【正文】 因此，本工程對(duì)水溶液全循環(huán)工藝裝置的節(jié)能降耗改造也應(yīng)從提高轉(zhuǎn)化率、減少系統(tǒng)循環(huán)量、降低蒸汽消耗、減少尾氣和廢液中氨和尿素的排放等方面來考慮。在重視能源消耗和郴州橋氮化工有限責(zé)任公司 20 萬噸 /年尿素技改工程 可行性研究報(bào)告 34 環(huán)境保護(hù)的今天，選擇一種工藝成熟、能耗相對(duì)較低、原有設(shè)備利用較多、投資省、主要設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的工藝，是我國(guó)尿素生產(chǎn)企業(yè)的共同愿望，也是社會(huì)的要求。 新增主要設(shè)備一覽表 表 411 序號(hào) 設(shè)備名稱 規(guī)格及型號(hào) 數(shù)量 單位 重量 備注 1 冰機(jī) LG25Ⅲ HA 臺(tái) 2 500kw 2 液氨球罐 VN400m3 臺(tái) 1 尿素裝置 我國(guó)現(xiàn)有 190 多套水溶液全循環(huán)尿素工藝的尿素生產(chǎn)裝置，這種工藝具有技術(shù)成熟、高壓設(shè)備少、設(shè)備能國(guó)內(nèi)制造、投資相對(duì)較低等特點(diǎn)。 合成工段生產(chǎn)的液氨送入液氨貯罐貯存。經(jīng)過壓縮后呈過熱狀態(tài)的氣氨通過氨冷凝器被冷凝而液化。 表 49 醇烴化裝置主要工藝設(shè)備一覽表 序號(hào) 名 稱 規(guī)格型號(hào) 數(shù)量 材料 備 注 1 甲醇化塔 DN1000 H=16000 2 臺(tái) 碳鋼 2 甲醇化預(yù)熱器 DN600 H=8000 2 臺(tái) 碳鋼 利舊設(shè)備改 3 甲醇化水冷器 DN1200 L=6000 F=180 m2 2 臺(tái) 碳鋼 4 甲醇化循環(huán)機(jī) 4 m3/min 2 臺(tái) 5 醇化油分離器 DN800 H=6000 1 臺(tái) 碳鋼 利舊設(shè)備改 6 烴化塔 DN1000 H=16000 1 臺(tái) 碳鋼 7 烴化預(yù)熱器 DN600 H=8000 1 臺(tái) 碳鋼 利舊設(shè)備改 8 烴化水冷器 DN1000 L=6000 1 臺(tái) 碳鋼 郴州橋氮化工有限責(zé)任公司 20 萬噸 /年尿素技改工程 可行性研究報(bào)告 32 9 烴化氨冷器 DN1000 L=6000 1 臺(tái) 碳鋼 10 甲醇分離器 DN800 H=5000 2 臺(tái) 碳鋼 11 烴化分離器 DN700 H=6000 1 臺(tái) 碳鋼 利舊設(shè)備改 合成工段 公司現(xiàn)有兩套合成設(shè)備，一套 為 DN1000 氨合成塔配套 DN700 分離系統(tǒng)，本次工程可以利用，成為 1＃合成系統(tǒng)，原碳系合成系統(tǒng)（ DN800），可以利用其部分設(shè)備改造成醇烴化工藝的設(shè)備，新上一套 DN1200 合成系統(tǒng)成為 2＃氨合成系統(tǒng)。 醇烴化工藝流程簡(jiǎn)述 的脫碳?xì)饨?jīng)油分離器后，通過醇化預(yù)熱器，提溫至 160~180℃ ，進(jìn)入醇化塔，經(jīng)塔內(nèi)換熱器加熱至 210~230℃ ，醇化反應(yīng)后氣體升至 250℃左右，再進(jìn)醇化預(yù)熱器與原料氣換熱降溫后進(jìn)醇化水冷器，進(jìn)一步降溫至40℃ ，進(jìn)入醇分離器，醇分后，（ CO+CO2）降至 ~%；醇后氣經(jīng)烴化預(yù)熱器，從烴化塔下部進(jìn)入下部換熱器提溫至 220~240℃ ，經(jīng)下部換熱器與醇后氣體換熱降溫出烴化塔，此時(shí)（ CO+CO2）降至 10ppm 以下，烴后氣經(jīng)烴化預(yù)熱器、烴化水冷器、烴化氨冷器 ，降溫到 5~8℃ 左右，進(jìn)入分離器，分離水、液態(tài)烴等物后送入氨合成系統(tǒng)。 