【正文】 幾種常見(jiàn)的凈化方法比較見(jiàn)表 442。運(yùn)行實(shí)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(wú)毒，對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。 NHD 法是我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的一種物理吸收新技術(shù)。該法在國(guó)內(nèi)大、中、小化肥廠已有采用，數(shù)量不多。 碳酸丙烯酯法為物理吸收法，溶劑再生時(shí)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。其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟、經(jīng)驗(yàn)豐富、溶劑來(lái)源廣、價(jià)格 較低、生產(chǎn)穩(wěn)妥可靠，缺點(diǎn)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(jī)使溶液閃蒸的節(jié)能技術(shù)，單級(jí)噴射器可使熱耗減少約 25%，多級(jí)噴射器的熱耗可節(jié)省 4 — 13 35%，總之化學(xué)吸收法能耗比物理吸收法要高得多。 脫碳工藝的選擇 目前國(guó)內(nèi)外脫碳方法很多，大致可分三類(lèi)：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。 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。其能耗低于除低溫甲醇洗之外的其它凈化方法。目前在黑龍江化工廠年產(chǎn) 18 萬(wàn)噸合成氨裝置、神木年產(chǎn) 20 萬(wàn)噸甲醇、金陵石化公司年產(chǎn) 30 萬(wàn)噸合成氨 3 萬(wàn)噸氫氣項(xiàng)目等 一大批大中型煤化工裝置上廣泛采用。一次變換使出氣CO≤ %，去除了以往流程的“冷熱病”，工藝簡(jiǎn)化，能耗降低。節(jié)省外加蒸汽用量，降低了能耗。 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。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。 無(wú)論從實(shí)際操作數(shù)據(jù)還是從理論計(jì)算分析，本設(shè)計(jì)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。 本設(shè)計(jì)中，中變溫度為 300480℃，低變溫度為 180220℃，設(shè)計(jì)壓力為(A)， 中變空速 Sv=1150h1；低壓空速 Sv=1500h1。 為解決這一問(wèn)題，國(guó) 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。 （ 3）中變串耐硫低變的可靠性和經(jīng)濟(jì)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。 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(zhǎng)。 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。變換氣中最終一氧化碳的含量低于 %(V)。變換甲烷化工段就是為解決這兩個(gè)問(wèn)題而設(shè)置的。 幾種主要反應(yīng)過(guò)程如下： 吸收反應(yīng)： H2S + Na2CO3 NaXX+NaHCO3 氧化析硫再生反應(yīng) NaXX+NaHCO3+2NaVO3 S↓ +Na2V2O5+Na2CO3+H2O 同時(shí) 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。 因此，本工程采用栲膠法工藝技術(shù)。 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。脫硫方法的比較見(jiàn)表 441。目前 在我國(guó)的中型氮肥廠中，對(duì)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。 