【正文】 工業(yè)用尿素市場，不斷擴大持續(xù)增長的市場份額。 表 建設(shè)規(guī)模表 序號 裝置名稱 產(chǎn)品名稱 生產(chǎn)規(guī)模（ 104t/a） 年操作時間 （ h） 技術(shù)來源 1 合成氨裝置 合成氨 46 8000 國內(nèi) 2 尿素裝置 尿素 80 8000 國內(nèi) 建設(shè)內(nèi)容 根據(jù)產(chǎn)品市場需求預(yù)測及企業(yè)現(xiàn)有條件，該項目計劃建設(shè)80 萬噸尿素 工程，既符合市場發(fā)展的需要 ,又可滿足本地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。硫回收采用克勞斯工藝，回收率高，既減少了設(shè)備， 降低了投資，又保證了環(huán)保排放 要求。 （二）新建一套 46 萬噸能力的凈化裝置；變換采用耐硫變換，脫硫脫碳采用低溫甲醇洗工藝，凈化氣中少量一氧化碳及二氧化碳的脫除采用液氮洗。 本工程主要工藝裝置包括氣化、空分、凈化（變換、低溫甲醇洗脫硫脫碳、液氮洗、硫回收）、壓縮合成、氨冷凍和尿素裝置等。單系列空分裝置主要產(chǎn)品如下： 序號 項目 單位 指標 用戶 1 氧氣 純度 %（ MOL） ≥ 煤氣化裝置 壓力 MPa(A) （出裝置） 溫度 ℃ 常溫 流量 Nm3/h 52020 2 超高壓氮氣 純度 %（ MOL） ≤ 10ppmO2 煤氣化裝置 壓力 MPa(A) 溫度 ℃ 常溫 流量 Nm3/h 22350 3 高壓氮氣 純度 %（ MOL） ≤ 10ppmO 煤氣化裝置 壓力 MPa(A) 溫度 ℃ 常溫 流量 Nm3/h 13520 4 中壓氮氣 純度 %（ MOL） ≤ 10ppmO2 合成氨裝置配氮 壓力 MPa(A) 溫度 ℃ 常溫 流量 Nm3/h 47000 5 低壓氮氣 純度 %（ MOL） ≤ 10ppmO2 煤氣化裝置 壓力 MPa(A) 酸性氣體脫除裝置 溫度 ℃ 常溫 流量 Nm3/h 50000 產(chǎn)品規(guī)格及生產(chǎn)規(guī)模 根據(jù)主工藝裝置要求， 空分裝置最大制氧能力為 56000Nm3 /h。流程先進、技術(shù)成熟、運行安全可靠、操作方便、能耗低。進氣溫度： 20℃ 。排氣壓力： (A)。采用了分配性能良好的進氣結(jié)構(gòu)和多梁式噴射填料支撐，保證了有很 大的通流截面積和剛度。當水和酸性氣體同時存在時會引起分子篩多孔結(jié)構(gòu)及晶格的破壞，采用雙層床就能有效保護分子篩，延長分子篩的使用壽命。 膨脹機和增壓機采用 NREC設(shè)計軟件進行設(shè)計和分析，使其效率達到最佳設(shè)計值，氣動性能和流場分布更加合理。 （ ⅲ ）分流塔技術(shù)特點 下塔結(jié)構(gòu)采用了對流式篩板塔，具有有效流通面積大，精流效果好的特點。 主冷板式蒸發(fā)側(cè)翹片采用大節(jié)距翹片，拼縫及邊緣留有適當空隙，以防止碳氧化合物在此處凝聚，以保證主冷的安全。 (六 ) 物料平衡見下表 空分物料平衡表 序號 物流 壓力，MPa(A) 溫度，℃ 流量， Nm3 1 原料空氣 大氣壓 20 298200 2 氧氣 30 52020(Nor.),56000(Max.) 3 氮氣 40 22350 4 氮氣 40 13520 5 氮氣 40 47000 6 氮氣 40 50000 7 污氮氣 10 106000 8 液氮 過冷 5℃ 9 儀表空氣 40 4285 10 工廠空氣 40 6080 注：液產(chǎn)品為折合氣態(tài)量。沒有單獨的石灰石加入系統(tǒng)，只是利用皮帶秤通過比值調(diào)節(jié)將粒狀石灰石加到輸煤皮帶上，一塊進入磨煤機研磨。設(shè)計氣化溫度 14001600℃，氣化 壓力 。 2）、 技術(shù)特點 A、原料的適應(yīng)性 該工藝煤種適應(yīng)性廣，從煙煤、無煙煤到褐煤均可氣化，對于高灰份、高水分、高硫的煤種同樣適用。 ②氣化爐 氣化爐的規(guī)格選用目前已有成熟生產(chǎn)經(jīng)驗的φ 3200 氣化爐2 臺，正常生產(chǎn)兩開，具體爐膛熔積將由專利商在工藝包設(shè)計時確定。低溫甲醇洗 (Rectisol)是 20 世紀 50 年代初德國林德 (Linde)公司和魯奇 (Lurgi)公司聯(lián)合開發(fā)的一種氣體凈化工藝。