年生产合成氨万吨、尿素万吨项目可行性策划报告

核准通过，归档资料。未经允许，请勿外传!1申报单位及项目概况项目申报单位概况申报单位名称、性质及负责人申报单位全称：江苏某某化工有限公司企业性质：民营企业申报单位负责人：2申报单位概况江苏某某化工有限公司是股份制企业，由江苏省某某农资有限公司和邯郸冀南化工股份有限公司共同投资，注册资本10000万元，位于江苏省无锡经济开发区化工园区。目概况1项目基本情况1.1项目名称年产46万吨合成氨80万吨尿项目。1.2项目的建设性质本工程主要工艺装置包括气化、空分、净化（变换、脱硫脱碳、低温甲醇洗、硫回收）、压缩合成、氨冷冻和尿素装置等。属新建项目。项目建设地点江苏无锡市经济技术开发区江苏某某化工有限公司厂区内。项目的建设背景江苏省是粮棉的主要产地，是重点粮棉和蔬菜产区之一，是黄淮海农业经济开发区的重点区域，其中无锡是全国著名的农产品商品生产基地。2008年，实现总产值352.84亿元，增长7.4%。实现增加值195.51亿元，其中农业138.26亿元，林业5.83亿元，牧业43.02亿元,渔业7.23亿元。年产小麦、玉米等粮食270万吨，棉花24万吨，油料56万吨，瓜果四季丰盛，年产蔬菜947万吨，中药材资源达402个品种，年产1.5万多吨。在新亚欧大陆桥经过的28个地级市和京九铁路沿线22个地级市中粮食、棉花、油料、水果产量均居前三位。无锡林业资源丰富，是全国首批四个平原绿化达标地区之一，全国平原绿化先进地区。是国家批准的林产品交易中心，每年举办一次全国林产品交易会。木材蓄积量1340万立方米。占江苏省六分之一。年加工木材500万立方米，出口创汇5000万美元。200万亩速生丰产林基地和50万亩南竹北移基地正在建设。无锡是全国农区最大的经济林基地，果树面积达到130多万亩，年产果品58万吨。无锡牡丹独具特色，现有种植面积5万亩，分九大色系，800个品种。无锡国际牡丹花会每年举办一次。发展化肥行业，支持农业发展，符合国家产业政策，为我国政府鼓励发展项目。尤其是近两年来，由于国际油价的飕升，国际尿素价格急速上涨，尿素出口量大，造成国内尿素价格居高不下，农民负担加重。扩大尿素生产规模，缓解尿素供应紧张局面，对企业及当地农业的发展有着积极作用。本项目年产80万吨尿素主要的目标市场为河南、江苏、安徽、江苏及河北等省。黄河流域是中华民族的发源地，无锡则位于黄河流域最适于发展农业的地带，自古就是粮食的主产区。而且中原地区以平原为主、地势平缓、气候温和，适合多种农作物和经济作物的种植，在生活质量逐渐提高的今天，作物种植对肥料的质量和数量需求都在不断提高。作为用肥大区的中原地区自身肥料产量较为有限，其巨大的市场需求对生产企业和流通企业来说都意味着广阔的发展空间，所以我们可以说当地区域的农资市场还有待深入挖掘。受国际原油、天然气价格的影响，以煤为原料的化肥行业越来越显现出原料优势。根据“国发(1996)36号”文件关于加强资源综合利用节能降耗的精神，并结合荷泽地区的资源状况及该企业的发展规划，充分利用当地的煤资源优势，满足当地无锡洋丰、金正大等复合肥、控施肥企业每年100万吨尿素原料的部分需求，另外中原地区气候温和，水量也较为充足，保证了作物产量和品质，使得当地农民有能力提高对作物的投入，而且一年两季的作物种植习惯更扩大了对肥料的需求，形成了巨大的农资市场。据介绍，仅临近的河南省化肥年需求量为1200万吨左右，其中氮肥占47%,磷肥占23%,钾肥占9%,复合肥占21%o春耕、三夏、秋播需求量分别占30%>30%和40%；农药年需求量为4万吨。总之，此项目原料可立足当地，产品可当地消化。2004年，尿素价格突破2000元/吨，出口量突破200万吨，业内专家预测，在未来几年里，尿素企业市场前景将继续看好。2004年，全球新增400万吨/年的尿素生产力，2005年有另外的450万吨/年产能投入生产，2010年达至1.39亿吨。世界各地区的尿素产量都将增加，除了北美的产量将有可能从2003年的950万吨下跌到800万吨左右。在此期间，全世界将只有中东地区有可能使其在全球市场上的尿素生产份额从2003年的仅仅8%提高到2010年的13%。全球将新增2000万吨/年的尿素生产能力，预计其中1/3的扩能发生在中国。国外尿素基本以天然气、油作为原料，在国际能源价格不断上涨的情况下，国外尿素企业的生产情况大大受挫，尿素产品的利润空间大幅度减少。受此因素影响，尿素价格将维持高位运行。由于自2002年以来，国内尿素价格也一直在高位运行。根据国研网统计资料，2005年、2004年、2003年国内尿素平均出厂价为1712.04元/吨、1524元/吨，1304元/吨，甚至在2004年一度达到2180元/吨的水平；尿素价格一直处在上涨之中，尿素市场比较火爆，新增的尿素装置比较多，2009年新增尿素产能至少在200万吨以上，尿素产量预计突破6000万吨大关。而在需求方面，2009年农业尿素的需求预计稳中略有增加，增加幅度预计在3%左右，增加约120万吨。而工业尿素受金融危机的影响，需求量会有所下降，降幅将会超过10%,目前我国工业尿素的需求量在500万吨左右，也就是工业尿素要减少需求量50万吨以±o另外，复合肥用尿素预计也会减少50万吨左右，两者相加减少幅度在100万吨左右。农业尿素与工业尿素相抵，2009年整体尿素需求基本上与2008年持平，但产量还在继续增加，所以市场的供需矛盾将有所增加，不过总体来看，国内尿素市场的供需矛盾并不是十分突出，基本属于正常水平。2009年总体来看，尿素市场的政策环境比较好，估计是近几年来政策环境最好的一年。主要的利好政策有：一是尿素限价被取消。2008年12月24日国务院常务会议明确提出要建立以市场为主导的化肥价格形成机制，估计除钾肥外的化肥限价都将取消，同时对化肥企业的电价、气价、铁路运价、税收等优惠政策暂不取消。而尿素属于限价最严的一个产品，同时享受的优惠政策也比较多，据有关部门测算，全国平均每吨尿素约享受了160—180元的优惠政策。现在尿素限价被取消，而优惠政策暂时保持不变（过去是把限价与优惠政策联系在一起的，对化肥限价的一个最主要理由就是化肥享受了很多的优惠政策），体现了国家对尿素企业的大力扶持，对尿素生产企业是大利好。二是将建立农资综合直补标准联动机制，当农资价格上涨时，农资综合直补标准也跟着上调，以保证农民的种植收益不受影响，同时对农业补贴标准将提高，补贴范围将扩大。三是大幅度提高稻谷、小麦等粮食最低保护价标准。国家发改委于2008年10月21日宣布，从2009年新粮上市起，白小麦、红小麦、混合麦每市斤最低收购价分别提高到0.87元、0.83元、0.83元，比2008年分别提高0.10元、0.11元、0.11元，提高幅度分别为13%.15.3%.15.3%0稻谷最低收购价也将作较大幅度提高。同时，为确保我国的粮食安全，2009年我国将推动大宗作物区域化布局，启动长江流域和黄淮海地区棉花生产基地建设，重点支持东北地区优质大豆、长江流域“双低”油菜、适宜地区木本油料生产。另外，土地可以依法流转，一批新的粮食种植大户、专业户、新型农村合作经济组织、农庄将会兴起，这些对尿素市场乃至整个化肥市场都是利好。