46万吨合成氨80万吨尿素项目可行性研究报告上(编辑修改稿)

46万吨合成氨80万吨尿素项目可行性研究报告上(编辑修改稿)内容摘要：

33 3 蒸汽 ，183℃ t 蒸汽冷凝液 (G) t 4 蒸汽 MPaA ，440℃ ， t 汽轮机冷凝液 ～ MPa(G),70℃ t (九 )引进设备说明 为降低投资，空分采用国内 技术，为保证装置的可靠性，关键设备采用引进，其引进设备如下（初步）： 单元工序 设备 阀门 管件 其它 空气过滤及压缩 空压机主机 ,增压机主机 自动喷水系统 空气预冷和净化空气精馏 带执行机构的切换阀 分子筛吸附器部分内件 首次填充的分子筛吸附剂 主换热器 , 冷箱内 冷箱内部管 主冷凝蒸发器 ,回流过冷器 部低温阀 道 ,压力塔内件（筛板） ,低压塔内件（填料） 液氧泵及电机 ,液氮泵及电机 煤气化装置 1) 选用 新型 粉煤连续气化技术 — ＨＴ－Ｌ粉煤加压气化先进技术， HTL煤 气化工艺 是航天十一所借鉴荷兰 SHELL、德国GSP、美国 TEXACO煤气 化工 艺中先进技术，配置自己研发的盘管式水冷壁 气化炉 而形成的一套结构简单、有效实用的煤气化工艺，具有自主知识产权，专利费用低；关键设备全部国产化，投资少。 （气化炉专利号：发明专利号： ；烧嘴专利：发明专利号： ；破渣机专利：实用新型专利号：。 工艺介绍如下： A、磨煤与干燥 系统 磨煤与干燥系统的 工 艺流程 、运行 原理 、控制参数都与SHELL 工艺相同，两套系统一开一备，目的是制造出粒度小于90 微米的大于 80%、水 含量 小于 2%的煤粉。 没有单独的石灰石加入系统，只是利用皮带秤通过比值调节将粒状石灰石加到输煤皮带上，一块进入磨煤机研磨。 B、 加压输送系统 加压输送系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与 SHELL 工艺相同，目的是将制出的合格煤粉利用压差输送至气化炉进行燃烧气化。 不同是 V1205 下面是三条线输送，到烧嘴处汇合从烧嘴环隙呈螺旋状喷入炉膛。 C、 气化及净化 烧嘴 设计 同 GSP，采用单烧嘴顶烧式气化，气化炉采用TEXACO 激冷工艺，气化炉升压到 1MPa 时，煤粉及氧、 蒸汽 混合以一定的氧煤比进入气化炉，稳压 1 小时挂渣，炉膛内设置有 8 个 温度检测 点，可以作为气化温度的参考点，也可以判断挂渣的状态。 设计气化温度 14001600℃，气化 压力。 热的粗煤气和熔渣一起在气化炉下部被激冷，也由此分离，激冷过程中，激冷水蒸发，煤气被水蒸汽饱和，出气化炉为199℃ ，经文丘里洗涤器、洗涤塔洗涤后， 194℃、固体含量小于。 D、渣及灰水处理系统 渣及灰水处理系统的工艺流程、运行原理、控制参数都与TEXACO 工艺相同。 渣经破渣机，高压变低压锁斗，排到捞渣机，进行渣水分离，水回收处理利用；灰水经高压闪蒸、真空闪蒸后到沉降池，清水作为激冷水回收利用 ，浆水经真空抽滤后制成滤饼。 2）、 技术特点 A、原料的适应性 该工艺煤种适应性广，从烟煤、无烟煤到褐煤均可气化，对于高灰份、高水分、高硫的煤种同样适用。 B、单系列能力 现设计单台气化炉生产能力为有效气体（ CO+H2） ~10万 Nm3/h。 C、设计碳转化率高，达到 98%，渣中残碳控制在 12%，实际残碳含量： %， %， %；设计有效气含量 90%，其中 CO70%， H220%，实际见下面合成气分析（氮气输送）： D、 HTL、 Shell、 Texaco 三种气化指标比较 名称 HTL Shell Texaco 比氧耗（ Nm3/KNm3） 330360 330360 410430 有效气成分 CO+H2（ %） 8991 8993 7881 碳转化率（ %） ＞ 99 ＞ 99 ＞ 98 冷煤气效率（ %） 8083 8083 7176 煤气化热效率 95 96 86 原料煤输送 干粉，气体输 干粉，气体输送 水煤浆，泵输成分 H2 CO CO2 CH4 N2 H2S COS HCN NH3 单位 ∨% ∨ % ∨ % ∨ % ∨ % ∨ % ∨ % mg/m3 mg/m3 无烟煤粉 27 64 3 ＜ 褐 煤 及烟煤 30 60 ＜ 4 形式 送 送 烧嘴寿命 10年，每 6 个月维修头部 10年，每 年维修头部 每 修头部 水冷壁或耐火火砖寿命 水冷壁结构简单，属圆筒盘管型，水路简单，易制造寿命＞ 10 年 水冷壁呈多段竖管排列，水路复杂，合金钢材质，制造难度大，寿命＞ 10年 昂贵的耐火砖只能用一年 原料煤的适应性 气化原料煤几采函盖从褐煤到无烟煤的所有煤种，可以实现原料煤本地化 气化原料煤几采函盖从褐煤到无烟煤的所有煤种，可以实现原料煤本地化 对煤种要求高（灰熔点低于1250度，成浆性好），无法实现原料煤本地化 电耗 低 因有激冷气压缩机和反吹气压缩机，所以电耗较高 低 E、安徽临泉及河南濮阳龙宇化工已成功使用航天炉进行煤气化造气，近期河南晋开集团 60万吨合成氨项目、 江苏 鲁西化工集团 项目 及 江苏 瑞星集团 尿素项目煤气化工 序已选定使用航天炉，同国外类似工艺相比，具有独立的知识产权，技术先进，设备及工艺包费用较低。 3）主要设备 ①磨机 根据国内粉煤制备的成熟经验，初选φ 干式溢流型磨机 2 台全开，不设备机，磨机内衬耐磨橡胶板以降低噪音。 ②气化炉 气化炉的规格选用目前已有成熟生产经验的φ 3200 气化炉2 台，正常生产两开，具体炉膛熔积将由专利商在工艺包设计时确定。 气化炉壳体材料为 11/4Cr 1/2Mo，激冷室堆焊不锈钢，激冷环和下降管材料为 lncolloy825，气化炉在 国内已民用工业成熟的制造经验，可以由国内化工机械厂制造。 脱硫脱碳 脱硫的主要目的是脱除变换气中的 H2S，而脱碳的任务则是脱除脱硫气中二氧化碳，得到合格的合成氨的净化气。 本工程选用低温甲醇洗工艺。 低温甲醇洗 (Rectisol)是 20 世纪 50 年代初德国林德 (Linde)公司和鲁奇 (Lurgi)公司联合开发的一种气体净化工艺。 第一个低温甲醇洗装置由鲁奇公司于 1954年建在南非 Sasol 的合成燃料工厂，目前世界上有一百多套工业化装置，其中中国引进了十多套，低温甲醇洗工艺适合于处理 含硫渣油部分氧化、煤气化生成的气体中 CO2和硫化物。 该工艺为典型物理吸收法，是以冷甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的特性，脱除原料气中的酸性气体。 由于甲醇的蒸汽压较高，所以低温甲醇洗工艺在 低温 (35℃～－ 55℃ )下操作，在低温 下 CO2与 H2S 的溶解度随温度下降而显著地上升，因而所需的溶剂量较少，装置的设备也较小。 在－ 30℃下， H2S 在甲醇中的溶解度为 CO2 的 倍，因此能选择性脱除 H2S。 该工艺气体净化度高，可将变换气中 CO2脱至小于 20ppm， H2S 小于 ，气体的脱硫和脱碳可在同一个塔内分段、选择性地进行。 低温甲醇洗工艺技术成熟，在工业上拥有很好的应用业绩，被广泛应用于国内外合成氨、合成甲醇及其他羰基合成、城市煤气、工业制氢和天然气脱硫等气体净化装置中。 在国内以煤、渣油为原料建成的大型合成氨装置中也大都采用这一技术。 低温甲醇洗工艺可靠，在与本工程工艺条件类似的工业装置中有很多成功的应用业绩，在工艺技术上是有保证的。 国内已有多套大型气体净化装置采用低温甲醇洗净化工艺，有的已运行近 20 年，在设计、施工、安装、操作等方面均积累了丰富的经验。 气体精制 本项目采用 液氮洗 工艺。 目前国内外大型合成氨原料气的精制方法有液氮洗、甲烷化二种。 液氮洗是利用液氮吸收净化气中的有害杂质，在－ 190℃ 的低温下，气体中的残余 CO、 CH Ar等溶于液氮中，而微量的 CO2 在进冷箱前被分子筛吸附，从而使气体得到精制，以达到精制净化气的目的，此法一般在上游配置低温甲醇洗脱除二氧化碳和硫化氢等酸性气体，在以煤、渣油为原料的大型合成氨装置中广泛采用。 其特点是精制气纯度很高、能耗低、操作费用少、无污染，缺点是投资较大，但对氨合成系统十分有利，可降低氨合成能耗。 