化肥公用工程培训材料课件

公用工程培训材料化肥事业部

2008年5月化肥事业部装置慨况化肥事业部包括如下装置:

合资公司:*一套林德空分装置处理能力260000NM³/hr一套处理能力2000-2500吨/天的壳牌粉煤气化装置(包括U-1100磨煤与干燥、U-1200煤加压与进煤、U-1300气化与合成气冷却、U-1400除渣、U-1500除灰、U-1600洗涤、U-1700废水汽提与澄清、U-3000气化氮气系统、U-3100火炬与液化石油气系统、U-3200气化冷却水系统、U-3300气化工艺水系统、U-3400气化蒸汽冷凝水系统、U-3500工厂与仪表空气分配系统、U-3600化学品与柴油分配系统)合成氨装置:430000吨/年合成氨装置，变换、低温甲醇洗、甲烷化、合成系统、冷冻与氨储存系统;尿素装置:荷兰凯洛格大陆公司提供的斯太米卡帮的二氧化碳汽提法(原设计1620t/d扩产后可到1900t/d),包括氨与二氧化碳的压缩、合成与汽提、循环与解吸及水解装置、蒸发造粒;双氧水装置:蒽醌法50000吨/年及80000吨/年装置各一套;辅助装置:供煤装置、小空分装置(能力1000NM³/hr)、火炬、污水处理、脱盐水制备、循环冷却水系统、成品包装等辅助装置公用工程概叙公用工程包括：水、电、汽、风、氮气、储运、排水、火炬。水一次水（新鲜水）a、生活水b、高压消防水、低压消防水c、澄清池补充水d、一、二循（经自吸泵）补充水e、小空分循环水补充水f、双氧水循环水补充水g、合成小冰机103-L、生活水预热器E-2111的冷却水

水注：消防水稳高压水池容量1500M³，稳压泵二台，压力稳定在7~9Kg/CM，如果低于6Kg/CM²,增压泵启动，压力可达10~12kg/CM²稳压泵参数：8L/S=30M³/hr增压泵参数：100L/S=360M³/hr(五台：三电两柴）现场的水炮及较高的消防栓均由稳高压消防水带，不能随便乱用水循环水

1、双氧水循环水：供二水、三水；三台水泵，二台220KW/hr，一台350KW/hr2、一循(20000m³/hr)：主要向合成老区、尿素、水汽车间老区提供循环冷却水；三开二备，2201-JA/JC/JE为电泵,功率为1000KW,流量为6250m³/hr,2201-JB/JD为汽泵，其中2201-JB有联锁，压力低3.5Kg/m³启动3、二循(30000m³/hr)：主要向合资公司、合成新区提供循环冷却水；三开一备，P8101-A/B/C/D,功率为1600KW,流量10000m³/hr水脱盐水由水汽车间化肥老区制备，送合成水箱、快锅水箱，分别经104-J送合资公司、合成E-2102；P8411送合成E2103、E2104、E2401水汽车间老区脱盐水制备装置包括两套固定床(100-120t/hr),两套浮动床(100－140t/hr),两套反渗透(100t/hr)，三套混床。水2、工艺冷凝液

F-2301(水分离器)、F-2102(1#冷凝液分离器)、F-2103(2#冷凝液分离器)、F-2104(3#冷凝液分离器)、F-2201(变换气分离器)产生的工艺冷凝液会合后进入T-2101汽提塔处理后一路经P2101去混合器，一路去E-2102做锅炉给水用，一路去E-2109冷却后送污水处理或经P2102送合资公司电电是由动力事业部通过四条Φ240的电缆送入化肥事业部检维修总配后，再送入下级所的四台高压开关的位号是：2113、2213、2313、2413全部化肥片区的高压电机(6000V)现在已达41台(未包括合资公司)老区有一台事故发电机新区有一路事故电源从上游的合资公司来合资公司的电是由动力事业部直供

