàn)噸煤棒。e）烘干爐烘干爐也是煤棒生產(chǎn)線中最重要的設(shè)備之一，本研究烘干爐按20t/h設(shè)計(jì)，主要是考慮擴(kuò)產(chǎn)的富余量。烘干爐由主塔體、上部加料組件、卸料器組件、護(hù)欄平臺(tái)、外風(fēng)道、電控裝置等組成，烘干爐外形尺寸為7500x2500x10800（lbh）。主塔體由16組風(fēng)道組成，10mm后鋼板制作，主塔體內(nèi)容積約55m3，煤棒在烘干爐內(nèi)停留時(shí)間約2.5-3.5小時(shí)。烘干爐主體先預(yù)制，現(xiàn)場(chǎng)拼裝，扶梯、護(hù)欄、支撐、雨棚等現(xiàn)場(chǎng)制作。造氣a) 煤氣發(fā)生爐根據(jù)國(guó)內(nèi)煤氣發(fā)生爐使用狀況考察，決定采用的2800m造氣爐，該型號(hào)煤氣

27、發(fā)生爐操作平穩(wěn)、產(chǎn)氣量高、消耗較低。期合成氨裝置 5-10煤氣爐臺(tái)數(shù)計(jì)算：合成氨裝置（甲醇按照1：1折氨）2800煤氣爐小時(shí)產(chǎn)半水煤氣按7500n計(jì)3m)(18.15750080003600103 .254臺(tái)選18臺(tái)，16開(kāi)2備。期甲醇裝置（含co制備）2800煤氣爐小時(shí)產(chǎn)半水煤氣按6500n計(jì)3m供給醋酸裝置一氧化碳折成水煤氣量為：anm /103228731. 09 . 0284 .2210001026.11344煤氣爐需臺(tái)數(shù)為：)(9 .156500800010322873600101444臺(tái)選18臺(tái)，16開(kāi)2備。b）造氣空氣鼓風(fēng)機(jī)d600造氣爐鼓風(fēng)機(jī)具有九十年代的國(guó)際水平，它可配用于煤

28、氣發(fā)生爐上，使用該機(jī)具有壓力高、流量大、耗電省、噪音小的特點(diǎn)。在使用過(guò)程中的實(shí)際效率遠(yuǎn)高于其它類型造氣爐鼓風(fēng)機(jī)，該風(fēng)機(jī)的推廣使用具有較大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。本設(shè)計(jì)合成氨系統(tǒng)選用d600造氣爐鼓風(fēng)機(jī)6臺(tái)，5開(kāi)1備。甲醇系統(tǒng)6臺(tái)，5開(kāi)1備。吹風(fēng)氣余熱鍋爐吹風(fēng)氣余熱回收是在固定層氣化技術(shù)中，對(duì)吹風(fēng)氣的潛熱進(jìn)行回收，通過(guò)余熱鍋爐的能量轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽。吹風(fēng)氣余熱回收系統(tǒng)采用正大熱能研究所專利技術(shù)三廢混燃爐。燃燒爐采用立式中燃式、內(nèi)置式高溫噴頭燃燒爐；廢熱鍋爐采用水管，現(xiàn)場(chǎng)組裝式鍋爐。本套吹風(fēng)氣余熱回收系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)緊湊、熱回收效率高、水容量大 、造型美觀、運(yùn)行操作簡(jiǎn)便、工作安全可靠、節(jié)約能源、保

29、護(hù)環(huán)境、適用廣、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)處于先進(jìn)水平。根據(jù)系統(tǒng)吹風(fēng)氣量等選用產(chǎn)汽能力為35t/h的吹風(fēng)氣余熱鍋爐4套可滿足生產(chǎn)。 5-115). 消耗定額（以噸氨計(jì)） 序號(hào)名 稱規(guī) 格單位消耗定額備 注1型煤原煤t1.802蒸 汽0.2mpat2.3不含副產(chǎn)蒸汽380vkwh10.23電10000vkwh994循環(huán)冷卻水35m3675脫鹽水70m32.6用于自產(chǎn)蒸汽及余熱鍋爐產(chǎn)汽5.1.2.25.1.2.2 電除塵電除塵1).工藝技術(shù)方案的確定根據(jù)半水煤氣和水煤氣氣量，氣柜采用v=10000m3直升式氣柜合成氨裝置和甲醇裝置各設(shè)一座,為確保半水煤氣柜的正常工作，防止氣柜抽癟和掀翻，氣柜設(shè)置高低位聲

