20万吨碳酸氢铵.doc

年产20万吨颗粒状碳酸氢铵技术改造项目可行性研究报告洪泽银珠化工集团有限公司公司二OO六年四月一日目 录一、总 论二、市场分析和价格预测三、生产规模、总工艺流程及产品方案四、工艺装置五、建厂条件和厂址初步方案六、总图、储运、土建及全厂外管七、公用工程及辅助设施八、能耗分析及节能措施九、环境保护与劳动安全十、企业组织及定员十一、项目设施规划十二、投资估算及资金筹措十三、生产成本费用估算十四、财务分析十五、结论与建议第一章 概述1.1项目概述1.1.1项目名称、主办单位及负责人项目名称：年产20万吨颗粒状碳酸氢铵技术改造项目主办单位：洪泽银珠化工集团有限公司项目负责人：法人代表： 刘文信 项目负责人：王以贵1.1.2可行性研究的依据与原则洪泽银珠化工集团有限公司“十五”发展规划关于年产20万吨碳酸氢铵技术改造项目参考方案洪泽银珠化工集团有限公司根据公司目前所处实际状况和自身现有条件，经过调研，在符合国家有关政策、规范的基础上，尽可能的降低投资，提高项目的经济效益。1.1.3项目提出背景及建设意义洪泽银珠化工集团有限公司创立于1994年，位于景色秀美的洪泽湖畔，是江苏省重点扶持发展企业之一。1998年经国家外经贸部批准赋予自营进出口权。公司专注于基础化工原料和有机精细化工产品的开发、生产与销售。经过近十年的奋发图强，公司现已发展为拥有10多家子公司、销售收入超8亿元的集团公司。 公司注册资本3.6亿元，固定资产近6亿元，占地面积约50万平方米，现有员工1600多名，其中各类专业技术人员500多名，拥有多项具有自主知识产权的核心技术，技术力量十分雄厚。主要产品有：液氨、硝酸、硝酸钠、亚硝酸钠、间苯二胺、氯乙烷、间二硝基苯、N,N-二甲基苯胺、塑料编织袋及集装袋、元明粉、液体二氧化碳。公司销售网络健全，产品销往国内近千家化工企业，并出口印度尼西亚、韩国、日本、新加坡、马来西亚、台湾等多个国家和地区。1.1.3研究范围对洪泽银珠化工集团有限公司现有年产5万吨合成氨生产装置进行扩能改造，增产20万吨碳酸氢铵的生产工艺的选择，公用工程的条件和用量，生产过程对环境的影响，定员及投资，技术经济评价是本可行性研究的范围。1.2研究结论1.2.1研究简要综合结论通过对工艺选择、公用工程、环保、技术经济的研究，结果认为在洪泽银珠化工集团有限公司，利用现有合成氨厂现有的生产工艺以及已有公用工程能力和空地，在现有基础增产5万吨/年合成氨，不用征地、不用招工、对公用工程略加改建，即可形成年产10万吨合成氨生产装置（新增5万吨），提供合格产品外供，产生一定的经济效益并为下一步扩大发展下游产品提供基础。通过技术经济分析认为，在该公司新增20万吨碳酸氢铵扩产工程具有投资省、见效快、收益好的优越性故认为本项目可行。1.2.2主要技术经济指标序号项目名称单位数量备注1生产规模（新增）万吨/年202产品方案碳酸氢铵万吨/年20折合成氨5万吨3年操作率小时72004主要原料消耗煤碳万吨/年7.55(1)(2)(3)公用工程用量冷却水电：设备负荷：供电负荷：年耗电量：蒸汽用量：压力吨/时kwkw万度吨/时MPa3900160001300065004.01.46三废排放量废气(含CO2)：废水(含氨)：废渣：煤渣Nm3/hkg/hkg/h71405203560含氨8TT7运输量输出碳酸氢铵万吨/年208装置定员技术人员人16049占地面积其中厂房占地面积建筑面积m270001130150010项目总投资其中建设投资：建设期利息：流动资金：万元万元万元万元8801.988096.28220.748511工厂成本单位成本年成本元/吨万元495.709914.9212销售收入万元1533713年利润总额万元3352.1114年销售税金万元2070.5315财务评价指标：投资利润率利税率投资回收期(税后)贷款回收期税前内部收益率税后内部收益率劳动生产率%年年%万元/人30.4627.132.3第二章 市场分析和价格预测2.1 产品市场分析和价格预测合成氨是一种重要的化工原料，广泛用于合成氨、炸药、农药、染料等行业。