【導(dǎo)讀】能源是發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)和提高人民生活水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。為了適應(yīng)和保證我。國經(jīng)濟(jì)繼續(xù)保持較高的發(fā)展速度，發(fā)展能源工業(yè)是至關(guān)重要的。年，我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤炭的比例分別為76%和68%。據(jù)有關(guān)方面預(yù)測，煤炭為主的局面長期不會改變。電力是現(xiàn)代社會使用最廣、增長最快的能源。的比重由1990年的%上升到1995年的%。而在電力工業(yè)中，仍以煤炭為。燃料的火電為主，目前，火電約占全國總裝機(jī)容量的70%。預(yù)計未來，當(dāng)石油和天然氣的成本因。學(xué)工業(yè)技術(shù)落后，給環(huán)境帶來較嚴(yán)重的污染。煙型污染，主要污染物為煙塵、二氧化硫和氮氧化物等。2020年全國煙塵和二氧化。硫排放量分別達(dá)到1095萬噸和萬噸，其中燃煤排放量分別占70%和85%。臨著人類環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。在我國國民經(jīng)濟(jì)“九五”計劃和2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)中明確將?？沙掷m(xù)發(fā)展列入我國未來發(fā)展的基本國策。而且煤炭運(yùn)輸距離僅130公里。而磷銨項目建設(shè)以及西部大開發(fā)的深入帶來的

　　

【正文】 心式氮?dú)鈮嚎s機(jī)組流程先進(jìn)、技術(shù)成熟、運(yùn)行安全可靠、操作方便、能耗低。 裝置主要技術(shù)性能 ： 1）裝置啟動時間 ～ 36 小時 (從膨脹機(jī)啟動到氧氣純度符合合同要求 ) 2）裝置加溫解凍時間 ～ 36 小時 3）裝置運(yùn)行周期 二年以上 (二次大加溫時間間隔 ) 原材料、產(chǎn)品及吸附劑主要技術(shù)規(guī)格 原材料技術(shù)規(guī)格 空分裝置以大氣空氣為原料，空氣中不含重塵和油，大氣質(zhì)量要求如下 ： 表 421 名稱 最大含量（ ppmv） CO2 400 CH4 5 C2H4 C2H6 C3H8 C2H2 4 — 7 名稱 最大含量（ ppmv） C3H6 C4+ 1 CO 1 H2 1 NH3 1 NOX(NO+NO2) N2O H2S Cl2 FClHC 1 SO2+SO3 1 HC l 1 NO2 1 吸附劑技術(shù)規(guī)格 表 422 序號 名稱 規(guī)格 (型號、尺寸 ) 控制組分名稱 標(biāo)準(zhǔn) 備 注 1 分子篩吸附劑 13APG/φ3~φ5 Al2O3 產(chǎn)品及副產(chǎn)品產(chǎn)量及技術(shù)規(guī)格 表 423 4 — 8 產(chǎn)品 流量 Nm3/h 純度 %V 裝置出口壓力 MPa(G) 溫度 ℃ 備 注 氧氣 47000 37 內(nèi)壓 液氧 1000 液氮 500 O22ppm 液氬 1200 O21ppm N22ppm 高壓氮?dú)? 15000 40 內(nèi)壓 中壓氮?dú)? 27000 40 氮壓機(jī) 中壓氮?dú)? 3000 40 氮壓機(jī) 低壓氮?dú)? 16000 40 氮壓機(jī) 裝置空氣 2020 露點(diǎn)： 40℃ 20 注：液產(chǎn)品為折合氣態(tài)量。 