【正文】 、碳酸丙烯酯法、 NHD法等。 現(xiàn)將國(guó)內(nèi)有代表性的幾種脫碳工藝技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行比較如下 : 25 選擇脫碳方法時(shí)，首先必須考慮與合成氨凈化流程相適應(yīng)，保證達(dá)到合成氨用氣的要求，同時(shí)又要選擇技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠、生產(chǎn)穩(wěn)定、消耗低、成本低、投資省、無毒無腐蝕的工 藝路線。此外，不同種類的吸附劑對(duì)同一氣體組分的吸附力和吸附容量也有很大的差異；對(duì)于一定的氣體組分來說，當(dāng)壓力升高時(shí)，吸附劑對(duì)其吸附容量增加，當(dāng)壓力降低時(shí)，吸附劑對(duì)其吸附容量減少。 脫碳系統(tǒng)凈化度要求高 (脫碳出口 CO2 含量 在 %左右 )；合成新鮮氣中的 CH4含量高 ,合成氨工段放空氣量大 ,新鮮氣消耗增加。該工藝 具有以下優(yōu)點(diǎn)： （ 1）凈化系統(tǒng)運(yùn)行電耗為零：該工藝高壓醇化塔、高壓烷化塔可以 28 實(shí)現(xiàn)自熱平衡，無需帶電爐操作；氣體一次性通過裝置，依靠?jī)?nèi)件設(shè)計(jì)的合理性來保證對(duì) CO、 CO2 的深度凈化，不需要?dú)怏w循環(huán)，正常生產(chǎn)時(shí)不開循環(huán)機(jī)。兩項(xiàng)合計(jì)節(jié)省 750 萬元左右。 氨合成塔是氨合成系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，直接影響著氨合成系統(tǒng)的循環(huán)機(jī)功耗、冷量消耗、冷卻水消耗及新鮮氣的消耗。因此，其阻力只有軸向塔的 20～ 65%，一般在 ～ ，這樣有效地降低了循環(huán)機(jī)功耗，保證循環(huán)機(jī) 長(zhǎng)周期、高效運(yùn)行； （ 2）氨凈值高：由于徑向?qū)友b填高活性小粒度（ ～ ）催化劑，合成率比一般裝填大顆粒催化劑的合成塔要高約 15%，氨凈值高 1～ 2%。 (8) 內(nèi)件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，裝卸方便：內(nèi)件采用多層組合結(jié)構(gòu)，氣體分布器可自由方便的裝入和吊出，因而無論是裝卸催化劑，還是維修檢查內(nèi)件均極為方便。 甲醇精餾 甲醇精餾工藝主要有雙塔流程和三塔流程兩種，其主要區(qū)別在于三塔流程采用兩個(gè)主精餾塔，一個(gè)在 ~ 壓力下加 壓操作，另一個(gè)在常壓下操作。氫回收的方法目前常用的有變壓吸附法、膜分離法和深冷分離法。 油回收 壓縮機(jī)、合成油分等排出的廢油進(jìn)行回收利用，即節(jié)約能源，又減少環(huán)境污染，因此本方案設(shè)置油回收系統(tǒng)。 本可研擬采用固 定層煤氣發(fā)生爐間歇制取半水煤氣； ADA 脫硫劑脫除半水煤氣中 H2S，六級(jí)六列式對(duì)稱平衡氮、氫氣壓縮機(jī)， 壓力下全低溫變換，串變換氣脫硫， 壓力下變壓吸附脫除變換氣中的 CO2, 壓力高壓醇烷化串氨合成工藝路線。 氨氣提法：此法在我國(guó)未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有裝置均為從國(guó)外進(jìn)口的大中型裝置，其特點(diǎn)是由于氨的自氣提作用，使甲銨分解率增高，從而減少了中、低壓分解回收的負(fù)荷，動(dòng)力消耗隨之減少，高溫高壓下分離的甲銨，其冷凝時(shí)的熱量得到有效的利用，總能耗降低，另外操作彈性大，運(yùn)轉(zhuǎn)率高，爆炸危險(xiǎn)性小，安裝檢修方便，工藝?yán)淠嚎啥卫?，無 污染。 （ 5） 空氣吹凈階段：其操作程序同上吹制氣階段，但不用蒸汽而改用空氣，以回收系統(tǒng)中的煤氣至氣柜。 