本装置产品为碳酸氢铵，主要用于本县农作物肥料。目前颗粒状碳酸氢铵市场价为680-700元/吨2.2 原辅材料供应和价格本装置主要原辅材料的价格如下：序号名 称规格单位单价(元)1煤固定碳65%t550(不含税)2低压蒸气1.0Mpa(表) 250t803脱盐水t1.404循环冷却水0.4Mpa(表) 32m30.145电kwh0.29其中，烟煤由就近煤矿采购，低压蒸汽管网送至界区，电力、脱盐水由氮肥厂统一供给，需新建一套4000t/h的循环水站和2000吨造气污水处理站。2.3 主要原材料供应的可靠性新建合成氨装置所需原料煤7.5万吨/年，由公司商务部统一采购。第三章 生产规模、总工艺流程及产品方案3.1 生产规模确定本装置生产规模依据以下因素： (1)新建装置的经济规模为20万吨/年碳酸氢铵，经济规模更加合理；(2)公司现有5万吨合成氨生产装置，无法满足硝酸装置供氨需要，另增加一套装置，可适当生产部分合成氨供硝酸生产使用。综上所述，将本装置生产规模定为20万吨碳酸氢铵。年操作时数：7200小时3.2 总工艺流程3.2.1 生产原理目前国内外工业上生产合成氨的方法主要有煤气化制合成氨和天然天气化制合成氨，方法的选择主要是根据当地原料及其原料的价格因素。C+O2=CO22C+O2=2COC+CO2=2COCO+O2=2CO2C+H2O=CO+H2C+2H2O=CO2+2H2CO+H2O=CO2+H2CO+3H2=CH4+H2OCO2+4H2=CH4+2H23H2+N2=2NH3总反应式：3C+2N2+6H2O=4NH3+3CO2由上述反应式可以看出合成氨生产过程中的几个特点：(1)合成氨生产过程中需要大量氧气，氧气来源于空气中，而合成过程中也需要氮气，因此需要选择空气作为气化介质，因此合成氨主要原料是煤和空气；(2)虽然合成氨生产主要原料是煤，但最终产品中并没有碳原子的存在，在过程中制造煤气，而后还需将碳脱除，因此合成氨生产是个复杂的化学过程，从工艺过程中可将整个生产过程划分为煤炭气化、气体净化和压缩及氨合成三个部分；(3)合成氨生产过程中存在着大量的放热反应，因此余热回收使用以及达到合成氨自身的热平衡是目前生产所关注的问题。由此可看出，合成氨生产过程主要包括煤炭气化、气体净化和压缩以及氨合成三个部分以及必须的反应热的回收过程。3.2.2 工艺流程选择3.2.2.1煤炭气化灰熔聚流化床粉煤气化技术根据射流原理，以空气或氧气或富氧和蒸汽为气化剂，在适当的煤粒度和气速下，流态化粉煤借助气化剂 吹入，使炉内的煤粒在沸腾状况下气化，气固两相充分混合接触，在部分燃烧产生的高温条件下进行煤的气化，发生煤的还原反应，最终实现煤的气化。流化床反应器的混合特性有利于传热、传质及粉状原料的使用，但也造成了排灰和飞灰中的碳损失较高。根据射流原理，在流化床底部设计了灰团聚分离装置，形成床内局部高温区，使灰渣团聚成球，借用重量的差异达到灰团与半焦的分离，根据飞灰立管流动原理，设计了特殊的飞灰循环系统，提高了碳利用效率，这是灰熔聚流化床不同于一般流化床气化的技术关键之一。3.2.2.2气体净化和压缩无论是钌系合成催化剂还是铁系催化剂对对碳、硫、氧元素等极性化合物均非常敏感，因此在氨合成之前，必需完全脱除煤气中氧、碳、硫等元素化合物等，煤炭气化制得的煤气中不但含有H2，还含有CO、CO2及硫化物，因此在工艺过程中，设置了脱硫、变换、脱碳和精洗四个工段。