【正文】 熱水逆流接觸進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱，使半水煤氣的熱焓量和濕含量提高，提高了變換氣中 H2O/干氣的比值；利用熱水塔，回收變換氣的熱量，提高熱水溫度，以達(dá)到回收熱量的目的。 NHD 脫硫脫碳 南化公司研究院于 1984 年開發(fā) NHD 脫硫脫碳凈化工藝， 88 年南化公司研究院與 yyy 公司共同開發(fā)了年產(chǎn) 8 萬噸合成氨 NHD 脫硫脫碳基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。 NHD 脫硫 脫硫吸收塔進(jìn)塔溶液為純 NHD 溶劑，選用 25℃常溫操作，同低溫甲醇洗在 50℃低 溫下操作相比，無論從冷凍功耗還是低溫設(shè)備材料和制造上都比較有利，這正是該法不同于其它冷法脫硫的優(yōu)點(diǎn)，并且常溫下 NHD 溶劑正氣壓很低，揮發(fā)損失極小。 熱鉀堿法 或改良熱鉀堿法脫二氧化碳工藝是指使用的溶液為熱碳酸鉀溶液，但溶液中添加不同的活化劑，加快碳酸鉀溶液吸收二氧化碳與再生的速度，凈化度較高。 MDEA 法是于 70 年代初由德國 BASF 公司開發(fā)的一種高效低能耗脫二氧化碳的新工藝，80 年代中期，由南化公司化工研究院開 發(fā)，該方法介于物理和化學(xué)吸收之間，凈化度高，CO2%，再生氣中二氧化碳純度 %，所用溶劑 N甲苯二乙醇胺溶液本身對設(shè)備無腐蝕，除溫度較高的部位可考慮用不銹鋼外，其它都可以用碳鋼。 1985 首先由南化公司研究院與 yyy 公司（化工部第一設(shè) 計(jì)院）合作開發(fā)開發(fā)了第一套 NHD 凈化的工業(yè)裝置。 幾 種 凈 化 方 法 比 較 表 表 442 凈化方法 生產(chǎn) 規(guī)模 原料 凈 化 氣 溶液成份 再生方法 電耗 蒸汽 水 冷量 溶劑耗 總能耗 H2S CO2 度 /tNH3 t/tNH3 t/tNH3 kg/tNH3 栲膠脫硫 48t/d 煤 3ppm % Na2CO3 V2O5 栲脫K2CO3DEA 多級閃蒸蒸汽再生 脫 S: 脫 C:48 合計(jì)： 脫 S: 脫 C: 合計(jì) : 脫 S:脫 C:115 合計(jì) : 脫 S: 脫 C: 合計(jì) :179。106 kcal/tNH3 合計(jì) :H3 低溫甲醇洗+液氮洗 1000 t/d 煤 20ppm 甲醇 閃蒸 +氣提 合計(jì) :25 合計(jì) : 合計(jì) : GJ/tNH3 ( 液N2:9.12 m3( 標(biāo) )/tNH3) 179。106 kcaL/tNH3 脫 S: 脫 C: 合計(jì) : 脫 S: 脫 C: 合計(jì) :179。 NHD 溶劑的制備國內(nèi)已在河北蒿城溶劑廠和魯南化肥廠溶劑車間分別建成 600 噸 /年和300 噸 /年能力的 NHD 生產(chǎn)裝置，溶劑易得。 Selexol 法為常溫物理吸收法，溶劑可選擇性脫硫、脫碳，操作溫度 5~10℃，脫硫?yàn)槌兀恍枰厥獾牡蜏劁?，因此該法已是人們研究的中心課題，國外已有許多工廠使用。 低溫甲醇洗 法屬于物理吸收，在低溫（ 50~60℃）下，該法具有吸收能力大，溶液循環(huán)量小，再生耗熱少，凈化度高，能綜合脫除氣體中多種酸性組分，溶劑不起泡，不腐蝕設(shè)備，但溶劑本身有毒，設(shè)備需用耐低溫材料較難解決，耗冷量大，流程復(fù)雜，中小規(guī)模的氨廠不宜采用。