氮肥是中国农业消费最多的一种化肥，我国氮肥种类主要包括尿素、硝钱、碳钱、硫镂等品种，其中尿素是主要品种，占中国氮肥总消费量的60%以上，而世界上大多数国家发达国家的氮肥消费基本全是尿素。而尿素相对其它氮肥的优势在于含氮量高，不会在土壤中残留酸根，长期使用不会使土壤变质和结块。尿素的含氮量高达46.65%,而碳铉、硫钱和硝钱的含氮量分别为29.17%、21.23%和17.5%,且使用后会造成土壤硬化和酸化，影响土壤的质量，氮肥各品种中，尿素产量占总氮肥的60.7%,其它氮肥产品如：碳钱、硝钱、氯化铁和复合肥等(含氮量)占39.3%0随着环保意识的增强及环保要求的提高，尿素将不再局限于对农用化肥使用，其在建筑、木材加工行业所用的添加剂、胶粘剂方面的广泛使用逐渐成为新利润增长点，胶粘剂的需求量较大。国内市场有所延伸尿素历来都被认定为农用生产资料，随着环保意识的增强及环保要求的提高，建筑行业、木材加工行业所用的添加剂、胶粘剂越来越多的依赖于尿素产品。三聚氧胺就是以尿素为原料的环境友好型胶粘剂，附近区域是国内较大的密度板生产基地，需求大量的胶粘剂，目前国内生产量很小，现有市场和潜在需求持续增加，出口量也在不断加大。对市场需求，特别是建筑、木材加工企业的需求，许多三聚氧胺生产企业都加大了生产量，同时在酝酿扩大生产规模，以适应市场发展的需要。所以尿素生产企业将不再局限于农用尿素的供给，可大力开发工业用尿素市场，不断扩大持续增长的市场份额。除此之外，与农业生产多元化相适应，农用专业肥、复混肥发展迅猛，而这些肥料的基础原料大多仍以尿素为主，尿素企业同样可以开发该部分市场。为此，未来的尿素市场前景很看好。L2.4建设内容和规模2.4.1建设规模本项目各装置建设规模见表l-2-lo表1.2-1建设规模表序号装置名称产品名称生产规模(104t/a)年操作时间(h)技术来源1合成氨装置合成氨468000国内2尿素装置尿素808000国内4.2建设内容根据产品市场需求预测及企业现有条件，该项目计划建设80万吨尿素工程，既符合市场发展的需要,又可满足本地区的经济发展。本项目确定生产规模为年产尿素80万吨，装置运行时间按年开工330天计算。原料煤性质及产品方案煤质数据类别项目符号单位含量设计煤种元素分析空气干燥基碳空气干燥基氢空气干燥基氧空气干燥基氮空气干燥基全硫干燥基灰分工业分析全水分干燥基挥发分干燥基固定碳收到基低位热值熔化温度灰分析二氧化硅三氧化二铝三氧化二铁氧化钙氧化镁二氧化镒三氧化硫产品方案详见下表产品方案表一序号产品品种产品标准产品规格数量（万吨）备注1液氨GB536—88一级品含氨W99.8%（重）水油40.2%46部分液氨供本化工园区内复合肥企业使用2尿素GB2440—2001农用优级品N246.4%（质）缩二尿W0.9%（质）水份40.4%80袋装贮运、销售3工业硫磺GB2449—92合格品S299.0%灰^0.2%（质）H20^1.0%0.2727块状袋装贮运工程技术方案1.2.6.1工艺装置技术方案通过对几种工艺技术方案进行比选，从中选择最适合本项目的工艺技术。本项目以烟煤为原料，依照工艺先进、节能、技术成熟可靠、生产成本低、经济效益好的原则，新建空分装置提供气化用氧气，煤气经耐硫变换、低温甲醇洗、液氮洗后去氨合成。硫回收采用克劳斯工艺，回收率高，既减少了设备，降低了投资，又保证了环保排放要求。新建冷冻站为低温甲醇洗脱硫脱碳装置提供冷量，冷冻站采用氨吸收制冷。生产合成氨46万吨/年，新建一套CO2气提的尿素装置，生产80万吨/年尿素。本项目的总工艺流程说明如下：（-）采用国内外已有成熟生产经验的航天炉干粉加压气化技术，节省能耗，降低生产成本。（-）新建一套46万吨能力的净化装置；变换采用耐硫变换，脱硫脱碳采用低温甲醇洗工艺，净化气中少量一氧化碳及二氧化碳的脱除采用液氮洗。（三）新建一套46万吨能力的低压合成装置。（四）压缩：采用离心式合成气压缩机，全凝式蒸汽透平驱动，满足46万吨/年要求。（五）新建56000Nm7h空分装置，选用国内新型全低压单系列，分子筛净化节能工艺，空压机选用多级离心式压缩机，全凝式蒸汽透平驱动，可做到节电，同时氮气、氧气的压缩全部采用内压缩流程。本工程主要工艺装置包括气化、空分、净化（变换、低温甲醇洗脱硫脱碳、液氮洗、硫回收）、压缩合成、氨冷冻和尿素装置等。1.2.6.1.1空分装置（一）空分装置向煤气化装置提供氧气、氮气，同时向合成氨装置提供工艺氮气和液氮。空分装置副产适量的液氧作为商品出售。本装置原材料为空气，由单系列制氧能力为52,000Nm3/h（正常）的空分系统组成，以与煤气化装置单系列相匹配。单系列空分装置主要产品如下：

产品规格及生产规模序号项目单位指标用户1氧气2超高压氮气3高压氮气4中压氮气5低压氮气6液氮7仪表空气8工厂空气根据主工艺装置要求，空分装置最大制氧能力为56000Nm3/h。（二）装置组成空分装置采用离心式空气压缩、分子筛空气净化、两级空气精储、全精储制氨、液氧泵内压缩流程工艺，主要工艺特点如下：1）空压机及空气增压机为离心式压缩机，采用同一台蒸汽透平驱动，节省投资并提高蒸汽转换效率；2）高效的两级精微制取高纯度的氧气和氮气；3）用增压透平膨胀机，利用气体膨胀的输出功直接带动增压风机以节省能耗，提高制冷量；4）热交换器采用高效的铝板翅式换热器，使结构紧凑，传热效率iWj;5）采用分子筛净化空气，具有流程简单、操作简便、运行稳定、安全可靠等优点，大大延长装置的连续运转周期；6）采用液氧泵内增压流程，及时抽走主冷凝蒸发器中的液态烧，使空分装置操作运行更加安全。7）采用DCS进行操作和控制，自动调节负荷，使空分装置始终在最佳经济点运行。（三）生产方法、流程特点本装置采用全低压分子筛吸附、增压透平膨胀机制冷、氧气及中压氮气双内压缩的工艺流程。流程先进、技术成熟、运行安全可靠、操作方便、能耗低。（四）原材料技术规格空分装置以大气空气为原料，空气中不含重尘和油，大气质量如下：名称 最大含量（ppmv）TOC\o"1-5"\h\zC02 400CH. 5C2H4 0. 1C2H6 0. 1C3H8 0. 05

C2H0.3C3H60.2C4+1CO1h21nh31nox(no+no2)0.1n2o0.32h2s0.1Cl20.1FC1HC1SO2+SO31HC11NO21（五）主要设备选择空压机+氮气增压机+汽轮机空压机及氮气增压机均为离心式压缩机，由同一台汽轮机驱动。空压机用于输送空气分离所需的原料空气，氮气增压机用于输送产品氮气、膨胀氮气及循环氮气。单套空分装置该机组性能参数如下表：序号设备名称数量（台）设备参数备注1空压机1氮气增压机3低压分储塔(上塔)4中压分储塔(下塔)(i)空气冷却塔、水冷却塔和纯化器吸收器的选择1、空气冷却塔、水冷却塔采用填料塔，压降低、能耗低、传热和传质效果好。操作弹性范围大，对水质的适应能力强。与筛板塔相比可大大地缩小塔径、减少占地面积。采用了分配性能良好的进气结构和多梁式喷射填料支撑，保证了有很大的通流截面积和刚度。设置有分配性能良好的液体分布器，保证了液体分布均匀性。采取了有效防液泛措施。2、纯化器采用双层床结构，下层装填活性氧化铝，上层装填分子筛，如何可利用氧化铝先对水进行脱除，避免水分进入分子筛床层。