【正文】 質(zhì)指 標備 注優(yōu)等品一級品合格品氨（NH3），%，≥水份（H2O），%，≤——油，ppm，≤5(重量法)5—本項目氨中間產(chǎn)品質(zhì)量要求符合一級標準。3 — 14 技術(shù)方案**合成氨項目最初基于貴州無煙塊煤儲量豐富、價格便宜、塊煤與無煙粉煤市場價格相差不大，同時能消化掉能化公司富余的塊煤情況下，認為高端技術(shù)的投資效益優(yōu)勢得不到應有發(fā)揮，從技術(shù)層面上，采用了投資相對較低的環(huán)境保護較好的折衷的消化塊煤的技術(shù)路線作為項目立項的主導技術(shù)路線。最近，由于國家大力整治小煤窯和國家經(jīng)濟發(fā)展和能源重化工業(yè)的強力拉動，貴州省無煙煤價格隨著需求的增加正在節(jié)節(jié)上揚；加之，貴州西部煤炭出省通道逐漸通暢，通過瀘州走水運的路徑已經(jīng)打通，通過高速運往廣西、湖南、湖北已經(jīng)非常便捷。貴州無煙粉煤價格一直徘徊在較低的相對穩(wěn)定的水平上，價格不會有大的上調(diào)。因此，本工程選用**能化有限公司生產(chǎn)的無煙粉煤為合成氨原料，采用國內(nèi)外成熟可靠工藝，技術(shù)先進并投資最省，同時保證環(huán)保的要求。（2）變換：采用中串低變換工藝，節(jié)省蒸汽消耗。（6）合成氣的最終精制采用液氮洗工藝。（8）氨合成采用卡薩利合成技術(shù)，合成塔為兩臺。并附帶液氧液氬裝置。（11）全廠供水采用原水處理、循環(huán)冷卻水、脫鹽水站、消防水、污水處理及排水一體化，節(jié)能節(jié)水、環(huán)保新技術(shù)。 附全廠方塊流程圖和物料平衡表4 — 2 空分裝置 概述 裝置設(shè)計規(guī)模裝置組成與各工序名稱。生產(chǎn)中壓氧氣、高壓氮氣作為氣化用氣；中壓氮氣作為合成氨配氮用，低壓氮作為凈化氣提用氮氣和全廠公用氮氣；液氧、液氬作為產(chǎn)品出售；液氮作為備用保安氣源和產(chǎn)品出售2）裝置組成裝置：由空氣的過濾和壓縮、預冷和純化系統(tǒng)、冷量制取和空氣精餾，氮氣壓縮、液產(chǎn)品貯罐等工序組成 生產(chǎn)方法、流程特點本裝置采用蒸汽透平驅(qū)動離心式空氣壓縮機組、全低壓分子篩吸附、增壓透平膨脹機制冷、氧、氮雙內(nèi)壓縮的工藝流程。裝置主要技術(shù)性能：1）裝置啟動時間 ～36小時(從膨脹機啟動到氧氣純度符合合同要求)2）裝置加溫解凍時間 ～36小時3）裝置運行周期 二年以上(二次大加溫時間間隔) 原材料、產(chǎn)品及吸附劑主要技術(shù)規(guī)格 原材料技術(shù)規(guī)格空分裝置以大氣空氣為原料，空氣中不含重塵和油，大氣質(zhì)量要求如下：表421名稱最大含量（ppmv）CO2400CH45C2H4C2H6C3H8C2H2C3H6C4+1CO1H21NH31NOX(NO+NO2)N2OH2SCl2FClHC1SO2+SO31HC l1NO21 吸附劑技術(shù)規(guī)格 表422序號名稱規(guī)格(型號、尺寸)控制組分名稱標準備 注1分子篩吸附劑13APG/φ3~φ5Al2O3 產(chǎn)品及副產(chǎn)品產(chǎn)量及技術(shù)規(guī)格 表423產(chǎn)品流量Nm3/h純度%V裝置出口壓力MPa(G)溫度℃?zhèn)?注氧氣4700037內(nèi)壓液氧1000液氮500O22ppm液氬1200O21ppmN22ppm高壓氮氣1500040內(nèi)壓中壓氮氣2700040氮壓機中壓氮氣300040氮壓機低壓氮氣1600040氮壓機裝置空氣2000露點：40℃20注：液產(chǎn)品為折合氣態(tài)量?？