【導(dǎo)讀】認(rèn)真貫徹國家環(huán)保、消防、勞動安全等有關(guān)文件。最大限度地降低工程造價是工程自始至終貫穿的一條基本原則。本工程以山西hs縣出產(chǎn)的煤為原料，建設(shè)大化肥項目，充分利用了當(dāng)?shù)刎S富的煤。嚴(yán)格按節(jié)資低耗的原則進(jìn)行設(shè)計，努力提高經(jīng)濟效益。染及對職工健康的危害。yk集團(tuán)是國家重點特大型集團(tuán)，是全國100家現(xiàn)代企業(yè)制度和120家企業(yè)集團(tuán)試點企業(yè)，在境內(nèi)外同時成功上市的煤炭企業(yè)。全國首批轉(zhuǎn)機建制先進(jìn)企業(yè)稱號，被大公國際評估公司評估為“AAA”級信用企業(yè)?，F(xiàn)代企業(yè)制度設(shè)立，具有獨立法人地位的公司。公司代表yk集團(tuán)在山西作為投資主體，以煤為。以大氣環(huán)境為例，我國大氣污染屬煤煙型污染，主要污染物為煙塵、二氧化硫。20xx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。構(gòu)，面臨著人類環(huán)境保護(hù)要求的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。yk集團(tuán)作為我國最具實力的煤炭企業(yè)，早已。符合國家的產(chǎn)業(yè)政策和yk集團(tuán)的長遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略。就業(yè)，為當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定做出貢獻(xiàn)。

　　

【正文】 爐。 4 — 8 （ 1）爐膛面積： F==179。 = （ 2）生產(chǎn)強度：單臺產(chǎn)氣量 8000m3/h(標(biāo) )半水煤氣 8000/= m3(標(biāo) )/ （ 3）爐子臺數(shù)確定 生產(chǎn)能力按 25tNH3/h 半水煤氣消耗定額 (標(biāo) )/tNH3 設(shè)備臺數(shù)計算為： 25179。 故選用：Φ 3300 煤氣發(fā)生爐 11 臺，開 10 開 1 備 。 電除塵器 為滿足處理半水煤氣量 (濕氣 )83420m3(標(biāo) )/h 的要求選擇單臺處理氣量 28000m3(標(biāo) )/h 的濕式電濾器 3 臺。 凈化車間 凈化車間技術(shù)方案的選擇 凈化車間的主要任務(wù)是將造氣送來半水煤氣中的無用和有害雜質(zhì)去掉，向合成氨裝置輸送合格的氮氫氣，本車間包括低壓脫硫、變換甲烷化、 NHD 脫硫脫碳。 低壓脫硫、變換氣脫硫 低壓脫硫 低壓脫硫是凈化工序中粗脫硫。目前在我國的中型氮肥廠中，對半水煤氣及變換氣的脫硫方法大都采用濕法氧化再生 脫硫，其中應(yīng)用最為普遍的的 ADA 法和栲膠法。近年來新的脫硫方法不斷開發(fā)出來，新的栲膠工藝技術(shù)在煤頭造氣中型合成氨廠中應(yīng)用愈來愈廣。脫硫方法的比較見表 441。 幾種常用脫硫方法比較表 表 441 脫硫方法 名 稱 所用化學(xué)品 氣體凈化度 mg/m3(標(biāo) ) 硫磺 回收率 % 蒸汽消耗 kg/kgS 電耗 kW/kgS 操作情況 乙醇胺法 （ MEA） 乙醇胺 5 7080 231 在高 CO2 濃度下脫 H2S 腐蝕加重 常壓加壓 ADA 法 ADA、 Na2CO Na2VO3 等 540 9293 對無機硫吸收易堵 氨水催化法 NH4OH 對苯二酚 100 小合成氨廠使用，凈 化度差 栲膠法 Na2CO3 V2O5栲膠 540 8593 無硫堵，溶劑易得 由表 441 可知，乙醇胺法蒸發(fā)損失高，溶液消耗量大，蒸汽、電消耗指標(biāo)相對較高，對設(shè)備腐蝕較嚴(yán)重，溶液易發(fā)泡；氨水液相催化法氨耗大，脫硫效率低，硫磺不能回收，僅在小型氨廠使用； ADA 法脫硫效率高，吸收速度快，但容易造成析硫堵塔，阻塞管道，檢修工作量大。 