【正文】 二氧化碳?jí)嚎s機(jī)是四?？諝饬坑煽諝鈮嚎s機(jī)出口調(diào)節(jié)閥控制。 為防止尿素生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備腐蝕，采用了空氣防腐法，脫氫工序脫氫反應(yīng)所需的氧量也一并由防腐空氣補(bǔ)入。 注（ 1） MPa(絕 )— 表示絕壓， MPa— 表示表壓。經(jīng)高壓氨加熱器用蒸汽冷凝液把液氨加熱到約 70℃，將液氨送入高壓噴射器，流量可以從高壓液氨泵入口的流量記錄儀上讀得。液氨進(jìn)入液氨過濾器，除去液氨中夾帶的固體雜質(zhì)和油類，然后進(jìn)入高壓液氨泵。 (3) 設(shè)置引風(fēng)機(jī)，使整個(gè)系統(tǒng)在微負(fù)壓下運(yùn)行，降低了吹風(fēng)系統(tǒng)的阻力，可提高造氣的單爐發(fā)氣量。 該流程具有以下特點(diǎn)： (1) 吹風(fēng)氣經(jīng)旋風(fēng)除塵后入燃燒爐內(nèi)燃燒，降低了粉塵含量，避免了高溫下粉塵在爐內(nèi)磚層熔融粘結(jié)及高溫?zé)煔鈱?duì)換熱設(shè)備的沖 刷磨損，可延長(zhǎng)裝置的運(yùn)行周期。煙氣進(jìn)入余熱鍋爐的省煤器和第一空氣預(yù)熱器回收熱量后溫度降至約150 ℃ ，經(jīng)引風(fēng)機(jī)送煙囪放空。 吹風(fēng)氣回收工段 來自造氣工段的吹風(fēng)氣經(jīng)旋風(fēng)除塵器 ,經(jīng)噴燃器與來自第二空氣預(yù)熱器的熱空氣混合 ,進(jìn)入燃燒爐上部燃燒；助燃?xì)饨?jīng)止逆水封再通過分離器分離水分后，與第一空氣預(yù)熱器來的空氣混合，在燃燒爐上部燃燒。精甲醇是沸點(diǎn)采出，采出液經(jīng)精甲醇冷卻器把溫度降至常溫送入精甲醇貯槽，再由精甲醇泵送入甲醇罐區(qū)貯存。到達(dá)塔頂時(shí)出氣溫度基本上接近純甲醇的沸點(diǎn) ～ 65℃。預(yù)后甲醇進(jìn)入主塔的高度可根據(jù)主塔入料溫度組分的沸點(diǎn)，主塔采出精甲醇的質(zhì)量和塔底殘液中含醇量進(jìn)行調(diào)節(jié)、選擇，通常主塔入料位置在從塔底向上的第 9至 17 層塔板之間。從塔頂流下接近沸點(diǎn)的回流液與由塔底蒸發(fā)向上的甲醇及其他 的組分蒸汽在塔內(nèi)逆流相遇，進(jìn)行質(zhì)和熱的交換。甲醇及其他組分的蒸汽由塔頂蒸出后，在預(yù)塔冷凝器內(nèi)用冷卻水使部分蒸汽冷凝。具體流程如下： 粗甲醇經(jīng)粗甲醇預(yù)熱器與預(yù)塔底加熱蒸汽冷凝水換熱，使粗甲醇溫度提高到 70℃左右，約在高度為三分之二的位置進(jìn)入預(yù)塔。 甲醇精餾工段 聯(lián)醇工段合成的粗甲醇 ()由粗甲醇罐區(qū)來送至粗甲醇預(yù)熱器 ,在其輸送管線上，經(jīng)計(jì)量注入濃度為 2%的氫氧化鈉溶液，以中和合成反應(yīng)中生成的以甲酸為主的有機(jī)酸，控制加堿后的粗甲醇PH 值在 8 左右。 氨回收 由于合成放空氣及氨貯槽馳放氣中均含有氨，不能外排，提氫也需先經(jīng)洗氨后才能進(jìn)入變壓吸附裝置，為了使變壓吸附系統(tǒng)的操作壓力有較寬的選擇余地，本項(xiàng)目將新老系統(tǒng)的合成放空氣及氨貯槽馳放氣分別進(jìn)行回收。放空氣送到提氫系統(tǒng)。 一條冷激氣來自于合成塔 一出氣體（～ 90℃） 塔前、塔后、補(bǔ)充氣以及循環(huán)機(jī)各設(shè)有放空。