【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 綜上所述，棗陽化工工業(yè)有限公司擬實(shí)施的 “ 合成氨、尿素綜合節(jié)能改造項(xiàng)目 ”符合國家節(jié)能政策和節(jié)能規(guī)劃要求。 改造方案 本項(xiàng)目擬采用的改造方案主要有： (1) 造氣顯熱回收改造：新上一套半 水煤氣顯熱回收裝置，年可副產(chǎn) 140℃ 蒸汽 22680 噸。 (2) 蒸汽差壓能量回收：采用特種汽輪機(jī)拖動(dòng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)， 作為動(dòng)力補(bǔ)償，降低5造氣鼓風(fēng)機(jī)（額定功率 355kW） 、 2造氣鼓風(fēng)機(jī)（額定功率 355kW）電機(jī)使用功率，相當(dāng)于節(jié)約電力消耗 650kW，年節(jié)電 546 萬 kWh。 (3) 煤棒系統(tǒng)節(jié)能改造：將目前的 14臺(tái) MBJ30 型煤棒機(jī)改造為 6臺(tái) MBJ45 煤棒機(jī)，并新增煤棒烘干線一條，年節(jié)電 萬 KWh，降低煤耗 4200 噸，節(jié)約蒸汽14000 噸。 (4) 鍋爐冷渣器改造：新增三臺(tái)冷渣器，回收鍋 爐 爐 渣的熱量， 用于 加熱鍋爐進(jìn)水， 回收熱量可將常溫下的脫鹽水加熱到 80℃ 以上 ，年可加熱脫鹽水 52080 噸 /年。 (5) 高壓洗滌液能量回收： ① 采用蘭州水泵廠開發(fā)的 HD型（帶節(jié)電渦輪機(jī)）脫碳泵，對(duì)原有的普通型脫碳泵進(jìn)行節(jié)能改造； ② 采用石家莊市華溢液壓工程有限公司張學(xué)詢教授開發(fā)的專利產(chǎn)品 ――CYB 型差壓銅泵（專利號(hào)： 、 ZL ）。對(duì)高壓碳丙液、銅液進(jìn)行能量回收，年節(jié)電 萬 KWh。 (6) 節(jié)能型塔內(nèi)件改造 ： ① 采用 NC 節(jié)能型氨合成塔內(nèi)件，改造 Φ800 、 Φ1000氨合 成塔，以降低合成壓力， 減少動(dòng)力消耗 ； ② 采用上海海懋工程公司的新型 駝峰塔盤，改造現(xiàn)有的 17m3和 23m3尿素合成塔，提高 CO2轉(zhuǎn)化率，并降低蒸汽消耗； ③ 尿素一分塔、二分塔采用新型孔板波紋填料，提高精餾段的換熱面積和效率，以增加傳質(zhì)效果，降低系統(tǒng)的蒸汽消耗。年節(jié)電 400 萬 KWh，節(jié)約蒸汽 8000 噸。 (7) 高效蒸發(fā)式冷凝器改造：新增四臺(tái) CZN1800 的 蒸發(fā)式冷凝器，提高氨冷凝效果， 年可節(jié)電 萬 kWh， 并可節(jié)約循環(huán)水用量 500m3/h。 (8) 溴化鋰制冷機(jī)組：選擇熱水單效型的溴化鋰制冷機(jī)組，回收生產(chǎn) 中低位熱能制取 7～ l2℃ 冷水降低物料溫度，減輕冰機(jī)負(fù)荷，可節(jié)約 煤 耗 1000 噸 /年 ，節(jié)電 萬 kWh/年，同時(shí)新增溴化鋰制冷機(jī)循環(huán)冷卻補(bǔ)充水 萬 m3/年 。 (9) 尿素汽耗、氨耗節(jié)能改造： 對(duì)尿素一分加熱器、二循一冷、閃蒸加熱器、一蒸加熱器、 二段蒸發(fā)換熱器等進(jìn)行改造，并 采用水抽真空系統(tǒng)代替現(xiàn)有的蒸汽噴射泵抽真空，蒸汽分級(jí)使用等 一系列措施 ，提高蒸汽利用率，年節(jié)約蒸汽 萬噸 ，減少氨耗 1280 噸 /年 。 (10) 對(duì)氨泵、一甲泵、尿素循環(huán)水泵電機(jī)進(jìn)行變頻改造，按綜合節(jié)電率 20%計(jì)算，節(jié)電 萬 kWh/年 。 3 工藝技術(shù)方案 合成氨生產(chǎn) 工藝概況 目前 世界 合成氨產(chǎn)量以中國、蘇聯(lián)、美國、印度等國最高，約占世界總產(chǎn)量的一半以上。