当水和酸性气体同时存在时会引起分子筛多孔结构及晶格的破坏，采用双层床就能有效保护分子筛，延长分子筛的使用寿命。此外，由于水在分子筛上的解吸热比在活性氧化铝上的解吸热大，故双层床又能有效的减少再生能源。空气进口采用高性能气流分布器，确保气流分布的均匀性。(ii)膨胀机技术特点1、增压透平膨胀机组由主机和供油系统两个撬装块组成。2、膨胀机和增压机采用NREC设计软件进行设计和分析，使其效率达到最佳设计值，气动性能和流场分布更加合理。3、轴承采用径向推力联合轴承，并采用五轴数控铳床加工保证其结构和性能要求，轴承不再进行人工修刮，可直接安装使用，充分保证机器运转的可靠性和稳定性。4、供油系统充分考虑了机组运行的稳定性和可靠性，为了保证机组的稳定性和稳定的进油温度，采用了温度控制阀进行自动控制。5、整套机组具有结构紧凑、布置合理、效率高、运行稳定、可靠、安装和维修方便的特点(转子、轴承、叶轮总成可从端口直接取出)。(iii)分流塔技术特点1、下塔结构采用了对流式筛板塔，具有有效流通面积大，精流效果好的特点。2、上塔采用填料塔结构，具有阻力小，空压机排压低，节能。3、主换热气采用了大截面真空钎焊的铝制板翘式换热气。4、采用氧气内压缩，另有部分液氧产品从主冷抽出，可使主冷中的液氧抽出量增加，充分防止碳氢化合物在主冷中聚集，更好的保证空气分装置的安全运行。5、主冷板式蒸发侧翘片采用大节距翘片，拼缝及边缘留有适当空隙，以防止碳氧化合物在此处凝聚，以保证主冷的安全。6、冷箱上所采用的各类冷阀，均采用铝焊接结构，从而减少了外漏的可能。(iv)空气压缩机空气压缩机是本装置的关键设备，该压缩机采用单台单轴型多级离心式压缩机，带进口可调导叶，由蒸汽透平驱动。该压缩机具有等温效率高，可靠性高，转子稳定性好，可操作范围宽，制造方便，成本低等优点。(六)物料平衡见下表空分物料平衡表序号物流压力，MPa(A)温度，'C流量，Nm3

1原料空气23氮气4氮气5狈’16炎IT7污氮气8液氮9仪表空气10工厂空气注：液产品为折合气态量。（七）催化剂和化学品消耗空分催化剂和化学品消耗表序号名称单位初始装填量设计寿命,年1分子筛吸附剂2铝胶3珠光砂（八）公用工程消耗空分公用工程消耗表序号名称规格单位小时消耗1电2冷却水3蒸汽蒸汽冷凝液4蒸汽汽轮机冷凝液（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馀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，主冷凝蒸发器，回流过冷器冷箱内部低温阀冷箱内部管道，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1.2.6.1.2煤气化装置1）选用新型粉煤连续气化技术一HT—L粉煤加压气化先进技术，HT-L煤气化工艺是航天H^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：200510053511.0；烧嘴专利：发明专利号：200510079701.X；破渣机专利：实用新型专利号:03272196.X。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粗水含量小于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。成分h2COC02CH,n2H2sCOSHCNNH3单位V%V%V%V%V%V%V%mg/m3mg/m3无烟煤粉27643<0.15.50.360.041.00.4褐煤及烟煤30603.5<0.16.20.200.021.00.24C、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IMPa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1400-1600℃,气化压力4.0MPao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199c,经文丘里洗涤器、洗涤塔洗涤后,194℃、固体含量小于0.2mg/m3的合成气送去变换。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）4.2~10万NmVhoC、设计碳转化率高，达到98%,渣中残碳控制在1-2%,实际残碳含量：2.74%,3.98%,1.59%；设计有效气含量90%,其中C070%,H220%,实际见下面合成气分析（氮气输送）：

D、HT-L、Shell、Texaco三种气化指标比较名称HT-LShellTexaco比氧耗(NmVKNm”有效气成分CO+H2（%）碳转化率（％）冷煤气效率（%）煤气化热效率原料煤输送形式烧嘴寿命水冷壁或耐火火砖寿命原料煤的适应性电耗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30.52项目及江苏瑞星集团30.52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63.3X5.8m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03200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ll/4Crl/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。1.2.6.1.3脱硫脱碳脱硫的主要目的是脱除变换气中的HzS,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CO?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。在一30℃下，H2S在甲醇中的溶解度为CO?的6.1倍，因此能选择性脱除H2So该工艺气体净化度高，可将变换气中CO2脱至小于20ppm,H2S小于0.Ippm,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、合成甲醇及其他淡基合成、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。1.2.6.1.4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，在一190℃的低温下，气体中的残余CO、CH4>Ar等溶于液氮中，而微量的CO?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。1.2.6.1.5硫回收工艺在本工程中，我们决定选择采用Shell-Paques生物脱硫工艺，Shell-Paques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一，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Shell-Paques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/H2s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H2S100%被吸收，没有SO?