醇烴化與銅洗消耗比較表 表 48 項(xiàng)目名稱 單價(jià) 銅 洗 醇 烴 化 備注 噸氨消耗 運(yùn)行費(fèi) /元 噸氨消耗 運(yùn)行費(fèi) /元 自用氨 8kg 12 0 電解銅 22 0 冰醋酸 5 0 蒸 汽 350 28 0 電 循環(huán)水 25t 烴化觸媒 20 0 醇化觸媒 35 0 合計(jì) 從上表可以看出： 醇烴化工藝比銅洗法噸氨消耗成本下降 元 /噸氨。 醇烴化精制流程與傳統(tǒng)的銅洗流程和深度變換 —甲烷化流程比較有明顯的優(yōu)勢(shì)：原料氣精度高、操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、消耗低、工作環(huán)境清潔。醇氨比可以在 1： 3 至 1： 20 之間調(diào)節(jié)，裝置操作靈活性大大提高，烴后氣體CO+CO2≤10ppm。 主要設(shè)備一覽表 表 47 主要 數(shù)量 單重 總重材料 臺(tái) 噸 噸吸附塔 DN2 200 20 16M nR 25 8. 45 211 . 3吸附塔 DN2 000 18 16M nR 15 6. 94 104 . 1水分 DN2 600 22 16M nR 1 7. 5 7. 50緩沖罐 DN2 600 8 16M nR 1 6. 4 6. 40緩沖罐 DN2 400 8 16M nR 2 17. 52緩沖罐 DN2 600 8 16M nR 1 10. 3 10. 3緩沖罐 DN3 800 12 16M nR 1 22. 5 22. 5名 稱 規(guī) 格 凈化 本公司原有凈化裝置分別為雙甲工藝和銅洗工 藝各一套，能力不能滿足擴(kuò)建后的需要，本次改造基本思路是雙甲工藝裝置不變，成為 1＃系統(tǒng)，新上郴州橋氮化工有限責(zé)任公司 20 萬噸 /年尿素技改工程 可行性研究報(bào)告 30 醇烴化精制工藝的凈化系統(tǒng)一套，成為 2＃系統(tǒng)?；厥盏臍怏w分兩部分，第一部分為順放氣體；第二部分為逆放氣體。 （ 4）本方案特點(diǎn) 由于本脫碳工藝技術(shù)方案采用目前最先進(jìn)的變壓吸附脫碳技術(shù)，提純段吸附塔采用了恰當(dāng)?shù)墓に嚥襟E，使得提純段吸附劑靠自然解吸和利用二段氣吹掃，從而使整個(gè)裝置不需要?jiǎng)恿υO(shè)備。 凈化段采用 13 臺(tái)吸附塔多次均壓工藝流程，當(dāng)提純裝置出口中間氣通過凈化段吸附劑時(shí)，二氧化碳被吸附，出凈化段的合格凈化氣去下一工段。 2）．當(dāng)吸 附床層達(dá)到飽和，吸附劑需要再生時(shí)，在提純段和凈化段均采用吹掃再生的方法，取代了過去用真空降壓解吸再生，整套裝置運(yùn)行設(shè)備僅有驅(qū)動(dòng)程控閥門的液壓油泵（ 22KW/h 臺(tái)），既節(jié)省真空設(shè)備投資，又大幅降低裝置電耗，降低裝置運(yùn)行成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。 裝置流程簡(jiǎn)述 變壓吸附脫碳裝置采用兩段變壓吸附工藝，通常稱為提純段和凈化段。h 計(jì)。 ② 循環(huán)水單價(jià)按 元 /t 計(jì)。由于變壓吸附技術(shù)投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、產(chǎn)品純度高、操作簡(jiǎn)單、靈活、環(huán)境污染小、原料氣源適應(yīng)范圍寬，因此，進(jìn)入 70 年代后，這項(xiàng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于石油化工、冶金、輕工及環(huán)保等領(lǐng)域。 