栲膠法脫硫是在改良 ADA 法基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)和提高。該法利用醌型丹寧的轉(zhuǎn)化來傳遞氧使硫化物被氧化為元素硫，這種方法性能穩(wěn)定，凈化度高，原材料便宜易得，脫硫成本低，不易堵塔，硫磺回收率一般在 85%以上。 因此，本工程采用栲膠法工藝技術(shù)。 栲膠脫硫反應(yīng)原理及溶液組成如下： a、 反應(yīng)原理 所謂栲膠是麻櫟或栓皮櫟的果殼（即橡碗）經(jīng)浸提、濃縮、干燥所得的水解型丹寧萃取物，它含有鄰苯二酚結(jié)構(gòu)，在堿性液中很易被氧化為醌型結(jié)構(gòu)，這種醌型結(jié)構(gòu)又能被 H2S 還原為酚型結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到脫硫的目的。 幾種主要反應(yīng)過程如下： 吸 收反應(yīng)： H2S + Na2CO3 NaHS+NaHCO3 氧化析硫再生反應(yīng) NaHS+NaHCO3+2NaVO3 S↓ +Na2V2O5+Na2CO3+H2O 同時 Na2V2O5+TQ（醌態(tài)栲膠） 2NaVO3+THQ(酚態(tài)栲膠 ) 再生反應(yīng) 1/2O2+2THQ(酚態(tài)栲膠 ) 2TQ(醌態(tài)栲膠 )+H2O 4 — 10 b、溶液組成 總堿度 ~Na2CO3 7~12g/l NaHCO3 36~38g/l 栲膠 ~NaVO3 ~pH 值 ~ 變換甲烷化 變換工藝選擇 （ 1）在合成氨生產(chǎn)中，由于制取氫氣在生產(chǎn)成本中占的較大的比重，因此要盡可能獲得更多的氫氣。氣體中的一氧化碳對合成催化劑有嚴(yán)重的毒害，必須設(shè)法除凈。變換甲烷化工段就是為解決這兩個問題而設(shè)置的。本工程將來自原料氣壓縮機的半水煤氣中的一氧化碳與水蒸汽發(fā)生變換反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氫氣和二氧化碳。變換氣中最終一氧化碳的含量低于 %(V)。 來自脫碳 工段的凈化氣經(jīng)甲烷化反應(yīng)后，其含 CO 和 CO2 之和低于 10ppm，成為合格的合成氣，送往合成氣 (也稱為氮氫氣 )壓縮機。 變換反應(yīng)： CO+H2O=CO2+H2 △ HO=甲烷化主反應(yīng)： CO+3H2=CH4+H2O △ HO=CO2+4H2=CH4+2H2O △ HO=（ 2）一氧化碳變換：視原料和其它工序所采用的生產(chǎn)方法的不同而用不同的流程。隨著合成氨生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展及生產(chǎn)規(guī)模的增加，目前一氧化碳變換過程轉(zhuǎn)向加壓 下進(jìn)行，使其設(shè)備的尺寸減小，設(shè)備布置緊湊，轉(zhuǎn)化率高，投資費用減少。 以焦碳或煤為原料，傳統(tǒng)采用二次變換，兩次脫碳，“冷熱病”嚴(yán)重，設(shè)備較多，流程長。為了改變這種狀況，在本工程設(shè)計中采用近年來新開發(fā)的中變串耐硫低變流程，消除了“冷熱病”，簡化了流程，降低了消耗。 （ 3）中變串耐硫低變的可靠性和經(jīng)濟合理性 傳統(tǒng)使用的 Cu 系低變催化劑因受硫化物中毒而要求將中變氣進(jìn)一步脫硫，脫硫又采用濕法工藝，常溫操作；而中變反應(yīng)在 400℃左右，低變反應(yīng)在 200℃左右。因而需要先冷后熱，使流程復(fù)雜，設(shè)備多，能耗高。 為解決這 一問題，國外公司在七十年代便研制出 CoMo 為主體耐硫變換催化劑，廣泛用于高硫煤氣化流程和老廠改造。 