本项目脱硫工段采用液相催化工艺，变换工段采用我公司有多年操作经验的中串低变换工艺，脱碳工段采用低耗能的MDEA工艺，精洗工段采用醋酸铜氨液净化工艺。气体压缩是合成氨生产工艺的主要过程，将煤气多级加压至氨合成所需要的压力。利于氨合成的进行。3.2.2.3氨合成 精制后的氢氮混合气在高温高压并有催化剂存在的条件下进行氨合成反应。根据合成反应器所采用的压力，温度及催化剂型号的不同，氨合成方法可以分为低压法、中压法和高压法三种。中型合成氨厂均采用中高压法，其操作压力在20.0Mpa-32.0Mpa。由于受反应平衡的影响，氢氮气不可能一次全部转化为合成氨。通常采用冷冻的方法将已经生成的氨分离，然后在未反应的氢氮混合气中补充一定量的新鲜气继续进行循环反应。氨合成反应是一个放热反应，而氨分离过程需要消耗大量的冷量。因此在合成系统中合理设计回收反应热设备，降低冷冻消耗，已成为氨合成式序的关键环节。 3.2.3 总体工艺流程 压缩煤气变换煤气脱硫煤炭气化煤炭水蒸汽富氧脱碳精洗氨合成合成氨3.3 产品方案产品：碳酸氢铵 20万吨/年规格：含氮量 17.2% 含水量 3.5%产品：合成氨5万吨/年（主 要用于生产硝酸）规格： NH3含量： 99.8% 水 0.3%(wt) 油 10ppm(wt) 外观： 清澈透明液体3.4 全厂自控水平采用FCS/DCS控制。FCS/DCS可国内采购，能够满足要求。第四章 工艺装置4.1 工艺流程的选择4.1.1 国内煤气化工艺随着环境保护的呼声越来越高，煤气化成为人们高效利用煤炭得到洁净燃料的主要途径之一。长期的生产实践表明，在将煤炭转变成更便利的能源和产品的各种技术中，煤气化应是优先考虑的一种加工方法。从当前国内外煤气化技术发展趋势看，粉煤气化和水煤浆气化具有大型化、加压、低污染、易净化的特点，是煤气化发展主要方向。国外新开发的气化炉都采用加压气化工艺，其优点是提高气化炉都采用加压气化工艺，其优点是提高气化强度，增加单炉的产量，节约压缩能耗，减少带出物损失，从而实现大型化。在学术上，按煤在气化炉中的流体力学行为，可分为移动床气化、流化床气化、气流床气化、熔融床气化四种方法，这几种都已经工业化或已建示范装置。有的已经具备成熟的工业经验。(1)移动床气化移动床气化最常用的方法是Lurgi加压气化法，生产的煤气中甲烷含量高，适合于处理灰分高、水分高的块粒状褐煤。(2)流化床气化温克勒煤气化方法是流化床技术发展过程中最早用于工业生产的，美国煤气技术研究所(IGT)和美国凯洛格公司分别开发出了U-GAS和KRW两种流化床气化工艺。(3)气流床气化气流床是由气化剂将煤粉夹带入气化炉，进行并流气化。K-T炉法是最早工业化的气流床气化方法，现又开发出加压气化工艺，有Shell法、GSP法、Texaco法、Prenflo法、Dectec法等。在技术上，现已工业化的先进煤气化工艺有：Texaco水工浆加压气化、Shell粉煤气化，GSP粉煤气化，Lurgi固定床加压气化，Dow水煤浆加压气化。这些气化炉技术各有优点，已达到单台炉日处理量400-1650t的量级。Lurgi炉固定床加压气化法对煤质要求较高，只能用弱粘结块煤作为原料，冷煤气效率最高，气化强度高，粗煤气中甲烷含量较高，但净化系统复杂，焦油、污水等处理困难(甲烷及焦油处理)。Texaco水煤浆加压气化采用水煤浆进料和纯氧气化的工艺，是国内外经实践考验成熟、先进的气化工艺。该气化工艺简单，气化压力较高，生产装置最高达6.5MPa，单台炉最大日处理煤1650t，碳转化率高(98%)，气体质量好(CH40.1%，不含烯烃及高级烃)，但氧耗高、设备投资高。