工艺先进性.doc

生产顺序为：造气—栲胶脱硫—中低变换—变换气脱硫—精脱硫—脱碳—合成气压缩—双甲—氨合成—尿素合成—尿素造粒等步骤。
造气：是以无烟煤为原料，采用固定床间歇气化煤气发生炉生产半水煤气，半水煤气经除尘、洗涤冷却后送至半水煤气脱硫工段脱硫后送气柜。
造气吹风气经吹风气回收系统进一步燃烧回收热量后排放。
脱硫：采用栲胶脱硫法，分离出的硫泡沫经熔硫后形成硫磺。脱硫后的半水煤气经静电除焦油后，经压缩机加压送入变换工段。
变换：采用中、低、低变换工艺，在触媒催化作用下，CO与水蒸汽反应，转化为CO2和H2，冷却、分离水后经二次脱硫（栲胶法）送入脱碳工段。
脱碳：采用变压吸附脱碳，CO2气体送尿素工段合成尿素，脱碳后的气体经合成气压缩机压缩至7.58MPa后送双甲工序。
甲醇合成：采用低压合成工艺，其目的是以生产甲醇作为对CO、CO2的净化手段。来自脱碳后的气体送甲醇合成塔中，在7.58MPa压力下，H2与CO、CO2在催化剂的作用下反应生成粗甲醇，粗甲醇经精馏得到精甲醇。
甲烷化：甲醇合成后气体进入甲烷化塔，使CO、CO2与H2反应生成甲烷，作用是将甲醇合成后尾气中微量的CO、CO2进一步脱除。净化后的气体送往氨合成工段。
氨合成：从合成气压缩机循环段来的15MPa氢、氮气送入氨合成工段，在高温高压及催化剂作用下，N2与H2进行合成反应，生成氨。合成的气氨经加压、冷凝成为液氨入氨库。未生成氨的H2、N2气送合成气压缩机循环段。
尿素合成：尿素生产采用CO2气提工艺。从CO2压缩机来的高压CO2经过气提塔，进入高压甲铵冷凝器。从高压氨泵来的液氨，经喷射器连同高压洗涤器来的浓甲铵液一起进入高压甲铵冷凝器。从高压甲铵冷凝器出来的气、液两相通过尿素合成塔反应，液相进入汽提塔，未合成气则进入高压洗涤器回收氨和二氧化碳后后送入低压吸收塔吸收后放空。由汽提塔来的气提液进入精馏塔精馏后，经闪蒸槽闪蒸进入尿液槽。尿液经蒸发系统提浓后送至造粒机造粒。蒸发过程中产生的气体经蒸发冷凝器冷凝吸收后生成氨水至氨水槽，连同各工段回收的稀氨水及来自氨氢回收的稀氨水送解吸塔经解吸、水解后，气相进入回流冷凝器回收氨，解吸残液送入造气夹套炉供造气使用。