1986 年上海化工研究院首先研制成功 B301 耐硫變換催化劑；1988 年湖北化學(xué)研究所研制的 B302Q 球形耐硫變換催化劑，經(jīng)國內(nèi)眾多化肥廠使用，證明催化劑的壽命可達(dá)到 5 年，而且實踐證明，使用耐硫變換催化劑與普通銅系不耐硫催化劑相比具有更高的活性。 本設(shè)計中，中變溫度為 300480℃，低變溫度為 180220℃，設(shè)計壓力為 (A)，中變空速 Sv=1150h1；低壓空速 Sv=1500h1。 `按 入口氣量計算，總 CO 變換率為： X 總 =（ ） 100/（ 100+） = 低變變換率： X 低 =（ ） 100/3（ 100+） = 計算低變出口平衡變換率 Xp=，則設(shè)計指標(biāo)僅為平衡變換率的 %。 無論從實際操作數(shù)據(jù)還是從理論計算分析，本設(shè)計所選用的工藝條件都是合理的，低變選用耐硫催化劑也是可靠的。 變換催化劑 本項目工藝方案因設(shè)有常壓脫硫工段，進(jìn)變換的半水煤氣含硫低，因此需要先采用常規(guī)FeCr 系不耐硫中變，此種催化劑使用壽命長，價格低，對整體工程有利。 中變出口氣總硫含量≈ 150mg/m3(標(biāo) )，普通的低變催化劑將受到硫中毒，不能采用，而選用B302Q 耐硫低變催化劑，既能適應(yīng)氣體中的硫化物不受中毒影響，又可串聯(lián)提高 CO 變換率，減少中壓蒸汽的消耗。 由于耐硫低變催化劑的采用，工藝過程不用先降溫脫硫，而是直接串聯(lián)耐硫低變，流程簡化，設(shè)備減少，去除“冷熱病”，能耗下降。 飽和熱水塔流程的選用 在變換系統(tǒng)中，回收反應(yīng)熱，如用廢熱鍋爐產(chǎn)生中壓蒸汽，這樣換熱溫差大，熱回收率 低。 采用飽和熱水塔回收反應(yīng)熱，半水煤氣在飽和塔中與來自熱水塔的熱水逆流接觸進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱，使半水煤氣的熱焓量和濕含量提高，提高了變換氣中 H2O/干氣的比值；利用熱水塔，回收變換氣的熱量，提高熱水溫度，以達(dá)到回收熱量的目的。節(jié)省外加蒸汽用量，降低了能耗。 綜上所述，本設(shè)計采用飽和一熱水塔，中變串耐硫低變流程。一次變換使出氣 CO≤ %，去除了以往流程的“冷熱病”，工藝簡化，能耗降低。 NHD 脫硫脫碳 南化公司研究院于 1984 年開發(fā) NHD 脫硫脫碳凈化工藝， 88 年南化公司研究院與 yyy 公司共同開發(fā)了年產(chǎn) 8 萬噸合成氨 NHD 脫硫脫碳基礎(chǔ)設(shè)計。目前在黑龍江化工廠年產(chǎn) 18 萬噸合成氨裝置、神木年產(chǎn) 20 萬噸甲醇、金陵石化公司年產(chǎn) 30 萬噸合成氨 3 萬噸氫氣項目等一大批大中型煤化工裝置上廣泛采用。本技術(shù)相當(dāng)于 Selexol 法、為純物理吸收，吸收能力大、溶劑無毒，特別適合于脫除高 CO2 分壓的變換氣中的 CO2 氣體，而且對于 H2S 有選擇性吸收性能。其能耗低于除低溫甲醇洗之外的其它凈化方法。 NHD 脫硫 脫硫吸收塔進(jìn)塔溶液為純 NHD 溶劑，選用 25℃常溫操作，同低溫甲醇洗在 50℃低 溫下操作相比，無論從冷凍功耗還是低溫設(shè)備材料和制造上都比較有利，這正是該法不同于其它冷法脫硫的優(yōu)點，并且常溫下 NHD 溶劑正氣壓很低，揮發(fā)損失極小。 脫硫富液采用水蒸汽汽提，可以使溶劑再生非常徹底，也避免了富液中 H2S 產(chǎn)生析硫現(xiàn)象。再生放空的尾氣送至低壓脫硫系統(tǒng)的尾氣吸收塔。 脫碳工藝的選擇 目前國內(nèi)外脫碳方法很多，大致可分三類：化學(xué)吸收法如熱鉀堿法；物理吸收法如低溫甲醇洗法、碳酸丙烯脂法、 Selexel、 NHD 法等；物理化學(xué)吸收法如活化甲基二乙醇胺法， MDEA法等。 