1942 年德國(guó)發(fā)表了第一篇無熱吸附凈化空氣的專利文獻(xiàn)。以乙醇胺類作吸收劑的方法有ＭＥＡ 法（一乙醇胺）、ＤＥＡ 法（二乙醇胺）及 ＭＤＥＡ（Ｎ－甲基二乙醇胺）法等。目前工業(yè)中廣泛采用熱碳酸鉀法和醇胺法這兩種化學(xué)吸收法。物理吸收法由于CO2 在溶劑中的溶解服從亨利定律，因此僅適用于 CO2 分壓較高的條件。目前，工業(yè)上常用的物理吸收法有 Fluor 法、 Rectisol 法、 Selexol 法等，南 京化學(xué)工業(yè)公司（集團(tuán)）研究院于 80 年代初開發(fā)成功一種較為先進(jìn)的脫碳技術(shù) ——NHD法，它與國(guó)外的 Selexol 工藝類似，只是二者所用溶劑的組成不同。在整個(gè)吸收過程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因而消耗的能量要郴州橋氮化工有限責(zé)任公司 20 萬噸 /年尿素技改工程 可行性研究報(bào)告 26 比化學(xué)吸收法要少，通常物理吸收法中吸收劑吸收二氧化碳的能力隨著壓力增加和溫度降低而增大，反之則減小。 本次技術(shù)改造，需要新增 8 萬噸 /年合成氨能力的脫碳裝置，現(xiàn)就脫碳裝置工藝方案的確定情況介紹如下： 目前脫碳方法可以大致分為溶劑吸收法和變壓吸附法兩大類 1）溶劑吸收法脫碳 溶劑吸收法是傳統(tǒng)的脫碳方法，分為物理吸收法和化學(xué)吸收法，在我國(guó)，吸收法 已在合成氨廠變換氣脫碳工藝中廣泛使用。 表 46 變換工段主要工藝設(shè)備一覽表 序號(hào) 名 稱 規(guī)格型號(hào) 數(shù)量 材料 備 注 1 中變爐 DN420012970，內(nèi)裝 B112中變觸媒 48m3 1 臺(tái) 碳鋼 2 低變爐 DN400013920 低變觸媒 28m3 1 臺(tái) 碳鋼 3 主熱交換器 DN160011100，列管式 換熱面積： 480m2 1 臺(tái) 不銹鋼 4 一段冷卻器 DN13006773，管殼式 換熱面積： 80m2 1 臺(tái) 不銹鋼 碳鋼 5 二段冷卻器 DN13006773，管殼式 1 臺(tái) 不銹鋼 郴州橋氮化工有限責(zé)任公司 20 萬噸 /年尿素技改工程 可行性研究報(bào)告 25 換熱面積： 100m2 碳鋼 6 一水加熱器 DN13008674，管殼式 換熱面積： 200m2 1 臺(tái) 不銹鋼 碳鋼 7 二水加熱器 DN130010575，管殼式 換熱面積： 158m2 1 臺(tái) 不銹鋼 碳鋼 8 變換氣冷卻器 DN130010575，管殼式 換熱面積： 260m2 1 臺(tái) 不銹鋼 碳鋼 9 飽和熱水塔 DN20212200 1 臺(tái) 碳鋼 10 熱水泵 Q=190~200 m3/h 1 臺(tái) 11 冷凝水泵 Q=100m3/h 1 臺(tái) 脫碳 概述 郴州橋氮化工有限責(zé)任公司有一套 6 萬噸 /年合成氨能力的碳丙脫碳裝置，運(yùn)行良好。 郴州橋氮化工有限責(zé)任公司 20 萬噸 /年尿素技改工程 可行性研究報(bào)告 24 公司現(xiàn)有兩套變換裝置，能力滿足不了本工程的需要，考慮將現(xiàn)有裝置整合成為一套 滿足 年產(chǎn) 5 萬噸合成氨能力的 1＃裝置，新上一套年產(chǎn) 8 萬噸的中中低低變換工藝裝置。但全低變工藝對(duì)原料氣、水和蒸汽的品質(zhì)要求高，管理水平也要相應(yīng)跟上，因此許多廠家由于種種原因付出了不小的代價(jià)，主要是觸媒壽命大大縮短，而低變觸媒價(jià)格昂貴，因而影響了經(jīng)濟(jì)效益。 