【文章內(nèi)容簡介】 機(jī)型。，新上3臺6M32型氫氮壓縮機(jī)，形成2＃壓縮系統(tǒng)，總生產(chǎn)能力達(dá)到8萬噸/年合成氨，這樣既降低了能耗，又滿足了生產(chǎn)要求。新增主要設(shè)備一覽表表45序號設(shè)備名稱規(guī)格及型號數(shù)量單位重量備注1壓縮機(jī)6M32185/3143臺3100kw CO變換目前國內(nèi)中小氮肥廠變換工藝大致有中溫變換、中串低、全低變、中低變幾種，其中全中變及中串低因蒸汽消耗高或流程長等原因已逐步淘汰。全低變由于蒸汽消耗最低，且由于反應(yīng)溫度低，能顯著減小換熱器的面積，節(jié)省設(shè)備投資，因而被不少廠家采用。但全低變工藝對原料氣、水和蒸汽的品質(zhì)要求高，管理水平也要相應(yīng)跟上，因此許多廠家由于種種原因付出了不小的代價，主要是觸媒壽命大大縮短，而低變觸媒價格昂貴，因而影響了經(jīng)濟(jì)效益。中低低變換工藝是在吸收中串低和全低變的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國的實(shí)際管理水平而發(fā)展起來的，它與全低變工藝相比蒸汽消耗稍有上升，但克服了全低變工藝在生產(chǎn)中的難題，達(dá)到了穩(wěn)定生產(chǎn)、降低消耗的目的。公司現(xiàn)有兩套變換裝置，能力滿足不了本工程的需要，考慮將現(xiàn)有裝置整合成為一套滿足年產(chǎn)5萬噸合成氨能力的1＃裝置，新上一套年產(chǎn)8萬噸的中中低低變換工藝裝置。新上變換系統(tǒng)的主要設(shè)備選型見下表。表46 變換工段主要工藝設(shè)備一覽表序號名 稱規(guī)格型號數(shù)量材料備 注1中變爐DN420012970，內(nèi)裝B112中變觸媒48m31臺碳鋼2低變爐DN400013920 低變觸媒28m31臺碳鋼3主熱交換器DN160011100，列管式換熱面積：480m21臺不銹鋼4一段冷卻器DN13006773，管殼式換熱面積：80m21臺不銹鋼碳鋼5二段冷卻器DN13006773，管殼式換熱面積：100m21臺不銹鋼碳鋼6一水加熱器DN13008674，管殼式換熱面積：200m21臺不銹鋼碳鋼7二水加熱器DN130010575，管殼式換熱面積：158m21臺不銹鋼碳鋼8變換氣冷卻器DN130010575，管殼式換熱面積：260m21臺不銹鋼碳鋼9飽和熱水塔DN200022001臺碳鋼10熱水泵Q=190~200 m3/h1臺11冷凝水泵Q=100m3/h1臺 概述某化工有限責(zé)任公司有一套6萬噸/年合成氨能力的碳丙脫碳裝置，運(yùn)行良好?？蓾M足本工程一套系統(tǒng)要求。本次技術(shù)改造，需要新增8萬噸/年合成氨能力的脫碳裝置，現(xiàn)就脫碳裝置工藝方案的確定情況介紹如下：目前脫碳方法可以大致分為溶劑吸收法和變壓吸附法兩大類1）溶劑吸收法脫碳溶劑吸收法是傳統(tǒng)的脫碳方法，分為物理吸收法和化學(xué)吸收法，在我國，吸收法已在合成氨廠變換氣脫碳工藝中廣泛使用。物理吸收的原理是通過交替改變二氧化碳和吸收劑（通常是有機(jī)溶劑）之間的操作壓力和操作溫度，實(shí)現(xiàn)二氧化碳的吸收和解吸，從而達(dá)到分離處理二氧化碳的目的。在整個吸收過程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而消耗的能量要比化學(xué)吸收法要少，通常物理吸收法中吸收劑吸收二氧化碳的能力隨著壓力增加和溫度降低而增大，反之則減小。物理吸收法中常用的吸收劑有碳酸丙烯酯、甲醇、乙醇、聚乙二醇及噻吩烷等高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑。目前，工業(yè)上常用的物理吸收法有　Fluor法、Rectisol法、Selexol 法等，南京化學(xué)工業(yè)公司（集團(tuán)）研究院于 80 年代初開發(fā)成功一種較為先進(jìn)的脫碳技術(shù)——NHD法，它與國外的Selexol工藝類似，只是二者所用溶劑的組成不同。NHD是一種優(yōu)良的物理吸收溶劑，溶劑的主要成分是聚乙二醇二甲醚的同系物，它具有沸點(diǎn)高、冰點(diǎn)低、蒸汽壓低、對H2S和CO2及COS等酸性氣體有很強(qiáng)的選擇吸收性能，脫除二氧化碳效率在物理吸收法中較高。物理吸收法由于CO2在溶劑中的溶解服從亨利定律，因此僅適用于 CO2分壓較高的條件。化學(xué)吸收法是使原料氣和化學(xué)溶劑在吸收塔內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，二氧化碳進(jìn)入溶劑形成富液，富液進(jìn)入脫吸塔加熱分解出二氧化碳，吸收與解吸交替進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)二氧化碳的分離回收。目前工業(yè)中廣泛采用熱碳酸鉀法和醇胺法這兩種化學(xué)吸收法。熱碳酸鉀法包括苯非爾德法、砷堿法、卡蘇爾法等。以乙醇胺類作吸收劑的方法有ＭＥＡ 法（一乙醇胺）、ＤＥＡ 法（二乙醇胺）及 ＭＤＥＡ（Ｎ－甲基二乙醇胺）法等。2）變壓吸附脫碳變壓吸附（PSA）技術(shù)是近30 多年來發(fā)展起來的一項(xiàng)新型氣體分離與凈化技術(shù)。1942年德國發(fā)表了第一篇無熱吸附凈化空氣的專利文獻(xiàn)。60年代初，美國聯(lián)合碳化物公司首次實(shí)現(xiàn)了變壓吸附四床工藝技術(shù)的工業(yè)化。由于變壓吸附技術(shù)投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、產(chǎn)品純度高、操作簡單、靈活、環(huán)境污染小、原料氣源適應(yīng)范圍寬，因此，進(jìn)入70年代后，這項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、輕工及環(huán)保等領(lǐng)域。3）變壓吸附脫碳技術(shù)和溶劑吸收法脫碳的對比 ①，每公斤吸附劑單價為8元；，每公斤碳丙單價為10元；，每公斤NHD溶劑單價為16元；，每公斤MDEA溶劑單價為16元。 ②。 ③h計(jì)。 工藝技術(shù)指標(biāo)比較 噸氨綜合運(yùn)行費(fèi)用比較4） 通過比較，認(rèn)為變壓吸附法相對其他的方法有著巨大的優(yōu)勢，因此本工程確定采用。變壓吸附脫碳裝置采用兩段變壓吸附工藝，通常稱為提純段和凈化段。該技術(shù)的主要特點(diǎn)為：1）．在提純段沒有任何動力設(shè)備的條件下，%以上的產(chǎn)品二氧化碳，%以上的產(chǎn)品二氧化碳去置換和頂替絕大部分吸附劑吸附的比二氧化碳吸附力弱的氣體以及床層死空間中的一氧化碳、甲烷、氮、氬及氫氣，以達(dá)到提純產(chǎn)品二氧化碳的目的，既節(jié)省產(chǎn)品二氧化碳升壓機(jī)和產(chǎn)品二氧化碳循環(huán)的電耗，又提高產(chǎn)品二氧化碳的回收率。2）．當(dāng)吸附床層達(dá)到飽和，吸附劑需要再生時，在提純段和凈化段均采用吹掃再生的方法，取代了過去用真空降壓解吸再生，整套裝置運(yùn)行設(shè)備僅有驅(qū)動程控閥門的液壓油泵（22KW/h臺），既節(jié)省真空設(shè)備投資，又大幅降低裝置電耗，降低裝置運(yùn)行成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。