80万吨年尿素装置节能改造项目可行性研究报告(编辑修改稿)

80万吨年尿素装置节能改造项目可行性研究报告(编辑修改稿)内容摘要：

提塔，含 NH3和 CO2的惰性气则通过合成塔顶部的管线进入高压洗涤器（ E3203）。 高压洗涤器下部为管壳式换热器，上部为带防爆空间的填料床。 在高压洗涤器（ E3203）的下部， 大部分 NH3和 CO2冷凝，其冷凝所放热量由调温水移走。 出高压洗涤器（ E3203）下部的气体，在高压洗涤器（ E3203）上部的填料床层与从循环 工段来的甲铵液逆流接触，气体中的 NH3和 CO2被甲铵液吸收。 出高压洗涤器的惰性气体仅含有少量的 NH3和 CO2，通过压力调节阀进入 4 巴吸收塔（ C3201）。 4 巴吸收塔（ C3201）由两层填料床层组成，上部床层用冷却后的蒸汽冷凝液作吸收剂，下部床层用来自 4 巴吸收塔给料泵的工艺冷凝液作吸收剂。 出 4 巴吸收塔的惰性气体仅含有微量氨（ %vol），通过压力调节阀排入大气。 4 巴吸收塔的塔底吸收液作为常压吸收塔的洗涤液。 循环和洗涤工序 此工序主要是从出汽提塔底部的尿素溶液中回收 NH3和 CO2。 出汽提塔底部的 尿素溶液通过液位调节阀减压至 (A)。 由于减压，溶液中的甲铵大部分分解成为气态的 NH3和 CO2，分解所需热量由溶液提供，致使溶液温度降低。 减压后的气液混合物喷洒于精馏塔（ 305D）的鲍尔环床层上。 80 万吨年尿素装置节能改造项目可行性研究报告 19 尿素 甲铵溶液从精馏塔的下部进入循环加热器（ E3302），温度升至大约 135℃ ，大部分甲铵分解为 NH3和 CO2，分解所需热量由低压蒸汽提供。 出循环加热器（ E3302）的气液混合物在精馏塔（ C3303）的下部分离，气体通过精馏塔的填料床层与上部来的冷尿素溶液接触，进行热量和质量交换，气体中部分 水被冷凝下来，减少了出精馏塔气体中的水含量。 出精馏塔的气体进入低压甲铵冷凝器（ E3303），低压甲铵冷凝器是一个浸没式的冷凝器，气体在此几乎完全冷凝，冷凝热则由调温水移走。 出低压甲铵冷凝器的气液混合物进入低压甲铵冷凝器液位槽（ V3301），该槽既是分离器，又是高压甲铵泵（ P3301）的入口缓冲槽。 出液位槽的气体入常压吸收塔（ C3305），出液位槽的甲铵液含水 31%，经高压甲铵泵（ P3301）升压至 (A)入高压洗涤器（ E3203）。 出精馏塔底部的尿素溶液浓度约为 %，含有 少量的 NH3及 CO2。 尿素溶液通过液位调节阀入闪蒸槽（ S3304），在此尿液浓缩至 74%。 闪蒸槽操作压力 ，操作温度 84℃。 由于压力降低，部分 NH3，CO2及 H2O 从溶液中闪蒸出来，气体入一段蒸发冷凝器（ E3702）。 来自低压甲铵冷凝器液位槽（ V3301）、一段蒸发冷凝器（ E3702）、二段蒸发第二冷凝器（ E3704）以及解吸系统回流冷凝器分离器（ V3801）的气相进入常压吸收塔（ C3305），利用来自 4 巴吸收塔的洗涤液吸收尾气中的氨，吸收系统的热效应通过常压吸收塔循环泵和水 冷器循环移热。 吸收液流入工艺冷凝液槽（ V3703） ；气体高空排放。 尿素溶液贮存及蒸发造粒系统 80 万吨年尿素装置节能改造项目可行性研究报告 20 出闪蒸槽的 74%尿素溶液入尿液贮槽（ V3302）。 通过尿素溶液泵（ P3303） 将闪蒸槽的尿液送入一段蒸发器 E3401。 一段蒸发器的操作压力 (A)，操作温度 130℃ ，溶液在此被浓缩至 96%，浓缩尿素所需热量由加入壳侧的 低压蒸汽供给。 出一段蒸发器的气液混合物在位于蒸发器上端的分离器（ S3401）中分离。 96%的尿液通过 U 型管道直接减压进入二段蒸发器（ E3402）。 二段蒸发器 的操作压力 (A)，操作温度 140℃ ，溶液在此被浓缩至%，出二段蒸发器的气液混合物在位于蒸发器上端的分离器（ S3402）中分离。 熔融尿素利用熔融尿素泵（ P3401）送至造粒塔顶的造粒喷头。 浓缩尿素所需热量由加入壳侧的 低压蒸汽供给。 在一段蒸发冷凝器（ E3702）中，一段蒸发分离器来的气体及闪蒸槽来的气体冷凝。 冷凝液入工艺冷凝液槽（ V3703），未冷凝气体通过一段蒸发喷射器（ J3702）升压后送入常压吸收塔进一步回收氨。 