【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 含量按 ，小時(shí)產(chǎn)氨 量為 25 噸，硫容取 ，溶液循環(huán)量為： 26 G=()179。 3300179。 25179。 32/34179。 250=916m3/h 因溶液循環(huán)量較大，采用 1個(gè)噴射再生槽。 吹風(fēng)強(qiáng)度 Ai取 100m3/(m2178。 h) 噴射再生槽直徑 D=[916179。 ()]1/2=[916179。 (179。100)1/2 ]= (圓整為 )。 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 電 380V kWh 8 6000V kWh 90 2 蒸汽 158℃，(絕 ) t 3 軟水 化學(xué)軟水 t 4 新鮮水 20℃ (絕 ) m3 2 5 循環(huán)水 30℃ (絕 ) m3 13 6 栲膠脫硫劑 kg 7 純堿 總堿量（以 Na2CO3計(jì)）≥ 99％ kg 8 五氧化二釩 V2O5≥ 97％ kg 9 副產(chǎn)硫磺 kg 33 壓縮 目前在大型合成氨的生產(chǎn)中，主要有離心式和往復(fù)式兩大類氫氮壓縮 27 機(jī)。 1. 離心式壓縮機(jī) 該種壓縮機(jī)具有通氣量大而持續(xù)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)；機(jī)組外形尺寸小，總量輕 ,，地面積??；設(shè)備易損件少，使用期限長(zhǎng)，維修工作量少；由于轉(zhuǎn)速很高可用汽輪機(jī)直接帶動(dòng)，省去了蒸汽發(fā)電，再用電機(jī)驅(qū)動(dòng)這一能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中的能量損失，同時(shí)不會(huì)有電機(jī)帶動(dòng)時(shí)的防暴要求，比較安全；機(jī)體內(nèi)不需潤(rùn)滑，氣體不會(huì)被潤(rùn)滑油污染；實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制較容易等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是該機(jī)對(duì)煤氣中含塵量要求較嚴(yán)，氣體中的灰塵、焦油及雜質(zhì)必須預(yù)先除凈，這對(duì)以煤為原料的合成氨生產(chǎn)廠比較困難，投資較高。 2. 往復(fù)式壓縮機(jī) 該機(jī)對(duì)煤氣中含塵量要求，對(duì)焦油及雜質(zhì)氣中含塵量的要求不象對(duì)離心式壓縮機(jī)的要求那樣嚴(yán)格，適用于以白煤為原料的合成氨生產(chǎn)廠。全國(guó)現(xiàn)有多家往復(fù)式壓縮機(jī)生產(chǎn)的大型企業(yè)，設(shè)計(jì)制造技術(shù)成熟，備品備件方便；單機(jī)生產(chǎn)能力大，投資較省。但往復(fù)式壓縮機(jī)的占地面積比離心式壓縮機(jī)的占地面積大。 結(jié)合該項(xiàng)目采用煤制氣生產(chǎn)合成氨的工藝特點(diǎn)，經(jīng)比較，本項(xiàng)目選用單機(jī)生產(chǎn)合成氨能力為 4萬(wàn)噸 /年往復(fù)式壓縮機(jī)比離心式壓縮機(jī)更為適合。 由脫硫工段來(lái)的混合半水煤氣溫度 35℃ ,壓力 進(jìn)入一級(jí)壓縮，氣體經(jīng)加壓后進(jìn)入一級(jí)冷卻分離器，冷卻分離后進(jìn)入二級(jí)壓縮，然后經(jīng)二級(jí) 冷卻分離后溫度為 40℃ ,進(jìn)入三級(jí)氣水分離器，然后進(jìn) 28 入三級(jí)壓縮，冷卻分離后溫度為 40℃， ,壓力為 ,送至變換工段、脫碳工段。 從脫碳工段來(lái)的脫碳?xì)?,壓力為 ,進(jìn)入四級(jí)壓縮，溫度為40℃，進(jìn)入五級(jí)氣水分離器，經(jīng)五級(jí)壓縮，升壓至 ，冷卻分離后溫度為 40℃，進(jìn)入精煉工段。 從精煉工段出來(lái)的精煉氣壓力為 ,進(jìn)入六級(jí)壓縮，升壓至。 