风（仪表风和工厂风）化肥事业部仪表风正常情况下是由合资公司的仪表空气和工厂空气压缩机C8361供给，只有在事故状态和合资公司空分装置停车后，才由水汽车间小空分装置的仪表与工厂风空压机(2010-JA/JB/JC)提供。在合成新区2200单元内有一套仪表空气连锁装置，紧急情况下可以将合资公司3.7mpa的氮气减压到仪表空气系统，以补充仪表空气的不足。化肥事业部工厂风正常情况下也是由合资公司的仪表空气和工厂空气压缩机C8361提供，合资公司空分装置停车后，才由水汽车间小空分装置的仪表与工厂风空压机(2010-JA/JB/JC)提供。事故情况下可以通过联锁装置（PSV01与PSV02）将工厂空气切除保证仪表空气的稳定氮气中压氮(3.7mpa)、事故氮(0.7mpa)、低压氮(0.45mpa)中压氮(Mn)1、由合资公司的氮压机C1461来(3.7mpa、160℃、27993NM³/hr)进入甲烷化配氮2、去F2101用作催化剂升温或设备置换用3、去E-2222中氮气冷却器冷却后入T2206塔、T2203塔用作置换、吹扫、检修4、由E-2222中氮气冷却器冷却后的部分氮气通过减压阀PIC-102减压到0.7mpa送入化肥事业部水汽车间小空分装置的球罐用作低压氮，另一部分通过管道送己内酰胺事业部的低压氮气管网。氮气事故氮(En)由合资公司的液氮泵(P7367)经水浴式蒸发器(E7316)蒸发而来。液氮储罐总量200M3，蒸发后每立方米的液氮可得600NM³的气氮。1、去甲烷化E-2301A2、F2101、R2101A、R2101B3、用作2200单元泵的密封氮气4、窜入低压氮气管网，用作低压氮气）注：P7367参数：83~100L/min0.75KG/c㎡扬程89.2M

功率6.4KW氮气低压氮(NL)

低压氮气的来源：1、合资公司空分装置的产品氮气压缩机C17612、化肥事业部水汽车间小空分装置(KSF-860-1杭氧)球罐400M³、200M³3、由合资公司事故氮气补充用途：1、合成老区装置置换用2、双氧水置换、稳压、调整氢效(从大球罐有一条DN50的专用氮气管线到双氧水)3、尿素置换用4、合成新区：火炬与其他装置置换用、T2203汽提用(19000NM³/hr)

火炬冷火炬DN400(按介质分)热火炬DN900(按介质分)在火炬区划分为：DN400为长燃火炬为热火炬DN900为事故火炬为冷火炬供煤煤场拥有一个储存量为36000吨的干煤棚和卸煤供煤的机械,用以储存原料煤与向合资公司上煤*

正常

可接受湿度,%wtAR*（注1）3.8<10研磨指数78>50颗粒大小**,mm（注2）<50<50热值(HHV),MJ/kgMF*（注1）28.3625.8-29.8灰份,%wtMF（注1）17.6<25灰%wt(SiO2+Fe2O3)/%wtAl2O31.97>1.85最终分析,%wtincoalMAF*（注1）

C84.1981.7-86.7H4.984.8-5.1N1.331.0-1.6S5.22<5.3Cl0.036<0.1O(差异)4.25平衡微量元素,ppmwtincoalAR（注1）

