【正文】 品符合國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。 副產(chǎn)品本項目合成氨生產(chǎn)過程中回收副產(chǎn)硫磺和純氣體：氧氣（O2）、氬氣（Ar）。富氧連續(xù)氣化技術(shù)由于投資相對低廉、環(huán)境保護(hù)方面的進(jìn)步成為推薦技術(shù)方案。目前塊煤市場供不應(yīng)求，質(zhì)量下降，價格由項目建議書時的260元／噸上升到500元／噸，預(yù)計短時間內(nèi)價格難以降低。根據(jù)目前**塊煤和粉煤價格相差較大情況提出改變原料工藝路線，項目技術(shù)方案由使用塊煤和富氧連續(xù)氣化技術(shù)改為使用粉煤和粉煤氣化技術(shù)，是符合事實的，繼續(xù)沿用原定工藝技術(shù)方案中富氧連續(xù)氣化方式，％,凈現(xiàn)值為負(fù),已經(jīng)不具有經(jīng)濟(jì)可行性，而采用粉煤氣化技術(shù)，效益會大大改觀。 原料路線和工藝方案的確定本工程合成氨裝置以無煙粉煤為原料，依照工藝上要先進(jìn)、節(jié)能，技術(shù)要成熟可靠，經(jīng)濟(jì)上要合理的原則，生產(chǎn)合成氨50萬噸/年，采用的工藝方案如下：（1）煤氣化：采用GSP粉煤加壓氣化工藝。（5）變換氣凈化：采用國內(nèi)專利最先進(jìn)的低溫甲醇洗工藝。（7）合成氣壓縮機(jī)采用全凝式蒸汽透平驅(qū)動的離心式壓縮機(jī)組，同循環(huán)機(jī)合二為一。（9）新上一套48000Nm3/h制氧裝置，選用國內(nèi)新型全低壓單系列，分子篩凈化節(jié)能工藝，空壓機(jī)選用雙軸或整體齒輪多級離心式壓縮機(jī)，全凝式蒸汽透平驅(qū)動，可做到節(jié)電。（10）生產(chǎn)裝置控制全部集中在中央控制室由DCS自動優(yōu)化調(diào)節(jié)，以最少的原材料、動力投入，獲得最大產(chǎn)出。 全廠工藝物料平衡和消耗定額 全廠概略工藝流程原料煤經(jīng)破碎、干燥后用高壓氮?dú)馑腿霘饣癄t，與高壓氧氣、蒸汽等一起燃燒，生產(chǎn)出含有CO、H2的粗合成氣送到變換工段，在變換工段，大部分的CO和水蒸汽反應(yīng)生成H2和CO2，變換氣中的CO2和H2S等酸性氣體在低溫甲醇洗工段中被脫除，得到的凈化氣送入液氮洗工段精制，并使合成氣中的氫氮比達(dá)到3：1，精制氣進(jìn)入合成氣壓縮機(jī)。1）本空分裝置公稱制氧能力為48000m3(標(biāo))/h，負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍75~105%。采用蒸汽透平驅(qū)動離心式氮?dú)鈮嚎s機(jī)組流程先進(jìn)、技術(shù)成熟、運(yùn)行安全可靠、操作方便、能耗低。 工藝流程簡述 壓縮、預(yù)冷和純化系統(tǒng)從入口空氣過濾器出來的空氣被去除了塵埃和其他機(jī)械雜質(zhì)后，(A)進(jìn)入進(jìn)入空氣冷卻塔，在其中被水冷卻和洗滌。出空氣預(yù)冷系統(tǒng)的工藝空氣進(jìn)入用來吸附除去水份、二氧化碳、碳?xì)浠衔锏目諝饧兓到y(tǒng)，純化系統(tǒng)中的吸附器由兩臺容器組成；吸附容器采用立式內(nèi)絕熱軸徑層床結(jié)構(gòu)，當(dāng)一臺運(yùn)行時，另一臺則由來自冷箱中的污氮通過蒸汽加熱器加熱后進(jìn)行再生。 