30、光報(bào)警及聯(lián)鎖，當(dāng)氣柜升起高度處于規(guī)定的最低高度時(shí)，聯(lián)鎖煤氣鼓風(fēng)機(jī)停車。半水煤氣出氣柜后采用靜電除焦塔除掉半水煤氣中的塵埃、油霧等細(xì)微粒。為保證電除塵器能安全連續(xù)地正常運(yùn)行，必須確保半水煤氣中氧含量控制在0.5%以下，最高不得超過(guò)0.8%。要做到投運(yùn)前必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行徹底置換；運(yùn)行中必須保證氧自動(dòng)分析系統(tǒng)與聯(lián)鎖裝置處于完好狀態(tài)，在氧含量超標(biāo)時(shí)，電除塵器能自動(dòng)斷電。煤氣加壓本次擴(kuò)建采用運(yùn)行穩(wěn)定、噪音低、振動(dòng)小的煤氣鼓風(fēng)機(jī)。2).電除塵工藝流程簡(jiǎn)述從造氣工序洗氣塔來(lái)的半水煤氣，經(jīng)半水煤氣柜進(jìn)口水封，進(jìn)入半水煤氣柜，半水煤氣在氣柜中充分混合、穩(wěn)壓后，經(jīng)半水煤氣柜出口水封去電除塵裝置；半水煤在電除塵器中除

31、去殘余粉塵微粒及焦油，再進(jìn)入煤氣鼓風(fēng)機(jī)升壓到49kpa后送至脫硫工段。3).電除塵主要設(shè)備選擇 氣柜選用直升起式濕式氣柜，容積v=10000m3。 5-12 電除塵器根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，脫硫前后分別選用2臺(tái)電除塵器。 煤氣鼓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)選用zr7-580a，r=490rpm，打氣量495.5m3/min，電機(jī)560kw，升壓49kpa。選用4臺(tái)，3開(kāi)1備，滿足要求。4).消耗定額 （以噸氨醇計(jì)）序號(hào)名 稱規(guī) 格單位消耗定額備注1循環(huán)水30oc 0.2mpa(表)t9.6380vkwh5.02電6000vkwh86.03蒸汽158oc 0.6mpat0.15.1.2.35.1.2.3 半水煤氣脫硫半水

32、煤氣脫硫1). 工藝技術(shù)方案的確定本項(xiàng)目脫硫工段擬建合成氨裝置及甲醇裝置的半水煤氣及水煤氣脫硫裝置各1套?？紤]原料煤硫含量稍高的特點(diǎn)，本方案煤氣中h2s含量按3g/nm3考慮。目前國(guó)內(nèi)脫硫方法較多，但脫高硫均采用濕式氧化法，該工藝適用于不同的催化劑。催化劑有：栲膠、888、pds、ada、msq、kca等。本項(xiàng)目推薦栲膠脫硫劑，采用na2co3水溶液作為吸收劑，三級(jí)脫硫。栲膠脫硫劑具有成熟、可靠、脫硫效率高、活性穩(wěn)定、價(jià)廉易得、無(wú)毒、無(wú)腐蝕、不堵塔等優(yōu)點(diǎn)。脫硫液再生采用自吸空氣氧化再生，該法具有氧化性強(qiáng)、能耗低、再生效果好、操作方便等特點(diǎn)。硫磺回收采用連續(xù)熔硫工藝回收硫磺，該工藝操作簡(jiǎn)單、無(wú)污

33、染。2). 工藝流程簡(jiǎn)述由煤鼓來(lái)的半水煤氣（49kpa）依次進(jìn)入級(jí)脫硫塔，與栲膠脫硫貧液逆流接觸脫除h2s,級(jí)脫硫塔出來(lái)的半水煤氣中h2s含量70mg/nm3，送至壓縮工段。吸收硫化氫后的脫硫富液從脫硫塔底部出來(lái)進(jìn)入富液槽,由泵送至再生槽噴射器，經(jīng)噴射器自吸空氣進(jìn)入再生槽內(nèi)氧化再生，浮選出來(lái)的硫泡沫自流入硫泡沫中間槽，由硫泡沫泵送至硫泡沫貯槽，用泵送入連續(xù)熔硫釜加熱熔融后制得副產(chǎn)品硫 5-13磺。從再生槽分離出來(lái)的貧液自流入貧液槽，由脫硫泵將貧液送至脫硫塔循環(huán)使用。3).主要設(shè)備選擇脫硫塔本項(xiàng)目半水煤氣中硫化氫含量高，為保證脫硫效果，同時(shí)又減少占地，選用高塔三段高效填料脫硫塔，延長(zhǎng)設(shè)備運(yùn)行周期

34、，防止堵塔。 考慮到液氣比高，選用4800半脫塔2臺(tái)。合成氨裝置和甲醇裝置各設(shè)2個(gè)塔。噴射再生槽噴射再生槽是利用噴射器使脫硫液以高速通過(guò)噴嘴形成射流，產(chǎn)生局部負(fù)壓吸入空氣。兩相流體被高速分散而處于高度渦流狀態(tài)，空氣呈氣泡狀態(tài)分散于液體中，從而使脫硫液的吸氧速度大為增加，傳質(zhì)過(guò)程大為強(qiáng)化，在較短的時(shí)間內(nèi)即可完成再生過(guò)程。采用2個(gè)噴射再生槽，噴射再生槽直徑9000/10000mm。4). 消耗定額消耗定額消耗定額序號(hào)名 稱規(guī) 格單位消耗定額備注380vkwh81電1000vkwh902蒸汽158，0.6mpa(絕)t0.153軟水化學(xué)軟水t0.124新鮮水20 0.3mpa(絕)m325循環(huán)水30

