甲醇改尿素总结

甲醇改产尿素运行经验总结韩喜民

山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司1、企业概况山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司是一个集化肥、化工、化机制造于一体的国家大型煤化工企业集团，是山西省最大的化工企业之一。综合实力在全国化工企业500强中名列第62位，在全国氮肥企业100强中名列第6位。总部设在山西省运城经济开发区，注册资本6.69亿元，总资产90亿元，员工万余人。下设临猗、晋丰、重型装备、新绛、礼元、稷山、华瑞、平陆、丰荷、有机、三维丰海、汉枫等12个生产性公司和运销、供应、包装、农资贸易等4个经营及辅助生产性公司。氨醇年生产能力为160余万吨，化肥、化工产品实物总量360万吨以上。其中：尿素200万吨、甲醇40万吨、纯碱20万吨、环己酮6万吨、氯化铵20万吨、碳铵20万吨、复肥40万吨、农业用硝酸钙10万吨、三聚氰胺5.2万吨、二甲醚1万吨、硝酸、硝铵、硝盐等其它产品25万吨、塑料编织袋6000万套，化工机械设备制造能力5万吨，年可实现销售收入80亿元以上。2、改造背景2008年10月金融危机来临时，甲醇由3500元/吨突降至2000元/吨，甲醇市场的低迷对企业的生产造成了极大的影响，企业遭到的前所未有的重创。山西阳煤丰喜肥业（集团）有限责任公司临猗分公司有50万吨/年尿素、25万吨/年甲醇，此次改产就在临猗分公司进行。当煤价600元/吨（含税价），甲醇的制造成本1963.99元/吨，含税完全成本在2575.53—2639.17元/吨之间，当甲醇每吨销价在1800元，全年亏损高达2.33亿元；当甲醇每吨销价在2000元，全年亏损高达1.82亿元；当甲醇每吨销价在2200元，全年亏损高达1.32亿元。若全部停车，将造成12亿元资产闲置和500多名职工下岗失业，12亿资产每年利息7128万元，甲醇停车后3000万管理费用无从分摊。尿素成本将增加1.01亿元，每吨尿素成本增加168.8元，尿素也处于亏损。临猗甲醇装置运行将非常困难。所以对甲醇装置的产品结构调整迫在眉睫，势在必行。3、 改造方案及主要指标氨醇系统优化与节能改造项目以原有20万吨/年甲醇生产线和在建的10万吨/年甲醇生产线作为制气、净化和第一级甲醇合成工段，其后增加醇烃化、氨合成和尿素工段，工艺生产装置包括：煤气化、气体净化、甲醇合成、醇烃化、氨合成、尿素、空分、精馏。煤气化装置采用我公司与清华大学、北京达力科联合开发出的具有完全自主知识产权的水冷壁气化炉，净化装置采用采用先进成熟的耐硫变换工艺，脱硫脱碳采用先进的低温甲醇洗工艺，气体精制及合成装置采用安淳高新技术有限公司自行研究开发醇烃化工艺和氨合成工艺。尿素装置采用节能型的二氧化碳汽提法工艺。整个系统开三台2800气化炉，三套气体净化装置，三套气体压缩装置，将气体从3.5MPa压缩到5.0MPa进入甲醇合成，CO、CO2和H2反应生成甲醇。反应后气体进入氢氮气压缩机。氮气来自空分，经氮气压缩机增压到5.0MPa和第一级甲醇反应后的气体混合进入氮氢气压缩机，经过压缩后压力为22MPa进入醇烃化，然后进入氨合成生成液氨。最后液氨和CO2生产尿素。详细工艺特点如下：煤气化装置为了进一步降低运行成本，提高企业的竞争力，实现“三高”煤的气化，山西阳煤丰喜集团、清华大学、北京达立科公司联合开发出世界首台水煤浆水冷壁气化炉已于2011年8月22日一次性顺利开车成功。该装置大胆采用了国产高、低压煤浆泵、高压灰水泵，大大降低了投资成本；该装置气化炉的运行操作温度可以达到1500°C或者更高，大大拓宽了气化炉对煤种适应性，降低原料成本；每年可节约耐火砖的更换费用300余万元。它的顺利开车，不仅提升了山西阳煤丰喜在化工行业的地位，而且为袁纯清书记提出的“以煤为基、多元发展，实现煤炭本身的高效绿色利用”的宏伟目标提供了强有力技术支撑。对推动我国煤气化技术的发展和进步具有重要意义；它的顺利开车，体现了胡锦涛总书记在十七大报告中提出的“提高自主创新能力，建设创新型国家”的战略核心思想。

气化装置运行数据及主要设备一览表如下：表1水煤浆水冷壁气化运行数据表项目单位数据氨产量t/d350煤浆流量m3/h(t/d)27.39(500)煤浆浓度%58.01氧气总流量Nm3/h12881中心氧流量Nm3/h2406氧煤比—470洗涤塔合成气流量Nm3/h85976洗涤塔合成气温度°C210.2气化炉壁温°C140.7气化炉液位%60.3气化炉压力MPa3.64洗涤塔压力MPa3.56气化炉压差Kpa28.1气化炉合成气出口温度C216.6气化炉环腔温度C194.2水冷壁管温度C227顶盘管出口温度C196.7主盘管出口温度C248.5渣口盘管温度C230.1水冷壁CO流量2m3/h3.2汽包外供蒸汽流量t/h1.370主盘管水流量m3/h275.4锅炉水泵出口流量m3/h307汽包压力MPa3.816锅炉水泵出口压力MPa4.2CO%40.4co.%22H2%37.71CH4ppm—O2%0.3