的排放。因此本项目硫回收装置采用壳牌公司开发的Shell-Paques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(pH8-9),气体中的H2s根据以下的反应方程式被吸收。H2S+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30-40C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：h2s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+02—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一的氧化生成元素过程，产生的0H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.Na2S04+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Shell-Paques装置更好的运行。生物需要一定量的盐类来进行生长和日常的维护。通过广泛的实验室实验和现场的实地研究，对营养液的组成和添加量进行了优化。这种营养液混合物为Nutrimix34/32溶液。(3)沉淀槽元素硫通过沉淀槽从液体中分离出来。一部分硫磺还要循环到生物反应器内，以保证系统内维持一定的固体含量。硫磺的纯度可达到95-98%(基于65%干基)。剩下的是生物和盐类。(4)主要设备选型硫回收装置包括：吸收塔1台，生物反应器2台，硫磺沉淀器1台，槽罐3台，机泵5台，空气压缩机1台，离心分离机2台。其中2台生物反应器为专利设备需专利商供货，其余设备都可在国内制造。吸收塔是硫回收装置的重要设备，填料塔，塔体直径力2000mm,操作压力O.OIMPa,操作温度30〜40℃,富H2s酸气从塔底进入，吸收液从塔顶进入，在塔内自上而下与气体逆流接触，吸收H2S等酸性气体，塔顶出口气体引至高点放空。其介质特性为腐蚀性介质，塔体材料为不锈钢316。生物反应器是硫回收装置的关键设备，共两台，设备直径(j)4000mm,每台容积100mm3,操作压力常压，操作温度30〜40℃,吸收液从吸收塔引至生物反应器，用空气压缩机鼓入空气，顶部排出的气体可直接排放，硫磺通过沉淀槽从液体中分离出来。该生物反应器为专利设备，材料为GRP0内部装有内件，包括空气分配系统，脱气部分，防止发泡的喷林系统。(5)催化剂和化学品消耗、公用工程物料消耗催化剂和化学品消耗量见下表：序号名称小时消耗量平均年消耗量1营养液220%NaOH溶液公用工程物料消耗量见下表:序号名称单位小时消耗量年消耗量1电2除盐水1.2.6.1.5合成气压缩及氨合成合成气压缩机有往复式和离心式两种，流量小、升压高的场合通常采用往复式压缩机；而对大型生产装置，采用离心式压缩机更为合适。离心式压缩机与往复式压缩机相比，具有转速高，打气量大，易损件少，连续工作时间长，运行平稳，机组占地面积小等优点，国内外大型合成氨装置中普遍采用离心式压缩机。因此，本项目合成气压缩机选用离心式压缩机组。大型合成氨装置都采用中、低压合成工艺，合成回路操作压力通常在8〜22MPa之间。国际上常用的大型氨合成工艺主要有美国的Kellogg工艺、瑞士Casale工艺、丹麦的Tops4)e工艺、英国的ICI工艺以及美国原布朗公司工艺。Kellogg工艺多用在以天然气为原料大型合成氨装置，最初采用的是瓶型四床层全冷激轴向合成塔，配三级氨冷流程。后改为卧式径向流内件。原布朗氨合成工艺的特点主要是氨合成回路采用多塔反应(二塔或三塔串联)，氨合成塔采用轴向流绝热床内件，气体塔外换热。其优点是氨转化率高、循环气量小、氨合成塔结构简单；缺点是合成塔床层阻力大、反应温度分布不尽合理、高温换热设备操作条件苛刻且台数较多等。Casale公司的氨合成工艺也是应用较多的一种先进的氨合成技术。Casale合成塔采用轴-径向流内件，气流分布合理，消除了反应床层死区，催化剂利用率提高。Casale内件设计灵活、形式多样，通常采用三床层一冷激一换热的结构型式。在国内Kellogg流程大型合成氨厂合成塔改造中有多家应用实例。Tops4)e工艺的氨合成塔最先引进径向流概念，使得合成塔阻力大幅下降、可使用小颗粒高活性催化剂。Tops<t>e氨合成塔最初为两床径向流床间冷激型的S-100内件，后来发展为S-200、S-250型内件，在低阻力降基础上进一步提高了氨净值，降低系统循环量，使合成能耗下降。合成反应热回收方式有预热锅炉给水或副产中压蒸汽两种选择。在国内Kellogg流程大型合成氨厂合成塔改造中也有较多家应用实例。本工程46万吨/年合成氨项目采用18.5MPa(g)低压合成。合成氨工艺暂按Tops4)e技术，采用S-300型氨合成塔内件。氨合成回路配置采用水冷及两级氨冷分氨，氨合成反应余热用于预热锅炉给水。1.2.6.1.6冷冻冷冻工序是向空分装置及合成氨装置提供冷量。冷冻工序是将制冷剂通过制冷压缩机及辅机由压缩、冷凝、节流、蒸发提供冷量四个过程组成制冷循环，为用户提供冷量。工业上常用的制冷剂有氨、丙烯等介质。氨制冷技术适用于提供-5〜-35℃冷量，国内合成氨厂普遍采用氨作制冷剂；丙烯制冷技术，适用于提供-25〜-45℃冷量。常用的制冷压缩机种类有往复式、螺杆式、离心式压缩机等。往复式压缩机单台制冷量小，能耗高，维修量大，占地大，价格也较高；螺杆压缩机具有迥转式运转和容积式压缩的二者优点，制冷量可无级调节，运行平稳可靠，操作方便，年连续运行可达8000小时；离心式压缩机单台制冷量大，具有转速高，制冷量大，蒸发温度低，维护简单，占地面积小，能经济方便地调节制冷量等优点，适合于大制冷量、低温工况。本项目空分装置需4℃的冷量1300kW,低温甲醇洗工序需-40℃的冷量6560kW,氨合成工序需14℃的冷量4557kW,需-4℃的冷量4617kW,工况多，蒸发温度低，制冷量需求大，宜采用离心式制冷压缩机技术。同时离心式制冷压缩机可采用蒸汽透平驱动，可合理利用工艺装置副产蒸汽，节能效果明显。尽管相同制冷能力的氨压缩机一次性投资比丙烯压缩机略高，但轴功率比丙烯压缩机小，且来源方便，因此本项目推荐采用氨离心式压缩机。为提高制冷循环的经济性，节约能源和制取低蒸发温度下的冷量，本方案采用节能型双级离心式压缩制冷循环，工艺流程中带有“中间省功器”。采用了省功器后，部分中间压力的低温气体补入压缩机的二级入口，起到了一次补气冷却的作用，从而达到节能的效果。另外，实行中间节流后，单位质量工质的制冷量增大，节省了氨蒸汽进入一级压缩的压缩功，达到了省功的目的。