来自二段蒸发分离器的气体通过升压器（ J3703） 升压后进入二段蒸发第一冷凝器（ E3703） ，冷凝液入工艺冷凝液槽（ V3703），未冷凝气体通过二段蒸发第一喷射器（ J3704）进一步升压后进入二段蒸发第二冷凝器（ E3704） ，冷凝液入工艺冷凝液槽（ V3703），未冷凝气体通过二段蒸发第二喷射器（ J3705）进一步升压后进入常压吸收塔进一步回收氨。 尿素溶液贮槽（ V3302）的设置另外一个目的是当造粒单元及蒸发工序需进行停车清洗、更换造粒喷头时，前面工序仍可继续生产，生产的尿素溶液可贮存在尿素溶液贮槽中，因此尿素溶液贮槽的设置增加了整个 装置的操作弹性。 由于要考虑到造粒单元停车清洗及更换造粒喷头，尿素溶液贮槽容积需有 3 小时的尿素溶液贮存量。 80 万吨年尿素装置节能改造项目可行性研究报告 21 解吸和水解 工艺冷凝液槽中的溶液含有 NH CO2及尿素，需进行解吸和水解以减少NH CO2及尿素的损失。 溶液通过解吸塔给料泵（ P3703） 4 巴吸收塔给料泵送出。 来自 P3703 的工艺冷凝液其中一部分送至低压甲铵冷凝器及闪蒸槽冷凝器作吸收剂，其余经解吸塔换热器（ E3802）预热后入第一解吸塔（ C3801）上部。 第一解吸塔内设置有约 15 块筛板，溶液从上至下流经各筛板时，溶液中的大部分氨和 CO2被水解塔（ C3803）和第二解吸塔（ C3802）来的气体汽提出来。 出第一解吸塔底部的稀溶液经水解塔给料泵（ P3801）抽出，经水解塔预热器（ E3803）预热至 200℃后进入水解塔（ C3803）上部。 水解塔中设有约 10 块塔板，溶液至上而下流经各塔板时，溶液温度升高至 210℃，溶液中的尿素水解成 NH3和 CO2，尿素水解及溶液温度升高所需热量则由从水解塔底部加入的高压蒸汽提供。 水解塔的操作压力为 (a)。 出水解塔底部的溶液经预热器（ E3803）换热后，通过液位调节阀进入第二解吸塔（ C3802）上部继续解吸。 第二解吸塔内设有约 21 块筛板，溶液从上至下流经各塔板时，溶液中的 NH3及 CO2被从塔下部加入的低压蒸汽全部汽提出来。 出第二解吸塔底部的液体几乎为纯净的水， NH3 及尿素的含量均小于3ppm。 此液体通过解吸塔热交换器（ E3802）、废水冷却器（ E3801）冷却80 万吨年尿素装置节能改造项目可行性研究报告 22 至 60℃后送出界外，由化水站处理后作为锅炉给水。 出第一解吸塔（ C3801）的气体到回流冷凝器（ E3804）进行冷凝，冷凝后的气液混合物进入回流冷凝器分离器 （ V3801）中分离。 溶液经回流泵（ P3802）送出，一 部分返回第一解吸塔顶部作为回流液，其余则送至低压甲铵冷凝器（ E3303）。 出回流冷凝器液位槽的气体经压力调节阀减压后至常压吸收塔进一步回收氨。 第一解吸塔（ C3801）操作压力约为 (A)。 项目建设总平面布置 1） 、总平面布置 本工程主要有 CO2压缩、尿素主装置、造粒塔、尿素散装库、尿素成品库、尿素主控楼（含配电）等。 经比选，将 CO2压缩、尿素主控楼（含配电）布置在二期氨合成装置南侧，尿素主装置、造粒塔布置在尿素主控楼西侧，二期氨合成装置西侧。 根据工艺流程，将尿素散装库布置 在尿素装置西侧，尿素成品库布置在尿素装置南侧，并靠近现有尿素成品仓库区。 本工程用地面积： 公顷。 具体布置详见《总平面布置图》 K512041。 2） 、竖向布置 本工程所在用地较平整，竖向设计采用连续平坡式布置，平场标高与已建装置一致，场地雨水由道路雨水口收集后经地下排雨水管排至场外。 公用工程及辅助设施 给、排水 1）给水系统 80 万吨年尿素装置节能改造项目可行性研究报告 23 （ 1） 生活给水 本工程生活用水来自老厂生活、生产给水系统，主要是供分析化验和各卫生间洗涤用水，用水量平均为 Q=1m3/h，最大为 Q=2m3/h。 （ 2） 生产给水 本工程 生产给水主要是工艺生产装置地坪冲洗 用水（间断），生产用水由老厂生活、生产给水管网系统提供。 本 工程生产给水量平均为 ，最大为 1m3/h。 （ 3） 消防给水 本工程占地约 3 公顷，同一时间内的火灾次数按一次考虑。 