再生放空的尾氣送至低壓脫硫系統(tǒng)的尾氣吸收塔。本技術(shù)相當(dāng)于 Selexol 法、為純物理吸收，吸收能力大、溶劑無毒，特別適合于脫除高 CO2 分壓的變換氣中的 CO2 氣體，而且對于 H2S 有選擇性吸收性能。 綜上所述，本設(shè)計(jì)采用飽和一熱水塔，中變串耐硫低變流程。 由于耐硫低變催化劑的采用，工藝過程不用先降溫脫硫，而是直接串聯(lián)耐硫低變，流程簡化，設(shè)備減少，去除“冷熱病”，能耗下降。 `按 入口氣量計(jì)算，總 CO 變換率為： X 總 =（ ） 100/（ 100+） = 低變變換率： X 低 =（ ） 100/3（ 100+） = 計(jì)算低變出口平衡變換率 Xp=，則設(shè)計(jì)指標(biāo)僅為平衡變換率的 %。因而需要先冷后熱，使流程復(fù)雜，設(shè)備多，能耗高。隨著合成氨生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展及生產(chǎn)規(guī)模的增加，目前一氧化碳變換過程轉(zhuǎn)向加壓 下進(jìn)行，使其設(shè)備的尺寸減小，設(shè)備布置緊湊，轉(zhuǎn)化率高，投資費(fèi)用減少。本工程將來自原料氣壓縮機(jī)的半水煤氣中的一氧化碳與水蒸汽發(fā)生變換反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氫氣和二氧化碳。 栲膠脫硫反應(yīng)原理及溶液組成如下： a、 反應(yīng)原理 所謂栲膠是麻櫟或栓皮櫟的果殼（即橡碗）經(jīng)浸提、濃縮、干燥所得的水解型丹寧萃取物，它含有鄰苯二酚結(jié)構(gòu)，在堿性液中很易被氧化為醌型結(jié)構(gòu)，這種醌型結(jié)構(gòu)又能被 H2S 還原為酚型結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到脫硫的目的。 幾種常用脫硫方法比較表 表 441 脫硫方法 名 稱 所用化學(xué)品 氣體凈化度 mg/m3(標(biāo) ) 硫磺 回收率 % 蒸汽消耗 kg/kgS 電耗 kW/kgS 操作情況 乙醇胺法 （ MEA） 乙醇胺 5 7080 231 在高 CO2 濃度下脫 H2S 腐蝕加重 常壓加壓 ADA 法 ADA、 Na2CO Na2VO3 等 540 9293 對無機(jī)硫吸收易堵 氨水催化法 NH4OH 對苯二酚 100 小合成氨廠使用，凈 化度差 栲膠法 Na2CO3 V2O5栲膠 540 8593 無硫堵，溶劑易得 由表 441 可知，乙醇胺法蒸發(fā)損失高，溶液消耗量大，蒸汽、電消耗指標(biāo)相對較高，對設(shè)備腐蝕較嚴(yán)重，溶液易發(fā)泡；氨水液相催化法氨耗大，脫硫效率低，硫磺不能回收，僅在小型氨廠使用； ADA 法脫硫效率高，吸收速度快，但容易造成析硫堵塔，阻塞管道，檢修工作量大。 低壓脫硫、變換氣脫硫 低壓脫硫 低壓脫硫是凈化工序中粗脫硫。 = （ 2）生產(chǎn)強(qiáng)度：單臺(tái)產(chǎn)氣量 8000m3/h(標(biāo) )半水煤氣 8000/= m3(標(biāo) )/ （ 3）爐子臺(tái)數(shù)確定 生產(chǎn)能力按 25tNH3/h 半水煤氣消耗定額 (標(biāo) )/tNH3 設(shè)備臺(tái)數(shù)計(jì)算為： 25179。 