在－ 30℃下， H2S 在甲醇中的溶解度為 CO2 的 倍，因此能選擇性脫除 H2S。低溫甲醇洗工藝可靠，在與本工程工藝條件類似的工業(yè)裝置中有很多成功的應(yīng)用業(yè)績，在工藝技術(shù)上是有保證的。液氮洗是利用液氮吸收凈化氣中的有害雜質(zhì)，在－ 190℃ 的低溫下，氣體中的殘余 CO、 CH Ar等溶于液氮中，而微量的 CO2 在進冷箱前被分子篩吸附，從而使氣體得到精制，以達到精制凈化氣的目的，此法一般在上游配置低溫甲醇洗脫除二氧化碳和硫化氫等酸性氣體，在以煤、渣油為原料的大型合成氨裝置中廣泛采用。該工藝是從酸性尾氣中脫除 H2S 并以元素硫的形式進行硫磺回收的生物反應(yīng)過程。 本項目硫磺產(chǎn)量為 7 噸 /天，該產(chǎn)量采用常規(guī) CLAUS 脫硫，已不十分經(jīng)濟，且仍會有含硫尾氣要排放至大氣，達不到環(huán)保要求。 （ 4）脫硫效果不受原料氣中 CO2 /H2 S 比值高 低的影響。吸收液從塔頂部均勻的噴灑到填料塔內(nèi)。 吸收塔帶有填料和必要的塔內(nèi)件，以確保塔內(nèi)氣 液均勻接觸。如果氣體溫度太低或太高，就需要采用加熱或冷卻以確保細菌的最佳生長條件。 （ 2）生物反應(yīng)器 在生物反應(yīng)器內(nèi)部安裝了一些內(nèi)件，從而保證了系統(tǒng)的氣液完全混合。從生物反應(yīng)器排放出 的空氣可以直接排放，無需進一步處理。但實際上總會有一少部分的 HS氧化為硫酸鹽。如果進料氣中含有氧氣，部分的 H2S 可以在吸收塔內(nèi)轉(zhuǎn)換成硫磺。生物需要一定量的鹽類來進行生長和日常的維護。一部分硫磺還要循環(huán)到生物反應(yīng)器內(nèi)，以保證系統(tǒng)內(nèi)維持一定的固體含量。其中 2 臺生物反應(yīng)器為專利設(shè)備需專利商供貨，其余設(shè)備都可在國內(nèi)制造。該生物反應(yīng)器為專利設(shè)備，材料為 GRP。因此，本項目合成氣壓縮機選用離心式壓縮機組。后改為臥式徑向流內(nèi)件。 Casale 合成塔采用軸 徑向流內(nèi)件，氣流分布合理，消除了反應(yīng)床層死區(qū)，催化劑利用率提高。 Topsφ e 氨合成塔最初為兩床徑向流床間冷激型的 S100 內(nèi)件，后來發(fā)展為 S200、 S250 型內(nèi)件，在低阻力降基礎(chǔ)上進一步提高了氨 凈值 ，降低系統(tǒng)循環(huán)量，使合成能耗下降。合成氨工藝暫按 Topsφ e 技術(shù)，采用 S300 型氨合成塔內(nèi)件。工業(yè)上常用的制冷劑有氨、丙烯等介質(zhì)。本項目空分裝置需 4℃的冷量 1300kW，低溫甲醇洗工序需 40℃的冷量 6560kW，氨合成工序需 14℃的冷量 4557kW，需 4℃的冷量 4617kW，工況多，蒸發(fā)溫度低，制冷量需求大，宜采用離心式制冷壓縮機技術(shù)。采用了省功器后，部分中間壓力的低溫氣體補入壓縮機的二級入口，起到了一次補氣冷卻的作用，從而達到節(jié)能的效果。 設(shè) 計 溫 度 在 280～ 485 ℃，設(shè)計壓力 (g)。 第二變換爐外形尺寸為：φ 4000 12400，催化劑及裝填總量為： QCS04， 67m3 。 (2) 酸性氣體脫除 酸性氣體脫除工序的主要設(shè)備有：甲醇洗滌塔、 CO2 解吸塔、 H2S 濃縮塔、熱再生塔、貧甲醇泵等。其中對于本工序中多級的貧甲醇泵，產(chǎn)品制造難度高且國內(nèi)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，本項目甲醇貧液泵進口。該裝置的設(shè)計、制造、檢驗?zāi)壳皣鴥?nèi)制造尚無成功的經(jīng)驗，因此，冷箱裝置應(yīng)考慮整體成套引進。合成段氣量為 168220Nm3 /h,循環(huán)段氣量為 353270Nm /h，壓縮機的功率為23561kW,壓縮機的驅(qū)動機將采用汽輪機，以便壓縮機的流量調(diào)節(jié)。內(nèi)件包括催化劑筐及其絕熱層、承壓殼體，床間換熱器、底部換熱器等構(gòu)成，考慮由托普索（ TOPSφ E）公司提供。 開工加熱爐選用典型的立式圓筒形爐，爐內(nèi)可分輻射段和 對流段以及頂部煙囪。