工藝流程簡述 壓縮、預(yù)冷和純化系統(tǒng) 從入口空氣過濾器出來的空氣被去除了塵埃和其他機(jī)械雜質(zhì)后，經(jīng)過空氣壓縮機(jī)壓縮至約 (A)進(jìn)入進(jìn)入空氣冷卻塔，在其中被水冷卻和洗滌?？諝饫鋮s塔采用循環(huán)水和經(jīng)水冷塔及氨冷器冷卻過的低溫水冷卻，空氣冷卻塔頂部設(shè)有游離水分離裝置和獨(dú)特的防液泛裝 置，以防止工藝空氣中游離水份帶出。 出空氣預(yù)冷系統(tǒng)的工藝空氣進(jìn)入用來吸附除去水份、二氧化碳、碳?xì)浠衔锏目諝饧兓到y(tǒng)，純化系統(tǒng)中的吸附器由兩臺容器組成；吸附容器采用立式內(nèi)絕熱軸 徑層床結(jié)構(gòu)，當(dāng)一臺運(yùn)行時，另一臺則由來自冷箱中的污氮通過蒸汽加熱器加熱后進(jìn)行再生。 在分子篩吸附器之后抽出一股空氣作為全廠儀表空氣送到全廠管網(wǎng)。 分餾塔系統(tǒng) （ 1）空氣精餾 凈化后的空氣主氣流直接進(jìn)入冷箱，這部分氣體先在主換熱器與從分餾塔上塔即低壓精餾塔出來的氣態(tài)產(chǎn)品進(jìn)行對流熱交換而冷卻至接近于露點(diǎn)，然后進(jìn)入分餾 4 — 9 塔 下塔即中壓精餾塔底部作首次分離。 另一部分凈化空氣送入空氣增壓機(jī)，從空氣增壓機(jī)中部抽出一股的空氣進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)組的增壓機(jī)，增壓至后進(jìn)入冷箱，在主換熱器中冷卻，然后經(jīng)增壓透平膨脹機(jī)組的膨脹機(jī)膨脹至 (G)后與主氣流一起進(jìn)入分餾塔的中壓精餾塔。 空氣增壓機(jī)最終出口的中壓空氣，經(jīng)空氣增壓機(jī)后冷器冷卻后進(jìn)入冷箱的中壓主換熱器冷卻，冷卻后的空氣經(jīng)一膨脹閥的膨脹后液體大部分進(jìn)入中壓精餾塔 中部作為回流液，另一部分減壓后進(jìn)入低壓精餾塔 中部作為回流液。這股中壓空氣在中壓主換熱器中與精餾塔出來的高壓液氧換熱，使液 氧氣化成氣體產(chǎn)品。 空氣在分餾塔的中壓精餾塔中，上升氣體和下降液體接觸傳質(zhì)后上升氣中氮的含量升高。所需回流液來自中壓精餾塔頂部的主冷凝蒸發(fā)器，在此低壓精餾塔底部的液氧蒸發(fā)，中壓精餾塔頂部的氮?dú)饫淠玫揭旱? 從上到下，中壓精餾塔產(chǎn)出如下產(chǎn)品： 純液氮產(chǎn)品及回流液 低純氮回流液 含 38%~40%氧的 ―富氧液空 ‖ 低純氮回流液在過冷器中過冷后，用作低壓精餾塔中上部的回流液。富氧液空在過冷器中被過冷后送入上塔即低壓精餾塔中下部參與精餾。中壓精餾塔塔頂部的液氮則一部分作為中壓精餾塔回流液，其余部 分在過冷器中過冷后分為幾部分： 一部分送入低壓精餾塔塔頂作回流液； 一部分 經(jīng)液氮泵加壓 進(jìn)入主換熱器復(fù)熱后（ (G)），作為產(chǎn)品送出界區(qū)使用； 一部分進(jìn)入 液氮儲罐 ，作為產(chǎn)品送出界區(qū)； 過冷器的冷源為來自低壓精餾塔的純氮?dú)夂臀鄣獨(dú)狻? 低壓精餾塔產(chǎn)生如下產(chǎn)品： 底部產(chǎn)生液氧 中上部產(chǎn)生污氮 頂部產(chǎn)生純氮?dú)? 從低壓精餾塔的底部抽出液氧。大部分液氧通過高壓液氧泵增壓至 (G)后進(jìn)入中壓主換熱器，在其中被氣化并復(fù)熱至大氣溫度作為產(chǎn)品高壓氧氣送出。 另一部分經(jīng)過冷器過冷后進(jìn)入液氧貯罐 ，然后由液氧產(chǎn)品泵加壓后送出。 