（3）具體方案如下提純段采用25臺吸附塔多次均壓工藝流程，當(dāng)合成氨變換氣在高壓下通過提純段吸附塔時，水（汽）、有機(jī)硫、無機(jī)硫、二氧化碳依次優(yōu)先被吸附，出提純段的中間氣去凈化段；當(dāng)吸附劑飽和時，停止吸附，通過多次均壓降，一方面將吸附劑吸附的二氧化碳解吸出來，順著吸附方向去置換和頂替吸附劑吸附的比二氧化碳吸附力弱的氣體，增加床層死空間中的二氧化碳濃度，另一方面充分回收床層死空間的氫氮?dú)猓?以上；均壓結(jié)束后，通過自然降壓和吹掃將吸附床層內(nèi)高濃度二氧化碳送至產(chǎn)品二氧化碳緩沖罐。凈化段采用13臺吸附塔多次均壓工藝流程，當(dāng)提純裝置出口中間氣通過凈化段吸附劑時，二氧化碳被吸附，出凈化段的合格凈化氣去下一工段。當(dāng)吸附劑飽和時，停止吸附；通過多次均壓降，一方面將吸附劑吸附的二氧化碳解吸出來，順著吸附方向去置換和頂替吸附劑吸附的比二氧化碳吸附力弱的氣體，增加床層死空間中的二氧化碳濃度，另一方面充分回收床層死空間的氫氮?dú)?；均降后，吸附床還有一定壓力，進(jìn)行順放；順放結(jié)束后，進(jìn)行逆放，一部分逆放氣進(jìn)緩沖罐送至提純段作為二段升壓氣回收，一部分逆放氣送至提純段作為吹掃氣；當(dāng)吸附床為常壓時，用順放氣將吸附劑吸附的二氧化碳吹掃出來，吹掃氣返回提純段回收。（4）本方案特點(diǎn)由于本脫碳工藝技術(shù)方案采用目前最先進(jìn)的變壓吸附脫碳技術(shù)，提純段吸附塔采用了恰當(dāng)?shù)墓に嚥襟E，使得提純段吸附劑靠自然解吸和利用二段氣吹掃，從而使整個裝置不需要動力設(shè)備。此外本脫碳工藝技術(shù)方案凈化段吸附塔經(jīng)過多次均壓降后，吸附塔中的氣體還有一定壓力，并沒有像以前那樣放一部分回氣柜或壓縮機(jī)，而是返回到本裝置的提純段加以回收，即整個凈化段沒有任何氣體放空?；厥盏臍怏w分兩部分，第一部分為順放氣體；第二部分為逆放氣體。%的前提下，本脫碳工藝技術(shù)方案是能耗最低的方案。 主要設(shè)備一覽表 表47 本公司原有凈化裝置分別為雙甲工藝和銅洗工藝各一套，能力不能滿足擴(kuò)建后的需要，本次改造基本思路是雙甲工藝裝置不變，成為1＃系統(tǒng)，新上醇烴化精制工藝的凈化系統(tǒng)一套，成為2＃系統(tǒng)。目前國內(nèi)合成氨廠生產(chǎn)過程中，對原料氣精制的方法主要有銅洗法、深度變換—甲烷化法、雙甲工藝精制法，醇烴化精制法是雙甲精制的升級技術(shù)，將甲烷化鎳系催化劑改為醇烴化鐵系催化劑，形成聯(lián)產(chǎn)甲醇醇烴化精制流程。醇氨比可以在1：3至1：20之間調(diào)節(jié)，裝置操作靈活性大大提高，烴后氣體CO+CO2≤10ppm。CO、CO2大部分生成了醇類物和碳?xì)浠衔?，在常溫冷凝成為液體，生成甲烷很少，從而進(jìn)入氨合成系統(tǒng)的CH4大大減少，即減少了合成馳放氣放空量，降低了噸氨原料氣消耗。醇烴化精制流程與傳統(tǒng)的銅洗流程和深度變換—甲烷化流程比較有明顯的優(yōu)勢：原料氣精度高、操作簡單、運(yùn)行穩(wěn)定、消耗低、工作環(huán)境清潔。 醇烴化工藝與傳統(tǒng)銅洗方案的比較 醇烴化工藝與銅洗工藝的消耗指標(biāo)比較見下表。 醇烴化與銅洗消耗比較表表48項(xiàng)目名稱單價銅 洗醇 烴 化備注噸氨消耗運(yùn)行費(fèi)/元噸氨消耗運(yùn)行費(fèi)/元自用氨8kg120電解銅220冰醋酸50蒸 汽350280電循環(huán)水25t烴化觸媒200醇化觸媒350合計(jì)從上表可以看出：。因此，醇烴化工藝與傳統(tǒng)流程有明顯的優(yōu)勢。 