该工艺可以用低灰、低灰熔点的烟煤或石油焦作原料，但由于要求煤种的灰熔点与气化温度匹配，而使该工艺适合使用的煤种比较少。适合作化工合成原料气，环境污染少，三废处理方面，可实现过程的计算机控制及最优化操作。目前已建立的工业装置，规模为450-720t/(d台)，主要用于生产合成氨、甲醇等。Shell煤气化过程是目前世界上较为先进的第二代煤气化工艺之一。按进料方式，Shell煤气化属气流床气化，煤粉、氧气及蒸汽在加压条件下并流进入气化炉内，在极为短暂的时间内完成升温、挥发分脱除、裂解、燃烧及转化等一系列物理和化学过程。该工艺的主要特点是干煤粉进料，气化温度高，氧耗低。Shell煤气化炉的单炉生产能力大，目前投入运转的单炉气化压力为0.4MPa，日处理煤量已达1000-2000t。该煤气化炉采用水冷壁结构，无耐火砖衬里，维护量少，运转周期长，无需备炉。该炉主要由内筒和外筒两部分构成，外筒只承受静压而不承受高温，内件形成气化空间、炉渣收集空间、气体输送空间。气化炉内筒上部为燃烧室，下部为激冷室，煤粉及氧气在燃烧室反应，温度为1600左右。Shell粉煤气化在国外仅用于循环发电，未用于化工生产。本世纪初至今，我国连续引进13台Shell气化炉，主要用于化工生产。由于投资很大和设备制造等困难，至今还没有开车。GSP粉煤气化工艺技术是20世纪70年代末，由GDR(民主德国)开发并投入商业化运行的大中型煤气化技术。与其他同类气化技术相比，该技术因采用气化炉机干粉加料与反应室周围水冷壁结构，因而在气化炉结构以及工艺流程上有其先进之处，但工业化经验比较少。现在大型企业对引进GSP煤气化工艺技术产生了浓厚兴趣，这是由于该技术融合了Shell和Texaco气化技术的优点，克服了它们的缺点。Dow水煤浆加压气化是在Texaco水煤浆气化方法的基础上开发出来的新工艺，最高气化压力为2.9MPa，目前尚无作合成氨原料的实践经验。目前国外几乎所有重要的煤气化工艺都在开拓联合循环发电方面的应用，并取得了重要的进展。世界上已有4座250-300MW等级的大型IGCC的4种煤气化炉容量都达到2000t/d以上，都是这些气化炉首次最大容量的工业应用。它们的运行状况直接影响着IGCC的可用率和可靠性，是IGCC电站最关键的技术之一。此外，国外的煤气化技术还在合成油工艺上有出色的应用。国内的情况有所不同，国内的煤气化技术主要用于煤化工。特别是，我们有大量的中小企业，它们为解决国内的化肥和甲醇生产起了很大的作用。但是，中小企业的合成气和燃料气生产均采用落后的常压固定床气化炉技术，原料煤局限性大(无烟块煤、块焦，运距长)，单炉生产强度低、效率低，污染严重。气流床气化炉无论气化强度还是煤种适应性、煤气组成均较优良，特别适合化学合成，并且国外已有用于IGCC应用的范例，但液态排渣炉气化温度高、氧耗量高、设备和技术费用高，因而煤气成本较高。就其投资而言，是一般企业难以承受的，要普遍应用于我国中小化肥企业，也有较大难度。这就促使我们必须尽快发展适合我国国情、新一代适合于中小化工企业高效洁净的煤气化技术。改善国内的煤气化技术，首先要解决中小煤气化企业的气化工艺问题，而不是立即解决IGCC问题。4.1.2 煤气化工艺技术方案选择灰熔聚流化床粉煤气化技术根据射流原理，以空气或氧气或富氧和蒸汽为气化剂，在适当的煤粒度和气速下，流态化粉煤借助气化剂 吹入，使炉内的煤粒在沸腾状况下气化，气固两相充分混合接触，在部分燃烧产生的高温条件下进行煤的气化，发生煤的还原反应，最终实现煤的气化。流化床反应器的混合特性有利于传热、传质及粉状原料的使用，但也造成了排灰和飞灰中的碳损失较高。