4 — 10 低壓精餾塔頂部產(chǎn)生純氮?dú)?，送到氮壓機(jī)分別壓到 (G)、 (G) (G)送到用戶。 低壓精餾塔中上部的污氮進(jìn)入過冷器以過冷來自中壓精餾塔的液體，然后進(jìn)入低壓主換熱器復(fù)熱，然后分成兩路，其中一路用于對空氣純化器中的分子篩進(jìn)行再生，另一股進(jìn)入水冷塔用于冷凍水的降溫。 低壓精餾塔頂部得到高純度常壓氮?dú)?。該氣氮送入過冷器以過冷來自中壓精餾塔的液體，然后部分去送管網(wǎng)；其余部分進(jìn)入水冷塔或放空。 為了提取氬，從低壓精餾塔中部抽出的氬餾分送入粗氬塔，以除去氧氣 成份。該塔的回流液由粗氬塔冷凝器中的液態(tài)富氧空氣蒸發(fā)而產(chǎn)生，該富氧空氣來自中壓精餾塔塔底，并在過冷器中過冷。 粗氬流進(jìn)入精氬塔分離除去氮成份，塔底的產(chǎn)品液氬進(jìn)入液氬貯罐，再由液氬泵加壓后送出。 液氬貯罐中蒸發(fā)的氬氣送回冷箱，經(jīng)蒸發(fā)氬再冷凝器冷凝后與產(chǎn)品液氬一起返回貯罐。精氬塔底部的蒸發(fā)熱量由精氬塔蒸發(fā)器冷凝來自中壓精餾塔（的少量中壓氮?dú)舛a(chǎn)生。冷凝下的液氮進(jìn)入低壓精餾塔塔頂作回流液。精氬塔冷凝器的冷量由來自中壓精餾塔的液氮經(jīng)過冷器過冷后的部分液氮在精氬塔冷凝器中蒸發(fā)獲得。產(chǎn)生的純氮?dú)馀c低壓精餾塔中上部出來的 污氮混合后進(jìn)入過冷器。 （ 2）冷量的制取 裝置所需的大部分冷量由透平膨脹機(jī)和壓縮空氣節(jié)流膨脹所提供。 從空氣純化系統(tǒng)來的部分空氣，進(jìn)入增壓透平膨脹機(jī)增壓端增壓冷卻后，進(jìn)入冷箱內(nèi)的液氧換熱器，冷卻至一定溫度后進(jìn)入透平膨脹機(jī)。這股膨脹空氣經(jīng)膨脹機(jī)膨脹制冷后進(jìn)入下塔，參與精餾。 主要設(shè)備的選擇 1）空氣冷卻塔、水冷卻塔 采用填料塔，壓降低、能耗低、傳熱和傳質(zhì)效果好。操作彈性范圍大，對水質(zhì)的適應(yīng)能力強(qiáng)。與篩板塔相比可大大地縮小塔徑、減小占地面積。 2）純化器采用雙層床結(jié)構(gòu)，下層裝填活性氧化鋁，上層裝填 分子篩。 3） 膨脹機(jī) （ 1）增壓透平膨脹機(jī)組由主機(jī)和供油系統(tǒng)兩個撬裝塊組成。 （ 2）膨脹機(jī)和增壓機(jī)采用 NREC 設(shè)計軟件進(jìn)行設(shè)計和分析，使其效率達(dá)到最佳 4 — 11 設(shè)計值，氣動性能和流場分布更加合理。 4） 分餾塔 （ 1）下塔結(jié)構(gòu)采用了對流式篩板塔，具有有效流通面積大，精餾效果好的特點(diǎn)。 （ 2）上塔采用填料塔結(jié)構(gòu)，具有阻力小，空壓機(jī)排壓低，節(jié)能。 （ 3）主換熱器采用了大截面真空釬焊的鋁制板翅式換熱器。 （ 4）采用氧氣內(nèi)壓縮，另有部分液氧產(chǎn)品從主冷抽出，可使主冷中的液氧抽出量增加 ,充分防止碳?xì)浠衔镌谥骼渲蟹e聚 ,更好地保證空 分裝置的安全運(yùn)行。 5） 空氣壓縮機(jī) 空氣壓縮機(jī)是本裝置的關(guān)鍵設(shè)備，該壓縮機(jī)采用單臺單軸型多級離心式壓縮機(jī)，帶進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉，由蒸汽透平驅(qū)動。該壓縮機(jī)具有等溫效率高，可靠性高，轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性好，可操作范圍寬，制造方便，成本低等優(yōu)點(diǎn)。 