Cd-<0.5F-<300Pb-<10Se-<15Zn-<30As-<12Hg-<0.3氧化物,%wtinash

Na2O0.38<1.5K2O0.78<1.5P2O51.49<3煤代油工程合资部分(工程概况)配套生产装置中石化巴陵分公司煤代油工程配套合成氨装置改造的内容包括：一氧化碳变换、酸性气体脱除、甲烷化装置、氨合成系统改造、新建冰机系统和工艺管廊六个主要部分，其中一氧化碳变换、酸性气体脱除、新建冰机系统、工艺管廊为新建，甲烷化装置和氨合成系统两单元作部分改造。建设规模如下：合成氨装置能力产氨量 1320吨/日（43.56万吨/年）向外供液氨7万吨/年年操作日330天（7920小时）巴陵分公司化肥装置接受由合资厂送来的有效气体（CO+H2）量为142000Nm3/h，除保留原有的氨合成外，尚需新建变换、酸性气体脱除及氨冰机工序，甲烷化系统部分新建，处理气量相当于可日产氨1560吨（即年产量52万吨），初步设计压缩及氨合成装置仍维持原日产氨1100吨能力不变（现合成氨装置能力扩大为日产1320吨，其他作相应调整，以保证物料平衡），酸性气体脱除后的工艺氢气(纯度为90.09%)外供27614Nm3/h，送巴陵分公司己内酰胺装置。煤代油工程合资部分(工艺流程)（1）卸煤、储存及输送*原料煤由铁道线运进，经翻车机卸煤至下煤斗，由输煤皮带送至干煤棚的门式堆取料机，或直接送到破碎楼；门式堆取料机既可向干煤棚堆煤，也可取煤送往破碎楼；原料煤在破碎楼被除铁去木，并破碎成一定尺寸的煤块，然后送往原料煤储仓（V-1101A/B/C）。煤代油工程合资部分(工艺流程)工艺气和粉煤在粉煤袋式过滤器（S-1103）中分离。在清洁气中固体含量低于10mg/Nm³(湿基：最大4%Wt),清洁气大部分循环以保持惰性气纷（低氧含量≤8%），多余气体排放。粉煤通过袋式过滤器旋转给料机（X-1102A），排放螺旋机（X-1103A）输送到粉煤加压进煤单元（U-1200）。（3）煤加压及进煤（U-1200）煤加压及进煤（U-1200）有A、B两条线，每条线对应两个烧嘴。下面就A线说明。煤代油工程合资部分(工艺流程)粉煤从CMD送到粉煤储罐（V-1201A），V-1201A连续充氮，防止空气和湿的循环气从气体出口和CMD进入系统。在开停车时，煤烧嘴循环线也返回粉煤进入这个罐。输送粉煤的氮气通过粉煤过滤器（S-1201）排放，滤下的粉煤通过（X-1205A/X-1206A）回到V-1201A粉煤由重力从粉煤储罐流入粉煤排放罐。当这步完成后，接着隔离所有低压设备，加压到和给料罐（V-1205A）相同压力后，打开两罐之间的平衡阀。加压用的是高压氮气，氮气是通过通气锥、通气板和直接充入V-1204A，去通气板的氮气是通过压差控制的控制阀调节的。所有的操作都是开关程序控制的。煤代油工程合资部分(工艺流程)一旦给料罐（V-1205A）料位低到需要加入另一批煤时，粉煤放料罐的两个底部阀打开，粉煤从粉煤放料罐（V1204A）排入粉煤给料罐（V1205A）。最后，开关程序控制隔绝，卸压，粉煤排放罐（V-1204A）再装满。卸压过程分三步，前两步是通过限流和开关阀再通过粉煤过滤器（S-1201A）排入大气，最后一步是通过放料罐和过滤器的两个切断阀使放料罐和过滤器达到压力平衡。煤代油工程合资部分(工艺流程)（4）煤气化（U-1300）正常运行期间，所有四个烧嘴（A-1301A/B/C/D）在相同的条件下运行（需要的最小控制精度在5%以内）。烧嘴的生产能力主要取决于气化炉入口和湿洗涤系统出口合成气的压力差，同时取决于下游所需的合成气产量，后者由巴陵决定。氧气和蒸汽的流量比保持常数。蒸汽通过过滤器加入，并在蒸汽/氧气混合器中与氧气混合。煤代油工程合资部分(工艺流程)粉煤流量的测定用特殊仪器来完成。通过交叉关联流量控制（依据容量测量）和煤/氮气悬浮物密度控制（用γ射线测量）来保证粉煤的稳定供给。粉煤、氧、蒸汽混合后一起进入气化炉，在高温下发生反应生成以一氧化碳和氢气为主要成分的粗合成气，在气化炉出口用循环气急冷使合成气温度降到900℃左右，然后利用锅炉给水进一步回收热量产生中压蒸汽，合成气降到340℃左右进入洗涤系统。合成生产工艺概况本装置所采用的合成氨生产工艺，主要包括粗煤气的CO变换，酸性气体脱除，甲烷化，合成氨和氨冷冻等几个步骤。粗煤气的CO变换(一)从煤气化装置制得的粗煤气中，除含有氢外，还含有较多的CO和少量的CO2。通过CO变换反应将CO除去(CO+H20=CO2+H2+41.19KJ/mol)这样既能把CO变为易于清除的CO2，同时又可制得与反应了的CO相等摩尔数的氢，而消耗的只是廉价的水蒸汽。因此，CO变换既是原料气的净化过程，又是原料气制造的继续。CO变换存在一个“变换深度”问题。CO可通过变换反应转为H2，另一方面，它在合成氨反应中是毒物，因此，要求变换炉出气中的CO含量越低越好。壳牌粉煤气化产出的粗煤气中CO含量高达60%（干基）粗煤气的CO变换(二)左右，远高于石脑油蒸汽转化和Texaco水煤浆气化工艺；同时H2S含量高，气体流量大，为了适应壳牌粉煤气化送来的高硫粗煤气工艺条件和满足后序甲烷化精制工艺的要求，采用分段变换（一段耐硫预变换+两段耐硫中变+一段耐硫低变）工艺。