【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 25℃ 壓力 （ G） 產(chǎn)量 4628Nm3/h （五）工藝?yán)淠海ㄈシ勖簹饣? 溫度 40℃ 壓力 （ G） 合成氨裝置工藝技術(shù)規(guī)程 6 第三章 消耗定額 一、原材 料消耗定額。 表 31 “煤代油”裝置原材料及公用工程消耗和產(chǎn)量 序號(hào) 名稱及規(guī)格 單位 小時(shí)消耗 年消耗（以年生產(chǎn)日 330天計(jì)） 備注 一 消耗 1 粗煤氣 Nm3 164334 179。 109 2 甲醇 Kg 110 179。 105 3 脫鹽水 噸 363 179。 106 其中動(dòng)力廠提供113噸 /小時(shí)脫鹽水 4 循環(huán)冷卻水 噸 179。 107 5 電 KWh 179。 107 6 中壓氮?dú)? Nm3 179。 108 7 低壓氮?dú)? Nm3 18600 179。 108 8 蒸汽 （ G） 噸 179。 106 包括合資部分 （ G） 噸 179。 106 包括合資和尿素 9 輔助材料 預(yù)變催化劑 QBS01 m3 15 壽命以 2 年計(jì) 中變催化劑 QCS03 m3 壽命以 4 年計(jì) 低變催化劑 QCS04 m3 壽命以 4 年計(jì) 甲烷化催化劑 m3 壽命以 7 年計(jì) ZnO 脫硫催化劑 m3 壽命以 4 年計(jì) 合成氨催化劑 m3 壽命以 7 年計(jì) 二 產(chǎn)出 1 氫 氣 （ 純 度 為％） Nm3 27614 179。 108 供化工區(qū)： 26000 供合資廠： 1614 2 酸性氣 Nm3 4628 179。 107 全部供硫酸裝置 3 鍋爐水 160℃ 噸 129 179。 106 供合資廠氣化爐 ℃ 噸 179。 106 反供至動(dòng)力廠 4 透平冷凝液 噸 179。 106 空分裝置和新冰機(jī)產(chǎn)生的冷凝液 5 工藝余熱 Kcal 179。106 6 冷量 Kcal 179。 106 供合資廠空分裝置 7 工藝水 噸 30 179。 105 8 蒸汽 （ G） 噸 60 179。 105 向化工區(qū)供汽 合成氨裝置工藝技術(shù)規(guī)程 7 二、化學(xué)品 甲醇 初裝量： 650 噸 補(bǔ)充量： ～ 3 噸 /天 N— 甲基二乙醇胺（ MDEA） 初裝量： 80 噸 補(bǔ)充量： 150～ 200 公斤 /月 Na3PO4178。 12H2O 加 入量： 1～ 2L/h Na2CO3/K2CO3（首次開(kāi)車脫脂用） 加入量：～ 噸 消泡劑 初裝量：～ 50 公斤 合成氨裝置工藝技術(shù)規(guī)程 8 第四章 生產(chǎn)工藝過(guò)程 第一節(jié) 概 述 一、裝置概述 巴陵分公司合成氨裝置原系二十世紀(jì)七十年代初從美國(guó)凱洛格公司引進(jìn)的，以石腦油為原料日產(chǎn) 850 噸合成氨的“氣改油”裝置。 1974 年開(kāi)始建廠， 1979年正式建成投產(chǎn)。 1986 年，增加“普利森”氫回收裝置，用以回收合成吹出氣中的氫組分，收到增產(chǎn)與降耗的雙重效益。為進(jìn) 一步擴(kuò)大生產(chǎn)能力與降低消耗，1988 年和 1996 年對(duì)合成氨裝置進(jìn)行了兩次技術(shù)改造，達(dá)到日產(chǎn) 1100 噸合成氨的生產(chǎn)能力。 1994 年原料油價(jià)上調(diào)后，國(guó)內(nèi)油品市場(chǎng)順價(jià)，取消了化肥優(yōu)惠油價(jià)，以石腦油為原料的合成氨廠已無(wú)法承受成本升高的壓力，企業(yè)由盈利變?yōu)閲?yán)重虧損。