1.2.6.L7主要设备选型(1)一氧化碳变换1)第一变换炉1台4)3600mm,选用热壁炉催化剂装填量：K8-11,44m3设计温度：480℃设计压力：4.08MPag2)第二变换炉1台4)4000mm,选用热壁炉催化剂装填量:QCS-04,67m3设计温度：380C设计压力：4.08MPag3)第三变换炉1台4200mm,选用热壁炉催化剂装填量:QCS-04,88m3设计温度：260℃设计压力：4.08MPag(2)酸性气体脱除1)甲醇洗涤塔1台①3800X71000浮阀塔，塔板数94块设计温度：-70℃设计压力：3.60MPag2)H2s浓缩塔1台04000X51000浮阀塔，塔板数75块设计温度：-70℃设计压力：0.45MPag(3)气体精制1)氮洗塔1台，01800X24500,筛板塔，塔板数50块设计温度：一195℃设计压力：3.35MPag压缩及氨合成1)氨合成塔1台，主要设备规格：①3000,H=22000内件型式：三床层径向流绝热床、层间换热式催化剂装填量：〜69m32)合成气压缩机1台，主要设备规格：新鲜气气量： 168220Nm3/h新鲜气压力： 2.9MPa循环气气量： 353270Nm3 /h循环气压力： 17.75MPa出口压力：18.7MPa离心式、蒸汽透平(5)冷冻空分装置需4℃的冷量1300kW,低温甲醇洗工序需-40C的冷量6560kW,氨合成工序需14℃的冷量4557kW,需-4℃的冷量4617kW,所选离心式制冷压缩机技术参数如下：型式：离心式，汽轮机驱动制冷介质：氨冷凝温度：40℃蒸发温度：-40/-4/4/14℃制冷量：6560/4617/1300/4557kW一段进口温度：-40℃

一段进口压力：0.065MPaA排气压力：1.75MPaA轴功率：HOllkW数量：1台工艺设备一览表见附表序心设备名称数量（台）型号设计温度C设计压力MPag备注1第一变换炉2第二变换炉3第三变换炉41）甲醇洗涤塔2)H2S浓缩塔5氮洗塔6氨合成塔7合成气压缩机8离心式制冷压缩机

1.2.6.1.8物料平衡(1)一氧化碳变换序号物流粗煤气变换气工艺冷凝液1温度，℃2压力，MPa3流量Nm3/h(2)酸性气体脱除序七物流温度，℃压力MPa流量，Nm3/h1变换气2氮气3变换净化气4尾气5酸气6产品C02(3)气体精制序号物流温度，C压力，MPa流量，Nm3/h1变换净化气2中压氮气3液氮4合成气5富H26尾气7低压氮气(4)压缩及氨合成序号物流压力MPa(A)温度c流量Nm3/h1合成气

2液氨13气氨14气氨25液氨2(5)催化剂和化学品消耗一氧化碳变换催化剂和化学品消耗表序号名称规格单位初始装填量设计寿命1变换催化剂K8-11m3444年2变换催化剂QCS-04m31554年酸性气体脱除催化剂和化学品消耗表序号名称规格单位小时消耗初始装填量1甲醇一级kg50430m气体精制催化剂和化学品消耗表序号名称规格单位小时消耗初始装填量1分子筛一级kg0.838m3压缩及氨合成催化剂和化学品消耗表序号名称型号单位初始装填量设计寿命1氨合成催化剂m3698年一氧化碳变换公用工程消耗表序号名称规格单位小时消耗1冷却水2工艺蒸汽3锅炉给水4电5变换余热6低压蒸汽酸性气体脱除/气体精制公用工程消耗表序号名称规格单位/小时数量1蒸汽

2冷却水3电4冷冻量5蒸汽冷凝液6低压氮气压缩及氨合成公用工程消耗表序号名称规格单位小时消耗1高压蒸汽9.9MPaA,540℃2中压蒸汽4.3MPaA,420℃3冷却水0.5MPaA,32℃4工艺余热5冷冻量14℃6冷冻量一4℃7蒸汽冷凝液0.5MPaA,50℃冷冻公用工程消耗表序号名称规格单位小时消耗1电2冷却水3仪表空气4蒸汽5蒸汽冷凝液合成氨装置催化剂消耗汇总表序号名称规格单位初始装填量设计寿命1变换催化剂K8-11m3444年2变换催化剂QCS-04m31554年3氨合成催化剂m3698年合成氨装置化学品消耗汇总表序号名称规格单位小时消耗初始装填量1甲醇一级kg50430m32液氮洗分子筛一级kg36m3合成氨装置公用工程消耗汇总表序号名称规格单位吨氨消耗小时消耗1冷却水

2工艺蒸汽3中压蒸汽4蒸汽5高压蒸汽6锅炉给水7仪表空气8脱盐水9电10蒸汽冷凝液11变换余热12氨合成余热13氮气1.2.6.1.9主要设备说明(1)一氧化碳变换一氧化碳变换工序的主要设备有：第一、第二、第三变换炉。第一、第二、第三变换炉同为立式圆筒形热壁反应器，内置催化剂床。设计温度在280〜485℃,设计压力4.0MPa(g)o壳体材料为复合板或15CrMoRo第一变换炉外形尺寸为：63600X9200,催化剂及装填总量为：K8-11,44m3。第一变换炉操作温度为460℃,原料气中H2S和H2含量较高，考虑H2S和H2腐蚀，筒体材料采用SA387Cr.11C1.2+304L。第二变换炉外形尺寸为：4)4000X12400,催化剂及装填总量为：QCS-04,67m3。第二变换炉操作温度为370C,原料气中H2s和H2含量较高，考虑H2S和H2腐蚀，筒体材料采用SA387Cr.11C1.2+304Lo第三变换炉外形尺寸为：64200X13600,催化剂及装填总量为：QCS-04,88m30第三变换炉操作温度为260C,筒体材料采用15CrMoR可满足要求。(2)酸性气体脱除酸性气体脱除工序的主要设备有：甲醇洗涤塔、C02解吸塔、H2S浓缩塔、热再生塔、贫甲醇泵等。根据专利商要求塔设备采用典型的浮阀塔，操作压力3.35MPa、0.35MPa,操作温度为-60℃〜120℃o壳体材料采用：SA-203Gr.D,SA-516Gr.70、09MnNiDR等，内件采用0Crl8Ni9o甲醇离心泵的特点为介质温度低(约~-60℃),泵输送的甲醇有毒，泵的机械密封和材料均有较高的要求，泵的结构应采用API610标准的中心支撑以防止温差变形，低温泵的材料应采用316ss不锈钢，泵密封应采用双端面串联机械密封和合适的密封冲洗方式，同时对于关键泵的机械密封和轴承应选用进口轴承和质量可靠的进口(或合资)机械密封，泵的转子应进行动平衡试验。其中对于本工序中多级的贫甲醇泵，产品制造难度高且国内产品质量不稳定，本项目甲醇贫液泵进口。(3)气体精制气体精制的主要设备为冷箱。冷箱为深冷工艺的核心设备，此装置为成套的一整体式结构，亦属林德公司的专利设备。该装置内有压力高（3.35MPa）、温度低200℃）的关键设备用材问题，以及大型板翅式换热器其制造采用钎熔焊，制造难度大。该装置的设计、制造、检验目前国内制造尚无成功的经验，因此，冷箱装置应考虑整体成套引进。（4）压缩及氨合成合成气压缩及氨合成工序的主要设备有：合成气压缩机、氨合成塔、开工加热炉等。根据工艺参数的特点，合成气压缩机/循环气压缩机将采用离心式压缩机，单机运行。压缩机将采用耐高压的筒形BCL型缸体，压缩机将采用二缸，该机组将合成气压缩机和循环气压缩机合二为一,新鲜气经过三段压缩，出口压力大约为17.75MPa,合成塔的循环气体混合后进入压缩机的最后一段（共一级叶轮），压缩至18.7MPa送往合成塔。合成段气量为168220Nm3/h,循环段气量为353270Nm/h,压缩机的功率为23561kW,压缩机的驱动机将采用汽轮机，以便压缩机的流量调节。压缩机分为高低压缸，均为筒型结构，高低压缸和汽轮机直联，无增速器，轴封一般采用干气密封，对于高压的干气密封国内无法满足要求需进口。