根据射流原理，在流化床底部设计了灰团聚分离装置，形成床内局部高温区，使灰渣团聚成球，借用重量的差异达到灰团与半焦的分离，根据飞灰立管流动原理，设计了特殊的飞灰循环系统，提高了碳利用效率，这是灰熔聚流化床不同于一般流化床气化的技术关键之一。灰熔聚流化床粉煤气化工艺的特点(1)主设备气化炉的结构简单，是一个单段流化床。炉内无传动机构，容易操作和维修方便，装置投资低，设备可以国产化。在炉内同时完成煤的破粘、脱挥发分、气化和灰的团聚等4个过程。(2)水蒸气从分布板进入气化炉，形成一个相对低温区，可有效地制止炉内结渣现象的产生。另外，炉内的半焦存量较高，使得过程操作稳定，抗负荷波动能力强。(3)氧化剂(空气或氧气)从气化炉底部进入炉内，使炉内形成一个局部高温区，促使灰团聚成球，从而保证灰与煤的有效分离，提高了碳的利用率。(4)高温煤气夹带的细粉组成部分经旋风除尘系统捕集下来，并通过料腿返回气化炉内，再次进行燃烧、气化，这样有利于碳利用率的提高。少量粉尘由精除尘系统捕集后，可使煤气含尘量达到要求。(5)气化炉出口温度适中(1000-1100)，煤气经废热回收系统，产生蒸汽，提高了热效率，并降低了煤气温度，减少了后系统的冷却水量，也相应降低了补水量。(6)煤种适应性宽，可利用碎煤(小于8mm)，对煤的灰熔点没有特殊要求。对反应活性、灰分差异较大的煤而言，其煤气组成和产气率会有所影响。(7)气化炉的气化强度高，气化温度适中。粗煤气中不含焦油，含酚低，废水处理简单，同时无废气排放，对保护环境十分有利。(8)可在气化炉内进行预脱硫工作，降低煤气净化系统的成本。(9)常规的流化床为降低排渣的含碳量、维持稳定的不结渣操作，必须保持床层低碳灰比和低操作温度。灰熔聚流化床气化技术是在非结渣情况下，连续有选择地排出低含碳量的灰渣。因此，灰熔聚流化床粉煤气化技术的特点包括床内碳含量高，床温高，使用煤种宽，煤种适应性强。4.1.3气体净化与压缩合成气净化过程可分为半水煤气脱硫、CO的变换、CO2的脱除及原料气的精炼。半水煤气脱硫：目前较为清洁化脱硫工艺是液相催化脱硫技术，并回收硫磺。CO的变换：变换工艺流程随各工艺条件的不同，流程组织有所不同，目前常规的变换流程有中串低和全低变两种，并在变两种工艺基础上派生各式各样的单元组成，结合公司现有的变换操作经验，本项目采用中串低工艺方案。CO2的脱除：我国小氮肥以碳铵流程为主，在此基础上规模不断扩大，在吸收国外先进的脱碳基础上开发了国内独创的多种脱碳方案，从热能耗分析，采用MEDA脱碳方案节能效果更为突出。精炼：虽然甲烷化工艺具有清洁先进的优点，但醋酸铜氨液吸收法在国内中小合成装置上应用更加普遍。本项目仍选用铜洗方案，去除净化气中微量的有害成份。4.1.4 氨合成精制后的氢氮混合气在高温高压并有催化剂存在的条件下进行氨合成反应。根据合成反应器所采用的压力，温度及催化剂型号的不同，氨合成方法可以分为低压法、中压法和高压法三种。中型合成氨厂均采用中高压法，其操作压力在20.0Mpa-32.0Mpa。由于受反应平衡的影响，氢氮气不可能一次全部转化为合成氨。通常采用冷冻的方法将已经生成的氨分离，然后在未反应的氢氮混合气中补充一定量的新鲜气继续进行循环反应。氨合成反应是一个放热反应，而氨分离过程需要消耗大量的冷量。因此在合成系统中合理设计回收反应热设备，降低冷冻消耗，已成为氨合成工序的关键环节。4.1.5合成氨工艺流程简述烟煤经破碎筛分后干燥，机械送入灰熔聚气化炉，在炉内与氧发生化学反奕并产生大量能量，与此同时煤与水蒸汽也发生化学反应，生成煤气，从炉顶出来的煤气中含水量有大量的未燃尽的煤粒，经一级分离后，煤粉尘返回灰熔炉继续燃烧，分离煤尘后的煤气再次经过二级除尘装置，而后经余热锅炉回收热量后进行煤气洗涤冷却。