表2气化装置主要设备一览表序号设备名称台数制造厂家备注1水煤浆耐火砖炉3大连金重两开备2水冷壁气化炉1大连金重31#棒磨机1洛阳矿山2#棒磨机1江阴亚特3#棒磨机1洛阳中信4出料槽搅拌机3浙江恒丰泰5低压煤浆泵6上海大隆（4）、沈阳冶金（2）6添加剂泵6重庆水泵7高压煤浆泵3上海大隆8合成气洗涤塔4永济化机气体净化装置脱硫脱碳采用低温甲醇洗工艺，有利于脱除气体中的多种杂质，选择性高，气体净化度高，溶剂吸收能力大，溶液循环量小，溶剂损失低、再生热耗少，利用再生出的H2S副产高纯度的硫磺；可同时脱除气体中水份、使气体得到干燥；溶剂不仅价廉易得，还具有好的热稳定性好和化学稳定性，因此不易被粗煤气中所含的有机物等组份所降解。采用国内成熟的技术，节省了300万元的专利费，全部选用国产化设备，大大节省了投资。表3脱硫脱碳主要设备一览表序号设备名称主要规格台数主要材质制造厂家备注1h2S吸收塔2400mmX39760mm109MnNiDR永济化机2CO2吸收塔2800mmX63205mm109MnNiDR永济化机3中压闪蒸塔1400mmX22775mm109MnNiDR永济化机4气提/C02解析塔2600/3200mmX77270mm109MnNiDR永济化机5热再生塔（2000/2800mmX45685mm120R永济化机6甲醇/水分馏塔1600mmX23023mm120R永济化机

7尾气洗涤塔2200/2400mmX16228mm1Q345R永济化机表4脱硫脱碳出口主要运行数据表项目单位工艺参数备注%97.3CO%1.4C°2%0HS%0COS%0流量Kmol/h2370.66Nm3/h53136压力MPa(G)3.1温度°C32气体精制及合成装置采用湖南安淳公司自行研究开发成功的处国际先进水平醇烃化及氨合成技术。用烃化催化剂取代甲烷化催化剂，大部分CO、CO2转化为物在常温下可冷凝为液态的烃化，极少量转化为甲烷，与双甲精制工艺相比少耗33%H2，合成放空量减少28%,甲醇产量增加，合成氨产量增加2-3%。2500mm合成系统，运行压力16.5MPa，甲烷控制16%。表5氨合成主要设备一览表序号设备名称主要参数数量（台）备注1醇化塔DN2000X21592催化剂容积V=35.0m312烃化塔DN1800X21425催化剂容积V=31.3m313氨合成塔DN2500X26016催化剂容积V=68.5m314循环机（与醇烃化共用）2D20-17.15/204-229,Q=17.15m3/min5

表6.1醇烃化工艺系统运行参数项目单位工艺参数备注原料气流量m3/h87753原料气压力Mpa16.4醇化塔压差Mpa0.07烃化塔压差Mpa0.11系统压差Mpa0.18烃化氨冷温度°C6醇化水冷器温度°C24烃化水冷器温度C24醇化塔炉温C227烃化塔炉温C226表6.2醇烃化工序气体成分项目H(%)2N(%)2CO(%)CO(%)2CH(%)4微量醇化原料气74.322.61.102.01.1%烃化原料气74.024002.00.3%烃后原料气74.024.5001.512ppm表7.1氨合成工艺系统运行参数项目单位工艺参数备注原料气流量m3/h85919系统压力Mpa16.4系统压差Mpa0.9氨合成塔压差Mpa0.45合成水冷器温度C26合成氨冷器温度C-6氨合成塔炉温C475表7.2氨合成工序气体成分

项目H(%)2N(%)2CH(%)4微量合成新鲜气7424.51.512ppm合成进塔气5925.515.5尿素装置尿素装置采用改进型二氧化碳汽提法工艺，用二氧化碳气对甲铵液进行汽提分解的氨和二氧化碳在合成压力下冷凝，其冷凝热用来副产蒸汽供二段分解和一段蒸发作加热蒸汽用，并作为蒸汽喷射器的动力蒸汽以及提供系统保温用，能源使用合理，消耗低；“三废”达标排放，而且实现了污水零排放，符合国家清洁生产的要求；设置了二氧化碳脱氢工序，使尿素装置的尾气中氢含量大大降低，从根本上消除了尿素装置可能产生的爆炸危险，因而装置安全性高；除少量的关键仪表及个别设备需要进口，工艺技术及其它设备均可国产化。4、项目建设及运行情况氨醇系统优化与节能改造项目于2009年5月土建动工，2010年7月份建成投运，并于2010年10月份顺利通过72小时达产达标考核验收，目前生产运行稳定，生产能力已达到45万吨/年尿素和34万吨/年氨醇的生产规模。项目总投资7.3亿元。表8考核期间综合氨平均日产量表序号名称单位指标实际备注1氨醇吨/日10201021.223万吨/年3434.042尿素吨/日13441351.95万吨/年4545.07备注：按年8000小时计。表9考核期间综合氨平均消耗表序号名称单位指标实际备注1气化煤吨/吨氨1.5（吨/氨醇）1.4958责任书指标为1.452气化煤吨/吨甲醇责任书指标为1.63全电度/吨900856.674电宀氨度/吨尿150148责任书指标为1435蒸汽吨/吨氨1.751.743责任书指标为1.246蒸汽吨/吨尿1.017氧气吨/吨氨1.241.23995、技术经济效果及效益氨醇系统优化与节能改造项目投运后尿素的制造成本1588元/吨（2011年1-8月份平均），含税完全成本1760元/吨（2011年1-