因此，改變合成氨裝置原料路線是企業(yè)扭虧為盈和可持續(xù)發(fā)展的必由之路。 1997年原洞庭氮肥廠開(kāi)始與英荷殼牌公司進(jìn)行“煤代油”項(xiàng)目合作，以煤為原料，殼牌粉煤氣化工藝生產(chǎn)粗煤氣，粗煤氣經(jīng) CO 變換、酸性氣體脫除、甲烷化成為合成氣，在合成塔中完成氨合成反應(yīng)，氣氨經(jīng)冷 凍液化提純成為成品液氨。在對(duì)原有合成回路進(jìn)行 擴(kuò)能 改造后，達(dá)到日產(chǎn) 1320 噸合成氨的生產(chǎn)能力。 現(xiàn)巴陵分公司合成氨裝置由 CO 變換、酸性氣體脫除、甲烷化、合成回路和冷凍系統(tǒng)組成，粉煤氣化裝置是殼牌公司和 中石化集團(tuán) 公司的合資廠，在本工藝規(guī)程中不予敘述。 二、生產(chǎn)工藝概況 本裝置所采用的合成氨生產(chǎn)工藝，主要包括粗煤氣的 CO 變換、酸性氣體脫除、甲烷化、合成氨和氨冷凍等幾個(gè)步驟。 （一） 、 粗煤氣的 CO 變換 從煤氣化裝置制得的粗煤氣中，除含有氫外，還含有較多的一氧化碳和少量的二氧化碳。通 過(guò)一氧化碳變換反應(yīng)將一氧化碳除去。 CO+H2O? CO2+H2+ 這樣既能把一氧化碳變?yōu)橐子谇宄亩趸?，同時(shí)又可制得與反應(yīng)了的一氧化碳相等摩爾數(shù)的氫，而所消耗的只是廉價(jià)的水蒸汽。因此，一氧化碳變換既是原料氣的凈化過(guò)程，又是原料氣制造的繼續(xù)。 一氧化碳變換存在一個(gè)“變換深度”問(wèn)題。一氧化碳可通過(guò)變換反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氫氣，另一方面，它在合成氨反應(yīng)中是觸媒的毒物，因此，要求變換爐出氣中的一氧化碳含量愈低愈好。殼牌 粉煤氣化產(chǎn)生的粗煤氣中一氧化碳含量高達(dá) 60％（干基）左右，遠(yuǎn)高于石腦油蒸汽轉(zhuǎn)化和 Texaco 水煤漿氣化工藝；同時(shí) H2S 含量高、氣體流量大，為了適應(yīng)殼牌粉煤氣化送來(lái)的高硫粗煤氣工藝條件和滿足后序甲烷化精制工藝的要求，采用分段變換（一段耐硫預(yù)變換 +兩段耐硫中變 +一段耐硫低變）工藝。先在較高溫度下（預(yù)變換爐和中溫變換爐），將其中大部分一氧化碳變換，再在低變爐中于較低溫度下將剩余的一氧化碳變換完。因?yàn)樵谳^低溫度下反應(yīng)，剩余的一氧化碳含量可以達(dá)到足夠低的程度，一般可降到 %。 在傳統(tǒng)合成氨工藝中，一氧化碳 變換通常是在鐵－鉻和銅－鋅變換催化劑的存在下進(jìn)行的。硫是這兩種催化劑的毒物，使催化劑的活性大大降低。因此在高硫氣氛下，選用耐高溫的鈷－鉬耐硫變換催化劑是合適的。 （二） 、 酸性氣體的脫除 為了將前面所得的變換氣加工成純的合成氣，必須將其中的硫化物和二氧化合成氨裝置工藝技術(shù)規(guī)程 9 碳除去。此外，硫化物是制造硫酸等產(chǎn)品的原料；二氧化碳又是制造尿素、純堿、碳酸氫銨等產(chǎn)品的原料，還可以直接制成干冰或液體二氧化碳產(chǎn)品 。 所以，硫化物和二氧化碳不僅要脫除，而且要予以回收。 本裝置所用酸性氣體脫除工藝系 德國(guó) 魯奇公司的“低溫甲醇 洗”專利工藝，該工藝的吸收和再生過(guò)程是物理過(guò)程。