【正文】 溶液經(jīng)過氣提塔解吸二氧化碳后成為貧液，經(jīng)貧液泵升壓后，經(jīng)流量調(diào)節(jié)進(jìn)入脫碳塔頂部去吸收氣體中的二氧化碳。 低壓閃蒸槽底部出來的溶液經(jīng)富液泵提壓后分兩股，一股經(jīng)進(jìn)入空氣冷卻器換器后送入氣提塔頂部，另一股直接去氣提塔上部，氣提塔內(nèi)有四層ф50251碳鋼扁環(huán)，溶液從上而下，與由塔底送入的氣提空氣逆流接觸進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，此時溶液中所吸收的二氧化碳被氣提出來，隨空氣一起從氣提塔頂放空排入大氣。從塔底出來的脫碳富液進(jìn)入水力透平，回收能量后進(jìn)入氨冷卻，再進(jìn)脫碳高壓閃蒸槽，部分溶解的CO2和大部分H2在此解吸出來，由脫碳高壓閃蒸槽出來的閃蒸氣進(jìn)入原料氣壓縮機(jī)二段同煤氣一起升壓冷卻再次循環(huán)。 NHD脫碳 自NHD脫硫來的脫硫氣進(jìn)入板翅式氣體換熱器與凈化氣和低壓閃蒸氣換熱后進(jìn)入脫碳塔，氣體由下而上與從塔頂下來的NHD溶液逆流接觸，脫碳后的氣體離開脫硫塔頂部，經(jīng)冷量回收后送往合成氣壓縮機(jī)。分離下來的冷凝水送到回流水槽，再經(jīng)回流泵打入再生塔頂?shù)南礈於?，洗滌再生氣，回收NHD溶劑。貧液經(jīng)過貧富液換熱器III和貧液泵II、貧液換熱器II，貧富液換熱器I、再經(jīng)貧液水冷器用一次水冷卻冷卻到25℃，送至脫硫塔頂部。 吸收H2S后的約34℃富液由脫硫塔底排出后進(jìn)入脫硫水力透平回收凈壓能，然后進(jìn)入脫硫高壓閃蒸槽，閃蒸氣經(jīng)壓力調(diào)節(jié)進(jìn)入閃蒸氣壓縮機(jī)升壓后返回系統(tǒng)。CO、CO2和H2進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，出口氣CO+CO2含量小于10ppm，經(jīng)過甲烷化換熱器，精制氣水冷器，溫度降至40℃，精制氣經(jīng)水分離器分離水后，送往壓縮工段合成氣壓縮機(jī)。 化學(xué)軟水由鍋爐房軟水站來，經(jīng)軟水加熱器，被變換氣予熱至85℃后，返回鍋爐房。 變換、甲烷化 (G)的原料煤氣，進(jìn)入飽和塔在塔內(nèi)與來自塔頂?shù)臒崴M(jìn)行逆流接觸傳質(zhì)、傳熱、增濕，使出塔后的氣體水氣含量接近飽和，出塔氣體與補(bǔ)充的過熱蒸汽在蒸汽混合器混合達(dá)到所需的氣汽比，然后經(jīng)中溫?fù)Q熱器被加熱至300℃進(jìn)入中變爐上兩段催化劑，反應(yīng)是放熱的，從中變催化劑床層出來的氣體經(jīng)甲烷化加熱器管間與管內(nèi)的凈化氣換熱，經(jīng)中溫?fù)Q熱器，進(jìn)入淬冷器，噴入冷凝液控制出口溫度并增加水汽化，氣體進(jìn)入中變爐下段繼續(xù)進(jìn)行變換反應(yīng)，此段裝入耐硫變換催化劑，%(干)，經(jīng)第二水加熱器溫度降至200℃，進(jìn)入低溫變換爐，在催化劑的作用下，進(jìn)行較徹底的CO變換反應(yīng)，~%，進(jìn)入第一水加熱器，降溫后進(jìn)入熱水塔，出熱水塔的低變氣進(jìn)入軟水加熱器，經(jīng)分離器之后再進(jìn)入變換氣水冷器，及第二分離器。硫泡沫在高位硫泡沫槽中被加熱后流入溶流釜中。吸收H2S后的富液由富液泵升壓后和脫硫塔出來的富液匯合后一并進(jìn)入噴射再生器中。再生后的貧液由貧液泵加壓后送入脫硫塔和尾氣吸收塔頂部進(jìn)行脫硫，其中到脫硫塔液體中的小部分經(jīng)流量調(diào)節(jié)進(jìn)入噴射吸收器中。氣體穿過填料層與塔頂噴淋下來的栲膠溶液逆流接觸，脫除氣體中的H2S脫除到50mg/m3 (標(biāo)) 以下，經(jīng)脫硫氣水冷器氣體被冷卻到35℃，送往原料氣壓縮機(jī)。 確定合理參數(shù)：吸收溫度5℃。 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H2SCO2 度/tNH3t/tNH3t/tNH3kg/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::115合計:脫S:脫C:合計:106 kcal/tNH3NHD 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:106 kcaL/tNH3脫S:脫C: 合計:脫S:脫C:合計:106 kcal/tNH3Selexol500 t/d渣油 1ppm% PEC閃蒸+氣提合計:48合計:50106 kcal/tNH3合計: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: 液N2: m3(標(biāo))/tNH3) (106 kcal/tNH3)MDEA 1000 t/d天然氣 MDEA水閃蒸+氣提蒸汽 (106 kcal/tNH3) (106 kcal/tNH3) 由上面的比較表可知，NHD法溶劑無毒，能耗較低，不但其技術(shù)、設(shè)備、溶劑可全部國產(chǎn)外，而且投資較低溫甲醇洗低，而低溫甲醇洗，需引進(jìn)技術(shù)、部分設(shè)備。 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。1985首先由南化公司研究院與某公司（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。 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。 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。 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。 