35、 0.3mpa(絕)m3136栲膠脫硫劑kg0.17純堿總堿量（以 na2co3計(jì)）99kg8.08五氧化二釩kg0.19副產(chǎn)硫磺kg155.1.35.1.3 合成氨裝置工藝技術(shù)方案合成氨裝置工藝技術(shù)方案 5-14合成氨生產(chǎn)采用粉煤成型技術(shù)、固定床制半水煤氣，經(jīng)氣柜、電除塵、煤氣鼓風(fēng)、常壓栲膠脫硫后，進(jìn)入氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)一段，經(jīng)一、二、三段升壓到2.1mpa，送全低溫變換及變脫系統(tǒng)后，進(jìn)變壓吸附系統(tǒng)脫碳，精脫硫脫碳?xì)庠俳?jīng)壓縮機(jī)四、五段升壓至13mpa進(jìn)醇烴化精制后，送壓縮機(jī)六段升壓至25mpa送入氨合成系統(tǒng)，生產(chǎn)合成氨。合成弛放氣采用無(wú)動(dòng)力法回收其中的氨，同時(shí)氣體進(jìn)一步通過(guò)膜回收氫氣，尾氣作為燃料

36、氣送吹風(fēng)氣余熱回收工段生產(chǎn)蒸汽。5.1.3.15.1.3.1 一氧化碳變換一氧化碳變換目前我國(guó)co變換工藝主要有兩種，一種為中串低變換，另一種為全低變。所謂中串低就是第一段采用fe-cr等變換催化劑，其余各段采用co-mo系催化劑。這種工藝充分利用了中變催化劑的抗毒性能強(qiáng)，低變催化劑具有很好的低溫活性的特點(diǎn)，將它們很好的組合在一起，達(dá)到催化劑使用壽命長(zhǎng)、降低能耗的目的。全低變即整個(gè)變換爐全部采用co-mo系變換催化劑，co-mo系低變催化劑具有極強(qiáng)的耐硫性及很好的低溫活性。其操作溫度比中變催化劑降低100以下（平均值），故蒸汽用量很低，節(jié)能效果好。由于操作溫度低，對(duì)設(shè)備、管道、法門等的使用條件

37、大大改善，同樣規(guī)格的設(shè)備、管道其生產(chǎn)能力可大幅度提高，或者說(shuō)在同樣規(guī)模的生產(chǎn)能力下，設(shè)備、管道直徑有較小的縮小，從而降低了投資費(fèi)用。上述兩種co變換工藝，前者于上世紀(jì)80年代開(kāi)始使用，到了90年代中期全低變工藝開(kāi)發(fā)成功，經(jīng)過(guò)實(shí)踐、完善，現(xiàn)已十分成熟，其催化劑的使用壽命大大提高。低變催化劑特別適用于蒸汽消耗較低的情況。根據(jù)上述各工藝的特點(diǎn)，結(jié)合本項(xiàng)目醇/氨比較高（1：4），一段入口蒸汽比較低的特點(diǎn)，考慮到投資、節(jié)能、技術(shù)成熟性等，本設(shè)計(jì)擬采用co-mo系全低變co變換工藝。5.1.3.25.1.3.2 氮?dú)錃鈮嚎s工藝技術(shù)方案的比較和選擇氮?dú)錃鈮嚎s工藝技術(shù)方案的比較和選擇氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)是合成氨生產(chǎn)中

38、的心臟設(shè)備。通?？梢允褂猛鶑?fù)式壓縮機(jī)或離心式壓縮機(jī)進(jìn)行合成氣的壓縮。往復(fù)式壓縮機(jī)適用于打氣量較小，排出壓力高的工況，投資較低，缺點(diǎn)是易損件多，占地大，維護(hù)工作量大。離心式壓縮機(jī)則是適用于打氣量大的工況，具有單機(jī)能力大，占地小，運(yùn)轉(zhuǎn)平 5-15穩(wěn)無(wú)脈沖，維修少，無(wú)需設(shè)備機(jī)，可用蒸汽透平驅(qū)動(dòng)以提高能量轉(zhuǎn)換效率等優(yōu)點(diǎn)，但投資較高，國(guó)內(nèi)外大型合成氨裝置如年產(chǎn)30萬(wàn)噸合成氨將蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)與化工裝置緊密結(jié)合在一起，都采用離心式壓縮機(jī)。本項(xiàng)目合成氨生產(chǎn)能力不大，設(shè)計(jì)選用對(duì)稱平衡型往復(fù)式氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)。目前國(guó)內(nèi)往復(fù)式壓縮機(jī)生產(chǎn)廠家有沈陽(yáng)氣壓機(jī)廠，上海壓縮機(jī)廠，四川簡(jiǎn)陽(yáng)壓縮機(jī)廠，山東濰坊壓縮機(jī)廠等，其產(chǎn)品質(zhì)量較好