6）氮 氣壓縮機(jī) 氮 氣壓縮機(jī)是本裝置的關(guān)鍵設(shè)備，該壓縮機(jī)采用單臺單軸型多級離心式壓縮機(jī)，帶進(jìn)口可調(diào)導(dǎo)葉，由蒸汽透平驅(qū)動。 氣化 氣化工藝方案的確定 氣化工藝技術(shù)簡介 氣化工藝一般分為三種類型：移動床（有時也被稱為固定床），流化床和氣流床。 1）移 動床氣化爐是最老的氣化爐，它很長時間在煤氣化工藝中占主要地位。移動床氣化爐中的氧化劑與煤的流動方向相反，通過由煤變?yōu)榻褂?，再到灰等一系列反?yīng)區(qū)。當(dāng)空氣被作為氧化劑時，溫度通常不會超過灰熔點(diǎn)，而純氧氣流床氣化爐既可以是干灰也可以是熔渣。由于合成氣出口溫度（ 400500℃ ）相對較低，粗合成氣中通常會有液態(tài)碳?xì)浠衔铩?富養(yǎng)氣化的特點(diǎn)是投資少，操作簡單， 在中型氮肥廠中具有豐富的操作經(jīng)驗，是國家重點(diǎn)推薦的中氮廠造氣技術(shù)。 由于國家大力整治小煤窯和國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和重化工業(yè)的強(qiáng)力拉動，貴州省無煙煤價格隨著需求的增加正在節(jié)節(jié) 上揚(yáng)。加之，貴州西部煤炭出省通道逐漸通暢，通過瀘州走水運(yùn)的路徑已經(jīng)打通，通過高速運(yùn)往廣西、湖南、湖北已經(jīng)非常便捷，無煙塊煤價格幾年來一直在上漲 。目前已經(jīng)漲到 500 元 /噸，使合成氨成本大幅上升，項目的技經(jīng)評價指標(biāo)比項目建議書時下降很多， 繼續(xù)沿用原定工藝技術(shù)方案中富氧連續(xù)氣化方式，項目的投資利潤率僅 ％ ,凈現(xiàn)值為負(fù) ,已經(jīng)不具有經(jīng)濟(jì)可行性， 所 以可研報告決定不采 4 — 12 用富氧氣化工藝。 2）流化床氣化爐采用粉碎了的煤作為原料，用氧化劑（氧氣或空氣）來進(jìn)行床體流化，其溫度保持在 1000℃ 以下，以預(yù)防灰熔化后與爐床里的物 質(zhì)發(fā)生結(jié)聚。氧化劑的有限流量意味著大多數(shù)煤粒不會充分燃燒，而是收縮成碳素粒，被合成氣帶出氣化爐。這就需要大量的碳素粒循環(huán)，或被傳送到分離燃燒室中燃燒。在我國具有典型代表的有： 恩德煤氣化技術(shù)：恩德粉煤常壓氣化技術(shù)是在德國溫克勒粉煤常壓氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)發(fā)展形成的。在我國 已 有成功的工業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行裝置。 中科院山西煤化所 也 開發(fā)了先進(jìn)的灰熔聚流化床粉煤氣化，并實現(xiàn)了工業(yè)化裝置生產(chǎn)。 3） BGL 加壓熔渣氣化爐是固定床和氣流床相結(jié)合的工藝，其操作工藝和爐體結(jié)構(gòu)與魯奇爐相似，主要差別在于爐底排渣部分，通過調(diào)節(jié)供入燃燒區(qū) 蒸汽和氧氣的量來控制燃燒區(qū)的溫度，以實現(xiàn)液態(tài)排渣。氣化蒸汽消耗量與魯奇爐相比大大降低，同時提高了氣化溫度，減少了氣化產(chǎn)生的廢水量，減輕了環(huán)境保護(hù)負(fù)擔(dān)。當(dāng)使用煤的灰熔點(diǎn)較高時，則可以加入一定助熔劑，以確?；以鲃有?，使它能順利的從灰渣流到淬冷器中，被水淬冷成為粒狀燒結(jié)物，然后通過過灰渣的閉鎖斗排出氣化爐。 