變換 從壓縮工段來的半水煤氣經(jīng)半水煤氣冷卻器冷卻后，再經(jīng)過絲網(wǎng)除油過濾器、除油劑爐兩級(jí)除油去除夾帶的油份后先進(jìn)入預(yù)熱交換器，出預(yù)熱交后的半水煤氣內(nèi)補(bǔ)加蒸汽，然后進(jìn)入熱交換器提溫到200℃左右，進(jìn)入預(yù)變換爐，經(jīng)預(yù)變換反應(yīng)后，將氣體中的雜質(zhì)進(jìn)一步過濾，并且將氣體中的氧氣全部反應(yīng)，后進(jìn)入低變爐一段催化劑床層進(jìn)行變換反應(yīng)，出一段的變換氣溫度約在 370℃，進(jìn)入噴水增濕罐一段。 脫碳 （ 1）提純系統(tǒng) 壓力為 ，溫度小于 40℃的變換氣由界外送入提純系統(tǒng)經(jīng)氣水分離器除去游離水后進(jìn)入吸附塔組中處于吸附步驟的三個(gè)塔，由下而上通過床層，出塔中間氣送入凈化系統(tǒng)。吹掃結(jié) 束后，利用凈化系統(tǒng)均壓氣和產(chǎn)品氣對(duì)床層逆向升壓至接近吸附壓力，吸附床便開始進(jìn)入下一個(gè)吸附循環(huán)過程。 一條冷激氣來自于合成塔 一出氣體（～ 90℃） 塔前、塔后、補(bǔ)充氣以及循環(huán)機(jī)各設(shè)有放空。具體流程如下： 粗甲醇經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器與預(yù)塔底加熱蒸汽冷凝水換熱，使粗甲醇溫度提高到 70℃左右，約在高度為三分之二的位置進(jìn)入預(yù)塔。到達(dá)塔頂時(shí)出氣溫度基本上接近純甲醇的沸點(diǎn) ～ 65℃。 該流程具有以下特點(diǎn)： (1) 吹風(fēng)氣經(jīng)旋風(fēng)除塵后入燃燒爐內(nèi)燃燒，降低了粉塵含量，避免了高溫下粉塵在爐內(nèi)磚層熔融粘結(jié)及高溫?zé)煔鈱?duì)換熱設(shè)備的沖 刷磨損，可延長(zhǎng)裝置的運(yùn)行周期。 注（ 1） MPa(絕 )— 表示絕壓， MPa— 表示表壓。 二氧化碳?jí)嚎s機(jī)是四。經(jīng)高壓氨加熱器用蒸汽冷凝液把液氨加熱到約 70℃，將液氨送入高壓噴射器，流量可以從高壓液氨泵入口的流量記錄儀上讀得。煙氣進(jìn)入余熱鍋爐的省煤器和第一空氣預(yù)熱器回收熱量后溫度降至約150 ℃ ，經(jīng)引風(fēng)機(jī)送煙囪放空。預(yù)后甲醇進(jìn)入主塔的高度可根據(jù)主塔入料溫度組分的沸點(diǎn)，主塔采出精甲醇的質(zhì)量和塔底殘液中含醇量進(jìn)行調(diào)節(jié)、選擇，通常主塔入料位置在從塔底向上的第 9至 17 層塔板之間。 甲醇精餾工段 聯(lián)醇工段合成的粗甲醇 ()由粗甲醇罐區(qū)來送至粗甲醇預(yù)熱器 ,在其輸送管線上，經(jīng)計(jì)量注入濃度為 2%的氫氧化鈉溶液，以中和合成反應(yīng)中生成的以甲酸為主的有機(jī)酸，控制加堿后的粗甲醇PH 值在 8 左右。然后進(jìn)入塔前換熱器加熱二進(jìn)氣體，出塔前換熱器的熱氣體（～ 85℃）進(jìn)入水冷器，溫度降到～ 35℃進(jìn)氨分離器進(jìn)行一級(jí)分氨，～ 38%的產(chǎn)品氨被分離下來，一級(jí)分氨后的氣體進(jìn)冷交換器的管外換熱，換熱后進(jìn)一級(jí)氨冷器，溫度降到～ 0℃，再進(jìn)二級(jí)氨冷器，溫度降到～ 7℃進(jìn)冷交換器的下部進(jìn)行二級(jí)分氨，～ 62%的產(chǎn)品氨被分離下來，然后進(jìn)冷交換 42 器管內(nèi)換熱，回收冷量 ,氣體溫度升到～ 23℃進(jìn)循環(huán)機(jī)加壓，經(jīng)循環(huán)機(jī)油水分離器分離油后入塔反應(yīng)。然后通過順放從吸附塔上端將氣體排入處于吹掃狀態(tài)的吸附塔，吹掃氣進(jìn)入緩沖罐，作為提純段二段加以回收。 脫硫塔底部出來的富液經(jīng)再生泵送到噴射再生槽再生，再生后的貧液回到循環(huán)槽，由脫硫泵加壓送至脫硫槽循環(huán)使用。 壓縮 除塵、油及冷卻后的半水煤氣經(jīng)氣水分離器后，經(jīng)過一、二、三段壓縮后到 后，經(jīng)冷卻分離油水后進(jìn)入變換工段、變換氣脫硫工段及脫碳、精脫硫工段。 