【正文】 經(jīng)濟增長方式由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置和可持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義?！吨袊?jié)能技術政策大綱》（2005年修訂本）中提出：2010年，全國噸合成氨能耗由2000年的1699kg標準煤降為1570kg標準煤 ，2020年降為1455kg標準煤。2005年，國家發(fā)改委頒布的《國家節(jié)能中長期規(guī)劃》，已將合成氨列為節(jié)能降耗的重點領域和重點工程。根據(jù)規(guī)劃要求，未來15年，國家一方面將加快推進以潔凈煤或天然氣替代石油合成氨的工業(yè)改造，以節(jié)約寶貴的石油資源，另一方面，將大力推動節(jié)能降耗技術的開發(fā)和推廣應用，到2010年，合成氨行業(yè)節(jié)能目標是：能源利用效率由目前的42%%，實現(xiàn)節(jié)能570585萬噸標煤，減少排放二氧化碳1377萬噸1413萬噸?！笆晃濉逼陂g，國家重點推出十大節(jié)能工程，其中涉及石油和化工行業(yè)的主要有“余熱余壓利用工程”、“節(jié)約和替代石油工程”、“電機系統(tǒng)節(jié)能工程”和“能量系統(tǒng)優(yōu)化（系統(tǒng)節(jié)能）工程”四項。通過實施十大重點節(jié)能工程，“十一五”。 改造方案本項目擬采用的改造方案主要有：(1) 新上一套“三廢”流化混燃鍋爐裝置，回收造氣吹風氣、合成放空提氫尾氣、合成氨槽馳放氣，以及造氣爐渣、煤粉、煤泥， 450℃蒸汽218425噸。在不增加原煤消耗的情況下，年可多產(chǎn)合成氨4350噸，年可節(jié)約原料煤6342噸；因采膜提氫技術， MPa，可使壓縮機噸氨醇節(jié)電50KWh，本項目全年可節(jié)電600萬KWh。3 工藝技術方案 合成氨生產(chǎn)工藝概況目前世界合成氨產(chǎn)量以中國、蘇聯(lián)、美國、印度等國最高，約占世界總產(chǎn)量的一半以上。 我國合成氨工業(yè)經(jīng)過40多年的發(fā)展，產(chǎn)量已躍居世界第1位，現(xiàn)已掌握了以焦炭、無煙煤、褐煤、焦爐氣、天然氣及油田伴生氣和液態(tài)烴等氣固液多種原料生產(chǎn)合成氨的技術，形成了我國特有的煤、石油、天然氣原料并存和大、中、小規(guī)模并存的合成氨生產(chǎn)格局。大型合成氨裝置有30套，設計能力為900萬t/a，實際生產(chǎn)能力為1000萬t/a；中型合成氨裝置有55套，生產(chǎn)能力為460萬t/a；小型合成氨裝置有700多套，生產(chǎn)能力為2800萬t/a。除上海吳涇化工廠為國產(chǎn)化裝置外，其余均系國外引進，薈萃了當今世界上主要的合成氨工藝技術，如 以天然氣和石腦油為原料的凱洛格傳統(tǒng)工藝（9套）、凱洛格TEC工藝（2套）、托普索工藝（3套）、節(jié)能型的AMV工藝（2套）和布朗工藝（4套）；以渣油為原料的德士古渣油氣化工藝（4套）和謝爾氣化工藝（3套）；以煤為原料的魯奇粉煤氣化工工藝（1套）和德士古水煤漿氣化工藝（1套）。70年代引進的大型合成氨裝置均進行了技術改造，生產(chǎn)能力提高了15%～22%，有的以石油為原料的合成氨裝置（如安慶、金陵、廣石化）用煉油廠干氣頂替一部分石腦油（每年大約5 萬t）。原料以煤、焦為主，其中以煤、焦為原料的占96%，以氣為原料的占4%。現(xiàn)在國內(nèi)普遍認為：德士古水煤漿氣化技術成熟，適用煤種較寬，氣化壓力高，能耗低，安全可靠，三廢處理簡單，投資相對其它煤工藝節(jié)省。