灰熔炉下部排出的聚熔渣送煤渣场地。煤气洗涤水经沉降爆气冷却后循环使用。冷却后的煤气直接进入脱硫塔进行粗脱硫，再入煤气柜。脱硫液经再生析出单质硫后循环脱硫。压缩机抽取气柜中煤气，经三段压缩至1.4Mpa后送变换系统，在催化剂的作用下，煤气中的CO和水蒸汽发生化学反应，生成CO2和H2，经多级余热回收综合利用后，变换气进入脱碳系统。变换气中含有30%以上的CO2，用MEDA半贫溶液在脱碳塔内脱除大量的CO2，再使用贫液尽一步脱除，净化气中CO2达到0.2%以下。利用CO2在MEDA溶液中不同压力下溶解度不同原理，MEDA溶液离开脱碳塔后需进行减压解析，常压闪发出其中的CO2后（半贫液）再次泵入吸收塔，进行循环吸收变换气中CO2，常压解析的MEDA溶液中仍含有部分的CO2，无法满足净化气质量要求，因此需采用热法气提工艺，完全解析MEDA中的CO2，气提后的溶液（贫液）再泵入脱碳塔项部吸收CO2。合格的净化气并在此配入适当的氮气一并压缩至13.5Mpa后送精炼系统。净化气中仍含有0.2%的CO2和2.0%的CO，无法满足合成催化剂的使用要求，因此采用醋酸铜氨液进行精洗，脱除其中的部分CO2扣CO以及其它对合成催化剂有害的成份。精炼后的精炼气中CO2+CO25ppM为合格。吸收CO和CO2的铜液经热法再后循环使用。合格的精炼气压缩至26.0Mpa后送合成工段。合格的精炼气经补气油分分离出部分油水后随循环气一并进入合成塔，在催化剂作用下发生H2和N2的合成反应，生产NH3，出合成塔的循环气中含有18%的NH3，部分CH4以及N2和H2，回收反应余热，冷却、深冷后分离出反应氨，而后循环气再进入合成塔继续反应，在一级氨分后设置了塔后放，排除部分富甲烷气体，维持系统低甲烷成份，分离出的液氨排入液氨贮槽。溶解在液氨中的甲烷随贮槽驰放气排出系统。过程深冷采用液氨气化冷量，气化后的气氨再用冰机压缩冷却后液化成液氨或直接送至其它系统使用。4.4 自控水平4.4.1 自动化水平整个生产装置要求仪表检测准确及时，控制系统反应迅速，动作准确可靠，并能确保生产过程在规定的条件下优化运行。整个仪表自控系统应是操作容易、安全可靠、维护方便的。本装置拟选用先进可靠的FCS/DCS系统对整个生产装置进行集中监控管理。变送器、过程变量信号检测器、控制阀都直接连接到FCS/DCS系统的过程接口装置上。数据采集、连续控制、联锁、以及系统的其余通讯等任务都由FCS/DCS的过程接口来完成。4.4.2 仪表选型(1)DCS系统 DCS将执行过程数据的采集、监视和控制，其配置为：操作站、控制站、过程接口单元、接线柜、DCS设备间内部连接的专用电缆、系统通信单元、打印机等硬件以及相应的配套软件。(2)现场仪表温度仪表：就地温度测量一般采用双金属温度计；温度集中显示的一次测温元件采用热电阻或热电偶，用于控制系统的选用一体化温度变送器。压力仪表：就地压力表一般为弹簧管压力表，有腐蚀性介质的场合选用隔膜式压力表，隔膜材质为哈氏合金钢；用于压力集中显示的一次仪表采用电容式压力或差压变送器，输出信号为4-20mADC，带就地显示表头；液面测量：需现场直读液位的设备上应安装玻璃板液面计；液位集中显示的测量变送元件为差压变送器；液位报警独立安装液位开关；流量仪表：流量测量基本上采用孔板流量计。调节阀：选用气动调节阀，控制阀的结构和特性应满足工艺及控制系统性能的要求，控制阀阀体材料应相应或高于管道材料的规格。