压缩机和驱动装置以及所有其它辅助设备（包括控制油系统，润滑油系统，密封油系统，机组控制仪表，冷却器、分离器和缓冲器等）应由压缩机制造厂商成套供应。氨合成塔暂选用托普索（T0PS6E）的专利技术S-300型径向流合成塔，催化剂装填总量为〜69m3。内件包括催化剂筐及其绝热层、承压壳体，床间换热器、底部换热器等构成，考虑由托普索(TOPS4)E)公司提供。高压外壳在国内设计、制造。外壳尺寸为：ID.<i)3000,H=22000o考虑选用层板结构筒体、球形封头，主要材料为SA387Cr.11C1.2+15MnNbRo开工加热炉选用典型的立式圆筒形炉，炉内可分辐射段和对流段以及顶部烟囱。辐射段设有盘管(光管)，换热面积275m2o根据需要对流段可考虑设置废热回收管组，燃烧器设在加热炉的底部。炉子辐射段壳体内径64800mm,总高约25000mm0炉子壳体材料为Q235-A,辐射段管子为0Crl8Ni9,对流段管子为20g,隔热内衬采用轻质耐火浇筑料及纤维模块。(5)冷冻•氨压缩机根据工艺参数的特点，合成氨装置中的氨压缩机将采用离心式压缩机，单机运行。压缩机将采用水平剖分MCL型缸体，由于压缩机的压比较大，叶轮数较多，且段间有二级补气，压缩机将采用二缸。压缩机的一级进口压力为0.07MPa(a),进口温度为-40℃,流量为20997kg/h;第一补气参数为：进口压力为0.18MPa(a),进口温度为-18℃,流量为54486kg/h;第二补气参数为：进口压力为0.29MPa(a),进口温度为-8℃,流量为17662kg/h;压缩机的出口参数为：出口压力大约为1.6MPa(a),流量为93150kg/h。压缩机的轴功率为10600kW,压缩机的转速约为5000r/min之间。压缩机的驱动机将采用凝汽汽轮机，以便压缩机的流量调节，汽轮机的功率为HOllkWo其主蒸汽压力可采用中压或高压。压缩机分为高低压缸，均为水平剖分结构，高低压缸和汽轮机直联，无增速器，轴封将采用干气密封，由于氨压机的出口压力仅为L6MPa,其干气密封可以采用国产，为提高可靠性也可进口。压缩机和驱动装置以及所有其它辅助设备(包括控制油系统，润滑油系统，防喘振系统，机组控制仪表，冷却器、分离器和缓冲器等)应由压缩机制造厂商成套供应。2.6.1.10尿素装置工艺技术方案(1)当前世界上尿素生产技术概况当前，世界上最具有竞争力的尿素生产工艺技术，主要有荷兰斯塔米卡邦(Stamicarbon)公司的CO?气提法工艺、意大利斯奈姆普吉提(Snamprogetti)公司的氨气提法工艺、意大利泰克利蒙特(Technimont)公司的等压双气提法工艺(简称IDR工艺)、日本三井东压/东洋工程(TEC/MTC)公司的节能低成本ACES工艺等。①荷兰Stamicarbon公司CO2气提法工艺于1965年在传统的水溶液全循环法的基础上新开发成功并实现工业化，七十年代末发展为改进型C02气提工艺。九十年代以来又先后推出新一代改进型CO2气提法流程以及最新技术尿素2000+TM超优工艺流程。迄今为止，该工艺在世界上建厂最多，计140余套生产装置，占世界尿素总生产能力的45%左右。该法合成反应压力和温度较低，气提效率较高，没有中压分解回收段，流程短，操作安全、简便。该工艺高压圈物料靠位差流动、节省输送动力。另外，高压圈设备高层框架布置使设备布置紧凑、合理，管线较短，占地节省。②意大利Snamprogetti公司氨气提法工艺于1966年研究开发成功并实现工业化，七十年代中期发展成为氨自气提工艺，八十年代中期以来建厂数增加，建厂数总计100余套，总生产能力仅次于C02气提法工艺。该法合成反应NH3/CO?摩尔比较高，有利于合成转化率的提高和减轻工艺介质的腐蚀性。另外，气提塔选用钛材或衬倍双金属气提管，气提出液温度可达205〜230C。而且可以在较低设计负荷下运行。该法采用了液氨喷射泵输送甲铁液，高压设备无需高层框架布置，施工安装和维修方便。③意大利Technimont公司IDR工艺于1981年研究成功，随后在意大利建有300t/d和1200t/d两套工业生产装置。该法合成进料NH3/C02摩尔比高，高压系统操作压力，温度均较高，单程转化率可达70%o该法采用CO?和氨双重气提作用，兼有CO2气提法和氨气提法的优点，与氨气提工艺相同，设置了中压分解和循环回收段，除高压冷凝回收热量副产0.58MPa（表）的蒸汽外，中压分解气的冷凝热也大部分回收，故热回收较好，蒸汽和冷却水的消耗较低。此工艺采用双氧水钝化，防止设备腐蚀。但由于合成回路高压设备较多，且要求严格的防腐系统，不仅投资增高且操作较复杂。④日本三井东压/东洋工程公司ACES工艺。该法于1982年开发研究成功，它是在CO2气提法基础上发展的。目前世界上建成的有十余套。该法除提高合成NH3/C02摩尔比，提高单程转化率及设置中压分解回收循环段外，还采用特殊结构的气提塔和特殊材料双相钢，提高了气提效率和设备的耐腐蚀性能，而且降低造价，该法热回收利用较好。另外，高压回收物料的循环好是靠液位差实现，设备布置需要较高的框架。九十年代末该公司又推出ACES21新工艺，将原来两台甲核冷凝器改成为单台，且结构型式为浸没式立式冷凝吸收器，并利用甲钱反应热副产蒸汽供后续工序用，合成和气提压力降低，投资和能耗有所下降，目前ACES21新工艺尚未建成新装置，改造厂已实施装置能力为60万吨/年左右。以上几种主要的尿素生产方法的特点、流程、生产操作条件及安全性等比较见下表。上述各法的主要原料和公用物料的消耗见xi下表。除以上几种工艺方法外，还有一些其他生产工艺，如美国化学技术公司好推出热循环法工艺（简称UTI法）。瑞士UreaCasale公司也开发“双塔高效综合”法（简称HEC法）。这些方法在世界范围内新建厂不多，热循环法设计了特殊结构的绝热等温反应器和甲核反应热的多级回收利用，蒸汽消耗较低，但设备结构复杂，中、低压段换热设备多，流程较复杂，操作也不便，目前未被广泛采用。HEC法设置二个合成塔，转化率高达75%,气提塔负荷减少，高压下冷凝回收热量，副产蒸汽达到自给。至今，该法未见工业化推广应用。主要几种尿素生产工艺比较工艺方法改进型CO2气提法NH3气提法双气提（IDR）法ACES法研究成功及工业化年代