分餾塔系統(tǒng)（1）空氣精餾凈化后的空氣主氣流直接進(jìn)入冷箱，這部分氣體先在主換熱器與從分餾塔上塔即低壓精餾塔出來的氣態(tài)產(chǎn)品進(jìn)行對流熱交換而冷卻至接近于露點(diǎn)，然后進(jìn)入分餾塔下塔即中壓精餾塔底部作首次分離。空氣增壓機(jī)最終出口的中壓空氣，經(jīng)空氣增壓機(jī)后冷器冷卻后進(jìn)入冷箱的中壓主換熱器冷卻，冷卻后的空氣經(jīng)一膨脹閥的膨脹后液體大部分進(jìn)入中壓精餾塔中部作為回流液，另一部分減壓后進(jìn)入低壓精餾塔中部作為回流液?？諝庠诜逐s塔的中壓精餾塔中，上升氣體和下降液體接觸傳質(zhì)后上升氣中氮的含量升高。從上到下，中壓精餾塔產(chǎn)出如下產(chǎn)品： 低純氮回流液富氧液空在過冷器中被過冷后送入上塔即低壓精餾塔中下部參與精餾。低壓精餾塔產(chǎn)生如下產(chǎn)品： 中上部產(chǎn)生污氮(G)后進(jìn)入中壓主換熱器，在其中被氣化并復(fù)熱至大氣溫度作為產(chǎn)品高壓氧氣送出。低壓精餾塔頂部產(chǎn)生純氮?dú)猓?G)、(G) (G)送到用戶。低壓精餾塔頂部得到高純度常壓氮?dú)狻榱颂崛?，從低壓精餾塔中部抽出的氬餾分送入粗氬塔，以除去氧氣成份。粗氬流進(jìn)入精氬塔分離除去氮成份，塔底的產(chǎn)品液氬進(jìn)入液氬貯罐，再由液氬泵加壓后送出。精氬塔底部的蒸發(fā)熱量由精氬塔蒸發(fā)器冷凝來自中壓精餾塔（的少量中壓氮?dú)舛a(chǎn)生。精氬塔冷凝器的冷量由來自中壓精餾塔的液氮經(jīng)過冷器過冷后的部分液氮在精氬塔冷凝器中蒸發(fā)獲得。（2）冷量的制取裝置所需的大部分冷量由透平膨脹機(jī)和壓縮空氣節(jié)流膨脹所提供。這股膨脹空氣經(jīng)膨脹機(jī)膨脹制冷后進(jìn)入下塔，參與精餾。操作彈性范圍大，對水質(zhì)的適應(yīng)能力強(qiáng)。2）純化器采用雙層床結(jié)構(gòu)，下層裝填活性氧化鋁，上層裝填分子篩。（2）膨脹機(jī)和增壓機(jī)采用NREC設(shè)計軟件進(jìn)行設(shè)計和分析，使其效率達(dá)到最佳設(shè)計值，氣動性能和流場分布更加合理。（2）上塔采用填料塔結(jié)構(gòu)，具有阻力小，空壓機(jī)排壓低，節(jié)能。（4）采用氧氣內(nèi)壓縮，另有部分液氧產(chǎn)品從主冷抽出，可使主冷中的液氧抽出量增加,充分防止碳?xì)浠衔镌谥骼渲蟹e聚,更好地保證空分裝置的安全運(yùn)行。該壓縮機(jī)具有等溫效率高，可靠性高，轉(zhuǎn)子穩(wěn)定性好，可操作范圍寬，制造方便，成本低等優(yōu)點(diǎn)。 氣化 氣化工藝方案的確定 氣化工藝技術(shù)簡介氣化工藝一般分為三種類型：移動床（有時也被稱為固定床），流化床和氣流床。移動床氣化爐中的氧化劑與煤的流動方向相反，通過由煤變?yōu)榻褂?，再到灰等一系列反?yīng)區(qū)。由于合成氣出口溫度（400500℃）相對較低，粗合成氣中通常會有液態(tài)碳?xì)浠衔?。由于國家大力整治小煤窯和國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和重化工業(yè)的強(qiáng)力拉動，**省無煙煤價格隨著需求的增加正在節(jié)節(jié)上揚(yáng)。目前已經(jīng)漲到500元/噸，使合成氨成本大幅上升，項目的技經(jīng)評價指標(biāo)比項目建議書時下降很多，繼續(xù)沿用原定工藝技術(shù)方案中富氧連續(xù)氣化方式，％,凈現(xiàn)值為負(fù),已經(jīng)不具有經(jīng)濟(jì)可行性，所以可研報告決定不采用富氧氣化工藝。