凈化車(chē)間 凈化車(chē)間技術(shù)方案的選擇 凈化車(chē)間的主要任務(wù)是將造氣送來(lái)半水煤氣中的無(wú)用和有害雜質(zhì)去掉，向合成氨裝置輸送合格的氮?dú)錃?，本?chē)間包括低壓脫硫、變換甲烷化、 NHD 脫硫脫碳。 4 — 8 （ 1）爐膛面積： F== = （ 2）生產(chǎn)強(qiáng)度：?jiǎn)闻_(tái)產(chǎn)氣量 8000m3/h(標(biāo) )半水煤氣 8000/= m3(標(biāo) )/ （ 3）爐子臺(tái)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(tái)數(shù)計(jì)算為： 25 故選用：Φ 3300 煤氣發(fā)生爐 11 臺(tái)，開(kāi) 10 開(kāi) 1 備。冷卻水經(jīng)沉淀、降灰、冷卻等處理后再循環(huán)使用。經(jīng)沉降后的回水送往造氣循環(huán)水系統(tǒng)處理，以便再循環(huán)使用。 自煤氣發(fā)生爐爐底排出的灰渣，由渣車(chē)送至用戶(hù)。 來(lái)自空氣鼓風(fēng)機(jī)的空氣送入煤氣發(fā)生爐的底部，經(jīng)炭層燃燒后生成的吹風(fēng)氣由爐頂出來(lái)送入燃燒爐，將吹風(fēng)氣中 CO 和 H2燒掉，以回收熱量和提高燃燒室溫度， 造氣爐的吹風(fēng)氣與氫回收工段來(lái)的燃料氣一起在燃燒爐中燃燒，燃燒后的高溫氣體經(jīng)蒸汽過(guò)熱器進(jìn)入余熱鍋爐副產(chǎn) 的飽和水蒸氣，而后該氣體進(jìn)入廢熱鍋爐副產(chǎn) 的飽和水蒸氣供造氣使用，余熱鍋爐所產(chǎn)飽和水蒸氣經(jīng)蒸汽過(guò)熱器后供變換工段使用，從廢熱鍋爐出來(lái)的煙道氣進(jìn)入空氣預(yù)熱器加熱來(lái)自二次風(fēng) 機(jī)的空氣，在經(jīng)引風(fēng)機(jī)排入煙囪，預(yù)熱后的空氣送入燃燒爐。夾套鍋爐作用為防止產(chǎn)生掛爐現(xiàn)餒（灰渣粘在壁上）并回收部分熱量以產(chǎn)生 (表壓 )的低壓蒸汽。 上吹制氣與下吹制氣所產(chǎn)生的半水煤氣經(jīng)過(guò)氣柜，送至煤氣壓縮機(jī)。 4 — 7 煤氣化過(guò)程分六步循環(huán)，其制氣分為上吹制氣和下吹制氣，過(guò)程如下： 上吹制氣：蒸汽與加氮空氣混合后自爐底進(jìn)入，與碳反應(yīng)后生成的半水煤氣自上部爐口出來(lái)，經(jīng)燃燒室進(jìn)熱 管蒸汽發(fā)生器、洗氣箱，然后經(jīng)洗滌塔洗滌冷卻后送至常壓脫硫系統(tǒng)。 造氣車(chē)間工藝流程簡(jiǎn)述 原料煤經(jīng)破碎和篩分后，由皮帶運(yùn)輸機(jī)送至煤氣發(fā)生爐頂煤倉(cāng)里，由加料斗經(jīng)自動(dòng)加料機(jī)間斷定時(shí)加入固定層煤氣發(fā)生爐進(jìn)行氣化。 采用自動(dòng)加料機(jī)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)均勻加煤。 增加蒸汽預(yù)熱器，進(jìn)一步回收半水煤氣中的熱量，將煤氣發(fā)生爐所 需蒸汽加以預(yù)熱，提高制氣效率。對(duì)造氣車(chē)間擬采取以下措施： 根據(jù)（ 91）化規(guī)字第 7 號(hào)《中型合成氨廠 15 萬(wàn)噸 /年裝置技術(shù)方案討論會(huì)議紀(jì)要》的精神，將造氣吹風(fēng)氣廢鍋蒸汽壓力提高到 ，以滿足變換的需要。但需要大能力的空分裝置，投資增加。其缺點(diǎn)：空氣間歇?dú)饣ㄐ实?，蒸汽分解率?, 同時(shí)要向大氣中排出吹風(fēng)氣，若不進(jìn)行有效的回收則會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成污染。德士古水煤漿加壓氣化法、殼牌干粉煤加壓氣化法、魯奇法技術(shù)先進(jìn)且能耗低的煤氣化方法，但需使用氧氣，為制取氧氣必須設(shè)立空分裝置，致使投資大量費(fèi)用增加。造氣車(chē)間是合成氨生產(chǎn)的“龍頭”，其主要任務(wù)是制備合格的半水煤氣，以進(jìn)一步加工制得合成氨所需的氮?dú)浠旌蠚狻? 全廠 方塊流程圖和物料平衡 全廠 方塊流程圖見(jiàn) 圖 421，物料平衡見(jiàn)表 421。合成回路的馳放氣經(jīng)氫回收后返回氮?dú)錃鈮嚎s機(jī)，非滲透氣送入燃料 氣管網(wǎng)作為造氣用燃料。 （ 11）生產(chǎn)裝置控制全部集中在中央控制室由 DCS 自動(dòng)優(yōu)化調(diào)節(jié)，以最少的原材料、動(dòng)力投入，獲得最大產(chǎn)出。 （ 9）氨合成采用卡薩利合成技術(shù) ，軸徑向合成塔，合成壓力 。 （ 7） 原料氣壓縮機(jī)、 合成氣壓 縮機(jī) 、氨壓縮機(jī) 采用蒸汽透平驅(qū)動(dòng)的離心式壓縮機(jī)組，合成氣壓縮機(jī)同循環(huán)機(jī)合二為一 。 （ 5）變換氣凈化：采用先進(jìn)的 NHD 脫硫脫碳工藝。副產(chǎn)固體硫磺外售。 （ 2）煤氣壓縮機(jī)采用可靠的螺桿式機(jī)組。為了降低投資，充分利用本項(xiàng)目靠近原料產(chǎn)地的優(yōu)勢(shì)，考慮到本項(xiàng)目的具體情況，確定采用塊煤為本項(xiàng)目的原料用煤。 產(chǎn)品 粒狀尿素 3 — 2 氮含量 ≥ ％ (wt) 縮二脲含量 ≤ ％ (wt) 水 ≤ ％ (wt) 顆粒大小 1～ ≥ 97％ 游離氨 ≤ 100ppm 灰分 最大 10ppm Fe 最大 1ppm 數(shù)量 4 — 1 4 工藝技術(shù)方案 原料路線和工藝方案的確定 本工程地處我國(guó)的產(chǎn)煤大省山西，原料來(lái)原十分豐富，我國(guó)中小型化肥廠的原料煤大部分都是來(lái)自以山西。 3 — 1 3 產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 （ 1）合成氨： 600 噸 /日（中間產(chǎn)品），公稱(chēng)能力 18 萬(wàn)噸 /年 （ 2）尿素： 1052 噸 /日，公稱(chēng)能力 30 萬(wàn)噸 /年 年操作日 年操作 天數(shù)： 320 天 生產(chǎn)規(guī)模確定的原則和理由 18 萬(wàn)噸 /年合成氨， 30 萬(wàn)噸 /年尿素裝置是我國(guó)根據(jù)國(guó)內(nèi)外技術(shù)情況以及多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，確定的以煤為原料的中型化肥裝置經(jīng)濟(jì)規(guī)模，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)和能耗指標(biāo)都處于以煤為原料的中型化肥廠的先進(jìn)行列，各種設(shè)備基本上已單系列化，規(guī)格化。綜合各種因素，預(yù)計(jì)今后普通尿素出廠價(jià)在 1350~1450 元 /噸 左右，考慮到將來(lái)可能要將尿素銷(xiāo)往其他地區(qū)，為提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，在本工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中尿素的出廠價(jià)格定為 1200 元 /噸，可確保項(xiàng)目建成后經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)降至最小。同時(shí)還要受到國(guó)際市場(chǎng)價(jià)格的影響。制約因素很多，首先由于糧價(jià)過(guò)低，農(nóng)民種地賺不了錢(qián)，投入產(chǎn)出比不合理，農(nóng)民購(gòu)肥積極性不高。不論是出廠價(jià)、市場(chǎng)批發(fā)價(jià)還是零售價(jià)，不少地區(qū)都創(chuàng)了近幾年來(lái)的新高。 在 2021 年上半年中的大部分時(shí)間，從價(jià)格上看，除了大氮企業(yè)始終執(zhí)行 1650 元的國(guó)家限價(jià)外，大多數(shù)中小尿素企業(yè)的出廠價(jià)均在1700 元以上，最高的時(shí)候，部分企業(yè)出廠價(jià)甚至超過(guò)了 1900 元。 國(guó)內(nèi)尿素價(jià)格 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的尿素價(jià)格主要受?chē)?guó)家政策和糧食價(jià)格以及進(jìn)口量的影響， 1997 年以來(lái)，國(guó)內(nèi)尿素的市場(chǎng)價(jià)格見(jiàn)表 221 和國(guó)內(nèi)數(shù)字尿素廠平均生產(chǎn)成本表見(jiàn)表 222。 世界尿素價(jià)格主要受原材料價(jià)格（石油、天然氣）、供求關(guān)系、投資成本、國(guó)家地區(qū)政策影響。