【文章內(nèi)容簡介】 溫氧化鐵的脫硫效果和增加脫硫劑的硫容，需在天然氣中配入少量空氣，為達到空氣和天然氣混合均勻的效果，從界區(qū)引入少量空氣經(jīng)計量后在天然氣洗滌塔入口加入到天然氣中。 (2) 脫硫轉(zhuǎn)化工序 來自壓縮 工序的天然氣經(jīng)一段轉(zhuǎn)化爐 (01B0101)對流段盤管預(yù)熱到約 390℃，進入鈷鉬加氫反應(yīng)器 (01R0101a,b)脫硫，鈷鉬加氫反應(yīng)器后串接兩臺臺氧化鋅脫硫槽 (01R0102a,b)以保證脫硫的精度，出氧化鋅脫硫槽的天然氣中硫含量小于 。脫硫后的天然氣按 的水碳比配入工藝蒸汽，混合氣經(jīng)一段轉(zhuǎn)化爐對流段的混合氣盤管預(yù)熱到 610℃后進入一段轉(zhuǎn)化爐輻射段轉(zhuǎn)化管，在鎳觸媒的作用下進行蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳。轉(zhuǎn)化反應(yīng)需要的熱量靠一段轉(zhuǎn)化爐輻射段燃燒燃料天然氣提供。 在一段爐對流段分別設(shè)置： 1） 混合氣 預(yù)熱器 2） 工藝空氣預(yù)熱器 3） 蒸汽過熱器Ⅱ 4） 天然氣預(yù)熱器Ⅱ 5） 蒸汽過熱器Ⅰ 6） 天然氣預(yù)熱器Ⅰ 7） BFW 預(yù)熱器 青海云天化國際化肥有限公司 20 萬噸 /年合成氨項目 初步設(shè)計 第 14 頁 共 100 頁 8） 燃料氣預(yù)熱器 9） 燃燒空氣預(yù)熱器 充分回收煙氣熱量提高一段爐總的熱效率。 一段爐出口的轉(zhuǎn)化氣經(jīng)輸氣管進入二段轉(zhuǎn)化爐 (01R0103)，在二段轉(zhuǎn)化爐燃燒室內(nèi)與來自空氣壓縮機 (01C0402) 的空氣并經(jīng)一段轉(zhuǎn)化爐對流段盤管預(yù)熱至約 620℃的工藝空氣混合，發(fā)生燃燒反應(yīng)。燃燒為轉(zhuǎn)化氣在二段轉(zhuǎn)化爐觸媒層中的進一步蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)提供了熱量。經(jīng)兩段蒸汽轉(zhuǎn)化，二段轉(zhuǎn)化爐出口轉(zhuǎn)化氣中的殘余甲烷含量降低到約 %(干基 )。 二段轉(zhuǎn) 化爐出口氣溫度約 1000℃，在轉(zhuǎn)化氣廢鍋 (01E0101)和轉(zhuǎn)化氣鍋爐給水預(yù)熱器 (01E0102)中回收熱量后去變換甲烷化工序。 (3) 變換甲烷化工序 轉(zhuǎn)化氣進入高溫變換爐 (01R0201)，高溫變換爐中裝填了鐵系的高溫變換觸媒，在高溫變換觸媒中發(fā)生變換反應(yīng)，大部分一氧化碳與蒸汽反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣，離開高溫變換爐的工藝氣中一氧化碳含量降低到約 3%。為使變換反應(yīng)更接近平衡，高溫變換爐出口氣經(jīng)高變廢鍋 (01E0203)和高變氣鍋爐給水預(yù)熱器 (01E0204)回收熱量后 , 在約 200℃進入裝有銅觸媒的低溫變 換爐 (01R0202)進一步發(fā)生變換反應(yīng)，低溫變換爐出口的一氧化碳含量降低到 %。來自脫碳工序的凈化氣經(jīng)甲二換熱器 (01E0202)和甲一換熱器 (01E0201)預(yù)熱后進入甲烷化爐 (01R0203)，甲烷化爐中裝填了鎳觸媒，脫碳氣中含有的少量一氧化碳和二氧化碳與氫氣發(fā)生甲烷化反應(yīng)被除去。甲烷化爐出口氣中除水蒸汽外含有氫氣，氮氣，及少量甲烷，氬氣。 