变压吸附脱碳
第一段脱除大部分二氧化碳，出口气中二氧化碳控制在8～12%，吸附结束后，通过多次均压步骤回收吸附塔中的氢氮气。多次均压结束后，吸附塔内还有0.06MPa（表）的压力，然后逆着吸附方向降压放空，直到吸附塔内压力放到常压为止，易吸附组分被排放出来，吸附剂得到初步再生。再通过抽真空进一步解吸吸附剂上残留的吸附杂质，吸附剂得到完全再生。吸附塔抽真空结束后，先与中间气缓冲罐连通，用中间气缓冲罐中的氢氮气对吸附塔升压，直到中间气缓冲罐与吸附塔的压力平衡为止，再用均压气和产品气对床层逆向升压至接近吸附压力，吸附床便开始进入下一个吸附循环过程。经过对第一段脱碳工业装置的分析，多次均压结束后，吸附塔内还有0.06MPa（表）的压力，吸附塔解吸气中的二氧化碳含量平均大于93%，其它为氢气、氮气、一氧化碳及甲烷；由于第一段出口气中二氧化碳控制在8～12%，与单段法变压吸附脱碳技术出口气中二氧化碳控制在0.2%相比较，吸附塔内有效气体少，二氧化碳分压高，自然降压解吸推动力大，解吸出的二氧化碳较多，有相当一部分二氧化碳不需要靠真空泵抽出来，因此吨氨电耗较低。第二段将第一段吸附塔出口气中的二氧化碳脱至0.2%以下，吸附结束后，通过多次均压步骤回收吸附塔中的氢氮气。多次均压结束后，吸附塔内还有0.09MPa（表）的压力（吸附压力为0.8Mpa时），通过降压放入中间缓冲罐，直到吸附塔内压力与中间缓冲罐压力平衡为止，此时，吸附塔内压力在0. 005～常压 MPa（表）之间。通过抽真空进一步解吸吸附剂上残留的吸附杂质，吸附剂得到完全再生。抽真空结束后，用均压气和产品气对床层逆向升压至接近吸附压力，吸附床便开始进入下一个吸附循环过程。第二段吸附塔均压结束后，吸附塔内的有效气体没有直接放空，而是利用中间缓冲罐将其返回到第一段吸附塔加以回收。
由此可知，二段法变压吸附脱碳专利技术具有：氢氮气损失小、吨氨电耗低的优势，当吸附压力为0.8Mpa时，氢气回收率为99.2%、氮气回收率为97%、一氧化碳回收率为96%、吨氨电耗为55度左右；当吸附压力为1.6～2.0Mpa时，氢气回收率为99.5%、氮气回收率为98%、一氧化碳回收率为97%、吨氨电耗为22度左右。并且没有任何气体返回到气柜和压缩机，不会增加压缩机的电耗和影响压缩机的有效打气量。投资比湿法脱碳低5～20%（含变脱投资）。

氨合成塔
目前，国内中型氮肥厂采用的氨合成塔大致分为两大类：其一是传统的连续轴向流冷管式触媒筐，另一种为新型的三层绝热复合型触媒筐。传统的轴向流冷管式氨合成塔普遍存在着阻力降大、氨净值低、催化剂活性差、气体循环量大、水电消耗高、设备结构复杂等缺点而远不能适应现阶段合成氨工业的发展。对绝热复合型触媒筐又分为全冷激和冷激--间接换热两种，全冷激设备结构简单但氨净值较低、气体循环量大、水电消耗高、各段催化剂易同时中毒失活等缺陷。我国大型氨厂所采用的氨合成塔主要有Topsoe和Casale二种，这二种合成塔实际生产过程（包括对原Kellogg氨合成塔的改造）均显示已取得巨大的成功。如采用Topsoe技术对国内某厂Kellogg氨合成塔的改造结果表明：在相同的操作压力（155bar）下，其氨净值由原来的10.58%提高至13.8%；塔阻力由3.8bar降至1.8bar。采用Casale技术对国内某厂Kellogg氨合成塔的改造结果表明：其氨净值由原来的10.58%提高至15.3%；塔阻力由3.8bar降至1.82bar。阻力的降低意味着动力的节省，而氨净值的增加则反映了水、电消耗的降低和蒸汽产量的增加。节能效果非常显著。二种塔型的主要特点是：
结合轴向流动气体分布好、操作稳定及轴径向流动阻力小、可装填高活性小颗粒催化剂、氨转化率高的特点，将催化剂床分为一层轴向流动，两层轴径向混流式绝热床，使得全塔操作稳定，阻力大幅度降低，氨净值高。
反应气在触媒床间的降温采用间接换热，这种结构既避免了合成塔内件过于复杂又提高了出口氨浓度，且调节灵活。
合理布置各部件，多装催化剂，采用轴径向混流改进气流分布，消除触媒床死区，提高了容积利用率和催化剂利用率。设计高传热效率的塔内换热器，减少换热器所占容积。简化内部结构，便于装卸催化剂及维修。此外设计中还对设备的密封、热应力补偿进行充分考虑，以确保设备安全、高效、稳定运行。
二种型式氨合成塔主要参数比较
项目
Topsoe
Casale
操作压力 Mpa
15.0
15.0
操作温度 ℃
400~520
400~520
氨净值 %
13.8
15.3
塔阻力 Mpa
0.185
0.182
蒸汽产量 kg/tNH3
0.95
1.00

因此本方案推荐采用Casale技术。其内件采用三层绝热触媒床轴径向混流结构：床间采用气体间接换热，设计配置废热锅炉。