39、，制造水平與國(guó)外相當(dāng)，已在全國(guó)大部分合成氨廠中運(yùn)行。根據(jù)工藝流程需要，本設(shè)計(jì)選用6臺(tái)打氣量340m3/min氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)，單臺(tái)能力4萬(wàn)噸/年氨。5.1.3.35.1.3.3 變換氣脫碳工藝技術(shù)方案的比較和選擇變換氣脫碳工藝技術(shù)方案的比較和選擇工業(yè)生產(chǎn)中脫除co2的方法分為干法和濕法。干法有變壓吸附和膜分離。濕法脫碳按脫碳液的吸收和再生性質(zhì)分為物理吸收法、化學(xué)吸收法和物理化學(xué)吸收法。由于本裝置合成氨是與聯(lián)堿裝置配套生產(chǎn)，可采用變換氣制堿，即將變換氣送至聯(lián)堿裝置的碳化工序脫除二氧化碳，由于聯(lián)堿裝置能力不能處理全部變換氣，多余的變換氣采用脫碳方式。本設(shè)計(jì)選用變壓吸附法脫碳。脫碳方法比較見(jiàn)甲醇裝置。5

40、.1.3.45.1.3.4 氣體精脫硫工藝技術(shù)方案的比較和選擇氣體精脫硫工藝技術(shù)方案的比較和選擇（1）概述變換氣經(jīng)濕法脫硫后，脫碳?xì)庵械膆2s已經(jīng)所剩無(wú)幾，然而，還有少量有機(jī)硫如cos、cs2 存在，這些有機(jī)硫采用一般方法不能脫除。雖然脫碳?xì)庵辛蚧铮╤2s、cos、cs2）很少，但它們對(duì)甲烷化催化劑的毒害卻很大。根據(jù)甲烷化催化劑對(duì)硫化物的要求，進(jìn)入甲烷化爐的氣體中總硫化物的含量應(yīng)小于0.1ppm。過(guò)去這些少量硫化物采用高溫zno進(jìn)行脫除，由于zno價(jià)格高，操作溫度高，使之設(shè)備投資大，經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)較高。這些年來(lái)，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)了常溫精脫硫技術(shù)，使少量h2s及有機(jī)硫的脫除工藝十分簡(jiǎn)單，設(shè)備也處于常溫之下

41、，而投資降低，脫硫劑等價(jià)格下降，減少了經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用，降低了生產(chǎn)成本。（2）精脫硫工藝選擇濕法脫硫一般只能脫除h2s，只用于煤氣粗脫硫。而精脫硫都采用干法脫硫。干法脫硫有活性炭、氧化鐵、氧化鋅等，而這些脫硫劑只能脫除h2s，故在脫有機(jī)硫時(shí)，應(yīng)先將cos、cs2等有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為h2s，而后再加以脫除。一般采用水解催化劑將cos、cs2水解，其水解反應(yīng)式為： 5-16cos + h2o h2s + co2cs2 + 2h20 2 h2s + co2水解催化劑有常溫、中溫、高溫之分。對(duì)于變換后氣體，因cos、cs2很少，特別時(shí)cs2很少，故水解催化劑主要用來(lái)水解cos。中變、高溫水解由于要消耗較多的熱量

42、，且需高溫?zé)嵩?，如果不是cs2特別高而不采用。本設(shè)計(jì)采用常溫水解工藝。水解催化劑、精脫硫劑采用湖北化學(xué)研究所的產(chǎn)品及工藝技術(shù)。其工藝流程為：由變壓吸附脫碳工序系統(tǒng)來(lái)的原料氣首先進(jìn)入第一脫硫塔，在該塔脫除氣體中的h2s，使之出塔氣體中h2s含量0.03ppm。再通入加熱器加熱至60進(jìn)入精脫硫塔，該塔內(nèi)裝有水解催化劑，再水解催化劑作用下，進(jìn)行cos + h2o h2s + co2反應(yīng)。生成的h2s氣體再進(jìn)入精脫硫塔下部將氣體中h2s脫至0.03ppm。由于水解催化劑對(duì)cos水解率很高，經(jīng)過(guò)兩次脫硫之后氣體中總硫化物含量達(dá)到0.1ppm ，滿足醇烴化催化劑對(duì)氣體中硫化物的要求。5.1.3.55.1.