冷卻水在洗氣箱、煤氣洗滌塔、電濾器中直接與半水煤氣接觸，半水煤氣被冷卻和洗滌，再經(jīng)高壓靜電除塵，使半水煤氣中夾帶的灰塵、焦油、氰化物等大部分被洗滌下來。 自外管網(wǎng)來的 的蒸汽，部分 作為煤氣發(fā)生爐吹掃使用，部分經(jīng)減壓后與煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的蒸汽一起送入煤氣發(fā)生爐供生產(chǎn)半水煤氣使用。 由脫鹽水工段來脫鹽水在除氧器中熱力除氧后，經(jīng)鍋爐給水泵分別送入煤氣發(fā)生爐夾套鍋爐和熱管蒸汽發(fā)生器中。制得的半水煤氣 CO+H2/N2 之比為 3:1。 采用油壓控制閥門，降低能耗。 為降低投資 , 且穩(wěn)妥可靠，本工程選用固定層煤氣發(fā)生爐空氣間歇?dú)饣浯碉L(fēng)其回收工藝技術(shù)。 國內(nèi)中型氮肥廠現(xiàn)用的固定層煤氣發(fā)生爐空間歇?dú)饣?，具有操作?jīng)驗(yàn)豐富、技術(shù)成熟、投資省等優(yōu)點(diǎn)。（標(biāo)） /h （ v） % 氫氣 H2 一氧化碳 CO 二氧化碳 CO2 氮?dú)? N2 甲烷 CH4 氧氣 O2 氬氣 Ar 硫化氫 H2S 氧硫化碳 COS 氨 NH3 Σ 干基 水 H2O Σ 濕基 溫度 ℃ 壓力 Mpa（ A） 造氣車間 主要任務(wù) 本可行性研究以山西 jc、 yq、 hs 三種無煙煤混配為原料，年產(chǎn) 18 萬噸合成氨 30 萬噸尿素。（標(biāo)）/h （ v） % m179。（標(biāo)） /h （ v） % m179。（標(biāo) ）/h （ v） % 氫氣 H2 一氧化碳 CO 二氧化碳 CO2 氮?dú)? N2 甲烷 CH4 氧氣 O2 氬氣 Ar 硫化氫 H2S 氧硫化碳 COS 氨 NH3 Σ 干基 水 H2O Σ 濕基 溫度 ℃ 壓力 Mpa（ A） 物 料 平 衡 表 續(xù) 表 421 物料號(hào) （ 13） （ 14） （ 15） （ 16） （ 17） （ 18） 物料名稱 變換氣 脫硫氣 脫碳?xì)? 尾氣 精制氣 合成氣 組分 分子式 分子量 m179。（標(biāo)）/h （ v） % m179。（標(biāo)） /h （ v） % m179。合成回路的馳放氣經(jīng)氫回收后返回 氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)，非滲透氣送入燃料氣管網(wǎng)作為 造氣用燃料。 （ 9）氨合成采用卡薩利合成技術(shù)，軸徑向合成塔，合成壓力 。 （ 5）變換氣凈化：采用先進(jìn)的 NHD 脫硫脫碳工藝。 （ 2）煤氣壓縮機(jī)采用可靠的螺桿式機(jī)組。 產(chǎn)品 粒狀尿素 氮含量 ≥ ％ (wt) 縮二脲含量 ≤ ％ (wt) 水 ≤ ％ (wt) 顆粒大小 1～ ≥ 97％ 游離氨 ≤ 100ppm 灰分 最大 10ppm Fe 最大 1ppm 數(shù)量 4 工藝技術(shù)方案 原料路線和工藝方案的確定 本工程地處我國的產(chǎn)煤大省山西，原料來原十分豐富，我國中小型化肥廠的原料煤大部分都是來自以山西。綜合各種因素，預(yù)計(jì)今后普通尿素出廠價(jià)在 1350~1450元 /噸左右，考慮到將來可能要將尿素銷往其他地區(qū)，為提高產(chǎn) 品的競爭力，在本工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)中尿素的出廠價(jià)格定為 1200 元 /噸，可確保項(xiàng)目建成后經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)降至最小。