合成氨主要原料有天然氣、石腦油、重質(zhì)油和煤等，因以天然氣為原料的合成氨裝置投資低、能耗低、成本低的緣故 ,世界大多數(shù)合成氨裝置是以天然氣為原料，但是自從石油漲價(jià)后 ， 由煤制氨路線又重新受到重視 ， 而且從世界燃料儲(chǔ)量來看，煤的儲(chǔ)量約為石油、天然氣總和的 10 倍。 我國合成氨工業(yè)經(jīng)過 40多年的發(fā)展，產(chǎn)量已躍居世界第 1 位，現(xiàn)已掌握了以焦炭、無煙煤、褐煤、焦?fàn)t氣、天然氣及油田伴生氣和液態(tài)烴 等氣固液多種原料生產(chǎn)合成氨的技術(shù)，形成了我國特有的煤、石油、天然氣原料并存和大、中、小規(guī)模并存的合成氨生產(chǎn)格局 。 裝置現(xiàn)狀 我國合成氨裝置是大、中、小規(guī)模并存的格局，總生產(chǎn)能力為 4260 萬 t/a。大型合成氨裝置有 30 套，設(shè)計(jì)能力為 900萬 t/a，實(shí)際生產(chǎn)能力為 1000 萬 t/a；中型合成氨裝置有 55 套，生產(chǎn)能力為 460 萬 t/a；小型合成氨裝置有 700 多套，生產(chǎn)能力為 2800萬 t/a。 目前我國已投產(chǎn)的大型合成氨裝置有 30 套，設(shè)計(jì)總能力為 900 萬 t/a，實(shí)際生產(chǎn)能力為 1000 萬 t/a，約占我國合成氨 總生產(chǎn)能力的 23%。除上海吳涇化工廠為國產(chǎn)化裝置外，其余均系國外引進(jìn)，薈萃了當(dāng)今世界上主要的合成氨工藝技術(shù)，如 以天然氣和石腦油為原料的凱洛格傳統(tǒng)工藝（ 9 套）、凱洛格 TEC 工藝（ 2 套）、托普索工藝（ 3套）、節(jié)能型的 AMV 工藝（ 2套）和布朗工藝（ 4 套）；以渣油為原料的德士古渣油氣化工藝（ 4 套）和謝爾氣化工藝（ 3 套）；以煤為原料的魯奇粉煤氣化工工藝（ 1套）和德士古水煤漿氣化工藝（ 1套）。 我國大型合成氨裝置所用原料天然氣（油田氣）占 50%，渣油和石腦油占 43%，煤占 7%，其下游產(chǎn)品除 1 套裝置生產(chǎn)硝酸 磷肥外，其余均生產(chǎn)聯(lián)堿。 70 年代引進(jìn)的大型合成氨裝置均進(jìn)行了技術(shù)改造，生產(chǎn)能力提高了 15%～ 22%，合成氨噸綜合能耗由 降到 ，有的以石油為原料的合成氨裝置（如安慶、金陵、廣石化）用煉油廠干氣頂替一部分石腦油（每年大約 5 萬 t）。 我國中型合成氨裝置有 55 套，生產(chǎn)能力為 460 萬 t/a；約占我國合成氨總生產(chǎn)能力的 11%，下游產(chǎn)品主要是聯(lián)堿和硝酸銨，其中以煤、焦為原料的裝置有 34 套，占中型合成氨裝置的 62%；以渣油為原料的裝置有 9 套，占中型合成氨裝置的 16%；，以氣為原料的裝 置有 12套，占中型合成氨裝置的 22%；我國小型合成氨裝置有 700 多套，生產(chǎn)能力為 2800 萬 t/a，約占我國合成氨總生產(chǎn)能力的 66%，原設(shè)計(jì)下游產(chǎn)品主要是碳酸氫銨，現(xiàn)有 一百多 套的裝置經(jīng)改造生產(chǎn)聯(lián)堿 、三十多 套的裝置經(jīng)改造生產(chǎn) 聯(lián)醇 。原料以煤、焦為主，其中以煤、焦為原料的占 96%，以氣為原料的占 4%。 生產(chǎn)技術(shù)水平 我國以煤為原料大型合成氨裝置 1 套采用魯奇粉煤氣化工工藝， 1 套采用德士古水煤漿氣化工藝，以煤、焦為原料中小型合成氨裝置大多采用固定床常壓氣化傳統(tǒng)工藝，現(xiàn)平均噸能耗為 ?，F(xiàn)在國內(nèi)普遍認(rèn)為：德 士古水煤漿氣化技術(shù)成熟，適用煤種較寬，氣化壓力高，能耗低，安全可靠，三廢處理簡(jiǎn)單，投資相對(duì)其它煤工藝節(jié)省。水煤漿加壓氣化的引進(jìn)、消化和改造，解決了用煤造氣的技術(shù)難題，使我國的煤制氨技術(shù)提高到國際先進(jìn)水平。