甲烷化爐出口氣經(jīng)甲二換熱器 (01E0202)回收熱量后，再經(jīng)甲烷化水冷器(01E0205) 冷卻到 40℃，在甲烷化氣分離器 (01S0201)中分離冷凝液后送壓 縮工序。 (4) 脫碳工序 低溫變換爐出口氣經(jīng)低變氣廢鍋 (01E0301)，低變氣再沸器 (01E0302)，低變氣 /脫鹽水預(yù)熱器 (01E0304)回收熱量后，溫度降低到 75℃，在低變氣分離器(01S0303)中將冷凝液分離下來。分離下來的工藝冷凝液送往工藝冷凝液汽提塔(01T0101)汽提后回收使用。變換氣進入 CO2吸收塔 (01T0302)，在吸收塔中與MDEA 溶液逆流接觸，分兩段完成二氧化碳的吸收。 CO2 吸收塔頂氣體經(jīng)水冷器青海云天化國際化肥有限公司 20 萬噸 /年合成氨項目 初步設(shè)計 第 15 頁 共 100 頁 冷卻、分離掉冷凝液后去甲烷化。吸收二氧化碳后的 MDEA 溶液（富液）經(jīng)水力透平 (01HT0301)回收能量后，進入富液閃蒸洗滌塔 (01T0303)，塔頂?shù)拈W蒸氣去一段爐作燃料，塔底的 MDEA 溶液進入 CO2 再生塔 (01T0301)的頂部，水力透平回收的動力用于提供半貧液泵 (01P0302)運轉(zhuǎn)所需的部分動力。在 CO2 再生塔上段，經(jīng)閃蒸、蒸汽汽提，富液中溶解的 CO2 被部分再生出來，形成半貧液。一部分半貧液經(jīng)半貧液泵加壓，并經(jīng)溶液換熱器（ 01E0305）加熱后，進入到 CO2再生塔的中部再次閃蒸，其余的半貧液經(jīng)過半貧液水冷器冷卻后，再經(jīng)半貧液泵加壓進入到 CO2 吸收塔的中部循環(huán)使用。進入 CO2 再生塔 中部的半貧液經(jīng)過進一步的閃蒸后，成為貧液，而后依次經(jīng)過溶液換熱器、貧液脫鹽水預(yù)熱器回收熱量，經(jīng)貧液泵加壓送至 CO2 吸收塔上段循環(huán)使用。 CO2 再生塔中再生出來的二氧化碳經(jīng) CO2 氣冷卻器冷卻到約 40℃，作為產(chǎn)品送出界區(qū)。 (5) 壓縮工序 來自天然氣配氣站的天然氣壓力約為 (A)，分出一部分作燃料天然氣，其余天然氣作為原料天然氣，配入少量來自甲烷化后的返氫氣進入天然氣壓縮機 (01C0401)壓縮至 (G)后送往轉(zhuǎn)化工序、工藝空氣進入空氣壓縮機(01C0402)壓縮至 (G)后 送往轉(zhuǎn)化工序。 來自變換甲烷化工序的氫氮氣，配入來氫氨回收工序的低壓氫氣后，抽出少量送往天然氣壓縮機的入口作為脫硫的配氫氣。其余氫氮氣進入合成氣壓縮機 (01C0403a,b,c,d)的氫氮氣段壓縮至約 (G)送往合成工序。正常操作時，合成氣壓縮機的一段出口分離器前補入來自氫氨回收工序的高壓氫氣。 合成工序來的循環(huán)氣經(jīng)合成氣壓縮機的循環(huán)段壓縮至 (G) 送往合成工序。 (6) 合成冷凍工序 壓縮工序來的合成補充氣通過補充氣氨冷器 (01E0508)冷卻到 7℃，大部分的水冷凝并在補充氣分離 器 (01S0503)中被分離，分水后的合成補充氣與來自 1氨分離器 (01S0501)的合成循環(huán)氣混合，在 2氨冷器 (01E0507)中冷卻到 6℃，進入 2氨分離器 (01S0502)將冷凝的氨分離出來。分氨后的合成氣回收冷量后去壓縮工序升壓?；貋淼难h(huán)氣先經(jīng)過油過濾器（ 01F0501）除油 , 除油后的氣體在進出塔換熱器（ 01E0502）中預(yù)熱后進入氨合成塔 (01R0501)發(fā)生氨的合成反應(yīng)。