43、3.5 氣體精制技術(shù)氣體精制技術(shù)在合成氨工業(yè)中所謂氣體精制是指除去原料氣中的各種雜質(zhì)，使之達(dá)到氨合成所要求的氣體標(biāo)準(zhǔn)。它包括去除凈化后合成氣體少量 co、co2的精制等等。co、co2的精制的工藝很多，如醋酸銅氨溶液精制工藝、甲烷化工藝、低溫甲醇洗工藝、液氮洗滌工藝、雙甲（或醇烴化）工藝等等，各種精制工藝各有其特點(diǎn)及適合的應(yīng)用范圍。下面就其國(guó)內(nèi)常用的一些氣體精制工藝進(jìn)行論述及比較，并從中選擇出適合本工程的精制工藝：（1）醋酸銅氨溶液氣體精制工藝習(xí)慣上簡(jiǎn)稱銅洗，該精制工藝是我國(guó)中、小氮肥廠普遍采用的氣體精制工藝，其原理是利用醋酸銅氨溶液將氣體中的co、co2吸收，并使氣體中co、co2除去，該工

44、藝的優(yōu)點(diǎn)在于工藝技術(shù)成熟，原材料易得，因國(guó)內(nèi)普遍采用，使用時(shí)間又長(zhǎng)，故管理及操作經(jīng)驗(yàn)豐富。該技術(shù)的缺點(diǎn)在于工藝流程復(fù)雜，操作管理麻煩。氣體凈化度低，部頒標(biāo)準(zhǔn)要求凈化氣中co+co225ppm，實(shí)際上不少?gòu)S超過(guò)此指標(biāo)。銅洗工藝易出事故，一旦出現(xiàn)事故常常影響生產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，該工藝對(duì)環(huán)境污染大，生產(chǎn)中對(duì)貴重的金屬銅的消耗。資源浪費(fèi)大，目前正逐漸被其它工藝所取代。 5-17（2）甲烷化精制工藝所謂甲烷化精制工藝，是將脫碳?xì)庵猩倭康腸o、co2（co+co20.7%），轉(zhuǎn)變成ch4而加以除去，其反應(yīng)式如下：co+3h2ch4+h2oco2+4h2ch4+2h2o上述兩個(gè)反應(yīng)均為放熱反應(yīng)。甲烷化精制工藝在上

45、世紀(jì)60年代新引進(jìn)中國(guó)后，在一些以天然氣、油為原料的合成氨廠普遍推廣應(yīng)用。國(guó)內(nèi)引進(jìn)的30萬(wàn)噸合成氨大多采用甲烷化工藝，以煤為原料的部分中型廠也采用此工藝。當(dāng)時(shí)在以煤為原料的氮肥廠難以推廣的主要原因是因?yàn)橐悦簽樵现茪獾脑蠚庵辛蚧锖扛?，硫化物型態(tài)多，而甲烷化工藝要求co深度變換（變換氣中co0.3%），co深度變換必須采用低溫變換，而當(dāng)時(shí)的低溫變換催化劑為cu-zn系催化劑，對(duì)硫化物的凈化要求很高，為了達(dá)到對(duì)氣體中硫的要求，使得變換工藝流程復(fù)雜，其流程中有兩次脫碳，使氣體兩次加熱，兩次冷卻，不僅使得裝置投資大，能耗很高，十分不經(jīng)濟(jì)。上世紀(jì)九十年代后，國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)成功了co-mo系耐硫低變催化劑

46、，并得到普遍采用；常溫精脫硫的開(kāi)發(fā)成功，使得以煤制氣的甲烷化凈化工藝流程大大簡(jiǎn)化，能耗及投資大大減少，經(jīng)濟(jì)性也十分明顯。甲烷化精制工藝的特點(diǎn)在于工藝簡(jiǎn)單，操作管理容易，工藝自動(dòng)化水平高，生產(chǎn)穩(wěn)定，氣體凈化度高，經(jīng)精制后的氣體中co+co210ppm。該工藝對(duì)環(huán)境無(wú)污染。其缺點(diǎn)是co、co2生成ch4需消耗h2氣，由于精制氣中ch4增加，加大了合成系統(tǒng)放空量。近年來(lái)不少氮肥廠在合成系統(tǒng)增加h2回收裝置，可使氣體中h2回收率達(dá)到90%以上。這樣大大提高了甲烷化精制工藝的競(jìng)爭(zhēng)能力。（3）低溫甲醇洗精制工藝此工藝是利用在低溫下甲醇對(duì)co、co2、硫化物有很強(qiáng)的溶解能力，達(dá)到凈化co、co2的目的。低溫

47、甲醇洗是將變換氣脫碳、脫硫及氣體精制融為一身的氣體凈化工藝，通過(guò)低溫甲醇洗精制后的氣體，co+co2含量可達(dá)到10ppm，硫化物0.1ppm。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。低溫甲醇洗精制工藝的操作溫度為4050，由于溫度低，壓力高，對(duì)設(shè) 5-18備、管道等材質(zhì)要求高，由于需回收冷量工藝流程復(fù)雜，且該技術(shù)需向國(guó)外購(gòu)買專利，投資大。除大規(guī)模裝置外，對(duì)規(guī)模較小的氨廠投資難以承受。（4）液氮洗氣體精制工藝液氮洗氣體精制工藝，是利用氮壓低溫、高壓下對(duì)氣體的不同溶解度，來(lái)達(dá)到氣體凈化的目的。由于液氮洗溫度很低，且壓力高，對(duì)設(shè)備，管道等材質(zhì)要求特別高，裝置投資大，技術(shù)要求高，國(guó)內(nèi)除個(gè)別大化肥從國(guó)外引進(jìn)技術(shù)外，均