雖然德士古水煤漿氣化理論上適合于很寬范圍的煤種，但國內(nèi)生產(chǎn)經(jīng)驗是原料煤要滿足熱值高（）、灰熔點低（T3小于1350℃）、灰分少等要求。大多數(shù)以渣油為原料的中型合成氨裝置采用60年代比較流行的通用設計工藝，、無毒脫碳、ADA脫硫、 3套管合成技術，噸能耗在65GJ左右，進行改造的裝置的噸能耗在56GJ左右。以天然氣為原料（傳統(tǒng)工藝），；以天然氣為原料（節(jié)能型工藝），；。主要方向是研制性能更好的催化劑、降低氨合成壓力、開發(fā)新的原料氣凈化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位熱能等,與其它產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)。 工藝流程簡述現(xiàn)有合成氨裝置以無煙塊煤為原料，采用固定層間歇式氣化技術生產(chǎn)半水煤氣，堿液脫硫， 低低溫變換，13MPa 聯(lián)醇，13MPa醋酸銅氨液洗滌凈化及13MPa醇烴化原料氣精制原料氣，水溶液全循環(huán)法生產(chǎn)尿素。經(jīng)羅茨風機加壓后送入脫硫系統(tǒng)，通過堿液脫除H2S，脫除H2S后的氣體送入壓縮機一段。在催化劑的作用下，未完全脫除的CO和CO2與H2反應生成甲醇，未反應的氣體送到精煉或醇烴化工序，在醋酸銅氨液的洗滌吸收多余的雜質(zhì)或經(jīng)催化劑反應后，純凈的H，在催化劑的作用下，HN2合成為NH3，經(jīng)冷卻分離后的液氨送到液氨貯槽貯存。表31 半水煤氣成分 %名稱COCO2H2N2CH4O2H2S g/m3吹風氣1471半水煤氣 現(xiàn)有主要設備 現(xiàn)有合成氨裝置主要設備現(xiàn)有合成氨裝置主要設備詳見表32。表33 現(xiàn)有甲醇裝置主要設備序號設備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1甲醇合成塔Φ1200 H＝18470臺.12甲醇合成塔Φ1200 H＝19700臺23醇分Φ10008675臺14醇分Φ10008360 臺25循環(huán)機臺46油分Φ10008360臺17油分Φ10008130 臺臺Φ1000836018油分Φ8056025臺29循環(huán)機DZ6/134149 Q=臺610循環(huán)機JBD166/280314 Q=臺311洗醇塔Φ10009918臺112醇化水冷器Φ12007210臺3 現(xiàn)有尿素裝置主要設備現(xiàn)有尿素裝置主要設備詳見表34。(2) 變換系統(tǒng)：建有熱水網(wǎng)絡回收系統(tǒng)一套，利用變換系統(tǒng)的反應熱加熱脫鹽水，將水溫提高到80℃送入蒸汽鍋爐，節(jié)約了煙煤消耗。(4) 氨合成系統(tǒng)：建有三臺廢熱鍋爐，回收氨合成的反應熱產(chǎn)蒸汽19t/h；(5) 尿素系統(tǒng)：綜合利用高低壓膨脹蒸汽。尿素系統(tǒng)的冷凝水（95～100℃）全部回收到鍋爐供水，節(jié)約了煙煤消耗。(2) 現(xiàn)有的一臺“三廢”流化混燃鍋爐只能吃掉50%的爐渣、煤粉、煤泥，使該部分能源沒有得到充分利用，造成能源浪費。(4) 合成弛放氣有效成份高，氨回收工藝落后，回收不徹底，回收的氨水需經(jīng)蒸汽加熱分解解析后才能用于尿素生產(chǎn)。