【正文】 106 kcal/tNH3 合計(jì) :H3 低溫甲醇洗+液氮洗 1000 t/d 煤 20ppm 甲醇 閃蒸 +氣提 合計(jì) :25 合計(jì) : 合計(jì) : GJ/tNH3 ( 液N2:9.12 m3( 標(biāo) )/tNH3) 179。106 kcaL/tNH3 脫 S: 脫 C: 合計(jì) : 脫 S: 脫 C: 合計(jì) :179。 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(jì)： 脫 S: 脫 C: 合計(jì) : 脫 S:脫 C:115 合計(jì) : 脫 S: 脫 C: 合計(jì) :179。 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 yyy 公司（化工部第一設(shè) 計(jì)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?yàn)槌兀恍枰厥獾牡蜏劁?，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(diǎn)，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 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(jì)。 綜上所述，本設(shè)計(jì)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。 變換催化劑 本項(xiàng)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(jià)格低，對整體工程有利。 `按 入口氣量計(jì)算，總 CO 變換率為： X 總 =（ ） 100/（ 100+） = 低變變換率： X 低 =（ ） 100/3（ 100+） = 計(jì)算低變出口平衡變換率 Xp=，則設(shè)計(jì)指標(biāo)僅為平衡變換率的 %。 1986 年上?；ぱ芯吭菏紫妊兄瞥晒?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(shí)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(jì)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 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(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 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。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 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。 = （ 2）生產(chǎn)強(qiáng)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(jì)算為： 25179。 主要設(shè)備的確定 煤氣發(fā)生爐 選用內(nèi)徑φ 3300 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。 自外管網(wǎng)來的 的蒸汽，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。夾套鍋爐和熱管蒸汽發(fā)生器所產(chǎn)生的 (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(shí)，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(yàn)豐富、技術(shù)成熟、投資省等優(yōu)點(diǎn)。 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)? N2 甲烷 CH4 氧氣 O2 氬氣 Ar 硫化氫 H2S 氧硫化碳 COS 氨 NH3 Σ 干基 水 H2O Σ 濕基 溫度 ℃ 壓力 Mpa（ A） 造氣車間 主要任務(wù) 本可行性研究以山西 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)? N2 甲烷 CH4 氧氣 O2 氬氣 Ar 硫化氫 H2S 氧硫化碳 COS 氨 NH3 Σ 干基 水 H2O Σ 濕基 溫度 ℃ 壓力 Mpa（ A） 〉〉 物 料 平 衡 表 續(xù) 表 421 物料號 （ 13） （ 14） （ 15） （ 16） （ 17） （ 18） 物料名稱 變換氣 脫硫氣 脫碳?xì)? 尾氣 精制氣 合成氣 組分 分子式 分子量 m179。（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)? N2 甲烷 CH4 氧氣 O2 氬氣 Ar 硫化氫 H2S 氧硫化碳 COS 氨 NH3 Σ 干基 水 H2O Σ 濕基 溫度 ℃ 壓力 Mpa（ A） 物 料 平 衡 表 續(xù) 表 421 物料號 （ 13） （ 14） （ 15） （ 16） （ 17） （ 18） 物料名稱 變換氣 脫硫氣 脫碳?xì)? 尾氣 精制氣 合成氣 組分 分子式 分子量 m179。（標(biāo)） /h （ v） % m179。（標(biāo)）/h （ v） % m179。（標(biāo)） /h （ v） % kg/h wt% 氫氣 H2 H 一氧化碳 CO C 二氧化碳 CO2 O 氮?dú)? N2 N 甲烷 CH4 S 氧氣