而 1999 年兩地區(qū)共進(jìn)口尿素 170萬(wàn) 噸 ，僅占當(dāng)年世界貿(mào)易量的 16%。 1993~1995 年，亞洲社會(huì)主義國(guó)家和西南亞國(guó)家這兩地區(qū)尿素進(jìn)口量急劇上升，此后又急劇下降。到 1999 年，尿素價(jià)格又回至較低的水平，此時(shí)尿素的平均離岸價(jià)只有 78 美元/噸 ，達(dá)到了 20 世紀(jì) 70 年代中期以來(lái)的歷史最低。 20 世紀(jì) 90 年代初期，化肥消費(fèi)量開(kāi)始下降，同期國(guó)際市場(chǎng)尿素價(jià)格下滑， 1993年價(jià)格降至較低水平，平均離岸價(jià)為 106 美元 /噸。 1974 年，由于第一次石油危機(jī)，使得原材料價(jià)格大幅度上揚(yáng)，尿素價(jià)格上升至 300 多美元 /噸 。 世界尿素價(jià)格狀況 世界尿素價(jià)格自 20 世紀(jì) 60 年代以來(lái)，變化幅度很大，西歐袋裝尿素的 FOB（到岸價(jià)格）曾一度達(dá)到 390 美元 /噸 ，創(chuàng)造了尿素價(jià)格歷史上的最高紀(jì)錄，而 70 年代也曾跌破 50 美元 /噸 。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，隨著前蘇聯(lián)地 區(qū)經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇以及中東、加勒比、印尼等地以出口為主的生產(chǎn)裝置的建成投產(chǎn)，預(yù)計(jì)液氨出口量會(huì)進(jìn)一步增加，價(jià)格一般會(huì)處在較低的水平。 美國(guó)海灣液氨價(jià)格變化基本上反映了國(guó)際市場(chǎng)的變化規(guī)律。近幾年國(guó)際液氨貿(mào)易很活躍，貿(mào)易量為 1300~1400 萬(wàn)噸 /年。由于我國(guó)合成氨生產(chǎn)與后加工裝置基本配套，商品量有限。因此，采用先進(jìn)的煤氣化技術(shù)（如德士古水煤漿氣化、 GSP 干粉煤氣化、殼牌粉煤氣化、魯奇碎煤氣化等），對(duì)原料路線進(jìn)行改造，利用當(dāng)?shù)氐臒熋夯蚍勖禾娲鸁o(wú)煙塊煤，是降低化肥生產(chǎn)成本有效途徑。 加入 WTO 后，無(wú)煙塊煤不會(huì)受?chē)?guó)際煤價(jià)的影響。 （ 2）煤炭 我國(guó)煤炭資源十分豐富，也是世界第一大 產(chǎn)煤國(guó)，從煤炭品種看，無(wú)煙煤占%，煙煤占 %，褐煤占 %。因油價(jià)太高，導(dǎo)致以輕油為原料和部分以重油為原料的生產(chǎn)企業(yè)發(fā)生嚴(yán)重虧損。 中國(guó)加入 WTO 對(duì)化肥原料供應(yīng)和化肥生產(chǎn)成本的影響 加入 WTO 后， 我國(guó)的化肥原料市場(chǎng)將隨之開(kāi)放，以重油、輕油、磷礦、液氨和硫磺為原料的生產(chǎn)企業(yè)將會(huì)受到一定影響；由于受無(wú)煙塊煤和焦炭資源、產(chǎn)地的限制，以塊煤、焦為原料的氮肥生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本正在受到?jīng)_擊。因此國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)廠家也沒(méi)有再降低尿素價(jià)格的可能。 國(guó)內(nèi)以天然氣為原料的尿素生產(chǎn)廠，長(zhǎng)期以來(lái)一直就因原料不足或者是原料價(jià)格太高在而開(kāi)工不足，造成尿素成本上升。我國(guó)進(jìn)口的尿素主要來(lái)自中東、北美和東歐。國(guó)際尿素市場(chǎng)其價(jià)格在 130～ 220美元 /噸之間波動(dòng)。從近年尿素市場(chǎng)的價(jià)格來(lái)看，基本上呈 4～ 5 年一次循環(huán)波動(dòng)，高時(shí)近 2021 元 /噸，低時(shí) 1100～ 1200元 /噸。 國(guó)內(nèi)尿素尚有缺口，再加上由于經(jīng)濟(jì)原因，有部分尿素停產(chǎn)改造，當(dāng)前尿素供求有 200~300 萬(wàn)噸的缺口需要進(jìn)口。同期經(jīng)濟(jì)作物面積迅速擴(kuò)大，而經(jīng)濟(jì)作物施用化肥比同面積糧