氧化劑的有限流量意味著大多數(shù)煤粒不會充分燃燒，而是收縮成碳素粒，被合成氣帶出氣化爐。在我國具有典型代表的有：恩德煤氣化技術(shù)：恩德粉煤常壓氣化技術(shù)是在德國溫克勒粉煤常壓氣化技術(shù)的基礎(chǔ)上改進(jìn)發(fā)展形成的。中科院山西煤化所也開發(fā)了先進(jìn)的灰熔聚流化床粉煤氣化，并實現(xiàn)了工業(yè)化裝置生產(chǎn)。氣化蒸汽消耗量與魯奇爐相比大大降低，同時提高了氣化溫度，減少了氣化產(chǎn)生的廢水量，減輕了環(huán)境保護(hù)負(fù)擔(dān)。4）氣流床氣化爐屬第三代先進(jìn)的煤氣化技術(shù)，是最清潔，也是效率最高的煤氣化類型。氣流床所使用的煤種要比移動床和流化床的范圍更廣泛。目前以煤為原料生產(chǎn)合成氣的氣流床氣化工藝具有典型代表的有：德士古(TGP)水煤漿加壓氣化工藝；新型對置式多噴嘴水煤漿加壓氣化；殼牌（SHELL）干粉煤加壓氣化工藝（SCGP）；德國未來能源公司的GSP干粉煤加壓氣化工藝；國內(nèi)的多噴嘴對置粉煤加壓氣化技術(shù)； 先進(jìn)的煤氣化技術(shù)的工藝特點(diǎn)1）德士古(TGP)水煤漿加壓氣化：水煤漿氣化可列為第三代煤氣化技術(shù)?！?氣化溫度在1300～1400℃，CO+H2達(dá)到80%。煤種適應(yīng)性廣年輕煙煤，粉煤皆可作原料，除褐煤、泥煤及熱值低于22940kJ/kg煤以外，灰融點(diǎn)要求不超過1350℃（否則必須添加助熔劑），煤可磨性和成漿性好，制得煤漿濃度要高于60%為宜。 由于本工程是采用的煤質(zhì)（白煤）灰熔點(diǎn)較高，成漿性差，不能作為德士古水煤漿加壓氣化的原料。2）新型（對置式多噴嘴）水煤漿加壓氣化技術(shù)也是最先進(jìn)煤氣化技術(shù)之一。該項目是被科技部列入了“九五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項目，由華東理工大學(xué)、原魯南化肥廠（水煤漿工程國家中心的依托單位）、某某化學(xué)工程公司共同承擔(dān)開發(fā)完成。3）殼牌干粉煤加壓氣化工藝 (SCGP)殼牌干粉煤氣化是Shell公司開發(fā)的具有特色的第三代煤氣化工藝，于1972年開始在殼牌公司阿姆斯特丹研究院（KSLA）進(jìn)行煤氣化研究，1976年應(yīng)用于一臺6t/d煤氣化爐，1978年第一套中試裝置在德國漢堡郊區(qū)哈爾堡煉油廠建成并投入運(yùn)行日處理煤量150噸，1987年在美國休斯頓迪爾1993年在荷蘭的德姆克勒(Demkolec)電廠建成投煤量2000噸/日的大型煤氣化裝置，用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，稱作SCGP工業(yè)生產(chǎn)裝置。該套裝置的成功投運(yùn)表明SCGP氣化技術(shù)是先進(jìn)可行的。（2）SCGP氣化爐SHELL 氣化爐為立式圓筒形氣化爐，爐膛周圍安裝有由沸水冷卻管組成的膜式水冷壁，其內(nèi)壁襯有耐熱涂層，氣化時熔融灰渣在水冷壁內(nèi)壁涂層上形成液膜，沿壁順流而下進(jìn)行分離，采用以渣抗渣的防腐辦法，基本解決了高溫耐火材料損壞嚴(yán)重和檢修頻繁的難題。爐體設(shè)有對稱的四個煤粉燒嘴，燒嘴使用壽命保證期為一年，美國休斯頓示范廠燒嘴使用壽命據(jù)說已達(dá)9500h以上。② 成功地設(shè)計了膜式水冷壁氣化爐 采用水冷壁氣化爐，基本消除了頻繁檢修、更換爐內(nèi)耐火襯里和耗費(fèi)昂貴的弊端。