諝饫鋮s塔采用循環(huán)水和經(jīng)水冷塔及氨冷器冷卻過的低溫水冷卻，空氣冷卻塔頂部設(shè)有游離水分離裝置和獨特的防液泛裝置，以防止工藝空氣中游離水份帶出。在分子篩吸附器之后抽出一股空氣作為全廠儀表空氣送到全廠管網(wǎng)。另一部分凈化空氣送入空氣增壓機，從空氣增壓機中部抽出一股的空氣進入增壓透平膨脹機組的增壓機，增壓至后進入冷箱，在主換熱器中冷卻，(G)后與主氣流一起進入分餾塔的中壓精餾塔。這股中壓空氣在中壓主換熱器中與精餾塔出來的高壓液氧換熱，使液氧氣化成氣體產(chǎn)品。所需回流液來自中壓精餾塔頂部的主冷凝蒸發(fā)器，在此低壓精餾塔底部的液氧蒸發(fā)，中壓精餾塔頂部的氮氣冷凝得到液氮。 純液氮產(chǎn)品及回流液 含38%~40%氧的 “富氧液空”低純氮回流液在過冷器中過冷后，用作低壓精餾塔中上部的回流液。中壓精餾塔塔頂部的液氮則一部分作為中壓精餾塔回流液，其余部分在過冷器中過冷后分為幾部分：一部分送入低壓精餾塔塔頂作回流液；一部分經(jīng)液氮泵加壓進入主換熱器復熱后（(G)），作為產(chǎn)品送出界區(qū)使用；一部分進入液氮儲罐，作為產(chǎn)品送出界區(qū)；過冷器的冷源為來自低壓精餾塔的純氮氣和污氮氣。 底部產(chǎn)生液氧 頂部產(chǎn)生純氮氣從低壓精餾塔的底部抽出液氧。另一部分經(jīng)過冷器過冷后進入液氧貯罐，然后由液氧產(chǎn)品泵加壓后送出。低壓精餾塔中上部的污氮進入過冷器以過冷來自中壓精餾塔的液體，然后進入低壓主換熱器復熱，然后分成兩路，其中一路用于對空氣純化器中的分子篩進行再生，另一股進入水冷塔用于冷凍水的降溫。該氣氮送入過冷器以過冷來自中壓精餾塔的液體，然后部分去送管網(wǎng)；其余部分進入水冷塔或放空。該塔的回流液由粗氬塔冷凝器中的液態(tài)富氧空氣蒸發(fā)而產(chǎn)生，該富氧空氣來自中壓精餾塔塔底，并在過冷器中過冷。液氬貯罐中蒸發(fā)的氬氣送回冷箱，經(jīng)蒸發(fā)氬再冷凝器冷凝后與產(chǎn)品液氬一起返回貯罐。冷凝下的液氮進入低壓精餾塔塔頂作回流液。產(chǎn)生的純氮氣與低壓精餾塔中上部出來的污氮混合后進入過冷器。從空氣純化系統(tǒng)來的部分空氣，進入增壓透平膨脹機增壓端增壓冷卻后，進入冷箱內(nèi)的液氧換熱器，冷卻至一定溫度后進入透平膨脹機。 主要設(shè)備的選擇1）空氣冷卻塔、水冷卻塔采用填料塔，壓降低、能耗低、傳熱和傳質(zhì)效果好。與篩板塔相比可大大地縮小塔徑、減小占地面積。3）膨脹機（1）增壓透平膨脹機組由主機和供油系統(tǒng)兩個撬裝塊組成。4）分餾塔（1）下塔結(jié)構(gòu)采用了對流式篩板塔，具有有效流通面積大，精餾效果好的特點。（3）主換熱器采用了大截面真空釬焊的鋁制板翅式換熱器。5）空氣壓縮機空氣壓縮機是本裝置的關(guān)鍵設(shè)備，該壓縮機采用單臺單軸型多級離心式壓縮機，帶進口可調(diào)導葉，由蒸汽透平驅(qū)動。6）氮氣壓縮機氮氣壓縮機是本裝置的關(guān)鍵設(shè)備，該壓縮機采用單臺單軸型多級離心式壓縮機，帶進口可調(diào)導葉，由蒸汽透平驅(qū)動。1）移動床氣化爐是最老的氣化爐，它很長時間在煤氣化工藝中占主要地位。當空氣被作為氧化劑時，溫度通常不會超過灰熔點，而純氧氣流床氣化爐既可以是干灰也可以是熔渣。富養(yǎng)氣化的特點是投資少，操作簡單，在中型氮肥廠中具有豐富的操作經(jīng)驗，是國家重點推薦的中氮廠造氣技術(shù)。加之，貴州西部煤炭出省通道逐漸通暢，通過瀘州走水運的路徑已經(jīng)打通，通過高速運往廣西、湖南、湖北已經(jīng)非常便捷，無煙塊煤價格幾年來一直在上漲。