48、不采用此精制工藝。（5）雙甲氣體精制工藝雙甲氣體精制工藝，即甲醇串甲烷化氣體凈化工藝，目前已進(jìn)一步發(fā)展成為醇烴化工藝。此工藝與前者不同之處在于將甲烷化塔改為制烴塔，氣體在制烴塔內(nèi)co、co2不生成ch4，而生成多碳的烴化物，由于多碳烴化物沸點(diǎn)高，較易從氣體中分離出來(lái)，以達(dá)到減少氨合成系統(tǒng)放空的目的。烴化物分離后可作燃料之用。雙甲工藝由兩個(gè)部分組成：一個(gè)是甲醇裝置，該裝置將氣體中大量的co、co2與h2反應(yīng)生成甲醇，出甲醇塔氣體中co控制在0.3%0.4%。出甲醇塔氣體經(jīng)分離去甲醇后，氣體進(jìn)入甲烷化（或烴化）裝置。在甲烷化裝置中氣體中co、co2在甲烷化爐內(nèi)與h2反應(yīng)生成ch2與h2o，從而達(dá)到

49、氣體精制目的，出甲烷化爐的凈化氣中co+co210ppm。目前的雙甲工藝一般在12mpa或32mpa壓力下操作，也有將甲醇?jí)毫υO(shè)計(jì)在12mpa下操作，而甲烷化設(shè)計(jì)在32mpa壓力下。雙甲氣體精制的特點(diǎn)在于：變換氣中co可控制在較高含量范圍（視生產(chǎn)甲醇量而定），有利于降低變換工段的蒸汽消耗。其二可獲得部分甲醇產(chǎn)量。雙甲工藝的缺點(diǎn)在于由于甲醇與甲烷化（或烴化）串在一起而甲醇催化劑在整個(gè)生產(chǎn)壽命期內(nèi)對(duì)co、co2的凈化度不相同，即催化劑生產(chǎn)初期co、co2轉(zhuǎn)化率高，對(duì)保證進(jìn)入甲烷化爐氣體中co+co20.7%是沒(méi)有問(wèn)題的，而隨著生產(chǎn)周期延長(zhǎng)，催化劑活性逐漸下降，對(duì)co、co2轉(zhuǎn)化率逐漸下降，出口氣中

50、co、co2也隨之漸漸增加，co、co2的增加意味著原料氣中h2氣的消耗增加，生產(chǎn)成本上升。另外，生產(chǎn)初期因甲醇催化劑活性高，出塔氣中co、co2含量低，雖然可減少h2的消耗，但過(guò)低的co、co2含量會(huì)使甲烷化爐熱平衡難以維持。所以雙甲工藝這些矛盾的存在對(duì)生產(chǎn)管理，操作要求都較高。 5-19同時(shí)由于在高壓下操作，裝置投資很大。（6）技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較綜上所述本設(shè)計(jì)不適合于選擇低溫甲醇洗及液氮洗氣體精制工藝。只能在銅洗、甲烷化及雙甲工藝中進(jìn)行比較、選擇?，F(xiàn)就銅洗、甲烷化、雙甲三種氣體精制工藝綜合比較如下：三種氣體精制工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表三種氣體精制工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表序號(hào)項(xiàng)目單位銅洗甲烷化雙甲1技術(shù)成熟性

51、成熟成熟成熟2工藝復(fù)雜程度復(fù)雜簡(jiǎn)單復(fù)雜3環(huán)保性污染大無(wú)污染無(wú)污染4投資比例%100503005消耗金屬銅kg0.1/醋酸kg0.1/氨kg6/甲烷化催化劑kg/0.030.02甲醇催化劑kg/0.073蒸汽kg200300(變換)140(甲醇蒸餾)電kwh4027=67(冰)37+21=58水122.520甲醇/-68h2耗nm3/6060三種氣體精制工藝生產(chǎn)成本三種氣體精制工藝生產(chǎn)成本（以噸氨計(jì)）銅洗甲烷化雙甲序號(hào)項(xiàng)目名稱單位單價(jià)（元）數(shù)量總價(jià)(元)數(shù)量總價(jià)（元）數(shù)量總價(jià)(元)1冷卻水t0.5126.052.53015.02電kwh0.356723.45/5820.33蒸汽t700.214.