然后進(jìn)入塔前換熱器加熱二進(jìn)氣體，出塔前換熱器的熱氣體（～ 85℃）進(jìn)入水冷器，溫度降到～ 35℃進(jìn)氨分離器進(jìn)行一級(jí)分氨，～ 38%的產(chǎn)品氨被分離下來，一級(jí)分氨后的氣體進(jìn)冷交換器的管外換熱，換熱后進(jìn)一級(jí)氨冷器，溫度降到～ 0℃，再進(jìn)二級(jí)氨冷器，溫度降到～ 7℃進(jìn)冷交換器的下部進(jìn)行二級(jí)分氨，～ 62%的產(chǎn)品氨被分離下來，然后進(jìn)冷交換 42 器管內(nèi)換熱，回收冷量 ,氣體溫度升到～ 23℃進(jìn)循環(huán)機(jī)加壓，經(jīng)循環(huán)機(jī)油水分離器分離油后入塔反應(yīng)。 來自高壓醇化系統(tǒng)的氣體進(jìn)入高壓烷化塔前換熱器換熱，溫度升到～ 180℃后，由提溫?fù)Q熱器將溫度 升到～ 260℃進(jìn)入高壓烷化塔催化劑床層反應(yīng)，將氣體中～ 200PPm 的 CO、 CO２ 轉(zhuǎn)化為 H2O 和 CH4，反應(yīng)后的氣體由高壓烷化塔的二次出口出來進(jìn)入塔前換熱的管內(nèi)換熱，溫度降到～ 60℃進(jìn)水冷器，出水冷器的～ 30℃氣體進(jìn)入水分離器，將生成的水分離下來，出水分離器的氣體去氨合成系統(tǒng)。 精脫硫 來自脫碳凈化氣進(jìn)入第一精脫硫槽脫去無機(jī)硫后，進(jìn)入第二精脫硫槽脫去有機(jī)硫，進(jìn)入第三精脫硫槽脫除雜質(zhì)，使精脫硫后的凈化氣總硫含量≤ ，合格的凈化氣送至壓縮工段。吹掃結(jié) 束后，利用凈化系統(tǒng)均壓氣和產(chǎn)品氣對(duì)床層逆向升壓至接近吸附壓力，吸附床便開始進(jìn)入下一個(gè)吸附循環(huán)過程。然后通過順放從吸附塔上端將氣體排入處于吹掃狀態(tài)的吸附塔，吹掃氣進(jìn)入緩沖罐，作為提純段二段加以回收。 40 （ 2）凈化系統(tǒng) 從提純段來的壓力為 ，溫度小于 45℃的中間氣進(jìn)入凈化吸附塔組中處于吸附步驟的三個(gè)塔，由下而上通 過床層，出塔凈化氣送入壓縮機(jī)。逆放結(jié)束后，利用凈化裝置吸附塔逆放氣通過吹掃緩沖罐解吸吸附劑上殘留的吸附雜質(zhì)，使吸附劑得到再生，吹掃氣排入大氣。 脫碳 （ 1）提純系統(tǒng) 壓力為 ，溫度小于 40℃的變換氣由界外送入提純系統(tǒng)經(jīng)氣水分離器除去游離水后進(jìn)入吸附塔組中處于吸附步驟的三個(gè)塔，由下而上通過床層，出塔中間氣送入凈化系統(tǒng)。 脫硫塔底部出來的富液經(jīng)再生泵送到噴射再生槽再生，再生后的貧液回到循環(huán)槽，由脫硫泵加壓送至脫硫槽循環(huán)使用。降溫后的變換氣進(jìn)入軟水加熱器、變換氣冷卻器將氣體溫度降至 40℃左右進(jìn)入變換氣脫硫系統(tǒng)。液相全部被蒸發(fā)，增加了氣體中的水蒸汽含量。 變換 從壓縮工段來的半水煤氣經(jīng)半水煤氣冷卻器冷卻后，再經(jīng)過絲網(wǎng)除油過濾器、除油劑爐兩級(jí)除油去除夾帶的油份后先進(jìn)入預(yù)熱交換器，出預(yù)熱交后的半水煤氣內(nèi)補(bǔ)加蒸汽，然后進(jìn)入熱交換器提溫到200℃左右，進(jìn)入預(yù)變換爐，經(jīng)預(yù)變換反應(yīng)后，將氣體中的雜質(zhì)進(jìn)一步過濾，并且將氣體中的氧氣全部反應(yīng)，后進(jìn)入低變爐一段催化劑床層進(jìn)行變換反應(yīng)，出一段的變換氣溫度約在 370℃，進(jìn)入噴水增濕罐一段。 