目前單機(jī)生產(chǎn)合成氨能力為 4 萬(wàn)噸 /年型氫氮壓縮機(jī)有四川華西的6M40310/314 型氫氮壓縮機(jī)，也有上海的 S6M50300/314 壓縮機(jī)。S6M50300/314 壓縮機(jī)是上壓公司近年來(lái)通過(guò)消化吸收國(guó)外先進(jìn)的壓縮機(jī)設(shè)計(jì)制造技術(shù)以及綜合上壓公司數(shù)十年來(lái)生產(chǎn)制造壓縮機(jī)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)而開(kāi)發(fā)的新產(chǎn)品。該機(jī)為臥式六列對(duì)稱平衡型往復(fù)式機(jī)組，機(jī)組為一列一缸，具有動(dòng)力平衡型好，內(nèi)外泄漏少，產(chǎn)出率高，能耗低的特點(diǎn)。 S6M50300/314進(jìn)排氣口安排改變了傳統(tǒng)的下進(jìn)下出的布置，采用了 API618 標(biāo)準(zhǔn)中要求上進(jìn)上出的結(jié)構(gòu)，使機(jī)組在運(yùn)行時(shí)不會(huì)產(chǎn)生液擊現(xiàn)象，提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性；且該機(jī)的低壓氣閥采用網(wǎng)狀 閥，中高壓級(jí)氣閥采用氣墊閥，使氣閥保證了使用壽命達(dá)到 6000 小時(shí)以上。因此，采用 S6M50300/314型氫氮壓縮機(jī) ,從生產(chǎn)能力、穩(wěn)定性上都能滿足本項(xiàng)目需要。 一級(jí)進(jìn)口溫度 t1=35℃，進(jìn)口壓力 P1=（絕）。 一級(jí)進(jìn)口氣體飽和蒸汽壓為： MPa。 29 項(xiàng)目生產(chǎn)規(guī)模： 20萬(wàn) tNH3/a V0=V1T0P1/T1P0 =300179。 273179。 ()/[(273+35)179。 ] =178。臺(tái) 單機(jī)生產(chǎn)能力： 60179。 179。 7440/=178。臺(tái) 需壓縮機(jī)臺(tái)數(shù)： 20萬(wàn)噸 NH3/a247。 178。臺(tái)≈ 本項(xiàng)目選用 S6M50300/314型氫氮壓縮機(jī) 5臺(tái)。 消耗定額（生產(chǎn)能力 25tNH3/h） （噸氨） 序號(hào) 名稱 規(guī)格 單位 消耗定額 小時(shí)消耗量 備注 正常 最大 1 電 6000V kWh 700 17500 20200 380V 150 165 2 冷卻水 30℃、△ t＝8℃ t 120 3000 3500 3 汽缸油 1 19 kg 5 0 4 機(jī)械油 kg 30 0 0 變換有換熱式流程及飽和熱水塔流程。換熱式流程雖具一次投資費(fèi)少，占地少，操作穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但需外加蒸汽量大，消耗高。飽和熱水塔流程有如下特點(diǎn)（ 1）在飽和塔內(nèi)氣液相直接進(jìn)行傳熱和傳質(zhì)，有效地回收了蒸汽、減少了外供中壓過(guò)熱蒸汽，降低能耗；（ 2）能充分地利用中變熱量，有效地回收余熱；（ 3）操作穩(wěn) 定，國(guó)內(nèi)已有較成熟地操作經(jīng)驗(yàn)；（ 4）投資費(fèi)約高，占地約大，需用泵。近年來(lái)，許多合成氨廠已成功地采用了全低溫變換流程，提高了合成氣氫量，降低了精煉負(fù)荷，故本設(shè)計(jì)采用了飽和熱水塔，全低溫變換流程。變換觸媒采用 HB4型耐硫?qū)挏刈儞Q催化劑，該催化劑具有較寬的活性溫區(qū)、良好的耐硫與抗毒性能，高空速、高強(qiáng)度、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。 變換氣脫硫采用較為成熟、可靠、脫硫效率高的栲膠堿法脫硫，脫硫液采用自吸空氣再生（見(jiàn)變脫工藝）。 