新增主要設(shè)備一覽表 表 45 序號(hào) 設(shè)備名稱 規(guī)格及型號(hào) 數(shù)量 單位 重量 備注 1 壓縮機(jī) 6M32185/314 3 臺(tái) 3100kw CO 變換 目前國(guó)內(nèi)中小氮肥廠變換工藝大致有中溫變換、中串低、全低變、中低變幾種，其中全中變及中串低因蒸汽消耗高或流程長(zhǎng)等原因已逐步淘汰。公司另有 型氫氮壓縮機(jī)14 臺(tái)，這種壓縮機(jī)生產(chǎn)能力小，設(shè)備陳舊，能耗高，與 大機(jī)并機(jī)困難，因此是早該淘汰的機(jī)型。 新增主要設(shè)備一覽表 表 43 序號(hào) 設(shè)備名稱 規(guī)格及型號(hào) 數(shù)量 單位 重量 備注 1 燃燒爐 DN6200/DN5500 1 臺(tái) 2 余熱鍋爐 3 空氣預(yù)熱器 1600m2 1 臺(tái) 4 引風(fēng)機(jī) Y473NO16D 1 臺(tái) 132KW 5 空氣鼓風(fēng)機(jī) 2 臺(tái) 110KW 脫硫 郴州橋氮化工有限責(zé)任公司原有兩套半水煤氣脫硫裝置，大部分設(shè)備偏小，能力沒有辦法擴(kuò)大，現(xiàn)考慮用原來兩臺(tái) DN2800 碳化塔改造做 1＃系統(tǒng)的脫硫塔和冷卻清洗塔，以此為基礎(chǔ)，組成 1＃脫硫系統(tǒng)，同時(shí)新上 2＃脫硫系統(tǒng)，工藝流程不 變，可以考慮同時(shí)采用栲膠脫硫工藝。 吹風(fēng)氣回收流程簡(jiǎn)述 由造氣送來的吹風(fēng)氣，與兩氣回收來的廢氣分別送入中燃式燃燒爐燃燒后，獲得的高溫?zé)煔庵苯舆M(jìn)入余熱鍋爐。 2＃（上造氣）新增 DN2650 煤氣爐 4 臺(tái)套，顯熱回收、鼓風(fēng)機(jī)相應(yīng)改造。 本次工程造氣部分須作相應(yīng)改造， 1＃（下造氣）新增煤氣爐 DN2400一臺(tái)套；新增顯熱回收器及洗氣塔 3 套，每四臺(tái)造氣爐共用一套，半水煤氣經(jīng)過旋風(fēng)除塵后，進(jìn)顯熱回收器回收熱量，副產(chǎn)蒸汽及過熱蒸汽，然后經(jīng)過洗氣塔冷卻降溫，入氣柜。主要流程為：吹風(fēng)氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器除塵郴州橋氮化工有限責(zé)任公司 20 萬噸 /年尿素技改工程 可行性研究報(bào)告 20 后進(jìn)吹風(fēng)氣余熱回收裝置副產(chǎn)蒸汽后放空；半水煤氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器除塵后進(jìn)洗氣塔降溫除塵后進(jìn)氣柜?；玖鞒虨楣潭▽用簹鉅t間歇造氣；栲膠法半水煤氣脫硫；往復(fù)式氫氮?dú)鈮嚎s 機(jī)加壓；壓縮機(jī)二段出口去變換，變換氣濕法（栲膠法）脫硫、壓縮機(jī)三段出口去碳丙脫碳（ 1＃）、變壓吸附脫碳（ 2＃）；壓縮機(jī)五段出口去雙甲（ 1＃）、醇烴化（ 2＃）；壓縮機(jī)六段出口去合成 ，最后得到的氨。 本工程為填平補(bǔ)齊工程，合成氨仍采用原有工藝路線。 郴州橋氮化工有限責(zé)任公司 20 萬噸 /年尿素技改工程 可行性研究報(bào)告 15 3 生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案 產(chǎn)品方案 表 31 序號(hào) 項(xiàng) 目 單 位 現(xiàn) 有 生產(chǎn)能力 本工程增加 生產(chǎn)能 力 建成后 總生產(chǎn)能力 1 合成氨 104t/a 8 5 13 2 尿