反應(yīng)方程式： C+H2O=CO+H2 （ 3）下吹制氣階段： 在上吹制氣進(jìn)行一段時(shí)間后，氣化層上移爐內(nèi)下部溫度降低，操作條件惡化，為維持正常操作，需將蒸汽、空氣由上向下吹進(jìn)行制氣，煤氣由爐底引出，經(jīng)下行煤氣除塵器除塵，廢熱鍋爐回收顯熱后再經(jīng)洗滌塔除塵，冷卻后送入氣柜。 中壓聯(lián)尿法：此法適用于以天然氣為原料的合成氨廠，其特點(diǎn)是熱利用好，分解率高，取消了低壓分解，簡(jiǎn)化了流程，由于甲銨溫度較高， HO2/CO2 較低。 三廢回收 造氣工段在吹風(fēng)操作過程中，放出大量的溫度～ 300℃左右的吹風(fēng)氣，該氣中有效成份低，不能作為半水煤氣進(jìn)入氣柜，放空又造成環(huán)境污染及熱損失，作為兩煤變一煤，氨廠蒸汽自給的節(jié)能措施之一，將此氣與合成二氣引入吹風(fēng)氣余熱鍋爐燃燒付產(chǎn)蒸汽供裝置使用。 氨回收 由于合成放空氣及氨貯槽馳放氣中均含有氨，不能外排， 提氫也需先經(jīng)洗氨后才能進(jìn)入變壓吸附裝置，為了使膜分離系統(tǒng)的操作壓力有較寬的選擇余地，本項(xiàng)目將放空氣及貯槽馳放氣分別進(jìn)行回收。 甲醇精餾裝置各塔頂所排出不凝氣送往吹風(fēng)氣回收裝置作為燃燒燃料，既回收了熱 量又不會(huì)對(duì)大氣造成污染；常壓塔塔釜排出廢液送至合成氨造氣爐夾套副產(chǎn)蒸汽。 d、催化劑筐上部采用軸徑向混流結(jié)構(gòu)，運(yùn)用獨(dú)自開發(fā)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)好不開孔的長(zhǎng)度l1 和 l2，以使催化劑下沉 l0 時(shí)，氣體既不會(huì)短路，又使上部催化劑有適量的氣體流過，以保證全部催化劑的充分利用。但總冷量并未增加。以上兩個(gè)設(shè)計(jì)手段確保此種結(jié)構(gòu)的氨合成塔內(nèi)件具有較高的氨凈值。通常氨合成壓力選擇應(yīng)根據(jù)能量的消耗，即氮?dú)錃獾膲嚎s功耗、循環(huán)氣的壓縮功耗和冷凍系統(tǒng)的壓縮功耗。因此，噸氨新鮮氣體單耗基本不增加 。 該技術(shù)可放寬變換及脫碳系統(tǒng)的操作條件，使變換系統(tǒng)蒸汽耗量大大降低，脫碳系統(tǒng)的有效氣體損失減少。 27 . 8 原料氣精制工藝 合成氨新鮮氣中的微量 CO 及 CO2的凈化目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)中小氮肥企業(yè)仍采用傳統(tǒng)的“銅洗”凈化工藝 ,由于銅洗工藝存在著運(yùn)行費(fèi)用高 ,運(yùn)行不穩(wěn)定 ,易造成環(huán)境污染等缺點(diǎn) ,因此 ,新建合成氨系統(tǒng)已基本不采用。 合成氨變換氣中主要含有水（汽）、有機(jī)硫、無機(jī)硫、二氧化碳、一氧化碳、甲烷、氮、氬及氫氣。吸附劑采用一次性裝填，使用壽命一般在 10年左右，且無需再生，不需要復(fù)雜的預(yù)處理系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高，操作方便，運(yùn)行成本低，不腐蝕設(shè)備，對(duì)環(huán)境沒有污染。 熱法（化學(xué)法） :有代表性的是國(guó)內(nèi)中型廠采用的苯菲爾法，該 24 法的特點(diǎn)是凈化度高、 CO2 回收率高、且回收 CO2 純度高，但該法需加熱再生，熱耗較高。 變換氣硫含量達(dá) 250mg/Nm3，有機(jī)硫含量 ~10%，國(guó)內(nèi)外基本都是采用濕法脫硫工藝。使變換反應(yīng)所需汽氣比明顯下降，節(jié)約大量的蒸汽消耗。鑒于造氣工段設(shè)計(jì) 方案選用常壓固定層煤氣發(fā)生爐間歇制取半水煤氣（φ 2800 煤氣發(fā)生爐） ，則由脫硫除塵后的半 22 水煤氣經(jīng)氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)加壓至 進(jìn)入變換工段。本工段最大處理氣量 1161900Nm3/h,氣體硫含量1g/Nm3。 （ 4）采用熱管技術(shù)回收上、下行煤氣的熱量、熱回收充分，付產(chǎn)蒸汽量大。 