2）流化床氣化爐采用粉碎了的煤作為原料，用氧化劑（氧氣或空氣）來進行床體流化，其溫度保持在1000℃以下，以預防灰熔化后與爐床里的物質(zhì)發(fā)生結(jié)聚。這就需要大量的碳素粒循環(huán)，或被傳送到分離燃燒室中燃燒。在我國已有成功的工業(yè)生產(chǎn)運行裝置。3）BGL加壓熔渣氣化爐是固定床和氣流床相結(jié)合的工藝，其操作工藝和爐體結(jié)構(gòu)與魯奇爐相似，主要差別在于爐底排渣部分，通過調(diào)節(jié)供入燃燒區(qū)蒸汽和氧氣的量來控制燃燒區(qū)的溫度，以實現(xiàn)液態(tài)排渣。當使用煤的灰熔點較高時，則可以加入一定助熔劑，以確保灰渣流動性，使它能順利的從灰渣流到淬冷器中，被水淬冷成為粒狀燒結(jié)物，然后通過過灰渣的閉鎖斗排出氣化爐。粉煤在12001700℃時被氧化，高溫保證了煤的完全氣化，煤中的礦物質(zhì)成為熔渣后離開氣化爐。使用氧氣可以使氣化更有效，并可避免合成氣被氮氣稀釋，合成氣的熱值也高于空氣氧化爐所產(chǎn)生的合成氣的熱值。該工藝采用水煤漿進料，制成60～65%濃度的水煤漿，在氣流床中加壓氣化，水煤漿和氧氣在高溫高壓下反應生成合成氣，液態(tài)排渣。氣化過程對環(huán)境污染影響較小。德士古水煤漿氣化在上世紀80年代投入工業(yè)生產(chǎn)，中國已在渭河、魯南、上海焦化、淮南、黑龍江浩良河化肥廠中石化金陵化肥等引進該技術(shù)。因此本項目不宜采用水煤漿加壓氣化技術(shù)。是在德士古水煤漿加壓氣化法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來。新型（對置式多噴嘴）水煤漿加壓氣化技術(shù)在2004年11月在德州投入工業(yè)生產(chǎn)；由于和德士古水煤漿加壓氣化相同的原因，本項目不宜采用此技術(shù)。帕克煉油廠建成日投煤量250～400噸的示范裝置投產(chǎn)稱作SCGP－1示范裝置。裝置開工率最高達73%。（1）SCGP煤氣化工藝過程Shell 粉煤氣化工序由以下主要單元組成：①磨煤及干燥、②煤加壓及進煤、③氣化及合成氣冷卻、④除渣、⑤除灰、⑥洗滌、⑦廢水汽提及澄清、⑧氣化公用工程系統(tǒng)等。水冷壁與簡體外殼之間留有環(huán)形空間，便于輸入集水管和輸出集汽管的布置，便于水冷壁的檢查和維修；環(huán)形空間內(nèi)充滿250~300℃溫度的有壓合成氣。（3）SCGP技術(shù)的特點① 適合于氣化原料煤的范圍較寬 采用高溫加壓干粉煤氣流床SCGP氣化方法，拓寬了適應制取合成氣原料煤的煤種，如褐煤、煙煤、無煙煤等各種煤均可使用，對煤的性質(zhì)如：粒度、結(jié)焦性、灰分、水分、硫分、氧分等含量均不敏感。同時單爐產(chǎn)氣能力大，具有高效、大型化和長周期運行的顯著特點。④ 環(huán)境質(zhì)量高 SCGP氣化工藝，殼牌公司稱它為“潔凈煤”工藝，其生產(chǎn)的合成氣是含甲烷量很低的高潔凈合成氣。3）德國未來能源公司的GSP干粉煤加壓氣化工藝未來能源公司位于德國來比錫附近的弗來堡市（Freibarg），原為東德黑水泵煤氣聯(lián)合企業(yè)弗來堡燃料研究所。2004年從巴高克電力公司分離出來，并由瑞士SH公司收購以東德煤炭工業(yè)學院為依托加強開發(fā)煤的氣化技術(shù)。（1）GSP干粉煤加壓氣化工藝流程GSP氣化工藝流程由①磨煤及干燥、②煤加壓及進煤、③煤氣化及合成氣激冷、④渣水處理等幾個工序組成。（2）GSP氣化爐GSP氣化爐為圓柱形結(jié)構(gòu)（見右圖），粉煤、蒸汽和氧氣從爐頂噴嘴進入氣化爐反應室，氣化爐內(nèi)周圍裝有水冷壁管，水壓高于反應室壓力。