隨著國家對環(huán)保的要求越來越高，提高資源的循環(huán)利用率關系到企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，公司原有合成氨裝置及尿素裝置已經(jīng)不能滿足新形式下節(jié)能減排的要求。 本項目綜合節(jié)能技術改造方案**化工有限公司擬采用“三廢”流化混燃鍋爐回收造氣吹風氣、合成放空提氫尾氣、氨槽馳放氣及造氣爐渣、煤粉、煤泥；采用膜提氫技術回收合成放空氣中的氫氣；采用無動力氨回收技術將氨槽馳放氣中的氨以氣氨形式回收用于尿素生產(chǎn)等改造措施進行合成氨節(jié)能改造的項目建設。造氣吹風氣產(chǎn)生量為48450 Nm3/h，主要成份包括：CO2 14%，O2 %，CO %，H2 %，CH4 %，N2 71%。、合成馳放氣燃燒產(chǎn)生的蒸汽量計算如下：① 原料來源：A、造氣吹風氣： 48450 Nm3/hB、合成馳放氣： 2000 m3/h② 鍋爐進軟水溫度90℃，、450℃蒸汽，鍋爐效率70%。（2）馳放氣成份：H2：42%，CH4：28%，CO：0%， CO2：0%，O2： 0%，N2+Ar：30%。（5）設計煙氣排放溫度1400C。（7）入系統(tǒng)軟水溫度600C。（9），蒸汽溫度4500C。實際空氣量為：48450=2336Nm3/h（3）吹風氣燃燒產(chǎn)物VCO2=（CO2+CO）=（14+）=VH2O=（H2+2CH4）=（+20）=VO2=（α1）VK0=（）=VN2=+=+71＝VY=VCO2+VH2O+VO2+VN2=+++=吹風氣燃燒產(chǎn)生的煙氣量為：48450=（4）馳放氣燃燒耗空氣量VK0=（+2CH4＋－O2）/21= (42+228＋0－0) /21 =計算實際空氣量：VS=αVK0==。（8）綜合燃燒產(chǎn)物按公式（7—2—6）至（7—2—11）計算燃燒產(chǎn)物：VCO2=（CO2+CO+CH4）=（++）=VH2O=（H2+2CH4）=（+2）=VO2=（α1）VK0=（）=VN2=+=+=VY=+++=YCO2=247。=%YO2=247。=%（9）燃燒溫度按式（7—2—14）計算最高燃燒溫度：IY=YYQ0a+IR+IK－qF已知燃氣中H2=% CH4=% CO=%燃燒熱Q0a=（YH2QH2+YCH4QCH4+YCOQCO） =（%10760+%35847+%12703） =入燃燒爐燃料tI=2800C時，直接查表計算：CO=H2=IR=%+%+%+%+ %+ % =入爐空氣tK=2000C時，In=則I=（++）/=假設燃燒爐最高燃燒溫度為8500CCO2=O2=IY=%+%+1179%+%=假設燃燒爐最高燃燒溫度為9000CCO2=O2=IY=%+%+1248%+%=最高燃燒溫度tR=850+（）（900850）/（）1096℃燃燒爐出口溫度ts＝1096＝℃（10）蒸汽產(chǎn)量計算燃燒爐帶出熱量℃時，查表計算CO2=2219KJ/Nm3 H2O=1712KJ/Nm3 O2=1465KJ/Nm3 N2=1394/Nm3 IY=2219%+1712%+1394%+1465%=Q＝＝ KJ/h140℃煙氣帶出的熱量140℃時，查表計算CO2=O2=IC =%+%+%+%=Q＝＝ KJ/h預熱入燃燒爐空氣帶出的熱量（熱效率按70%）：200℃空氣帶出的熱量Q=12245/70%= kJ/h、450℃過熱蒸汽焓i=60℃系統(tǒng)進水焓i=鍋爐熱效率取70%鍋爐蒸發(fā)量 Q=()70% /() =17948㎏/h 則回收廢氣鍋爐年副產(chǎn)蒸汽量： 24350＝150360噸/年3 造氣爐渣、煤粉、煤泥燃燒產(chǎn)生的蒸汽量造氣爐排放的爐渣及造氣除塵器產(chǎn)生的煤粉、%,其低位發(fā)熱量約為9462 KJ/kg,年產(chǎn)12萬噸氨醇產(chǎn)生的爐渣、煤粉、煤泥的量為:12104%=31684噸/年全部燃燒產(chǎn)生的熱量為316849462103=107 KJ、450℃過熱蒸汽焓i=60℃系統(tǒng)進水焓i=鍋爐熱效率取70%則全年產(chǎn)生的蒸汽量為10770%247。