目前 国内在设计和设备制造上已能达到要求，因此无需购买国外设备和技术。 硫回收工艺 在本工程中，我们决定选择 采用 ShellPaques 生物脱硫 工艺 ， ShellPaques 生物脱硫工艺是酸性尾气处理的新发展。 该工艺是从酸性尾气中脱除 H2S 并以元素硫的形式进行硫磺回收的生物反应过程。 含 H2S 气体在吸收塔内与含硫细菌的碱液逆流接触， H2S 溶解在碱液中进入特殊的生物反应器（专利设计）。 在生物反应器内的充气环境下， H2S 在一种无色硫磺杆菌的作用下生成单质硫磺。 硫回收工艺方案选择的原则， 是采用先进，可靠的技术，在追求较高硫回收率，达到环保排放标准的同时，优化工艺方案，降低成本。 本项目硫磺产量为 7 吨 /天，该产量采用常规 CLAUS 脱硫，已不十分经济，且仍会有含硫尾气要排放至大气，达不到环保要求。 采用 ShellPaques 生物脱硫工艺，具有如下特点： （ 1）工艺流程简单，无需过多的监控，操作和维护费用低，占地面积少。 （ 2）脱硫后物流中的 H2S 含量可降为 4ppmv，尾气满足环保要求，可直接排放。 （ 3）常温操作，工艺安全可靠。 （ 4）脱硫效果不受原料气中 CO2 /H2 S 比值高 低的影响。 （ 5）能耗低，化学品消耗低，能够降低操作成本。 （ 6）在吸收塔中 H2S 100%被吸收，没有 SO2 的排放。 因此本项目硫回收装置采用壳牌公司开发的 ShellPaques 生物脱硫工艺，该工艺包括三个部分： （ 1） 吸收塔 吸收塔是一个填料塔。 吸收液从塔顶部均匀的喷洒到填料塔内。 气体在塔内与吸收液逆向接触。 由于吸收液为碱性 (pH 89)，气体中的 H2S 根据以下的反应方程式被吸收。 H2 S + NaOH → NaHS + H2O 从该反应方程式中可 以看出，过程是需要耗碱的。 吸收塔带有填料和必要的塔内件，以确保塔内气 液均匀接触。 气体与碱性溶液逆向接触。 在这个过程中， H2S 从气相转移到液相。 气体温度应该在 3040℃ 之间。 如果气体温度太低或太高，就需要采用加热或冷却以确保细菌的最佳生长条件。 吸收溶剂负荷是一个重要的参数，因为它决定了吸收塔内溶剂的流量。 吸收溶剂的负荷取决于以下的情况： H 2S 的分压 CO2 的分压 吸收溶液的 PH值 吸收溶液的碱度 吸收溶液中元素硫颗粒的浓度 为了避免系统过度发泡，需要将一些吸收 溶剂喷洒到吸收塔底部的液体上。 处理后的气体通过吸收塔顶部气液分离器排出，可减少气体夹带液体进入产品管线，从吸收塔底部，吸收了 H2S 的溶剂直接进入生物反应器。 （ 2）生物反应器 在生物反应器内部安装了一些内件，从而保证了系统的气液完全混合。 需要控制进入到生物反应器的空气量。 生物反应器内的细菌将吸收液中的硫化物氧化为元素硫。 化学反应方程式如下： NaHS + O2 → S + NaOH 这些硫杆菌家族类的细菌生长速度非常快，并且对于工艺条件的变化有很强的抵抗能力。 从生物反应器排放出 的空气可以直接排放，无需进一步处理。 硫磺通过沉淀槽从液体中分离出来。 吸收 H2S 所消耗的碱性溶液可以通过 HS的氧化生成元素过程，产生的 OH得以补偿；这个过程需要控制空气量。 通过精确控制通入的空气量，来减少硫酸盐的生产。 但实际上总会有一少部分的 HS氧化为硫酸盐。 2NaHS + 4O2 → 2NaHSO4 . Na2 SO4+ H2SO4 由于副反应的结果，需要增加碱耗来中和形成的酸。 同时，还要从系统中取出一小股液体以防止硫酸钠和其它盐类的积累。 流出的液体（含有钠盐和一些硫磺微粒）是无 害的，通常可以直接排放。 如果进料气中含有氧气，部分的 H2S 可以在吸收塔内转换成硫磺。 这种情况下，会在吸收塔的填料表面形成一层很薄的含有细菌的硫磺层。 但是，由于所形成的硫磺具有亲水性；会迅速的与溶液中的 HS反应，生产可溶解性的聚合硫化物；因此，不会出现堵塔的现象。 将 H2S 转换成元素硫的过程是一种生物过程；因此，需要营养液来维持 ShellPaques。