壓縮 除塵、油及冷卻后的半水煤氣經(jīng)氣水分離器后，經(jīng)過一、二、三段壓縮后到 后，經(jīng)冷卻分離油水后進(jìn)入變換工段、變換氣脫硫工段及脫碳、精脫硫工段。 由再生槽溢流出的硫泡沫依次經(jīng)硫泡沫槽、熔硫釜，由蒸汽加熱熔融，再送入硫磺鑄模冷卻成型而得副產(chǎn)品硫磺。 半水煤氣脫硫 氣柜來的半水煤氣首先經(jīng)除塵塔，靜電除焦油塔除去粉塵、焦油等雜質(zhì)后，由羅茨鼓風(fēng)機(jī)加壓送至冷卻塔，將氣體降溫至 35℃左右，送至脫硫塔底部，與自塔頂噴淋而下的 ADA 脫硫液逆流接觸，脫除氣體中的 H2S，凈化氣自塔頂引出送至氮?dú)錃鈮嚎s工段。 （ 5） 空氣吹凈階段：其操作程序同上吹制氣階段，但不用蒸汽而改用空氣，以回收系統(tǒng)中的煤氣至氣柜。 反應(yīng)方程式： C+H2O=CO+H2 （ 3）下吹制氣階段： 在上吹制氣進(jìn)行一段時(shí)間后，氣化層上移爐內(nèi)下部溫度降低，操作條件惡化，為維持正常操作，需將蒸汽、空氣由上向下吹進(jìn)行制氣，煤氣由爐底引出，經(jīng)下行煤氣除塵器除塵，廢熱鍋爐回收顯熱后再經(jīng)洗滌塔除塵，冷卻后送入氣柜。生成的吹風(fēng)氣經(jīng)除塵器除去灰塵后，經(jīng)總管送至吹風(fēng)氣回收工段。 工藝流程和消耗定額 合成氨工藝流程簡(jiǎn)述 造氣工段 由儲(chǔ)運(yùn)工段皮帶輸送機(jī)輸送來的合格的塊煤被刮煤機(jī)刮入料倉(cāng)，由料倉(cāng)底部進(jìn)入自動(dòng)加煤機(jī)，再由造氣爐爐口加煤至爐內(nèi)。 氨氣提法：此法在我國(guó)未實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有裝置均為從國(guó)外進(jìn)口的大中型裝置，其特點(diǎn)是由于氨的自氣提作用，使甲銨分解率增高，從而減少了中、低壓分解回收的負(fù)荷，動(dòng)力消耗隨之減少，高溫高壓下分離的甲銨，其冷凝時(shí)的熱量得到有效的利用，總能耗降低，另外操作彈性大，運(yùn)轉(zhuǎn)率高，爆炸危險(xiǎn)性小，安裝檢修方便，工藝?yán)淠嚎啥卫茫瑹o 污染。 中壓聯(lián)尿法：此法適用于以天然氣為原料的合成氨廠，其特點(diǎn)是熱利用好，分解率高，取消了低壓分解，簡(jiǎn)化了流程，由于甲銨溫度較高， HO2/CO2 較低。 二氧化碳?xì)馓岱ǎ鹤?70 年代開始，我國(guó)先后引進(jìn)十幾套二氧化 36 碳?xì)馓岱蛩厣a(chǎn)裝置，多為大型裝置，其特點(diǎn)是工藝流程短，合成壓力低，動(dòng)力消耗少，但操作條件苛刻，腐蝕較為嚴(yán)重，尾氣有燃爆危險(xiǎn)，操作彈性小，改進(jìn) CO2 氣提法，原料氣增加了脫硫脫氫裝置，減輕了腐蝕，降低了爆炸危險(xiǎn)，同時(shí)，一次性投資也較大。 尿素工藝技術(shù)方案的選擇 目前，我國(guó)的中型尿素裝置采用的生產(chǎn)工藝有：水溶液全循環(huán)法、中壓聯(lián)尿法、二氧化碳?xì)馓岱?、氨氣提法? 本可研擬采用固 定層煤氣發(fā)生爐間歇制取半水煤氣； ADA 脫硫劑脫除半水煤氣中 H2S，六級(jí)六列式對(duì)稱平衡氮、氫氣壓縮機(jī)， 壓力下全低溫變換，串變換氣脫硫， 壓力下變壓吸附脫除變換氣中的 CO2, 壓力高壓醇烷化串氨合成工藝路線。 