爐子殼體材料為 Q235A，輻射段管子為 0Cr18Ni9，對流段管子為 20g，隔熱內(nèi)襯采用輕質(zhì)耐火澆筑料及纖維模塊。第一補氣參數(shù)為：進口壓力為 MPa (a),進口溫度為 18℃，流量為 54486kg/h。壓縮機將采用水平剖分 MCL 型缸體，由于壓縮機的壓比較大，葉輪數(shù)較多，且段間有二級補氣，壓縮機將采用二缸。根據(jù)需要對流段可考慮設(shè)置廢熱回收管組，燃燒器設(shè)在加熱爐的底部。外殼尺寸為 : 3000， H=22020。壓縮機和驅(qū)動裝置以及所有其它輔助設(shè)備（包括控制油系統(tǒng)，潤滑油系統(tǒng)，密封油系統(tǒng)，機組控制儀表，冷卻器、分離器和緩沖器等）應(yīng)由壓縮機制造廠商成套供應(yīng)。 根據(jù)工藝參數(shù)的特點，合成氣壓縮機 /循環(huán)氣壓縮機將采用離心式壓縮機 ，單機運行。冷箱為深冷工藝的核心設(shè)備，此裝置為成套的一整體式結(jié)構(gòu)，亦屬林德公司的專利設(shè)備。 殼體材料采用 ： ， SA、 09MnNiDR 等，內(nèi)件采用 0Cr18Ni9。 第三變換爐外形尺寸為：φ 4200 13600，催化劑及裝填總量 為： QCS04， 88m3。 第一變換爐外形尺 寸為：φ 3600 9200，催化劑及裝填總量為： K811， 44m3 。 主要設(shè)備選型 (1) 一氧化碳變換 1）第一變換 爐 1 臺 φ 3600mm，選用熱壁爐 催化劑裝填量 : K811， 44m3 設(shè)計溫度： 480℃ 設(shè)計壓力： 2）第二變換爐 1 臺 φ 4000mm，選用熱壁爐 催化劑裝填量 :QCS04， 67m3 設(shè)計溫度： 380℃ 設(shè)計壓力： 3）第三變換爐 1 臺 φ 4200mm，選用熱壁爐 催化劑裝填量 :QCS04， 88m3 設(shè)計溫度： 260℃ 設(shè)計壓力： (2) 酸性氣體脫除 1）甲醇洗滌塔 1 臺 Ф 3800 71000 浮閥塔，塔板數(shù) 94塊 設(shè)計溫度：－ 70℃ 設(shè)計壓力： 2） H2S 濃縮塔 1 臺 Ф 4000 51000 浮閥塔，塔板數(shù) 75塊 設(shè)計溫度：－ 70℃ 設(shè)計壓力： (3) 氣體精制 1）氮洗塔 1 臺，Ф 1800 24500，篩板塔，塔板數(shù) 50塊 設(shè)計溫度：－ 195℃ 設(shè)計壓力： (4) 壓縮及氨合成 1) 氨合成塔 1 臺，主要設(shè)備規(guī)格：Φ 3000， H=22020 內(nèi)件型式：三床層徑向流絕熱床、層間換熱式 催化劑裝填量：～ 69m3 2) 合成氣壓縮機 1 臺，主要設(shè)備規(guī)格： 新鮮氣氣量： 168220 Nm3/h 新鮮氣壓力： MPa 循環(huán)氣氣量： 353270 Nm3 /h 循環(huán)氣壓力： MPa 出口壓力： MPa 離心式、蒸汽 透平 (5) 冷凍 空分裝置需 4℃的冷量 1300kW，低溫甲醇洗工序需 40℃的冷量 6560kW，氨合成工序需 14℃的冷量 4557kW，需 4℃的冷量 4617kW，所選離心式制冷壓縮機技術(shù)參數(shù)如下： 型式：離心式，汽輪機驅(qū)動 制冷介質(zhì)：氨 冷凝溫度： 40℃ 蒸發(fā)溫度： 40/ 4 / 4 / 14 ℃ 制冷量： 6560/4617/1300/4557kW 一段進口溫度： 40℃ 一段進口壓力： 排氣壓力： 軸功率： 11011kW 數(shù)量： 1 臺 工藝設(shè)備一覽表見附表 序號 設(shè)備名稱 數(shù)量（臺） 型號 設(shè)計溫度℃ 設(shè)計壓力 MPag 備注 1 第一變換爐 1 φ 3600mm ，選用熱壁爐 480 催化劑裝填量 : K811，44m3 2 第二變換爐 1 φ 4000mm ，選用熱壁爐 380 催化劑裝填量 :QCS04，67m3 3 第三變換爐 1 φ 4200mm ，選用熱壁爐 260 催化劑裝填量 :QCS04，88m3 4 1 ）甲醇洗滌塔 1 Ф 3800 71000 浮閥塔，塔板數(shù) 94塊 － 70 酸性氣體脫除 2 ）H2S濃縮1 Ф 4000 51000 浮閥塔，塔板數(shù) 75塊 － 70 塔