合成氨氣化技術(shù)的選擇，主要依據(jù)于合成氨的生產(chǎn)規(guī)模及企業(yè)所能利用的制氣原料來決定。 19 另外內(nèi)外水要干燥到 12％以下，恩德爐工藝可適宜褐煤。可利用粉煤，原料利用率高； 三廢量小，污染環(huán)境輕，廢渣可做水泥原料； 德士古氣化技術(shù)在我國(guó)使用最多，魯南化肥廠、上海焦化廠三聯(lián)供裝置、淮南 化肥廠、渭河化肥廠、南化、金陵化肥廠、浩良河、華魯恒升集團(tuán)等均以水煤漿氣化技術(shù)進(jìn)行改造或擴(kuò)建。該技術(shù)壓力較低，建有生產(chǎn)燃料氣的裝置，目前沒有生產(chǎn)合成氣的裝置。無煙煤探明地質(zhì)儲(chǔ)量 億噸。國(guó)外主要以天然氣和原油作原料，其中天然氣占到 90%左右。 自 1998 年甲醇價(jià)格下滑以來，到 1999 年初甲醇價(jià)格下滑跌至1050 元 /噸左右，大大跌破許多企業(yè)的生產(chǎn)成本價(jià)，因此國(guó)內(nèi)一些中小甲醇廠被迫停產(chǎn)或減產(chǎn)。 1995 年上半年最高價(jià)達(dá)到4200 元 /噸，下半年甲醇市場(chǎng)價(jià)格又直線下降，年底跌到 2100 元 /噸左右。 本次可研尿素價(jià)格取 1600 元 /噸。 8 附：主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表 序號(hào) 項(xiàng)目名稱 單位 數(shù)量 備 注 一 生產(chǎn)規(guī)模 1 總氨 萬 t/a 20 2 甲醇 萬 t/a 3 尿素 萬 t/a 30 二 產(chǎn)品方案 1 尿素 萬 t/a 30 2 甲醇 萬 t/a 三 年操作日 天 300 四 主要原材料、燃料用量 1 原料煤 萬 t/a 30 五 公用工程消耗量 1 供水（新鮮水） (1) 最大用水量 M3/h 800 (2) 平均用水量 M3/h 760 2 供電 (1) 設(shè)備容量 KW 75262 (2) 用電負(fù)荷 KW 63451 (3) 年消耗量 108 3 供汽 (1) 最大用汽量 t/h (2) 平均用汽量 t/h 六 三廢排放 (一 ) 合成氨裝置 (1) 廢氣 Nm3/h 149760 (2) 廢水 M3/h 3430 處理后循環(huán)使用 （ 3） 廢渣 t/h (二 ) 尿素裝置 (1) 廢氣 Nm3/h (2) 廢水 M3/h 19 序號(hào) 項(xiàng)目名稱 單位 數(shù)量 備 注 七 運(yùn)輸量 1 運(yùn)入量 t/a 758030 2 運(yùn)出量 t/a 1411010 八 新增定員 人 400 九 廠區(qū)占地面積 m2 600000 9 十 建筑物占地面積 m2 158160 十一 工程項(xiàng)目總投資 萬元 68790 1 固定資產(chǎn)投資 萬元 66857 (1) 建設(shè)投資 萬元 64411 (2) 固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅 萬元 0 (3) 建設(shè)期利息 萬元 2446 2 流動(dòng)資金 萬元 6443 其中鋪底流動(dòng)資金 萬元 1933 十二 報(bào)批項(xiàng)目總投資 萬元 68790 十三 年銷售收入 萬元 58606 十四 年均利潤(rùn)總額 萬元 16949 十五 所得稅 萬元 5593 十六 稅后利潤(rùn) 萬元 11356 十七 財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo) 1 投資利潤(rùn)率 % 2 投資利稅率 % 3 資本金凈利潤(rùn)率 % 4 全投資投資回收期 年 所得稅前 年 所得稅后 5 全投資內(nèi)部收益率 % 所得稅前 % 所得稅后 6 自有資金內(nèi)部收益率 % 7 盈虧平衡點(diǎn) % 8 人民幣全部貸款償還期 年 （含建設(shè)期 年） 10 2 市場(chǎng)預(yù)測(cè) 該工程產(chǎn)品熔融尿素作為復(fù)合肥的原料。強(qiáng)有力的