52、00.321.00.149.84金屬銅kg600.16.0/5氨kg1.669.6/6醋酸kg4.80.10.48/7甲醇催化劑kg70/0.0735.118甲烷化催化劑kg80/0.032.40.021.69h2nm30.4/6024602410甲醇kg2.0/6813611甲醇耗氣 h2+conm30.55/17797.412人工工資元2.12.15.213折舊元4.332.114.4 5-2014合計(jì)65.9654.156.8由上表可知，銅洗精制工藝操作費(fèi)用最高，雙甲化工藝次之，甲烷化工藝略低。本報(bào)告從一次投資、工藝流程操作管理繁簡(jiǎn)等因素綜合考慮，擬選用醇烴化精制工藝。醇烴化工藝是湖南安

53、淳公司開(kāi)發(fā)的氣體精制工藝，具有如下特點(diǎn)： 1）醇化采用 12.5mpa 級(jí)，產(chǎn)醇時(shí)有利于醇的產(chǎn)品質(zhì)量提高，醇化工段采用的流程是節(jié)能流程。2） 醇化系統(tǒng)為兩個(gè)醇塔串聯(lián)或并聯(lián)方式，各自帶一套換熱冷卻分離系統(tǒng)，有利于提高催化劑利用率，保證運(yùn)行絕對(duì)穩(wěn)定。3）醇烴化精制工藝優(yōu)于第一代雙甲精制工藝在于：用醇烴化催化劑取代甲烷化催化劑，大部分 co、co2 轉(zhuǎn)化為在常溫下可冷凝為液態(tài)的烴化物，極少量轉(zhuǎn)化為甲烷，與第一代雙甲精制工藝相比少耗 0.33%h2，合成放空氣量減少 28%，甲醇產(chǎn)量增加 4.6%，合成氨產(chǎn)量增加 1.85%。4） 醇烴化后設(shè)置氨冷器，將氣體溫度降到 5-8，使氣體中水蒸汽含量降到34

54、ppm，后續(xù)再經(jīng)水分離器分離，將水蒸汽進(jìn)一步降至 5ppm 以下。5） 凈化精制度高，甲醇化出口(co+co2) 0.1%0.3%，烴化出口(co+co2)12ppm。6）副產(chǎn)粗甲醇質(zhì)量高，更換催化劑，生成醇醚化物可作燃料。作燃料是價(jià)廉質(zhì)高的二次能源，可作汽車燃料。7）便于管理，可實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化全生產(chǎn)過(guò)程。8） 無(wú)污染物質(zhì)排放。本工程選用醇烴化工藝，以凈化為主要目的，副產(chǎn)甲醇按照 1/4 比較經(jīng)濟(jì)。5.1.3.65.1.3.6 合成工藝技術(shù)方案的比較和選擇合成工藝技術(shù)方案的比較和選擇（1） 采用新型氨合成塔內(nèi)件 5-21過(guò)去國(guó)內(nèi)中型氨廠一般采用三套管和雙層并聯(lián)單管并流內(nèi)件的氨合成塔，這兩種

55、內(nèi)件，因“冷管效應(yīng)”嚴(yán)重，氨凈值都不高。此外，三套管內(nèi)件由于軸向床層高、阻力大；雙層并聯(lián)單管并流內(nèi)件雖然阻力比較小，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，更換觸媒比較困難。七十年代后期，國(guó)外對(duì)氨合成塔內(nèi)件作了許多改進(jìn)，較為成功的有topse的s200內(nèi)件和瑞士卡薩里公司開(kāi)發(fā)的軸徑向混流式內(nèi)件，國(guó)內(nèi)幾家大型氨廠的節(jié)能改造工程中分別采用了這些內(nèi)件，效果較好，其特別是：反應(yīng)氣體在觸媒層內(nèi)主要是徑向流動(dòng)、床層薄、氣速低、阻力小，因此可裝填小顆料觸媒，獲得較高的氨凈值。國(guó)內(nèi)近幾年來(lái)亦有許多新型合成塔內(nèi)件問(wèn)世，如yd，nc和j等，其特點(diǎn)各異，在增產(chǎn)節(jié)能方面都起到不同程度的效果。本設(shè)計(jì)選用jd-3000合成塔內(nèi)件。j型氨合成塔內(nèi)

56、件是國(guó)家級(jí)重點(diǎn)科技成果推廣計(jì)劃項(xiàng)目，榮獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，被評(píng)為1996年度國(guó)家級(jí)新產(chǎn)品。現(xiàn)已在全國(guó)推廣400多家，其優(yōu)越性能得到了廣大用戶的一致好評(píng)。氨合成塔內(nèi)件采用湖南安淳高新技術(shù)有限公司最近幾年研制的并已經(jīng)在多家氨廠使用的jd-3000型氨合成內(nèi)件。本方案采用jd-3000氨合成塔內(nèi)件配置高效節(jié)能的工藝流程，工作壓力為25mpa。合成系統(tǒng)是以合成塔內(nèi)件為中心，以產(chǎn)量高，能耗低和投資少為目標(biāo)函數(shù)，將系統(tǒng)分為三個(gè)“子系統(tǒng)”，即反應(yīng)系統(tǒng)，冷熱回收系統(tǒng)，采用高效換熱、分離技術(shù)，以優(yōu)化熱回收、冷回收系統(tǒng)，在優(yōu)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對(duì)總體流程及參數(shù)進(jìn)行全局協(xié)調(diào)優(yōu)化。在全局優(yōu)化過(guò)程中，達(dá)到更低的能耗和更好