4.4.3 仪表设计原则及安全保障措施测量、变送、控制仪表均采用电子式仪表；所有控制系统包括紧急停车系统均采用故障安全动作方式；所有仪表应符合相关的危险区域等级的要求、防爆仪表采用隔爆型；控制室应设置在非危险区，并采用空调，工艺介质不得引入控制室；仪表电源为220AC 50Hz，所有仪表回路、联锁系统、紧急停车系统可由UPS供电、备用时间为30分钟；仪表供气压力为0.6mpa、供控制阀和切断球阀的空气备用时间不小于30分钟，仪表空气为无油、无尘、干燥、露点温度-40。仪表系统应采用独立的接地系统、接地电阻应满足仪表要求。电缆的屏蔽层接地点一般应在控制室统一接地。4.5 主要设备选择合成氨装置内设氨合成塔（1200）一台，氢氮压缩机(H12)六台，铜洗塔（800）一台，煤气柜（5000m3）一只，中变炉（3600）一台，低变炉（3200）一台，CO2吸收塔（2800）一台，灰熔聚煤气化炉（3000）二台，制氧系统，其它塔类设备数台，换热设备数台，槽罐设备数台，泵类设备数台，及其它设备数台。主要设备情况见附表NR4113-4。设备选择的原则立足于国内采购和制造。4.5.1 主要设备简介 (1)氨合成塔我国氨合成塔形式多种多样，但在新建的合成氨装置中，氨合成塔设计通常有以下几个特点：a、大多采用温壁结构，合成塔外壳的设计在300以下；b、合成塔内通常设计两至三个催化剂床层；c、合成塔内各层之间以内换热结构替代原有的内冷激结构，以获得更高的氨净值；d、未级催化剂床层的出口气不经换热直接出塔，提高出塔气温度，以提高合成余热的品位；e、适当的催化剂装填量，降低合成塔操作空速，提高净氨值，延长催化剂寿命；f、由于采用了径向流或横流的低降力设计，塔内可以装填活性更高的小颗粒催化剂；h、塔内第一层装填写预还原型催化剂，缩短开车时间。在新建的合成氨装置中一般采用轴径氨合成技术的氨合成塔。本项目中采用1200*15000的氨合成，内件采用轴径氨合成技术(2)氢氮压缩机氢氮压缩机是合成氨输送各压缩氢氮气的关键设备，压缩机的性能决定整个装置的电耗，本项目为了和现有生产装置配套，仍选用H12氢氮气压缩机组，装置共需六台，正常五开一备。(3)铜洗塔吸收塔为填料塔或筛板塔，塔的整体结构均为低碳钢。内部装有填写料或筛板，铜氨液和净化气在塔内逆流接触，吸收洗涤净化气中微量的CO2、CO和H2S等有害成份后排出塔外。铜氨液经加热再生后可循环使用。（4）煤气柜煤气柜主要作用是煤炭气化和压缩工段的相互缓冲，本项目选用5000m3 直升式层叠气柜。（5）中变炉和低变炉水煤气中CO通过和水蒸汽反应转化为CO2才能脱除，同时在CO转化过程中又可获各一个分子H2，CO变换主要是在变换炉内催化剂表面进行，结合目前先进的变换工艺，采取中串低工艺流程，设置中变炉和低变炉。本项目中变炉选取为：3600*18000*30，内部填装催化剂分为三段，段间采用冷激，催化剂填装量为 吨，催化剂型号选用：本项目低变炉选取为：3200*15000*28，内部填装催化剂分为两段，段采用间接冷却移出反应热。（6）CO2吸收塔CO2吸收塔是脱碳主要设置，本项目采用的填写料吸收塔，内装填料分为四段，塔斯社内设置气液分布器。脱碳液吸收CO2后从塔底排出进入再生系统。（7）灰熔聚气化炉灰熔聚气化炉是根据射流原理，设计了特殊的气体分布器和灰渣团聚分离装置，形成床内局部高温区，使灰渣团聚成球，借助重量的差异达到灰团与半焦的分离，提高了碳的利用率。本项目选用灰熔聚气化炉为：3000/3800*18000，两台，操作压力为0.3Mpa，进煤量300吨/天。同时配套设置了深冷空分装置一套。4.5.2 标准和规范本项目非标设备的设计、制造、检验、施工与验收备用中华人民共和国现行的有效标准和规范。主要采用的标准和规范见表4.2相关标准和规范。