熱鉀堿法 或改良熱鉀堿法脫二氧化碳工藝是指使用的溶液為熱碳酸鉀溶液，但溶液中添加不同的活化劑，加快碳酸鉀溶液吸收二氧化碳與再生的速度，凈化度較高。其優(yōu)點是技術(shù)成熟、經(jīng)驗豐富、溶劑來源廣、價格較低、生產(chǎn)穩(wěn)妥可靠，缺點是溶液吸收能力受堿液濃度限制，不隨氣相中二氧化碳分壓變化，再生能耗高，耗熱量達(dá) 1200kcal/m3(標(biāo) )CO2 左右，改良 Benfeild法推出用蒸汽噴射器或蒸汽壓縮機使溶液閃蒸的節(jié)能技術(shù)，單級噴射器可使熱耗減少約 25%，多級噴射器的熱耗可節(jié)省 35%，總之化學(xué)吸收法能耗比物理吸收法要高得多。 低溫甲醇洗 法屬于物理吸收，在低溫（ 50~60℃）下，該法具有吸收能力大，溶液循環(huán)量小，再生耗熱少，凈化度高，能綜合脫除氣體中多種酸性組分，溶劑不起泡，不腐蝕設(shè)備，但溶劑本身有毒，設(shè)備需用耐低溫材料較難解決，耗冷量大，流程復(fù)雜，中小規(guī)模的氨廠不宜采用。 碳酸丙烯酯法為物理吸收法，溶劑再生時不耗熱量，但據(jù)現(xiàn)已投產(chǎn)的數(shù)家小尿素廠反映，凈化氣中二氧化碳凈化度不佳，必須配置中壓氨洗造成氨耗高，能耗大。 MDEA 法是于 70 年代初由德國 BASF 公司開發(fā)的一種高效低能耗脫二氧化碳的新工藝，80 年代中期，由南化公司化工研究院開 發(fā)，該方法介于物理和化學(xué)吸收之間，凈化度高，CO2%，再生氣中二氧化碳純度 %，所用溶劑 N甲苯二乙醇胺溶液本身對設(shè)備無腐蝕，除溫度較高的部位可考慮用不銹鋼外，其它都可以用碳鋼。該法在國內(nèi)大、中、小化肥廠已有采用，數(shù)量不多。 Selexol 法為常溫物理吸收法，溶劑可選擇性脫硫、脫碳，操作溫度 5~10℃，脫硫為常溫，不需要特殊的低溫鋼，因此該法已是人們研究的中心課題，國外已有許多工廠使用。 NHD 法是我國自行開發(fā)的一種物理吸收新技術(shù)。 1985 首先由南化公司研究院與 yyy 公司（化工部第一設(shè) 計院）合作開發(fā)開發(fā)了第一套 NHD 凈化的工業(yè)裝置。運行實踐表明，該方法具有不需要蒸汽再生，能耗低，吸收能力大，凈化度高，溶劑無毒，對設(shè)備無腐蝕等優(yōu)點。 NHD 溶劑的制備國內(nèi)已在河北蒿城溶劑廠和魯南化肥廠溶劑車間分別建成 600 噸 /年和300 噸 /年能力的 NHD 生產(chǎn)裝置，溶劑易得。 幾種常見的凈化方法比較見表 442。 幾 種 凈 化 方 法 比 較 表 表 442 凈化方法 生產(chǎn) 規(guī)模 原料 凈 化 氣 溶液成份 再生方法 電耗 蒸汽 水 冷量 溶劑耗 總能耗 H2S CO2 度 /tNH3 t/tNH3 t/tNH3 kg/tNH3 栲膠脫硫 48t/d 煤 3ppm % Na2CO3 V2O5 栲脫K2CO3DEA 多級閃蒸蒸汽再生 脫 S: 脫 C:48 合計： 脫 S: 脫 C: 合計 : 脫 S:脫 C:115 合計 : 脫 S: 脫 C: 合計 :179。106 kcal/tNH3 NHD 脫硫脫碳 48t/d 煤 % NHD 空氣氣提 脫 S: 脫 C: 合計 : 脫 S: 脫 C:0 脫 S: 脫 C: 合計 : 179。106 kcaL/tNH3 脫 S: 脫 C: 合計 : 脫 S: 脫 C: 合計 :179。106 kcal/tNH3 Selexol 500 t/d 渣油 1ppm % PEC 閃蒸 +氣提 合計 :48 合計 :50 179。106 kcal/tNH3 合計 :H3 低溫甲醇洗+液氮洗 1000 t/d 煤 20ppm 甲醇 閃蒸 +氣提 合計 :25 合計 : 合計 : GJ/tNH3 ( 液N2:9.12 m3( 標(biāo) )/tNH3) 179。 106 kcal/tNH3) MDEA 1000 t/d 天然氣 MDEA 水 閃蒸 +氣提蒸汽