合成塔出口氣溫度約 401℃，經(jīng)合成廢熱鍋爐 (01E0501)，合成鍋爐給水預(yù)青海云天化國際化肥有限公司 20 萬噸 /年合成氨項目 初步設(shè)計 第 16 頁 共 100 頁 熱器 (01E0506)，進出塔換熱器 (01E0502)回收熱量后，在合成水冷器 (01E0503)中冷卻到 40℃，然后經(jīng)冷交換器 (01E0504)、 1氨冷器 (01E0505)冷卻到 8℃，大量的氨被冷凝并在 1氨分離器 (01S0501)中分離出來， 1氨分離器出口的合成氣弛放一部分以控制合成回路中的惰性氣體含量，剩余的大部分合成氣進入 2氨冷器 (01E0507)中冷卻到 6℃，在 2氨分離器 (01S0502)中進一步分氨后循環(huán)使用。合成弛放氣送往氫氨回收工序。 1氨分離器與 2氨分離器分離下來的液氨在液氨排放槽 (01V0501)中降壓閃蒸，除去大部 分溶解的合成氣后，在液氨加熱器 (01E0509)中與來自冷凍系統(tǒng)的液氨換熱，加熱至約 33℃，送出界區(qū)。 氨壓縮機 (01C0501)是一臺電動離心式壓縮機。來自 2氨冷器的氣氨在約 MPa(G)的壓力下進入氨壓縮機的一段入口進行壓縮。在壓縮機二段入口補入壓力為 (G)來自 1氨冷器和補充氣氨冷器的氣氨，然后一起壓縮至約 MPa(G) ，然后進入氨壓縮機出口冷卻器 (01E0511)和氨冷凝器(01E0510)冷凝為液氨，冷凝下來的液氨自流至液氨貯槽 (01V0503)，然后送往液 氨加熱器 (01E0509)形成循環(huán) (7) 氫氨回收工序 液氨排放槽 (01V0501)出口的閃蒸氣和液氨罐區(qū)來的貯罐氣一起進入低壓洗氨塔 (01T0602)，用脫鹽水將其中的氨洗滌下來，經(jīng)低壓氨水泵 (01P0603a,b)送走，來自合成工序的弛放氣進高壓洗氨塔 (01T0603)，用脫鹽水將其中的氨洗滌下來，與低壓氨水泵來的一起經(jīng)氨水換熱器 (01E0602)換熱后，進氨蒸餾塔(01T0601) 蒸餾，回收的液氨去合成工序，出高壓洗氨塔的弛放氣送膜分離系統(tǒng)，分段提取高壓氫氣和低壓氫氣送壓縮工序，尾氣去燃料氣管網(wǎng) 作燃料 (8) 罐區(qū) 出合成工序的液氨正常情況下直接去尿素裝置，當(dāng)尿素裝置短時間停車時，液氨不經(jīng)加熱送直接到液氨貯罐 (02V0101)貯存。罐內(nèi)的液氨經(jīng)氨輸送泵02P0101 加壓并經(jīng)液氨加熱器 02E0101 加熱后 , 送尿素裝置 。 貯罐氣去氫氨回收工序。 主要設(shè)備選型 一段轉(zhuǎn)化爐 一段轉(zhuǎn)化爐是合成氨廠的關(guān)鍵設(shè)備之一。本裝置一段轉(zhuǎn)化爐采用爐 型為熱底青海云天化國際化肥有限公司 20 萬噸 /年合成氨項目 初步設(shè)計 第 17 頁 共 100 頁 箱式頂燒爐，采用強制通風(fēng)燒嘴 。 對流段設(shè)有混合氣預(yù)熱器、工藝空氣預(yù)熱器、蒸汽過熱器Ⅱ、天然氣預(yù)熱器Ⅱ、蒸汽過熱器Ⅰ、 天然氣預(yù)熱器 Ⅰ、 BFW預(yù)熱器 、燃料氣予熱器及燃燒空氣預(yù)熱器 共 九 組盤管。煙氣溫度被降 至約 120oC，由引 風(fēng)機排入大氣，爐子總熱效率約 92%。 二段轉(zhuǎn)化爐 該設(shè)備為內(nèi)襯耐火材料，外有水夾套的高溫中壓操作 的 立式反應(yīng)容器。 內(nèi)裝 。 氨合成塔 合成塔是合成氨生產(chǎn)中的心臟設(shè)備， 采用徑向流式、三床觸媒層、上部和中部兩個觸媒筐帶換熱器的結(jié)構(gòu)。 壓縮機 本裝置設(shè)有天然氣壓縮機（ 1開 0備），空氣壓縮機（ 1開 0 備），氨壓縮機（ 1開 0備）和合成氣壓縮機（ 3開 1備），其中除合成氣壓縮機為電驅(qū)動往復(fù)式壓縮機外，其余均 為電動離心式壓縮機。 裝置危險性物料主要物性和三廢排放表 裝置危險性物料 （ 1）生產(chǎn)過程中的主要危害因素 易燃易爆物，高溫、高壓氣體，有毒氣體、物質(zhì)等。 （ 2）主要物料的危害特性 1）原料天然氣和中間產(chǎn)品的易燃易爆特性 : 氣體名稱 最低著火溫度℃ 爆炸界限 (體積 %) 空氣中 氧氣中 空氣中 氧氣中 下限 上限 下限 上限 CH4 632 556 H2 572 560 CO 609 588 轉(zhuǎn)化氣 變換氣 甲烷化氣 2）本裝置生產(chǎn)過程適用了多種催化劑 , 其中有含鎳催化劑。含鎳催化劑在38~204℃之間，鎳和 CO 反應(yīng)已生成羰基鎳，它是一種有劇毒的介質(zhì)，一旦人員青海云天化國際化肥有限公司 20 萬噸 /年合成氨項目 初步設(shè)計 第 18 頁 共 100 頁 中毒，逐期會產(chǎn)生頭疼眼花惡心嘔吐，嚴重時將發(fā)熱和產(chǎn)生呼吸困難，甚至可能導(dǎo)致死亡。 3）一氧化碳 CO是一種無色無味、有劇毒、易燃氣體，對空氣的比重為 ，從蒸汽轉(zhuǎn)化到變換的工藝氣體中均含有 CO 氣， CO通過呼吸進入人體血液中，將血液中的氧排出而使人體缺氧發(fā)生窒息。另外， CO 也可使人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中毒， CO中毒一般皆為急性，病況都很典型：脈慢、頭痛、頭暈、嘔吐、呼吸困難、昏迷，嚴重者可導(dǎo)致死亡。 4）甲烷： 甲烷為無色無味、比空氣輕的氣體，從界區(qū)來經(jīng)脫硫至蒸汽轉(zhuǎn)化的工藝氣體中以 CH4 為主。甲烷在空氣中的含量高于 80%時，才對人體有毒。 空氣中有大量甲烷存在時會使人感到呼吸困難、窒息而死。 5）氫氣 氫氣對人體沒有直接的毒性，但氫氣在空氣中的濃度過高，也會使人窒息死亡。 設(shè)計中采取的主要防范措施 （ 1）本裝置的新職工必須經(jīng)過三級安全教育，經(jīng)過安全考試合格后，方可獨立工作。 （ 2）車間應(yīng)具備防毒面具、空氣呼吸器、防護服、膠鞋、橡皮手套等保護面具及設(shè)置消防器具。 （ 3）界區(qū)內(nèi)動火，必須辦理安全動火手套。 （ 4）裝置內(nèi)高溫介質(zhì)較多，在有人員經(jīng)過的地方、設(shè)備、管線應(yīng)有防燙傷措施。 （ 5）在有化學(xué)品加入的區(qū)域設(shè)置洗眼器。 （ 6）開車前應(yīng)進行系統(tǒng)安全檢查，嚴防設(shè)備、管線跑冒滴漏。 （ 7）各種設(shè)備的安全措施、儀表、消毒和消防用具，均需定期校正、檢驗、保護好用。 （ 8）傳動設(shè)備的傳 動部分均設(shè)有防護罩，檢修時必須切斷電源，并掛上醒目的“禁止送電”牌。 青海云天化國際化肥有限公司 20 萬噸 /年合成氨項目 初步設(shè)計 第 19 頁 共 100 頁 排放物數(shù)量及特性 三廢排放一覽表（廢渣） 序號 廢物排出設(shè)備 廢物名稱 組成及物性數(shù)據(jù) 排放特性 排放數(shù)量 備注 溫度℃ 壓力 MPaA 連續(xù) 間斷 1 常溫脫硫槽 廢鐵錳脫硫劑 含 FeS 常溫 常壓 √ 64m3/次 每一年半排放一次送催化劑廠回收 2 一段轉(zhuǎn)化爐 廢轉(zhuǎn)化觸媒 含 NiO 常溫 常壓 √ 每三年排放一次送催化劑廠回收 3 鈷鉬加氫反應(yīng)器 廢鈷鉬觸媒 含鈷鉬 常溫 常壓 √ 每四年排一次送催化劑廠回收 4 氧化鋅脫硫槽 廢氧化鋅脫硫劑 含 ZnS 常溫 常壓 √ 每半年排放一次送催化劑廠回收 5 二段轉(zhuǎn)化爐 廢轉(zhuǎn)化觸媒 含 NiO 常溫 常壓 √ 每三年排放一次送催化劑廠回收 6 高溫變換爐 廢變換觸媒 含 Fe2O3 常溫 常壓 √ 每三至四年排放一次