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。再生放空的尾氣送至低壓脫硫系統(tǒng)的尾氣吸收塔。 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。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。 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某公司共同開發(fā)了年產(chǎn)8萬噸合成氨NHD脫硫脫碳基礎(chǔ)設(shè)計。 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。 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。 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。 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。 `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=，%。1986年上?；ぱ芯吭菏紫妊兄瞥晒301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。因而需要先冷后熱，使流程復(fù)雜，設(shè)備多，能耗高。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。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(fèi)用減少。 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?dú)錃?壓縮機(jī)。本工程將來自原料氣壓縮機(jī)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。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。 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。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。 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 7080231 在高CO2濃度下脫H2S腐蝕加重常壓加壓ADA法ADA、Na2CONa2VO3等5409293 對無機(jī)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5408593 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。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。 低壓脫硫、變換氣脫硫 低壓脫硫是凈化工序中粗脫硫。 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。 主要設(shè)備的確定 煤氣發(fā)生爐 選用內(nèi)徑φ3300常壓固定層造氣爐。 冷卻水在洗氣箱、煤氣洗滌塔、電濾器中直接與半水煤氣接觸，半水煤氣被冷卻和洗滌，再經(jīng)高壓靜電除塵，使半水煤氣中夾帶的灰塵、焦油、氰化物等大部分被洗滌下來。 煤氣發(fā)生爐、熱管蒸汽發(fā)生器、蒸汽預(yù)熱器底部排出的細(xì)灰，經(jīng)水力送往沉降池。 ，部分作為煤氣發(fā)生爐吹掃使用，部分經(jīng)減壓后與煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的蒸汽一起送入煤氣發(fā)生爐供生產(chǎn)半水煤氣使用。(表壓)低壓蒸汽與外管網(wǎng)補(bǔ)充來的低壓蒸汽一道，送到煤氣發(fā)生爐制氣用。 由脫鹽水工段來脫鹽水在除氧器中熱力除氧后，經(jīng)鍋爐給水泵分別送入煤氣發(fā)生爐夾套鍋爐和熱管蒸汽發(fā)生器中。 下吹制氣：蒸汽和加氮空氣混合后自爐頂進(jìn)入碳層，生成的半水煤氣自爐底部出來，經(jīng)熱管蒸汽發(fā)生器進(jìn)洗氣箱、洗滌塔洗滌冷卻后送至常壓脫硫系統(tǒng)。制得的半水煤氣CO+H2/N2之比為3:1。 采用微機(jī)控制，優(yōu)化操作條件。 采用油壓控制閥門，降低能耗。 增設(shè)吹風(fēng)氣余熱回收系統(tǒng)，在回收余熱的同時，減少灰塵和CO及H2S氣體的排放。 為降低投資, 且穩(wěn)妥可靠，本工程選用固定層煤氣發(fā)生爐空氣間歇?dú)饣浯碉L(fēng)其回收工藝技術(shù)。 富氧連續(xù)氣化法生產(chǎn)能力強(qiáng)，碳轉(zhuǎn)化率、氣化率、蒸汽分解率均明顯高于間歇?dú)饣ā?國內(nèi)中型氮肥廠現(xiàn)用的固定層煤氣發(fā)生爐空間歇?dú)饣?，具有操作?jīng)驗豐富、技術(shù)成熟、投資省等優(yōu)點。 工藝方案的選擇 目前，國內(nèi)所采用的煤氣化法有：德士古水煤漿加壓氣化法、殼牌干粉煤加壓氣化法、魯奇法、固定層富氧連續(xù)氣化法及固定層空氣間歇?dú)饣ǖ?。（?biāo)）/h（v）%氫氣H2一氧化碳CO二氧化碳CO2氮?dú)釴2甲烷CH4氧氣O2氬氣Ar硫化氫H2S氧硫化碳COS氨NH3Σ干基水H2OΣ濕基溫度℃壓力Mpa（A） 造氣車間 主要任務(wù) 本可行性研究以jc、yq、hs三種無煙煤混配為原料，年產(chǎn)18萬噸合成氨30萬噸尿素。（標(biāo)）/h（v）%m179。（標(biāo)）/h（v）%m179。（標(biāo)）/h（v）%氫氣H2一氧化碳CO二氧化碳CO2氮?dú)釴2