三廢回收 造氣工段在吹風(fēng)操作過程中，放出大量的溫度～ 300℃左右的吹風(fēng)氣，該氣中有效成份低，不能作為半水煤氣進(jìn)入氣柜，放空又造成環(huán)境污染及熱損失，作為兩煤變一煤，氨廠蒸汽自給的節(jié)能措施之一，將此氣與合成二氣引入吹風(fēng)氣余熱鍋爐燃燒付產(chǎn)蒸汽供裝置使用。集油槽中的廢油用泵定期送入加熱沉降槽，控制溫度 110～120℃進(jìn)行加熱，以除掉廢油中的水分、空氣等，部分恢復(fù)廢油的粘度及其它理化指標(biāo)。以便于進(jìn)行油水分離。 油回收 壓縮機(jī)、合成油分等排出的廢油進(jìn)行回收利用，即節(jié)約能源，又減少環(huán)境污染，因此本方案設(shè)置油回收系統(tǒng)。 氨回收 由于合成放空氣及氨貯槽馳放氣中均含有氨，不能外排， 提氫也需先經(jīng)洗氨后才能進(jìn)入變壓吸附裝置，為了使膜分離系統(tǒng)的操作壓力有較寬的選擇余地，本項(xiàng)目將放空氣及貯槽馳放氣分別進(jìn)行回收。 三種方法國(guó)內(nèi)均有實(shí)例，西南化工研究院研制的變壓吸附及中科院大連物化所開發(fā)的膜分離技術(shù)，均已在國(guó)內(nèi)廣泛使用，深冷分離裝置在國(guó)內(nèi)也能生產(chǎn)，但只有用于小型廠的例子，三種比較見下表： 方法 項(xiàng)目 變壓吸附 深冷分離 膜分離 產(chǎn)品純度 % 98~ 90~99 80~95 產(chǎn)品氫回收率 % 70~85 90~96 65~85 操作壓力 MPa ~ ~ P 入 /P 出=~10 P 入 進(jìn)口壓力 P 出 滲透壓力 投資年回收率 ~ ~ ~1 占地 較小 較小 最小 操作費(fèi)用 較低 較高 較低 消耗 少量蒸汽 操作可靠性 可靠 可靠 可靠 從上面分析可以看出，變壓吸附及膜分離均可作為選擇的方案，從節(jié)約投資、操作運(yùn)行可靠及節(jié)省用地考慮，本工程選擇膜分離方案， 34 因回收氫返回合成氨系統(tǒng)，氫純度沒有苛刻要求。 膜分離法及中空纖維分離技術(shù)的特點(diǎn)是投資省、操作費(fèi)用低，產(chǎn)品回收率與變壓吸附法相當(dāng)，但產(chǎn)品純度不如變壓吸附高。氫回收的方法目前常用的有變壓吸附法、膜分離法和深冷分離法。 甲醇精餾裝置各塔頂所排出不凝氣送往吹風(fēng)氣回收裝置作為燃燒燃料，既回收了熱 量又不會(huì)對(duì)大氣造成污染；常壓塔塔釜排出廢液送至合成氨造氣爐夾套副產(chǎn)蒸汽。 國(guó)內(nèi)外的研究和生產(chǎn)實(shí)踐表明，生產(chǎn)規(guī)模超過 300~500t/d 甲醇產(chǎn)量的精餾工藝宜采用節(jié)能型三塔流程?？偟哪芎目杀葍伤鞒痰?20~30%。 甲醇精餾 甲醇精餾工藝主要有雙塔流程和三塔流程兩種，其主要區(qū)別在于三塔流程采用兩個(gè)主精餾塔，一個(gè)在 ~ 壓力下加 壓操作，另一個(gè)在常壓下操作。 d、催化劑筐上部采用軸徑向混流結(jié)構(gòu)，運(yùn)用獨(dú)自開發(fā)的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)好不開孔的長(zhǎng)度l1 和 l2，以使催化劑下沉 l0 時(shí)，氣體既不會(huì)短路，又使上部催化劑有適量的氣體流過，以保證全部催化劑的充分利用。 （ 10） GC 內(nèi)件的技術(shù)關(guān)鍵： GC 內(nèi)件的技術(shù)關(guān)鍵是獨(dú)創(chuàng)的魚鱗式徑向流分布器的設(shè)計(jì)。 （ 9）觸媒自卸：該內(nèi)件催化劑為上下貫通結(jié)構(gòu)，內(nèi)部有沒有冷管，實(shí)現(xiàn)催化劑自卸十分簡(jiǎn)潔方便。 (8) 內(nèi)件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，裝卸方便：內(nèi)件采用多層組合結(jié)構(gòu)，氣體分布器可自由方便的裝入和吊出，因而無論是裝卸催化劑，還是維修檢查內(nèi)件均極為方便。但總冷量并未增加。整塔操作彈性大，安裝簡(jiǎn)單 ,使用周期長(zhǎng)，正常情況下使用可做到免維修，這是所有冷管塔無法比擬的； （ 6）提高了氨的品質(zhì)：因該流程補(bǔ)充氣進(jìn)系統(tǒng)之前，進(jìn)行氨冷降溫分離。 （ 4）生產(chǎn)能力大：由于提高了合成效率，同樣的循環(huán)量，生產(chǎn)能力比一般塔型提高 15～ 30%，或者在同樣內(nèi)件阻力下，通過的循環(huán)氣量大，由于通過的循環(huán)氣量大，因此產(chǎn)量高于其它類型氨合成塔。因此，其阻力只有軸向塔的 20～ 65%，一般在 ～ ，這樣有效地降低了循環(huán)機(jī)功耗，保證循環(huán)機(jī) 長(zhǎng)周期、高效運(yùn)行； （ 2）氨凈值高：由于徑向?qū)友b填高活性小粒度（ ～ ）催化劑，合成率比一般裝填大顆粒催化劑的合成塔要高約 15%，氨凈值高 1～ 2%。以上兩個(gè)設(shè)計(jì)手段確保此種結(jié)構(gòu)的氨合成塔內(nèi)件具有較高的氨凈值。占入塔總氣量的 50～ 60%的氣體由氨合成塔的二進(jìn)進(jìn)入下部中心換熱器的管外與管內(nèi)的熱氣體換熱，其余占入塔總氣量的 40～50%的氣體分別進(jìn)入催化劑床層的二、三、四段的進(jìn)口，此種設(shè)計(jì)完全可以保證氨合成塔內(nèi)件在滿負(fù)荷情況下，內(nèi)件的運(yùn)行阻力控制在 的壓降范圍之內(nèi)。 GCR301Y 型φ 1600 型氨合成塔內(nèi)件共分為 4 個(gè)絕熱段，第一與第二絕熱段之間、第二與三絕熱段之間、第三與四絕熱段之間全部采用～ 180℃或～ 65℃的氣體冷激，下部換熱器為埋在徑向催化劑床層中心的中心換熱器。 氨合成塔是氨合成系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，直接影響著氨合成系統(tǒng)的循環(huán)機(jī)功耗、冷量消耗、冷卻水消耗及新鮮氣的消耗。通常氨合成壓力選擇應(yīng)根據(jù)能量的消耗，即氮?dú)錃獾膲嚎s功耗、循環(huán)氣的壓縮功耗和冷凍系統(tǒng)的壓縮功耗。 國(guó)內(nèi)氨合成技術(shù)近年來也有了很大發(fā)展，南化集團(tuán)研究院、南京國(guó)昌化工科技有限公司開發(fā)的 GC 型高壓、低壓氨合成工藝、 NC 型合成塔，湖南安淳科技公司開發(fā)的Ш J 冷激型、Ш J 軸徑向合成塔技術(shù)等。 氨合成 目前國(guó)際上氨合成向低壓方向發(fā)展， 由七十年代 的 ，降低到 ~，使動(dòng)力更省，設(shè)備制造容易。兩項(xiàng)合計(jì)節(jié)省 750 萬元左右。因此