已建装置流程特等压气提高压分解中压分解低压分解合成操作压力MPa温度，CNH3/C02(mol)H2O/CO2(mol)C02转化率外生产的安全性原料气脱H2防腐加氧量，（％Vol）高压系统尾气爆炸可能性低压系统尾气爆炸可能性其他条件副产蒸汽压力，MPa尿素水解装置设备布置।r同压设备材料尿素合成塔衬里气提塔（列管）高压冷凝器（列管）高压洗涤器（列管）甲钱分离器氨预热器高压喷射器主要儿种尿素工艺方法原料和公用物料消耗比较（吨尿素计）方法工艺改进型C02气提法NH3气提法双气提（IDR）法ACES法液氨(100%)kgC02(100%)kg进 1.3MPakg蒸2.45MPa,350℃,kg汽3.8MPa,365℃,kg输出蒸汽,0.39~0.7MPakg电，kWh冷却水，t（At=10℃）（2）国内尿素生产技术概况我国是尿素生产大国，建厂数为世界之最，生产能力和产量也居世界首位。国内尿素工业的发展始于二十世纪六十年代。至今采用水溶液全循环法建成的中型尿素厂遍布全国各地50多家，生产能力近600万吨。二十世纪七十年代以来引进荷兰Stamicarbon公司C02气提法尿素专利技术，成套引进和自行建设共计30套（引进18套，消化吸收自行建设的12套），规模从4〜52万吨/年。总生产能力超过1000万吨/年。采用的工艺流程包括传统的C02气提工艺（二次洗涤流程）计14套、改进型C02气提工艺（脱氢防爆流程）计14套、新一代改进型C02气提尿素2000TM超优工艺（池式冷凝器）2套。二十世纪八十代年中期以来我国又引进意大利SNAM公司氨气提专利技术，成套引进和部分消化吸收自行设计共计18套（引进16套自行配套建设2套）规模13-52万吨/年，总生产能力约580万吨/年。采用的氨气提工艺均为第二代氨气提工艺技术，其中有半数的工厂气提法采用衬倍的双金属管的新技术。除此之外，二十世纪七十年代初我国还从日本TEC公司引进两套改良C法的全循环工艺，规模为48万吨/年，其中一套采用ACES21新工艺进行改造，去年已成功运行。二十世纪九十年代引进2套ACES法尿素生产工艺，规模为5万吨/年和52万吨/年。在工厂技改方面，泸天化厂采用了意大利Technimont公司IDR（双气提）工艺改造原有的500t/d水溶液全循环法工艺，能力扩大至750t/do还有美国UTI热循环法尿素技术及瑞士UreaCasale公司HEC工艺也仅在个别厂中局部应用，尚未推广。综上所述，国内尿素工厂通过四十多年来的建设实践（引进和自行建设），不仅掌握了国外的各种尿素先进的工艺技术，而且通过国内科研、设计、制造、建设单位、生产部门的共同合作，从二十世纪六十年代水溶液全循环尿素工艺的通用设计，二十世纪七十年代C02气提法的国产化首次设计，至二十世纪八十年代改进型大型C02气提法、氨气提法尿素工厂的合作设计和建设。我国尿素工业在工程设计、设备制造、材料配套和生产建设及工厂管理等方面已进入当前世界尿素生产先进水平的行列。（3）尿素装置工艺技术方案选择①技术先进，成熟性比较从国内外尿素工艺技术概况的介绍中可知，就工艺技术成熟可靠性而言，C02气提法，氨气提法，ACES法，均已工业化多年，而且在世界范围内广泛应用，技术是成熟可靠的，但相对而言C02气提法建厂数量最多，工业化最早，至今为止Stamicarbon专利公司在总结多年的实践基础上，先后开发出传统的C02气提法尿素生产流程、改进型C02气提流程、N=3（三次热利用）流程及新一代尿素2000+TM超优工艺流程等4种流程。该工艺在当今世界最具竞争力。氨气提法也广泛采用，专利商SNAM公司也先后推出第一和第二代氨气提流程和双金属气提管等新技术，日本TEC公司ACES法也成功开发出ACES21新工艺。而IDR法和ACES法所建尿素装置相对较少，运行时间也较短。②生产操作及安全性比较从生产操作简单，方便及运行安全性比较而言，C02气提法无中压段，流程最简单。改进型C02气提工艺采用了原料C02气体的脱氢措施后，无论是高压系统或低压系统，排放尾气均属非爆炸性混合气体，使操作的安全性有了可靠保证。而其他各种方法中，中、低压系统尾气仍是可燃爆性气体，给生产操作带来隐患和不安全因素。氨气提法与C02气提相比，由于合成反应条件及气提塔选材高（钛材或衬错双金属管），减轻了设备腐蚀，且装置操作弹性大（40〜110%）。另外，与ACES及IDR法同样有中低压分解循环段，因此流程较长，设备台数多，操作较繁琐，安全性仍然存在一定隐患。③消耗比较从上表可知，原料和公用物料消耗CO2气提法与氨气提法相接近。其中氨气提法因回收热量和热能分配合理一些，蒸汽消耗略低于C02气提法。但由于C02气提法合成压力较低（138〜145kg/cm2）又无中压段且无循环液氨，循环甲镀液量也少，故电耗低于氨气提法。ACES法具有CO2气提法工艺的特点（有C02气提塔），又增加了中压循环段兼有水溶液全循环及氨气提中压段的特点，消耗指标略好于C02和氨气提工艺。IDR法在高压圈内采用了氨和C02气提技术（又称双气提工艺），消耗指标与ACE法较相近，低于氨气提法和C02气提法工艺。④投资比较综合国内建厂投资费用和国外公司的报价，同等规模，不同尿素生产工艺方法投资费用的比较，以C02气提法为基准，其比例大致如下表，见下表。尿素生产装置投资比较表（生产规模52万吨/年）方法C02气提法氨气提法ACES法UTI法IDR法工程投资费用（万元）3214236993376203824739188投资比例11.151.171.191.22说明：上述总投资费用中，仅限于尿素生产主装置界区范围内包括工艺设备、仪表、电气及安装材料、钢结构，化学品的消耗等的投资。此外，荷兰Stamicarbon公司九十年代中后期开发研究推出的最新技术尿素2000+TM超优工艺首套装置于1996年设计，规模为1150t/do1998年在荷兰DSM公司下属工厂建成投产。目前该装置生产稳定，并将产量增加到1500t/do目前全世界范围内尚有6套装置采用该新技术进行新建或改造原有工厂。尿素2000+TM超优工艺最大优点是简化高压圈的设备，即设置一台特殊结构的池式冷凝器或池式反应器（卧式合成塔）代替原立式合成塔和甲核冷凝器，而且高压洗涤器也可附在卧式合成塔上，相当于“三合一”设备。工艺流程大为简化，设备投资明显降低。同时布置高压设备的主框架高度（钢结构或钢混结构）也由传统的C02气提流程的67m降至35m左右，给安装、检修和操作带来方便。同时尿素2000+TM超优工艺消耗指标在四种C02气提法工艺中最低，详见下表。C02气提四种流程消耗定额（以吨尿素成品计）项目传统流程改进型流程新一代改进型流程2000+TM超优流程液氨，kg(100%计)C02,kg(100%计)输入蒸汽，kg3.4MPa,550℃2.4MPa,240℃输出蒸汽，kg(0.5MPa)电，kW.h冷却水，m3(At=10℃)据介绍采用尿素2000+TM超优工艺后设备投资费用下降〜10%o另外尿素2000+TM超优工艺还可采用新近开发成功的SAFUREX材料，高压设备投资比传统材料少5%o高压管线投资节省约40%o该材料还具有强度高，重量轻，抗腐蚀能力强，加氧量减少，工厂更加安全且增加操作弹性，封塔时间不受限制等诸多优点。综上所述，本项目尿素生产装置选择的工艺技术主要推荐采用新一代尿素2000+TMC02气提工艺技术方案，其优点主要是工艺技术先进，消耗指标低，成熟可靠，生产操作稳定，安全性能好。其术特点如下：(1)该法采用原料CO2气为气提剂，并在较低的氨碳摩尔比(NH3/C02=2.9〜3.1)和较低的合成压力(13.73〜14.31MPa)、较低的合成反应温度(183℃)下操作，工艺条件较其他方法温和，易于控制和调节。(2)该法由于是在与合成等压下进行气提和冷凝，气提效率较其它方法高，而且在合成压力下冷凝，可利用较高压力下冷凝和甲钱反应生成热，副产0.441MPa低压蒸汽供后续工序使用，并有少量外送，故热能回收利用较好，蒸汽消耗减少，能耗降低，成本下降。(3)该法只需一段减压加热分解的低压分解循环系统，即可分解和回收未转化成尿素的氨和C02。低压分解压力0.31MPa左右，不必设置中压分解循环回收系统，简化流程，减少设备和投资费用，操作也简单方便。