雖然德士古水煤漿氣化理論上適合于很寬范圍的煤種，但國內(nèi)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)是原料煤要滿足熱值高（大于 ）、灰熔點(diǎn)低（ T3 小于1350℃ ）、灰分少等要求。 我國以渣油為原料的合成氨合成工藝很不平衡，以渣油為原料的大型合成氨裝置中， 4 套采用德士古渣油氣化工藝， 3套采用謝爾氣化工藝，平均噸能耗為 ，最低為 。大多數(shù)以渣油為原料的中型合成氨裝置采用 60年代比較流行的通用設(shè)計(jì)工藝，采用 部分氧化法加壓氣化、無毒脫碳、 ADA 脫硫、 3 套管合成技術(shù)，噸能耗在 65GJ 左右，進(jìn)行改造的裝置的噸能耗在 56GJ 左右。 我國以天然氣、輕油為原料的合成氨裝置主要是大型合成氨裝置，目前已建成的大型合成氨裝置中，以天然氣為原料的有 14 套，以石腦油為原料的有 6 套，采用了凱洛格傳統(tǒng)工藝、凱洛格 TEC 工藝、丹麥托普索工藝、節(jié)能型的 AMV 工藝和美國布朗工藝。以天然氣為原料（傳統(tǒng)工藝）的平均噸能 耗為 ，最低為 ；以天然氣為原料（節(jié)能型工藝）的平均噸能耗為 ，最低為 ；以石腦油為原料的平均噸能耗為 ，最低為 。 合成氨成本中能源費(fèi)用占較大比重 (約占 65%)，合成氨生產(chǎn) 裝置 的 技術(shù)改造 重點(diǎn)放在采用低能耗工藝、充分回收及合理利用能量 ， 節(jié)能和降耗。主要方向是研制性能更好的催化劑、降低氨合成壓力、開發(fā)新的原料氣凈化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位熱能等 ,與其 它 產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)。 企業(yè)目前生產(chǎn)概況 ﹡﹡﹡﹡﹡﹡ 有限公司裝置總能力為 10 萬噸 合成氨 /年、 4萬噸甲醇 /年、 16 萬噸尿素 /年、 3 萬噸碳銨 /年的生產(chǎn)能力，并配套編織袋 800萬條 /年，本次改造主要涉及合成氨、尿素生產(chǎn)裝置的節(jié)能改造。 工藝流程簡(jiǎn)述 現(xiàn)有合成氨裝置以無煙粉煤為原料，采用固定層間歇式氣化技術(shù)生產(chǎn)半水煤氣，堿液脫硫， 中溫串低溫變換， 碳丙脫碳， 13MPa 聯(lián)醇， 13MPa 醋酸銅氨液洗滌凈化， 32MPa 氨合成，水溶液全循環(huán)法生產(chǎn)尿素。 采用固體原料煤棒為原料，以空氣和水蒸汽為氣化劑，在高溫條件下，通過固定床層間歇式氣化法生產(chǎn)出半水煤氣（半水煤氣的主要成分詳見表 31）。經(jīng)羅茨風(fēng)機(jī)加壓后送入脫硫系統(tǒng)，通過堿液脫除 H2S，脫除 H2S后的氣體送入壓縮機(jī)一段，經(jīng)壓縮至 后送到變換工序。在催化劑和水蒸汽作用下， CO 變換為 H2和 CO2。變換后的氣體經(jīng)壓縮至 后送到脫碳工序，脫碳工序采用碳酸丙稀脂吸收脫除 CO2，脫除CO2后的凈化氣經(jīng)壓縮至 后送到甲醇工序。在催化劑的作用下，未完全脫除的CO 和 CO2與 H2反應(yīng)生成甲醇，未反應(yīng)的氣體送到精煉工序，在醋酸銅氨液的洗滌吸收多余的雜質(zhì)后，純凈的 H N2經(jīng)壓縮至 后送到合成工序，在催化劑的作 用下，H N2合成為 NH3，經(jīng)冷卻分離后的液氨送到液氨貯槽貯存。 液氨貯槽貯存的液氨送到尿素工序，與脫碳解析出的 CO2氣分別經(jīng)壓縮到 后送到尿素合成塔進(jìn)行反應(yīng)生成尿素。 表 31 半水煤氣成分 % 名稱 CO CO2 H2 N2 CH4 O2 H2S g/m3 吹風(fēng)氣 14 71 半水煤氣 現(xiàn)有主要設(shè)備 現(xiàn)有合成氨裝置主要設(shè)備 現(xiàn)有合成氨裝置主要設(shè)備 詳見表 32。 