先在较高温度下（预变换炉和中温换炉），将其中大部分CO变换，再在低变炉中于较低温度下将剩余的CO变换完。因为在较低温度下反应，剩余的CO含量可以到达足够低的程度，一般可降到＜0.4%。在传统合成氨工艺中，CO变换通常是在铁-铬和铜-锌变换催化剂的存在下进行的。硫是这两种催化剂的毒物，使催化剂的活性大大降低。因此在高硫气氛下，选用耐高温的钴-钼耐硫变换催化剂是合适的。酸性气体的脱除为了将前面所得的变换气加工成纯的合成气，此外，硫化物是制造硫酸等产品的原料；二氧化碳是制造尿素、纯碱、碳酸氢铵等产品的原料，还可以直接制成干冰或液体二氧化碳产品。所以，硫化物和二氧化碳不仅要脱除，而且要予以回收。酸性气体脱除本装置所用的酸性气体脱除工艺是德国鲁奇公司的低温甲醇洗专利工艺,该工艺的吸收和再生过程是物理过程.酸性气体在低温甲醇溶液中溶解度很大,同时根据亨利定律先在硫化氢吸收塔和二氧化碳吸收塔中用甲醇溶液于较高的压力下和很低的温度下将原料气中绝大部分硫化物和二氧化碳吸收下来;然后在硫化氢浓缩塔中,通过降低压力闪蒸甲醇溶液得到较纯净的二氧化碳产品并通过多次闪蒸循环吸收和氮气汽提使甲醇溶液中的硫化物浓缩,同时为系统提供大量的高位能冷量最后在热再生塔中于较低压力和较高温度下将甲醇溶液吸收的硫化物和二氧化碳解吸出来,得到了含硫化物较高的酸性气,同时甲醇溶液也得到了彻底再生.甲烷化及分子筛干燥经过脱硫和脱碳以后的净化气还有约0.4％一氧化碳及0.1％的二氧化碳，本装置是利用甲烷化反应将它们除去的。CO+3H4==CH4(气体)+H2O+热量CO2+4H4==CH4(气体)+2H2O+热量此法可把合成气中碳氧化物总量除去到10PPM以下。加ZNO脱化剂，完全吸收微量硫化物.合成氨反应所需氮气在甲烷化前通过加入中压氮气来实现。合成气还要通过分子筛干燥，将含氧化物脱除到1PPM以下。再纯净的氢氮气进入合成塔进行合成氨反应。 氨合成在高压及较高的温度下，氢氮气混合气在合成塔内进行氨合反应。1/2N2+3/2H2==NH3(g)+46.22kj/mol这个是一个放热和摩尔数减少的可逆反应，在一定条件下（温度、压力、空速等）合成塔出口气有一定气体组成。反应后氨含量10～20％，分离氨后的混合气体又返回系统与新鲜合成气加压后混合。再经过冷冻与分离就得到了最终的氨产品。尿素生产工艺概况本装置所采用的斯太米卡帮二氧化碳汽提法生产工艺。主要包括原料二氧化碳的压缩和液氨的加压，尿素合成及二氧化碳气提，低压分解回收，蒸发造粒等几个步骤。在工艺生产中，尿素由氨和二氧化碳直接合成。生产尿素的化学反应可用下述反应式表示。氨和二氧化碳生成氨基甲酸铵（简称甲铵）2NH3（液）+CO2（气）=NH2COONH4（液）+117.23KJ/mol上述反应热为压力11.15Mpa,温度160℃的数值。由反应热的数值可以看出这是强烈的放热反应。氨基甲酸铵脱水变为尿素分子式NH2COONH4（液）=（NH2）2CO(液)+H2O(液)-15.07KJ/mol上述反应热为160~180℃的数值。其总反应为：2NH3（气）+CO2（气）=（NH2）2CO（液）+102.14KJ/mol氨基甲酸铵脱水变为尿素说明由于总反应热较大，故不仅反应可以自热进行，而且还有热量可以外用。由氨和二氧化碳反应生成氨基甲酸铵的反应进行的很快。如果有足够的冷却条件除去反应热，这个反应几乎可以反应完全。因此，可以用控制冷却程度的方法来控制甲铵生成反应进行的程度。氨基甲酸铵脱水变为尿素说明甲铵脱水生成尿素的反应需在液相中进行。只有在高温下才能使甲铵处于熔融状态，但在高温下甲铵易分解，所以尿素的生成反应必须在高压下进行。二氧化碳气提法尿素合成反应温度为180~185℃,压力为13.24~14.2Mpa.生成尿素的反应速度比较慢，反应物料在合成塔中要保证足够的停留时间，一般在1小时左右。氨基甲酸铵脱水变为尿素说明生成尿素的反应是可逆的，进入合成塔的氨和二氧化碳不可能全部生成尿素，二氧化碳气提法尿素转化率一般只有57~58%左右在CO2气提法生产工艺中，尿素反应液中未转化的氨和CO2采用三级分离和分解。首先在合成反应同等压力条件下，用CO2进行气提，以分离出其中大部分未转化成尿素的氨和CO2。然后减至0.15~0.25Mpa.加热分解，最后闪蒸（真空）分离。所得到的70~75%浓度的尿素溶液经两段真空蒸发造粒，便得到含量为99.7%颗粒尿素产品。氨基甲酸铵脱水变为尿素说明分离出来的气相氨和CO2用水为介质经过高压（13.73MPa）,中压（0.6MPa）,低压（0.2Mpa）三次吸收后获得的甲氨水溶液，返回合成系统，重新生成尿素正常生产时由合成氨车间冷冻系统液氨受槽（109F）经升压泵（125J）供应。在升压泵出口用冷氨泵（121J）补充少量冷氨，将温度调整为40℃，出口压力为2.35MPa，送尿素车间尿素部分液氨

液氨也可以由氨储槽（120F）用液氨