最大处室外消防用水量为 25l/s，室内消防用水量 10l/s，火灾延续时间为 3 小时。 故本装置消防用水量为 35 L/s，一次消防用水量为 378m3。 本项目生产装置和生产辅助装置的消防用水由老厂消防给水系统提供， 管网压力为。 本项目装置区内的水消防管网环状布置，管网上 每隔 60 米设室外地上式消火栓，在火灾危险性较大的主装置周围设水炮保护，管网用阀门分隔，每段管网上消火栓数量不超过 5 个。 其他详细内容及化学消防系统详见消防章节。 （ 4） 循环水系统 循环水水量： 13082～ 14390m3/h 循环给水温度： 32℃ 循环回水温度： 42℃ 循环给水压力： （ 表压 ） 循环回水压力： （ 表压 ） （ 5）老厂的给水系统现状 老厂的一次水来自地下水，公司现共有深水井 8 眼，单井出水量均为80 万吨年尿素装置节能改造项目可行性研究报告 24 150m3/h，总供水能力为 1200m3/h，各分厂满负荷生产时最大一次水用量为800m3/h。 包括生活、消防、及循环水补水。 一次水给水系统为全厂生产、生活合用给水系统。 各深井内的深井水由深井泵直接抽送至厂区一次水管网，各装置区都有一次水。 厂区一次水管网采用环状管网，增加供水安全性。 一次 水管网内压力为 ，管材为焊接钢管，管 道防腐做加强级防 腐 层。 根据各装置消防设计的需要，所需的消防设施 均在一次水管网接出，并形成各装置独立的环状管网， 管网压力为 ，管材为焊接 钢管 ，管道防腐做加强级防腐层． 老厂现有尿素装置循环站多座，总的循环水量约 20200m3/h，能满足本项目的需要。 2）排水系统 本项目排水系统包括生活污水系统、生产污水系统、雨水系统系统三个部分。 （ 1） 生活污水系统 本工程生活污水主要是各建筑物内卫生洁具排水，排水量平均为，最大为 ，生活污水设独立的管线，经化粪池处理后排至老厂污水管网系统。 （ 2） 生产污水系统 本项目工艺生产装置排放的污水经污水 管道收集后流至排至老厂现有生产污水管网。 生产污水量平均为 ，最大为 1m3/h。 （ 3）雨水系统 受污染的装置区内的的初期雨水和事故污水，用阀门切换到生产污水管进入老厂生产污水管网。 初期雨水后的雨水切换到雨水管道外排。 （ 4）老厂区排水管网的设置 老 厂 的 排水系统采用雨、污 分 流制排水系统，即生活污水、生产污水80 万吨年尿素装置节能改造项目可行性研究报告 25 与 洁净的生产废水 及 雨水 分 流排放。 生活污水与处理达 标后生产污水，洁净的生产废水 排入 老厂污水处理站内的排水池中，混合后排入排水沟 ，处理后水质 能 达到 一 级 排放 标准。 雨水直接通过排水沟排放入厂区北面的大 汶河。 （ 5）老厂区污水处理站 尿素废液有深度水解装置，处理后废水送造气夹套产蒸汽。 合成氨稀氨水通过氨水解吸提浓装置，提浓后的氨水送尿素使用。 循环水采用旁滤装置进行过滤，反洗的水排入沉淀池中，经沉淀合格的清水排入排水池中。 （ 6）事故水收集排放 消防时的消防事故水通过 阀门切换到生产污水管， 排入老厂的排水池中进行事故储存，在确认符合排放标准后方可外排。 供、配电 1）用电负荷、负荷等级 本 工程为尿素装置，包括 CO2压缩、尿素主厂房、造粒、尿素贮运包装等工段， 公用工程依托老厂现有装置。 根据工艺要求， 尿素 装置的蒸汽冷凝液泵和高压冲洗水泵为一级负荷，该装置的其它工艺设备用电负荷为二级负荷；尿素 贮运包装工段 工艺设备用电负荷为为三级负荷。 整个尿素装置的装机容量约为 ,工作容量约为 ,其中高压电机工作容量约为 ，低压用电设备工作容量约为。 折算至 6kV 侧的总需要容量为。 2）电源状况 该公司现有 110kV 变电所一座，配套 80000kVA 和 63000kVA 主变电压器各一台，年总用电负荷为 104kW。 本项目 6kV 电源分别有由该公司发电装 置及 110kV 外线路供给。 80 万吨年尿素装置节能改造项目可行性研究报告 26 本工程的电源依托老厂，根据全厂用电负荷及等级要求，本工程需要二回路 6kV 电源，该两回 6kV 电源拟分别引自老厂总变电所的 6kV I、 II段母线。 由此可见，本工程供电电源是可靠落实的，选择本工程供电电源为 6kV,配电电压为 6kV 和 是合理可行的。 采暖通。