壓縮工段來(lái)的半水煤氣 ，溫度約 40℃ ，壓力 ， 經(jīng)焦碳過(guò)濾器過(guò)濾出 油污后，進(jìn)入飽和塔下部，經(jīng)與頂部噴淋下來(lái)的熱水逆流接觸，增溫、增濕，從飽和塔頂部出來(lái)經(jīng)氣水分離器分離出液滴后，再經(jīng)第一、二熱交換器升溫至約 190℃進(jìn)入第一變換爐一段，與觸媒接觸反應(yīng)，使部分 CO 轉(zhuǎn)換 。出一段的變換氣通過(guò)噴淋脫鹽脫氧水降溫、增濕后進(jìn)入第一變 31 換爐二段，使變換反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行；二段出來(lái)的變換氣再次通過(guò)噴淋脫鹽脫氧水降溫、增濕后進(jìn)入第一變換爐三段繼續(xù)進(jìn)行變換反應(yīng)；出第一變換爐三段的變換氣經(jīng)第二熱交換器和第一熱交換器換熱降溫后進(jìn)入增濕器，通過(guò)噴淋脫鹽脫氧水降溫、增濕后進(jìn)入第二變換爐，使 CO 的變換反應(yīng)最終完成 ；出第二變換爐的變換氣進(jìn)入第一水加熱器，與熱水循環(huán)泵送來(lái)的循環(huán)熱水換熱，然后進(jìn)入熱水塔底部與飽和塔下部出來(lái)的循環(huán)熱水逆流換熱、降溫除濕；而后從熱水塔頂部出來(lái)，進(jìn)入第二水加熱器去加熱鍋爐用脫鹽水，然后經(jīng)變換氣冷卻器與變換氣第二冷卻器冷卻降溫及變換氣氣水分離器分離出冷凝水后，送變換氣脫硫塔；熱水塔底部出來(lái)的循環(huán)熱水經(jīng)熱水循環(huán)泵加壓后，經(jīng)第一水加熱器升溫后，進(jìn)入飽和塔頂部。 本項(xiàng)目按 20萬(wàn)噸／年合成氨 選用 主體設(shè)備 : φ 3800/φ 4000飽和熱水塔一座，選用不銹鋼板波紋填料 。 Φ 4600低溫一變爐一臺(tái)，三段觸媒。 3. 低溫二變爐 Φ 4600低溫一變爐一臺(tái)，二段觸媒以及相應(yīng)附屬設(shè)備。 4. 變脫塔 選用 Φ 4600變脫塔 A一臺(tái)，Φ 4400變脫塔 B一臺(tái)以及相應(yīng)的變脫和再生附屬設(shè)備。 32 消 耗 定 額 （ 生 產(chǎn) 能 力 25tNH3/h ） ( 噸氨 ) 序號(hào) 名稱 規(guī)格 單位 消耗定額 小時(shí)消耗量 正常 最大 1 半水煤氣 Nm3 3300 82500 85000 2 中低變觸媒 1 19 kg 3 蒸汽 350 ℃、 t 6 4 電 380V kWh 135 143 5 電 6000V kWh 438 520 6 脫鹽脫氧水 ， 90℃ t 10 7 冷卻水 30℃、△ t＝8℃ m3 400 420 為保證變換氣的凈化度，采用一級(jí)濕法串活性炭干法脫除變換氣中的H2S。濕法脫硫及再生方法與半水煤氣脫硫相同。變換氣中 H2S含量脫硫前按 ，脫硫后≤ 10mg/Nm3。硫泡沫送半水煤氣脫硫系統(tǒng) 熔融 33 制取硫磺。 經(jīng)變換后的變換氣從變脫塔下部進(jìn)入，與塔上部噴淋下來(lái)的栲膠液逆流接觸，變換氣中 H2S被栲膠液吸收后從塔頂引出，經(jīng)氣液分離器分離出夾帶的液滴后進(jìn)入活性炭脫硫塔底部，再經(jīng)活性炭進(jìn)一步吸附剩余 H2S后送往脫碳工段。 脫硫貧液吸收 H2S后變成富液從脫硫塔底部出來(lái)進(jìn)入富液槽，經(jīng)再生泵送至噴射再生槽噴射器內(nèi)，自吸空氣氧化再生。浮選出的硫泡沫自流入硫泡沫槽，經(jīng)硫泡沫泵壓送至硫磺回收系統(tǒng)熔融制取硫磺。再生后的貧液自流入貧液 槽，再經(jīng)脫硫泵送至脫硫塔循環(huán)使用。 經(jīng)計(jì)算，選用 216。4600不銹鋼規(guī)整填料變脫塔一臺(tái)以及相應(yīng)的變脫和再生附屬設(shè)備，選用 216。4400 活性炭 脫硫槽 二臺(tái)（一開(kāi)一備），將變換氣中的 H2S脫至＜ 10mg/Nm3。 消耗定額 ( 噸氨 ) 序 號(hào) 名 稱 規(guī) 格 單位 噸氨消耗定額 消耗量 備注 每小時(shí) 每年 1 純堿 總堿量（以 Na2CO3計(jì)） kg 34 ≥ 99％ 2 五氧化二釩 V2O5≥ 97％ kg 3 栲膠脫硫劑 kg 4 軟水 化學(xué)軟水 t 5 電 380V kw.h 26 650 650 碳 根據(jù)目前國(guó)內(nèi)、外常采用的脫碳技術(shù)，可供選擇的脫碳工藝有： 1）碳酸丙稀脂法（ PC法）； 2）多胺法（ MDEA法）； 3）聚二醇二甲醚法（ NHD法）； 4）改良熱鉀堿法（ Benfield法 ）； 5）低溫甲醇法； 6）變壓吸附法（ PSA法）。 