③ SCGP技術(shù)具有較高的熱效率 煤炭利用率高，碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)99％，其原料煤能量回收率高，80％~83％以合成氣形式回收(即冷煤氣效率)，14％~16％以蒸汽形式回收。在煤氣化過程中，煤粉制備采用密閉系統(tǒng)，無粉塵排放；煤中灰分在氣化爐排出時被轉(zhuǎn)化為玻璃體顆粒，可作為道路建筑材料，不污染環(huán)境；合成氣水洗排放液經(jīng)汽提冷卻后循環(huán)使用，汽提逐出的H2S氣體送硫回收裝置。1980年建成兩套粉煤加壓氣化裝置：W100（處理煤量100－250kg/h），W500（處理煤量5－25t/h），1983年12月又建成一套大型粉煤加壓氣化裝置，W30處理煤量30t/h稱為GSP工藝。公司1956年成立以來，最初開發(fā)固定床氣化技術(shù)，70年代末開始流化床的研究工作，原料煤主要是含硫的褐煤。GSP氣化工藝的磨煤及干燥、煤加壓及進(jìn)煤工序和SCGP工藝相同；渣水處理工序和TGP水煤漿加壓氣化工藝相同；煤氣化工序也和TGP工藝相似，不同之處在于它獨(dú)特的氣化爐設(shè)計。冷卻盤管內(nèi)側(cè)裝有密集的銷釘，用以固定碳化硅涂層，涂層厚度約20mm。GSP水冷壁氣化爐的特點(diǎn)： 無耐火磚 內(nèi)涂薄耐火材料層 該技術(shù)可以將爐壁溫度控制在500度以下 能高效生產(chǎn)富氫和一氧化碳的合成氣，甲烷含量少，熱值高 液態(tài)排渣，熔融淬冷成透明狀，硬度大對環(huán)境無污染 煤氣化碳轉(zhuǎn)化率高于99％ 水管冷壁型氣化爐，壽命長，維修工作量小 流體上進(jìn)下出，單噴咀，工藝有水冷激型、廢鍋型、混合型流程4）多噴嘴對置粉煤加壓氣化技術(shù)多噴嘴對置粉煤加壓氣化技術(shù)是在新型多噴嘴對置氣化爐中試裝置的基礎(chǔ)上開發(fā)的，是對新型氣化爐攻關(guān)成果的拓展和延伸。該項目已于2003年3月完成工程設(shè)計，2004年10月在魯化建成并一次投料成功。裝置運(yùn)行良好，各項主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到和超過設(shè)計要求。項目試驗的成功，可望使我國在煤化工氣化整體技術(shù)水平處于國際先進(jìn)水平，氣化爐結(jié)構(gòu)及工藝效果處于國際領(lǐng)先水平。要在**使用魯化干煤粉氣化技術(shù)，必須解決水冷壁問題，但目前魯化還沒有開展此項工作，我們認(rèn)為在**使用魯化干煤粉氣化技術(shù)在時間銜接上存在問題，是不太合適的。5）BGL熔渣氣化技術(shù)的特點(diǎn)灰渣無害并具非浸溶性，適于作建筑材料。氣化過程中無飛灰產(chǎn)生。氣體成分中CO2含量低。氣化爐可快速開車、停車。在氣化爐底部的高溫區(qū)爐壁被一層固體灰渣所保護(hù)。煤中90％以上的能量被轉(zhuǎn)化成可利用的煤氣。BGL氣化技術(shù)對煤種適應(yīng)性寬，不但在燃用劣質(zhì)煤方面具有較大優(yōu)勢，還可以氣化焦油、工業(yè)垃圾等。煤料床頂部的氣化溫度一般為450℃，可以不用要昂貴的熱回收設(shè)備，但氣體中甲烷含量較高，并含有焦油，增加了后續(xù)工段氣體處理的負(fù)荷和投資。原煤可被氣化，對煤的粒度要求不高，5～50mm的煤都可采用。操作和維修費(fèi)用大，生產(chǎn)成本也高。② BGL工藝雖然具有氧耗低、煤的適應(yīng)性好、投資省的優(yōu)點(diǎn)，但因為氣化溫度低，氣體中含甲烷、焦油等在后續(xù)工段難以處理的物質(zhì)，無疑將增加后續(xù)工段的消耗和投資。