酸性氣體在低溫甲醇溶液中溶解度很大，同時(shí)根據(jù)亨利定律先在 H2S 吸收塔和 CO2吸收塔中用甲醇溶液于較高壓力下和很低溫度下將原料氣中絕大部分硫化物和二氧化碳吸收下來(lái)；然后在 H2S濃縮塔中，通過(guò)降低壓力閃蒸甲醇富液得到較純凈的二氧化碳產(chǎn)品并通過(guò)多次閃蒸循環(huán)吸收和氮?dú)鈿馓崾辜状既芤褐械牧蚧餄饪s，同時(shí)為系統(tǒng)提供了大量高位能冷量；最后在熱再生塔中于較低壓力和較高溫度下將 甲醇溶液 吸收的硫化物和二氧化碳解吸出來(lái)，得到了含硫化物較高的 酸性 氣，同時(shí)甲醇溶液也得到了徹底的再生。 （三） 、 甲烷化及分子篩干燥 經(jīng)過(guò)脫硫和脫碳以后的凈化氣中還有約 ％的 CO 及 ％的 CO2，本裝置是利用甲烷化反應(yīng)將它們除去的。 CO＋ 3 H2? CH4十 H2O＋熱量 CO＋ 4 H2? CH4＋ 2H2O＋熱量 此法可把合成氣中碳氧化物總含量除到 10PPm 以下。 為了防止微量的硫化物毒害甲烷化催化劑，在甲烷化催化劑上加裝一定量的 ZnO 脫硫劑，完全吸收微量的 硫化物。 為獲得合成氨反應(yīng)所需的氮?dú)猓诩淄榛巴ㄟ^(guò)加入中壓氮?dú)鈦?lái)實(shí)現(xiàn)。 由甲烷化爐出來(lái)的合成氣，還含有約 10PPm 的碳氧化物及少量的水蒸汽。對(duì)合成觸媒來(lái)說(shuō)，即使是這樣微小的含量，也有可能使之受到毒害。因此在進(jìn)入合成塔之前，合成氣還要經(jīng)過(guò)一個(gè)分子篩干燥器，利用于燥劑的干燥吸附作用，將含氧化物脫除到 1PPm 以下，然后純凈的氫氮?dú)獠胚M(jìn)入合成塔進(jìn)行合成氨的反應(yīng)。 （四） 、 氨合成 在高壓及較高的溫度下，氫氮混合氣在合成塔內(nèi)進(jìn)行氨合成反應(yīng)。 1/2N2＋ 3/2H2? NH3(g)+ 這是一個(gè)放熱和摩爾數(shù)減少的可逆反應(yīng)，在一定的條件下（溫度、壓力、空速等），合成塔出口氣有一定的氣體組成。一般反應(yīng)后氣體中氨含量只有 10～20％，因此，分離氨以后的氫氮混合氣又返回系統(tǒng)與新鮮合成氣混合，加壓后再進(jìn)入合成塔。如此循環(huán)往復(fù)，構(gòu)成合成循環(huán)回路。雖然每次只能有一小部分氫氮?dú)馍砂?，但因?yàn)槭Ｓ嗖糠值臍涞^續(xù)被利用，所以氫氮?dú)獾淖罱K轉(zhuǎn)化率仍然可以很高。 到此，已生成了氨，再經(jīng)過(guò)冷凍與分離，就得到了最終的氨產(chǎn)品。因此， 概括起來(lái)，制造合成氨產(chǎn)品一共經(jīng)過(guò)了煤氣化、變換（預(yù)變換和中、低溫變換）、凈化（酸性氣體脫除、甲烷化及分子篩干燥）、氨合成（包括合成氣的壓縮）及冷凍分離等幾大步驟，最后生產(chǎn)出合格的氨產(chǎn)品。 第二節(jié) 流 程 說(shuō) 明 合成氨裝置工藝技術(shù)規(guī)程 10 一、工藝流程 以 原料煤制取合成氨經(jīng)過(guò)四個(gè)主要工序。第一，由煤制取粗煤氣，常稱為造氣部分。第二，是將粗煤氣中大量的一氧化碳變換除去，獲得以氫和二氧化碳為主的變換氣，這部分包括耐硫變換和工藝?yán)淠禾幚?。第三，是將變換氣中的酸性氣體脫除并通過(guò)甲烷化制取合格的純合成氣，這部分包括 低溫甲醇洗、甲烷化及分子篩干燥。第四，是將精制后的合成氣經(jīng)壓縮機(jī)至合成壓力，然后在合成塔內(nèi)使氫氮?dú)夂铣蔀榘保詈蠼?jīng)過(guò)冷凍分離而取得液體氨產(chǎn)品，這部分包括合成氣的壓縮、氨合成及冷凍分離。在這里，將不敘述造氣部分的工藝流程。 （一） 、 變換系統(tǒng) 粗煤氣的變換 由煤氣化工段送來(lái)的 160℃、 (G)的粗煤氣經(jīng)手操閥 HV－ 2102 進(jìn)入氣液分離器 F2101，分離出的工藝?yán)淠航?jīng) LC2101 調(diào)節(jié)進(jìn)入一緩沖罐，該緩沖罐液相定期外排至污水處理，頂部氣體經(jīng)新鮮水洗滌后排至酸性氣體脫除工段。F2101 頂部的工藝氣與來(lái)自界區(qū)外過(guò)熱中壓蒸汽、本工序中壓廢鍋（ E2102）副產(chǎn)的中壓蒸汽及本工序汽提后的少量工藝?yán)淠夯旌现良s 245℃后進(jìn)入并聯(lián)的預(yù)變換爐 R2101A/B，爐內(nèi)裝填有活性組分較低的耐硫催化劑保護(hù)劑，主要用于阻擋煤粉塵、炭黑等固體雜質(zhì)，吸附 As、 Cl等對(duì)催化劑有毒害作用的組分，以保護(hù)耐硫變換催化劑；同時(shí)進(jìn)行適度變換反應(yīng)，反應(yīng)溫升應(yīng)控制在 30℃以內(nèi)。離開(kāi)預(yù)變換爐約 275℃的變換氣進(jìn)入 1＃變換爐 R2102 進(jìn)行深度 CO 變換反應(yīng)，出口氣中 CO 含量約 ％（干基），離開(kāi) 1＃變換爐的約 446℃高溫 中變氣分兩路，一路進(jìn)入低壓蒸汽過(guò)熱器 E2112 的管側(cè)，低壓蒸汽是來(lái)自 E2103 和合成回路 E2401 的 (G)飽和蒸汽，通過(guò) E2112 入口調(diào)節(jié)閥 TC2148 將 蒸汽過(guò)熱到 320℃。另一路中變氣進(jìn)入中壓廢鍋 E2102 的管側(cè)，把熱量傳給來(lái)自工藝?yán)淠浩崴?T2101 的氣提后的冷凝液，副產(chǎn) (G)的中壓蒸汽，經(jīng) PC2111 調(diào)節(jié)壓力后送預(yù)變換爐前作為工藝蒸汽使用。 氣體出 E2112 和 E2102 后，經(jīng)工藝?yán)淠捍憷湓鰸?，溫度降?232℃，進(jìn)入 2＃變換爐 R2103，反應(yīng) 后出口氣體中 CO 含量進(jìn)一步降至 ％（干基）。R2103 出口變換氣進(jìn)入 E2103 低壓蒸汽廢鍋的管側(cè)，傳熱給鍋爐水，副產(chǎn)(G)的蒸汽，經(jīng) PC2133 調(diào)節(jié)壓力后進(jìn)入低壓蒸汽過(guò)熱器 E2112 過(guò)熱。氣體溫度降至 215℃后進(jìn)入 3＃變換爐 R2104，反應(yīng)后出口氣體中 CO 含量降為％（干基），此變換氣進(jìn)入低壓廢鍋 E2104 的管側(cè)，傳熱給鍋爐水，副產(chǎn)（ G）的低壓蒸汽。 為了滿足 CO 變換催化劑升溫和硫化的要求，設(shè)置了一臺(tái)高壓蒸汽開(kāi)工加熱器 E2101，同時(shí)，甲烷化催化劑的升溫 和還原也使用這一開(kāi)工加熱器。來(lái)自空分的中壓氮?dú)饣虻蛪旱獨(dú)庠?E2101 管側(cè)被高壓蒸汽加熱，根據(jù)需要送至各變換爐和甲烷化爐，高壓蒸汽冷凝液經(jīng)疏水器外排至管網(wǎng)。 TC2102 調(diào)節(jié)高壓蒸汽的加入量，以控制 E2101 出口氣的溫度。在高壓蒸汽管線上還有一汽液混合器，高壓鍋爐水在這里與高壓蒸汽混合，通過(guò) TC2101 調(diào)整高壓鍋爐水的流量達(dá)到控制加熱蒸汽溫度小于 340℃。 E2101 殼側(cè)入口設(shè)置一加熱蒸汽高溫報(bào)警聯(lián)鎖TICAS2101，聯(lián)鎖動(dòng)作時(shí)切斷 E2101加熱高壓蒸汽，另外來(lái)自 12MS2101DITH的 過(guò)熱中壓蒸汽作為備用加熱蒸汽。 HV2102 前、 F2101 頂部和 R21