7）水洗法 以上幾種脫碳工藝各具優(yōu)缺點(diǎn)，脫碳方法可分為干法及濕法，或物理吸附及化學(xué)吸收兩類，除變壓吸附為干法外，其余均為濕法。 35 A．碳酸丙 烯 脂法 此法為物理濕法吸收，該法具有如下特點(diǎn)：流程簡(jiǎn)單，再生過(guò)程不需外熱；與水洗法比較，溶液循環(huán)液量少，能耗較低；該法可同時(shí)脫除原料氣中的 H2S及 CO2有一定脫除有機(jī)硫的能力；碳酸丙 烯 脂溶劑的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，降解少，對(duì)碳鋼無(wú)腐蝕，對(duì)人體無(wú)毒；但此法的最大缺點(diǎn)就是溶劑沸點(diǎn)低，揮發(fā)損失大，使運(yùn)行費(fèi)用偏高。 B．多胺法（ MDEA法） 多胺法脫碳是一種以甲基二乙醇胺（ MDEA）水溶液為基礎(chǔ)加入一種或多種活化劑組成的溶劑液脫除 CO2的工藝，此溶液是一種物理 — 化學(xué)吸收劑，即具有物理吸收性能的化學(xué)吸收劑， 80 年代末 MDEA成功地應(yīng)用于小合成氨廠脫除 CO2。 該法具有如下特點(diǎn)：對(duì) CO2的凈化程度高（可達(dá) ～ %）；脫碳的同時(shí)能脫去一定量的硫；溶劑損失少，可控制在≤ 50g/Nm3CO2范圍內(nèi)，對(duì)極性氣體，如氫的溶解度低，被凈化氣損失?。粚?duì)碳鋼不腐蝕，整個(gè)裝置可采用碳鋼結(jié)構(gòu)；蒸汽耗量稍大，在 CO2分壓為 時(shí)，熱能耗為1880KJ/Nm3 CO2[約 450 kcal/Nm3 CO2]。 C．聚乙醇二甲醚法 (NHD法 ) 此法為物理吸收法，該法的特點(diǎn)有：溶劑無(wú)毒、無(wú)腐蝕、吸收能力大，溶液蒸汽分壓低，損失小，操作穩(wěn)定，能耗低，設(shè)備流程較簡(jiǎn)單，但該溶劑價(jià)格偏高，需用冷量。 D．改良熱鉀堿法 該法是在砷堿法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化時(shí)是以三氧化 36 二砷作為活化劑（即 G－ Y法），三氧化二砷是一種有效的活化劑，同時(shí)又是一種良好的緩蝕劑，但三氧化二砷是一種劇毒物質(zhì)，因此在發(fā)現(xiàn)新的活化劑和緩蝕劑后，用二乙醇胺作活化劑，五氧化二釩為緩蝕劑進(jìn)一 步降低了能耗，替代了有劇毒的三氧化二砷，該法在國(guó)際上應(yīng)用較多，在國(guó)內(nèi)是中型氮肥廠常用的傳統(tǒng)脫碳方法，屬化學(xué)吸收法，其特點(diǎn)：凈化度高；技術(shù)成熟，生產(chǎn)穩(wěn)定可靠；溶劑來(lái)源廣，價(jià)格低廉；吸收能力受堿濃度限制；設(shè)備腐蝕大； CO2再生耗熱量大。 E．低溫甲醇法 甲醇是一種良好的溶劑， CO2在液體甲醇中的溶解度比在水里大得多，且隨溫度降低及壓力增加而增大，在－ 30℃降至－ 60℃以下時(shí) CO2的溶解度急劇增加。甲醇洗滌法基本上有兩種流程：一種適用于單獨(dú)脫除氣體中CO2或氣體中微量 S；另一種適用于同時(shí)脫除原料氣中的含 H2S和 CO2的，再生時(shí)可以分別得到高濃度的 H2S和 CO2，其特點(diǎn)：對(duì) CO2凈化度高，且能同時(shí)吸收 H2S，腐蝕小，技術(shù)成熟生產(chǎn)穩(wěn)定可靠；由于需用冷量，冷卻水耗量大，需用蒸汽，能耗較高。 F．變壓吸附法 變壓吸附分離技術(shù)是于九十年代初研究開(kāi)發(fā)的節(jié)能技術(shù)，具有操作穩(wěn)定、凈化度高、維護(hù)少等優(yōu)點(diǎn)。一種較為經(jīng)濟(jì)的氣體分離技術(shù)，但應(yīng)用于分離脫除變換氣中的 CO2，有 H N2損失大的缺點(diǎn)。 G.. 水洗法 水洗法脫除 CO2屬物理吸收，在