它們在水中的含量都較高，雖然煤種不同，各種成分的含量也不盡相同，但這種廢水用常用的生化、過濾、反滲透等方法不能直接處理，都必須首先將水種的油、塵、酚、氨等進(jìn)行分離、回收，流程復(fù)雜，投資高，很難達(dá)到國家污水排放標(biāo)準(zhǔn)。某某水資源豐富，河水流入下游河流，如果不能解決污水處理問題，本項目環(huán)評可能將無法通過。原料煤塊煤的進(jìn)價比粉煤的價格高200元/噸，相當(dāng)于噸氨成本增加了250元左右，盡管投資稍低，但總體效益并不理想。氣化溫度高，所有的有機(jī)成分幾乎完全被分解，并且不會有新的化合物生成，灰渣和廢水中都不會存在對環(huán)境有較大危害的物質(zhì)。綜上所述，本項目首推GSP激冷流程粉煤加壓氣化技術(shù)，可以從根本上降低生產(chǎn)成本，增強(qiáng)了企業(yè)的競爭力。原料煤經(jīng)過計量給料機(jī)加入磨煤機(jī)中，進(jìn)行磨煤加工生產(chǎn)煤粉。惰性氣體加熱器的燃料主要是由液氮洗排出的弛放氣，不足部分由粗合成氣補(bǔ)充。分離后的惰性氣體再由循環(huán)風(fēng)機(jī)吹入惰性氣體加熱器循環(huán)使用。惰性氣體加熱器配有助燃風(fēng)機(jī)。粉煤經(jīng)煤粉發(fā)送罐送入煤粉鎖斗，一旦此過程完成，后者即與所有低壓設(shè)備隔絕。粉煤進(jìn)入煤粉給料倉后，煤粉鎖斗開始卸壓并重新進(jìn)料，周而復(fù)始。中壓過熱蒸汽進(jìn)入氧氣/蒸汽混合器與來自空分的純氧混合后也進(jìn)入粉煤燒嘴。粉煤、氧氣和蒸汽混合物由粉煤燒嘴噴入氣化爐內(nèi)進(jìn)行燃燒反應(yīng)。高溫氣化使煤中所含灰份成熔融狀并流到氣化爐下部激冷室中，由于激冷迅速分解成灰渣小顆粒，然后灰渣顆粒隨水進(jìn)入渣收集罐中。渣由收集罐進(jìn)入排渣罐，在此過程中，水通過灰水泵循環(huán)回到收集罐中，同時部分高壓新鮮水將補(bǔ)充到系統(tǒng)。渣池中的渣由鏈?zhǔn)綋圃鼨C(jī)撈出并經(jīng)渣輸送帶送往渣場。 渣水處理合成氣通過兩級文丘里洗滌器洗除去灰分，經(jīng)帶有高效除霧器的分離器除水后，送變換裝置。高壓閃蒸罐頂出來的閃蒸氣經(jīng)過灰水加熱器、脫鹽水加熱器塔頂冷凝器分離出酸性氣送火炬燃燒放空。澄清槽底部渣水通過底流泵送到壓濾機(jī)分離出細(xì)渣和濾液，濾液自流到濾液受槽，濾液再從濾液受槽和灰水槽來的灰水一起經(jīng)過廢水冷卻器冷卻之后送污水處理場。1） 磨煤機(jī)根據(jù)國內(nèi)發(fā)電廠制備煤粉的經(jīng)驗，初選國內(nèi)生產(chǎn)的輥盤式中速棒磨機(jī)2臺，處理能力75t/h。磨煤機(jī)的最終選型及詳細(xì)規(guī)格待做不同煤種的磨煤試驗后再研究決定。3）鎖斗鎖斗是為氣化爐提供高壓煤粉的主要設(shè)備之一，根據(jù)鎖斗功用的特點(diǎn)，本裝置鎖斗內(nèi)部承壓0→，本設(shè)備需按應(yīng)力分析及疲勞壽命分析設(shè)計。 變換 概述變換工段的主要任務(wù)是將氣化送來的水煤氣中的CO經(jīng)變換反應(yīng)得到合成氨生產(chǎn)需要的H2，并根據(jù)不同的溫度范圍產(chǎn)生不同等級的蒸汽進(jìn)行工藝余熱回收。為克服上述問題，本流程選用中中低、中變分氣（激冷液）激冷變換流程。而后經(jīng)蒸汽過熱器、中壓廢熱鍋爐、鍋爐給水加熱器調(diào)節(jié)進(jìn)入低壓變換爐的變換氣溫度，%（mol干基）。冷凝液廢水來自氣提氣冷凝分離器底部，含有一定量的NH3，送污水處理裝置處理