4）氣流床氣化爐屬第三代先進(jìn)的煤氣化技術(shù)，是最清潔，也是效率最高的煤氣化類型。粉煤在 12001700℃ 時被氧化，高溫保證了煤的完全氣化，煤中的礦物質(zhì)成為熔渣后離開氣化爐。氣流床所使用的煤種要比移動床和流化 床的范圍更廣泛。使用氧氣可以使氣化更有效，并可避免合成氣被氮?dú)庀♂專铣蓺獾臒嶂狄哺哂诳諝庋趸癄t所產(chǎn)生的合成氣的熱值。 目前以煤為原料生產(chǎn)合成氣的氣流床氣化工藝 具有典型代表的有： 德士古 (TGP)水煤漿加壓氣化工藝； 新型對置式多噴嘴 水煤漿加壓氣化 ； 殼牌（ SHELL）干粉煤加壓氣化工藝 （ SCGP） ； 德國未來能源公司的 GSP 干粉煤加壓氣化工藝； 國內(nèi)的多噴嘴對置粉煤加壓氣化技術(shù)； 先進(jìn)的煤氣化技術(shù)的工藝特點(diǎn) 1）德士古 (TGP)水煤漿加壓氣化 ： 水煤漿氣化可列為第三代煤氣化技術(shù)。該工藝采 用水煤漿進(jìn)料，制成 60～ 65% 4 — 13 濃度的水煤漿，在氣流床中加壓氣化，水煤漿和氧氣在高溫高壓下反應(yīng)生成合成氣，液態(tài)排渣。使用氣化壓力在 ～ ,氣化溫度在 1300～ 1400℃ ， CO+H2 達(dá)到80%。氣化過程對環(huán)境污染影響較小。 煤種適應(yīng)性廣年輕煙煤，粉煤皆可作原料，除褐煤、泥煤及熱值低于 22940kJ/kg煤以外，灰融點(diǎn)要求不超過 1350℃ （否則必須添加助熔劑），煤可磨性和成漿性好，制得煤漿濃度要高于 60%為宜。 德士古水煤漿氣化在上世紀(jì) 80 年代投入工業(yè)生產(chǎn)，中國已在渭河、魯南、上海焦化、淮南、黑龍江 浩良河化肥廠中石化金陵化肥等引進(jìn)該技術(shù) 。 由于本工程是采用的煤質(zhì)（白煤）灰熔點(diǎn)較高， 成漿性差， 不能作為 德士古水煤漿加壓氣化的 原料。因此本項目不宜采用水煤漿加壓氣化技術(shù)。 2）新型（對置式多噴嘴）水煤漿加壓氣化技術(shù)也是最先進(jìn)煤氣化技術(shù)之一。是在德士古水煤漿加壓氣化法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。該項目是被科技部列入了 ―九五 ‖國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項目，由華東理工大學(xué)、原魯南化肥廠（水煤漿工程國家中心的依托單位）、 XXXX 化學(xué)工程公司共同承擔(dān)開發(fā)完成。 新型（對置式多噴嘴）水煤漿加壓氣化技術(shù)在 2020 年 11 月在德州投入工業(yè)生產(chǎn) ；由于 和德士古水煤漿加壓氣化相同的原因， 本 項目不宜采用此技術(shù)。 3）殼牌干粉煤加壓氣化工藝 (SCGP) 殼牌干粉煤氣化是 Shell 公司開發(fā)的具有特色的第三代煤氣化工藝，于 1972 年開始在殼牌公司阿姆斯特丹研究院（ KSLA）進(jìn)行煤氣化研究， 1976 年應(yīng)用于一臺6t/d 煤氣化爐， 1978 年第一套中試裝置在德國漢堡郊區(qū)哈爾堡煉油廠建成并投入運(yùn)行日處理煤量 150 噸， 1987 年在美國休斯頓迪爾 帕克煉油廠建成日投煤量 250～ 400噸的示范裝置投產(chǎn)稱作 SCGP－ 1 示范裝置。 1993 年在荷蘭的德姆克勒 (Demkolec)電廠建成投煤量 2020 噸 /日的大型煤氣化裝置，用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，稱作 SCGP 工業(yè)生產(chǎn)裝置。裝置開