表 32現(xiàn)有 合成氨裝置主要設(shè)備 序號(hào) 設(shè)備名稱 規(guī)格型號(hào) 單位 數(shù)量 備注 1 煤氣發(fā)生爐 Φ 2610 臺(tái) 13 2 半水煤氣脫硫塔 Φ 5000179。 27800 臺(tái) 1 3 氫氮壓縮機(jī) 4M1673/314B 臺(tái) 3 MH92/314AV 臺(tái) 3 4 中變爐 Φ 3600、 Φ 4200 臺(tái) 各 1 共 2臺(tái) 5 低變爐 Φ 3600 臺(tái) 2 6 脫碳塔 Φ 2600179。 28 H=38100 臺(tái) 1 7 常解塔 Φ 4000 H=41300 臺(tái) 1 8 銅洗塔 Φ 1000 臺(tái) 1 9 氨合成塔 Φ 600、 Φ 800、 Φ 1000 臺(tái) 各 1 共 3臺(tái) 10 氨槽 V＝ 100m3 臺(tái) 4 現(xiàn)有甲醇裝置主要設(shè)備 現(xiàn)有甲醇裝置主要設(shè)備詳見表 33。 表 33 現(xiàn)有甲醇裝置主要設(shè)備 序號(hào) 設(shè)備名稱 規(guī)格型號(hào) 單位 數(shù)量 備注 1 甲醇合成塔 Φ 800 H＝ 15613 臺(tái) 2 2 甲醇合成塔 Φ 1000 臺(tái) 1 3 醇分 Φ 500179。 84179。 7740 臺(tái) 2 4 醇分 Φ 800179。 4464 V=2 m3 臺(tái) 1 5 醇分 Φ 800179。 64179。 4787 臺(tái) 1 6 油分 Φ 600179。 84179。 3625 臺(tái) 1 7 油分 Φ 700179。 64179。 44769 V= m3 臺(tái) 1 8 油分 Φ 600179。 84179。 3270 臺(tái) 1 9 循環(huán)機(jī) — Q=臺(tái) 4 10 循環(huán)機(jī) 285/320 Q=臺(tái) 1 11 洗醇塔 Φ 500179。 16490 臺(tái) 1 12 洗醇塔 Φ 700179。 18650 臺(tái) 1 現(xiàn)有尿素裝置主要設(shè)備 現(xiàn)有尿素裝置主要設(shè)備詳見表 34。 表 34 現(xiàn)有尿素裝置主要設(shè)備 序號(hào) 設(shè)備名稱 規(guī)格型號(hào) 單位 數(shù)量 備注 1 尿素合成塔 Φ 1200/1420 H=21805 V=23m3 臺(tái) 1 Φ 1200179。 110 H=21805 V=17m3 臺(tái) 1 2 預(yù)精餾塔 Φ 1000 H=8463 臺(tái) 1 3 一吸塔 Φ 1000/ 1400 H=10480 臺(tái) 1 4 二分塔 Φ 800/Φ 700 H=10610 F=110m2 臺(tái) 1 5 一分加熱器 Φ 700 H=7186 F=139m2 臺(tái) 1 6 氨預(yù)熱器 F=20m2 臺(tái) 1 7 二循一冷凝器 Φ 900 H=8110 F=168m2 臺(tái) 1 8 二循二冷凝器 Φ 500 H=7485 F=44m2 臺(tái) 1 9 氨冷凝器 ACD Φ 800 L=7226 F=220m2 臺(tái) 3 10 氨冷凝器 B Φ 600 L=7105 F=109m2 臺(tái) 1 11 惰洗器 Φ 600/Φ 450 H=13245 F= 臺(tái) 1 12 一吸冷卻器 AB Φ 600 H=6930 F=71m2 臺(tái) 2 13 一段蒸發(fā)器 Φ 2021/Φ 500 F 上部 =12m2 F 下部 =50m2 臺(tái) 1 14 二段蒸發(fā)器 Φ 1600/Φ 300 H=5930 F=8m2 臺(tái) 1 15 解吸塔 Φ 700 H=10770 臺(tái) 1 16 CO2壓縮機(jī) 4M50/206 臺(tái) 2 17 一段蒸發(fā)器 Φ 2021/Φ 500 H=9900 F上 =12m2 F下