(4)尿素2000+TMC02气提法工艺一般采用原料C02气体的脱氢技术和其它安全防爆措施，消除了尾气中产生燃烧爆炸的因素，提高了安全运行的可靠性。(5)该法采用了尿素工艺冷凝液解吸一水解技术。使排放废水中含氨和尿素降低到1〜3PPm以下。既回收了工艺冷凝液中的氨和尿素，减少了损失，而且消除了对环境的污染，满足对环境保护的要求。同时，还可回收利用这部分废水作锅炉给水。(6)该法设备结构合理，关键设备选用尿素工厂专用不锈钢材料，如316LMod尿素级和CrNiMo25-22-2奥氏体超低碳不锈钢等,耐腐蚀性能好，在加氧保护等防腐措施及正常操作和维护下，设备寿命长。尤其是使用SAFUREX新材料后，抗腐蚀能力提高，防腐加空气量减少，更加安全可靠，高压设备节省投资5%0高压管线节省投资40%左右。(7)该法高压圈主要设备采用高框架立体布置，紧凑合理，节省占地。物料靠位差流动，减少输送所耗动力，而且管线缩短，流程走向合理。尤其是采用池式冷凝器后，框架高度可降至25〜34nl左右0(8)该法操作简单，运行平衡，安全可靠，运行周期长，开工率高。1.2.6.L11熔融尿素工艺流程说明(1)原料的输送a.液氨的加压输送原料液氨从氨罐区送来，经预热和加压后温度约30℃,压力约1.8~2.2MPao液氨进入液氨过滤器，除去液氨中夹带的固体杂质和油类，然后导入高压液氨泵加压。压力约16.3MPa的液氨经高压氨加热器加热到70C左右，经高压喷射器，进入高压冷凝器(池式冷凝器)。b.CO2气体的压缩由合成氨脱碳装置来的C02气体，其浓度＞99%(体积)，送入界区压力约0.116MPa,温度约40℃0CO2液滴分离器后送入CO2压缩机。为了防止尿素生产过程的设备和管道的腐蚀及脱除CO,气体中乩气的需要，由工艺空气压缩机供给恒定流量的空气。C02气体经压缩最终压力为14.5MPa,然后送至CO2气提塔。(2)合成气提出高压冷凝器的甲核液，氨和二氧化碳混合物进入尿素合成塔底部，物料在合成塔内停留足够及未冷凝的时间，使液相中C02转化率达到57%左右。反应混合物通过内溢流管到气提塔。未转化的NH3>CO?及惰性气体从合成塔顶部至高压洗涤器。气提塔经CO2气提及加热分解后，气提出气进高压冷凝器进一步冷凝反应生成甲核液，气提塔底部出液减压后进入循环工序。在高压洗涤器中，nh3和co2进一步冷凝回收。在高压洗涤器下部设有换热段。采用热水来冷却，热水在密闭循环系统中取走高压洗涤器甲核的生成热与冷凝热，此热量在底部循环加热器及热水循环冷却器中移去。未冷凝的气体进入上部填料段，被高压甲锈泵从循环工序送来的甲镀液进行洗涤回收NH3和C020洗涤后的气体经冷凝液吸收净化后放空。所生成的甲铁液从高压洗涤器溢流入高压喷射器，再经高压冷凝器返回合成塔。(3)循环离开气提塔底部的尿素一甲核液经液位调节阀减压到0.3MPa(绝)，进入精储塔气液混合物喷洒到精储塔填料上段，尿素一甲镀液从精镭塔底部流到底部循环加热器和顶部循环加热器，在此分别用高压洗涤器密闭循环热水和低压蒸汽加热，温度提高到约135℃,使溶液中的甲钱再次发生分解。液相进入精微塔下部进行分离。气相通过填料段被较冷的尿素溶液所洗涤。离开精镭塔的气体以及自解吸系统回流泵送来的解吸气冷凝液分别进入低压甲铁冷凝器的底部。在此氨与二氧化碳被吸收并反应生成氨基甲酸核溶液，为了移走低压甲核冷凝器中的冷凝热和反应生成热，低压甲镂冷凝器采用密闭循环的温水进行冷却。生成的甲镂液从低压甲铁冷凝器流到低压甲核冷凝器液位槽。低压甲核冷凝器中未冷凝吸收的氨和C02气进入低压洗涤器，由来自工艺冷凝液泵的工艺冷凝液所洗涤。未冷凝的气体送入吸收塔用吸收塔给料泵送来的稀氨水溶液进一步洗涤惰性气体中的NH3,出吸收塔的惰性气体经排气筒排人大气。出吸收塔的洗涤液送往氨水槽。低压甲镀冷凝器液位槽的甲铁液，经高压甲铁泵升压送入高压洗涤器。(4)尿素溶液的蒸发由精镭塔来的尿素溶液经减压后进入闪蒸槽。减压闪蒸后，尿液浓度约为75%(重量)，送入尿液贮槽缓冲区，以缩短尿液停留时间，尿液由尿素溶液泵送到蒸发器内，在蒸发器中、尿素溶液浓度从75%浓缩到95%(重量)，温度125〜130℃o该浓度的尿液经大颗粒尿素造粒给料泵送去造粒工序。蒸发器正常操作压力为0.034MPa(A)o蒸发器的气液混合物流入蒸发分离器，分离后气相进入蒸发冷凝器。(5)造粒和固体尿素的输送(见大颗粒尿素造粒系统)(6)解吸•一~■水解为了减少尿素及氨的损失，本装置设置了水解设备。蒸发冷凝器的冷凝液进入氨水槽由解吸塔给料泵将氨水槽中溶液，经解吸塔换热器送入第一解吸塔。在第一解吸塔内将冷凝液中的氨和二氧化碳加热解吸出来。第一解吸塔出液由水解给料泵加压，经水解塔换热器预热后再到水解塔顶部。水解塔的操作压力为2.0~2.3MPa,操作温度为200~210℃,为保持水解反应的操作条件，需用高压蒸汽加热，并使物料在水解塔中停留足够的时间，将尿素水解为nh3与C02o水解塔底部出来的液相经水解塔换热器，用液位调节阀排至第二解吸塔上部。在第二解吸塔的底部通入低压蒸汽以进一步除去水中的NL和C02o出第二解吸塔底部的废水中尿素含量小于3PPm,氨含量小于3PPm,此废水经解吸换热器回收热量后排至界区外或作为锅炉给水回收利用。第一解吸塔顶部出来的汽/气体经回流冷凝器冷凝，冷凝液由回流泵将一部分送第一解吸塔顶部作回流，其余部分送到低压甲核冷凝器。未冷凝的气体经常压吸收塔回收尾气中的氨后排人大气。6.1.12熔融尿素装置主要设备选型(以下为单系列设备选型)(1)二氧化碳压缩机按尿素装置能力平衡，需C02和防腐空气以吸入气量计，最大值按正常值的110%考虑。选离心式压缩机，其参数如下：气量：45300Nm3/h压力：排出压力15.4MPa(A)蒸汽透平驱动(功率11500kW)(2)高压液氨泵能力：正常能力为120m3/h,设计能力按正常能力的110%考虑。压力：泵进口压力2L8MPa(A)泵排出压力:16.5MPa(A)选用离心泵，共2台，1开1备。配电机功率为1200kW单台能力：120m3/h(3)高压甲钱泵能力：正常能力为60m3/h,设计能力按正常能力的120%考虑。压力：排出压力为15.3MPa(A)选用离心泵，共2台，1开1备。功率：配电机功率为450kW单台能力60m7h(4)熔融尿素泵能力：127m7h选用离心泵，共2台，1开1备配电机55kW(5)尿素合成塔选用内径4)3600,H=20m,衬里材料采用316L改进型不锈钢，内有5块塔板。(6)高压热交换器(C02汽提塔)选用内径为4)2800,管板间净高6000mm,列管规格为631X3的换热器一台，换热面积2300m2,换热器列管选用XCrNiMo25-22-2不锈钢或Safurex新材料。(7)高压甲镂冷凝器(卧式冷凝器)选用内径为63500mm,列管规格为4)25X1.93,1=11500mm,换热管材料选用X2CrNiMo25-22-2不锈钢或Safurex新材料，换热面积2000m2o（8）高压洗涤器选用内防爆型，上部为球形防爆空间，球体内径为4）3600,下部为换热段，内径为4>950mm,列管规格为4）25X2.5,材质选用XCrNiMo25-22-2不锈钢，换热面积210