制約因素很多，首先由于糧價(jià)過低，農(nóng)民種地賺不了錢，投入產(chǎn)出比不合理，農(nóng)民購肥積極性不高。在 20xx 年上半年中的大部分時(shí)間，從價(jià)格上看，除了大氮企業(yè)始終執(zhí)行 1650 元的國家限價(jià)外，大多數(shù)中小尿素企業(yè)的出廠價(jià)均在 1700 元以上，最高的時(shí)候，部分企業(yè)出廠價(jià)甚至超過了 1900 元。 世界尿素價(jià)格主要受原材料價(jià)格（石油、天然氣）、供求關(guān)系、投資成本、國家地區(qū)政策影響。 1993~1995 年，亞洲社會(huì)主義國家和西南亞國家這兩地區(qū)尿素進(jìn)口量急劇上升，此后又急劇下降。 20 世紀(jì) 90 年代初期，化肥消費(fèi)量開始下降，同期國際市場尿素價(jià)格下滑， 1993 年價(jià)格降至較低水平，平均離岸價(jià)為 106 美元 /噸。 世界尿素價(jià)格狀況 世界尿素價(jià)格自 20 世紀(jì) 60 年代以來，變化幅度很大，西歐袋裝尿素的 FOB（到岸價(jià)格）曾一度達(dá)到 390 美元 /噸，創(chuàng)造了尿素價(jià)格歷史上的最高紀(jì)錄，而 70 年代也曾跌破 50 美元 /噸。 美國海灣液氨價(jià)格變化基本上反映了國際市場的變化規(guī)律。由于我國合成氨生產(chǎn)與后加工裝置基本配套，商品量有限。 加入 WTO 后，無煙塊煤不會(huì)受國際煤價(jià)的影響。因油價(jià)太高，導(dǎo)致以輕油為原料和部分以重油為原料的生產(chǎn)企業(yè)發(fā)生嚴(yán)重虧損。因此國內(nèi)的生產(chǎn)廠家也沒有再降低尿素價(jià)格的可能。我國進(jìn)口的尿素主要來自中東、北美和東歐。從近年尿素市場的價(jià)格來看，基本上呈 4～ 5 年一次循環(huán)波動(dòng)，高時(shí)近 20xx 元 /噸，低時(shí) 1100～ 1200 元 /噸。同期經(jīng)濟(jì)作物面積迅速擴(kuò)大，而經(jīng)濟(jì)作物施用化肥比同面積糧食作物多，因此化肥施用量增加。 （ 1）人口增加。中氮肥企業(yè) 52 套，其中最終產(chǎn)品為尿素的有 37 個(gè)，當(dāng)前平均規(guī)模合成氨為 14 萬 t/a，尿素為 20 萬 t/a。從總的趨勢上分析，今后幾年內(nèi)，政府仍將對化肥生產(chǎn)企業(yè)采取積極的扶持政策，特別是在面臨加入 WTO 的形勢下，從保護(hù)民族工業(yè)、保障和扶持農(nóng)業(yè)發(fā)展的角度出發(fā)，政府對化肥供求市場的調(diào)控會(huì)采取積極的態(tài)度。目前我國的化肥利用率約在 30%— 40%之間，與世界先進(jìn)國家 50%— 60%還有很大的差距。 技術(shù)進(jìn)步因素預(yù)期 “九五”及到 20xx 年，是我國實(shí)施科教興國戰(zhàn)略的重要時(shí)期。價(jià)格變化直接影響需求量的變 化。增長速度大約在年均 4%— 6%之間。改革開放以來，我國農(nóng)民人均收入增長一致可分為四個(gè)階段：一是改革初期至 1984 年為快速增長階段，