醇烴化工藝流程簡述 ，通過醇化預(yù)熱器，提溫至160~180℃，進(jìn)入醇化塔，經(jīng)塔內(nèi)換熱器加熱至210~230℃，醇化反應(yīng)后氣體升至250℃左右，再進(jìn)醇化預(yù)熱器與原料氣換熱降溫后進(jìn)醇化水冷器，進(jìn)一步降溫至40℃，進(jìn)入醇分離器，醇分后，（ CO+CO2）~%；醇后氣經(jīng)烴化預(yù)熱器，從烴化塔下部進(jìn)入下部換熱器提溫至220~240℃，經(jīng)下部換熱器與醇后氣體換熱降溫出烴化塔，此時（ CO+CO2）降至10ppm以下，烴后氣經(jīng)烴化預(yù)熱器、烴化水冷器、烴化氨冷器，降溫到5~8℃左右，進(jìn)入分離器，分離水、液態(tài)烴等物后送入氨合成系統(tǒng)。 本工程主要工藝設(shè)備選型見下表。表 49 醇烴化裝置主要工藝設(shè)備一覽表序號名 稱規(guī)格型號數(shù)量材料備 注1甲醇化塔DN1000 H=160002臺碳鋼2甲醇化預(yù)熱器DN600 H=80002臺碳鋼利舊設(shè)備改3甲醇化水冷器DN1200 L=6000 F=180 m22臺碳鋼4甲醇化循環(huán)機(jī)4 m3/min2臺5醇化油分離器DN800 H=60001臺碳鋼利舊設(shè)備改6烴化塔DN1000 H=160001臺碳鋼7烴化預(yù)熱器DN600 H=80001臺碳鋼利舊設(shè)備改8烴化水冷器DN1000 L=6000 1臺碳鋼9烴化氨冷器DN1000 L=6000 1臺碳鋼10甲醇分離器DN800 H=50002臺碳鋼11烴化分離器DN700 H=60001臺碳鋼利舊設(shè)備改公司現(xiàn)有兩套合成設(shè)備，一套為DN1000氨合成塔配套DN700分離系統(tǒng)，本次工程可以利用，成為1＃合成系統(tǒng)，原碳系合成系統(tǒng)（DN800），可以利用其部分設(shè)備改造成醇烴化工藝的設(shè)備，新上一套DN1200合成系統(tǒng)成為2＃氨合成系統(tǒng)。 2氨合成工序主要設(shè)備見表表410序號名 稱規(guī)格型號數(shù)量材料備 注1氨合成塔DN1200 H=189001臺碳鋼2塔外換熱器DN800 F=16827 F=805 m21臺碳鋼3水冷器 F=280 m21臺碳鋼4循環(huán)機(jī)TC45032/121臺5廢熱鍋爐DN1200 F=213 m21臺碳鋼6冷交換器DN1000 F=630 m21臺碳鋼7氨冷器DN1000 F=450 m21臺碳鋼8氨分離器DN10001臺8油分離器DN1000 1臺碳鋼氣氨經(jīng)液氣分離器送入螺桿制冷壓縮機(jī)組。經(jīng)過壓縮后呈過熱狀態(tài)的氣氨通過氨冷凝器被冷凝而液化。液氨被送入液氨貯槽貯存。合成工段生產(chǎn)的液氨送入液氨貯罐貯存。上部的馳放氣送到兩氣回收工段回收氫氣和氨，液氨送尿素裝置使用。新增主要設(shè)備一覽表表411序號設(shè)備名稱規(guī)格及型號數(shù)量單位重量備注1冰機(jī)LG25ⅢHA臺2500kw2液氨球罐VN400m3臺1我國現(xiàn)有190多套水溶液全循環(huán)尿素工藝的尿素生產(chǎn)裝置，這種工藝具有技術(shù)成熟、高壓設(shè)備少、設(shè)備能國內(nèi)制造、投資相對較低等特點(diǎn)。雖然經(jīng)過了幾十年的運(yùn)行和改造，產(chǎn)品消耗有了一定的降低，但由于工藝的局限，水溶液全循環(huán)尿素生產(chǎn)工藝一直很難解決能耗高的難題。在重視能源消耗和環(huán)境保護(hù)的今天，選擇一種工藝成熟、能耗相對較低、原有設(shè)備利用較多、投資省、主要設(shè)備國產(chǎn)化的工藝，是我國尿素生產(chǎn)企業(yè)的共同愿望，也是社會的要求?？v觀國內(nèi)外尿素生產(chǎn)先進(jìn)工藝技術(shù)，無外乎有三種類型：一是提高轉(zhuǎn)化率，二是采用汽提法等高壓圈循環(huán)方式，三是利用中壓甲銨熱，減少蒸