耐火涂層用水冷卻，其表面溫度低于液渣的流動溫度，形成渣膜可以保護耐火層。 環(huán)模水冷壁 盤管內(nèi)有溫度達285℃冷卻水 隨著水冷壁降溫，灰渣會固化在爐壁上， 可以有效地延長氣化爐壽命（壽命在10年以上）（如果使用耐火磚，那么每隔12到20個月就需要更換一次）（3）GSP流化床煤氣化工藝技術(shù)特點： 燃料可完全氣化，不生成冷凝副產(chǎn)品，氣體不含焦油、酚等污染物 能氣化劣質(zhì)褐煤，也可氣化硬煤和焦煤，煤種適應范圍廣 可處理高Cl的物料，原料適應性強 新型水冷氣化噴咀，壽命長，效率高由魯南化肥廠、華東理工大學、**化學工程公司共同承擔的《日投料30噸能力粉煤加壓氣化爐工業(yè)中試裝置》項目，2001年11月被科技部列入了“十五”國家重點科技攻關(guān)項目。于2004年12月6~8日，通過由科技部組織的國家72小時考核。于2005年2月1日，通過由科技部組織的國家項目驗收?？紤]到該工藝目前還沒有工業(yè)化裝置，從日投煤30噸擴大到1000~2000噸的裝置存在一定的風險，而且關(guān)鍵缺陷是氣化爐燃燒室采用耐火磚，而不是水冷壁，耐火磚使用壽命短，生產(chǎn)成本高，效益低。所以暫不推薦此工藝。與其它氧氣為主的氣化技術(shù)相比，BGL氣化爐耗氧量較低?；以琴|(zhì)地緊密的固體物質(zhì)，封存了微量元素。 氣化工藝技術(shù)選擇綜上所述，適合本工程選用的氣化技術(shù)有SCGP、GSP和BGL三種工藝，技術(shù)和經(jīng)濟性比較如下① SCGP干粉煤氣化只能采用廢鍋流程，氣化爐和廢鍋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，制造要求高，制造難度大；合成氣冷卻需要循環(huán)氣壓縮機輸送循環(huán)合成氣和合成氣換熱來完成，因此，其投資比同樣生產(chǎn)規(guī)模的GSP氣化激冷流程高出40%以上。合成氣中CO高達60%，必須同時補加其副產(chǎn)蒸汽的85%才能滿足變換的需要。BGL氣化過程中產(chǎn)生的廢水成分較為復雜，一般含有焦油、酚、氨、塵等多種物質(zhì)。建在黃河上游的蘭州煤氣廠，采用魯奇碎煤加壓氣化技術(shù)，因污水處理不能達標，國家已經(jīng)下令關(guān)閉。同時BGL工藝有求煤的粒度為5～50mm，原料煤中5mm的煤粉無法使用。③ GSP采用激冷流程，其氣體被水蒸汽飽和，~，足以滿足變換反應對水蒸汽的需要，且流程設(shè)置按耐硫中串低比較順暢。SCGP、GSP、BGL及富氧氣化工藝生產(chǎn)合成氨經(jīng)濟性比較氣化方法指標BGLSCGPGSP富氧氣化總投資生產(chǎn)規(guī)模（萬噸/年）40505040原料煤消耗（萬噸/年）燃料煤消耗（萬噸/年）總用電負荷（萬kWH）0488757385485總用水量（萬噸/年）880880905環(huán)保性能一般好好一般技術(shù)成熟程度一般較好較好好噸氨完全成本（元/噸）120010991420項目內(nèi)部收益率（稅前%）凈現(xiàn)值（稅后，萬元）3704120715－15362項目年利潤（萬元）231503048513793項目年凈利潤（萬元）1740620425245919514投資回收期（稅后，年）注：上表中BGL、富氧氣化原料塊煤灰份按15％考慮，SCGP、GSP所用原料粉煤灰份分別按15％和30％考慮。 氣化工藝流程敘述 磨煤及干燥合格粒度的原料煤用膠帶輸送機由原料煤堆場送入原料煤儲倉。磨煤機采用的是中速磨，在磨煤的同時向磨煤機內(nèi)吹入由惰性氣體加熱器（熱風爐）加熱的氣體，對煤進行干燥。磨