57、的經(jīng)濟(jì)效益。（2）合成循環(huán)機(jī)的選擇國(guó)內(nèi)目前有往復(fù)式和離心式兩種型式的循環(huán)機(jī)，與往復(fù)式循環(huán)機(jī)相比，離心式循環(huán)機(jī)具有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，維修工作量小，泄露少和不帶油等優(yōu)點(diǎn)，并已在國(guó)內(nèi)中型廠廣泛使用。其缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)壓差較?。?.6 mpa），投資較高。由于本設(shè)計(jì)采用了j型的氨合成塔內(nèi)件，合成系統(tǒng)的阻力約為2.0 mpa，采用南化機(jī)生產(chǎn)的電機(jī)生產(chǎn)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)離心式循環(huán)機(jī)比較合理。5.1.3.75.1.3.7 氫回收工藝技術(shù)方案的比較和選擇氫回收工藝技術(shù)方案的比較和選擇關(guān)于合成氨生產(chǎn)中的弛放氣和貯罐氣氫回收的方法，目前常用的有變壓吸附法（psa），膜分離法和深冷分離法等。 5-22變壓吸附法是利用吸附劑對(duì)混合中各組分

58、的吸附容量隨著壓力變化而呈差異的特性，由選擇吸附和解吸再生兩個(gè)過(guò)程組成交替切換的循環(huán)工藝，吸附和再生在相同溫度下進(jìn)行。閥門的切換由微機(jī)自動(dòng)控制完成，此法的特點(diǎn)是產(chǎn)品純度高，回收率亦較高、操作費(fèi)用低，缺點(diǎn)是閥門切換頻繁，因而對(duì)閥門的性能、自動(dòng)控制的水平及可靠性要求高。膜分離法即中空纖維分離技術(shù)，又稱為普里森法（prism）。此法是以膜兩側(cè)氣體的分體的動(dòng)力，通過(guò)溶解擴(kuò)散解析等步驟，產(chǎn)生組分間傳遞率的差異而實(shí)現(xiàn)氣體分離的目的。膜分離法的特點(diǎn)是投資省，操作費(fèi)用低，其產(chǎn)品回收率與變壓吸附相當(dāng)，但產(chǎn)品純度則不如變壓吸附。深冷分離法則是根據(jù)混合氣體中各組分冷激液化溫度的差異，而將混合氣體冷到一定的溫度（如合

59、成氨弛放氣回收需冷到185左右），使冷凝溫度高于此溫度的氣體液化而達(dá)到氣體分離的目的。此法的特點(diǎn)是產(chǎn)品回收率及純度高，但投資較上述兩種方法高。上述三種氫回收方法就國(guó)產(chǎn)化而言，變壓吸附和膜分離相當(dāng)，西南化工研究院的變壓吸附裝置已廣泛應(yīng)用于國(guó)內(nèi)各種氣體的精制，如co2回收，氫回收及制氧、制氮等；中科院大連化學(xué)物理研究所開(kāi)發(fā)的膜分離技術(shù)，其氫回收率及純度均已達(dá)到或接近引進(jìn)普里森的水平。深冷分離裝置國(guó)內(nèi)空分設(shè)備廠均能生產(chǎn)，但目前只有用于小型廠的業(yè)績(jī)。三種氫回收方法的比較見(jiàn)下表：氫回收工藝的比較氫回收工藝的比較 工藝項(xiàng)目變壓吸附深冷分離*膜分離備注產(chǎn)品氫純度，%9899.9990998095產(chǎn)品氫純度，

60、%708590966585操作壓力，mpa0.82.82.510p 入/p 出=2.510p 入：進(jìn)口壓力p 出：滲透壓力投資回收期，年1.42.81占地較小較小最小操作費(fèi)用較低較高較低消耗少量蒸汽操作可靠性可靠可靠可靠從上述氫回收方法的比較可知，變壓吸附和膜分離均可作為選氣擇方案，從投資、設(shè)備占地等方面而言，膜分離均占優(yōu)勢(shì)。在操作可靠性方面，兩者相當(dāng)，變壓 5-23吸附由于切換閥動(dòng)作頻繁，因而對(duì)其性能要求較高，現(xiàn)在西南化工研究院和華西自動(dòng)化研究所表示對(duì)其提供的裝置，其切換閥壽命可達(dá)1015年；而膜分離法由于無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備和頻繁的閥門切換，使得其運(yùn)行可靠性極高。因此從節(jié)約投資，操作運(yùn)行可靠以及節(jié)省