℃的蒸汽50噸，產(chǎn)汽量不足部分摻燒白煤末和煤矸石補充。氨合成過程中產(chǎn)生的放空氣約2100m3/h，主要成分為：H2 48%，CH4 %， NH3 %，N2 %，其中含有大量的有效氣體氫，這部分氣體過去 未能全部回收,而直接送去燃燒,浪費了大量能源，該氣體的回收利用對提高經(jīng)濟效益具有很大的潛力。氫回收工藝流程為：自合成系統(tǒng)來的放空氣(壓力30MPa) MPa左右，然后進入氨吸收塔，氣體與循環(huán)氨水泵打進的稀氨水在填料層中逆流接觸，進行預洗，稀氨水吸收氣體中的NH3，經(jīng)氨吸收塔水洗后的氣體中的NH3含量低于200ppm，由塔頂部排出進入氣液分離器，分離出的氣體在套管加熱器中被加熱至50℃左右，經(jīng)管道過濾器過濾后進入膜分離器，氫氣經(jīng)滲透匯集后從膜分離器下口排出，未滲透的尾氣從膜分離器上口排出，與壓縮三入新鮮氣匯合后進壓縮機四、五、六段加壓后進入合成系統(tǒng)，回收其熱能。氫回收裝置回收氫：1200 m3/h%24350＝8598240m3 m3氫氣，采用膜技術裝置回收氫在不增加原煤的情況下，年可多產(chǎn)合成氨8598240247。 因采用膜提氫技術，氨合成壓力下降2 MPa左右，壓縮機耗電下降50 KWh/噸氨醇，年產(chǎn)12萬氨醇則全年可節(jié)約電量：12 10450=600萬KWh膜提氫主要設備詳見表36表36提氫主要新增設備序號設備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1膜分離器Φ12713664 臺.52洗氨塔Φ3255721 臺13氣液分離器Φ2452500臺14高壓水泵3DP602/16 臺2 氨槽馳放氣中的氨回收改造（1）**化工有限工公司現(xiàn)有氨槽馳放氣量為2300m3/h，馳放氣成分（v%）NH340% N220% CH413% H224% Ar3%。該工藝存在以下問題：①馳放氣中的氨回收不徹底，洗氨后的馳放氣中仍含氨高達7%；②回收的氨水需用高壓蒸汽加熱將氨蒸出后在用于尿素生產(chǎn)，浪費蒸汽，浪費能源。 （2）①無動力氨回收工作原理簡介：無動力氨回收設計原理是基于液氨儲槽蒸汽各組分沸點不同，隨溫度下降，高沸點的組分先液化?；厥盏陌奔兌却笥?9%，減壓后返流并在系統(tǒng)換熱器中蒸發(fā)提供冷量，最后以氣氨形式出系統(tǒng)。本設計的顯著特點是不需任何外加動力，達到氣氨分離的目的。經(jīng)第一、第二級多通道換熱器與出無動力氨回收系統(tǒng)的尾氣及氨換熱，溫度降至30℃—40℃進入一級分離器分離液氨，余氣進入第三級換熱器換熱，溫度降至60℃—70℃后進入高效分離器進行徹底分離液氨。自膜提氫崗位來的提氫尾氣首先經(jīng)干燥器將其所含水分去除，然后進入三級多通道換熱器回收冷量后與分氨后的馳放氣一同進入膨脹機組膨脹制冷，膨脹后的低溫氣體再進入三級多通道換熱器換熱，為系統(tǒng)提供冷量，出換熱器后送往“三廢”流化混燃爐燃燒。③無動力氨回收主要新增設備表37表37無動力氨回收主要新增設備序號設備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1干燥器Φ50