表4.2 相关标准和规范序号标准号标 准 名 称1国家质量技术监督局(1999)压力容器安全技术监察规程2国务院(1982)HG20660-91锅炉压力容器安全监察暂行条例及其实施细则附修改通知劳锅字19921号、劳部发1995264号压力容器中化学介质毒性危害和爆炸危害程度分类3GB150-1998钢制压力容器4GB151-89钢制管壳式换热器5GBJ236-82现场设备工业管道焊接工程施工及验收技术规范6SH3074-95石油化工钢制压力容器7SH3075-95石油化工钢制压力容器材料选用标准8HG20580-1998钢制化工容器设计基础规定9HG20581-1998钢制化工容器材料选用规定10HG20582-1998钢制化工容器强度计算规定11HG20583-1998钢制化工容器结构设计规定12HG20584-1998钢制化工容器制造技术要求13SH3046-92石油化工立式圆筒形钢制焊接储罐设计规定14JB/T4737-95椭圆形封头15JB4700-4704-92压力容器法兰16HGJ44-76-91钢制管法兰、垫片、紧固件17JB4730-94压力容器无损检测18JB/4735-1997钢制焊接常压容器19JB4710-92钢制塔式容器20JB/T4712-92鞍式支座21JB/T4713-92腿式支座22JB/T4724-92支承式支座23JB/T4725-92耳式支座24HG21514-21535-95碳素钢、低合金钢制人孔和手孔25HGJ503-513-86不锈钢人孔、手孔26GB16749-1997压力容器波形膨胀节4.6 装置原辅材料、动力规格与消耗定额4.6.1 主要原材料及动力规格(1)煤炭：固定碳：60%(wt) 灰份25%(wt) 热值： 15.24-36.15MJ/Kg 焦渣特性 2-6(2)锅炉给水SiO2Na+、K+OH-总阳离子PH值电导率总硬度0.02ppm0.1ppm0.1ppm0.1ppm7-80.5us/cm0可溶固体总量总阴离子含氧量(max)0.20.1ppm3.65-4.6mg/LCO3-、Cl-、PO4-、SO4-、HCO3-Cd+、Mg+000本项目工艺吸收用水和锅炉给水均采用一级脱盐水。(3)循环冷却水：压力：0.4mpa(表)温度：32污垢系数：1X10-4m2.h. /kJ固体悬浮物：10-20ppmPH值:7-8氯化物：0.1ppm(4)中压蒸汽(装置开工时启动蒸汽透平)压力：1.62mpa(表)温度：180(5)低压蒸汽压力：0.20mpa(表)温度：150(6)电电压：380V/6000v频率：50Hz相数：三相4.6.2 主要原辅材料及动力消耗表4.3 主要原辅材料及动力消耗定额表序号名称单位每吨产量消耗定额消耗量每小时每年1原料烟煤t1.510.5750002循环冷却水m344030802.21073脱盐水t0.5036.987503004低压蒸汽t0.1692.347169005中压蒸汽t1.07.03500006电kwh1500105007.5*10874.7 装置界区内的公用工程设施界区内电源由总降来，界区内仅设配电室；界区内低压蒸汽由现氮肥厂低压蒸汽管网来，中压蒸汽与厂中压蒸汽管网相连；界区内设4000t/h循环冷却水装置一套,造气除尘循环水一套。4.8 装置三废排放本装置主要排放物为废气、少量废水，没有废渣。其中废气(脱碳排出的CO2)排放量7140Nm3/h，重量约为318kg/h，今后存在回收加工制取干冰的可能；废水(锅炉排污)排放量520kg/h，直接送循环水处理系统。废水量510kg/h，其中含合成氨140kpa，(2)抗震设防裂度7级，近震。(3)基本风压0.35kpa。(4)基本雪压0.25kpa。(5)无积灰荷载。6.3.2 施工要求本工程土建均采用现浇钢筋混凝土结构，一般施工单位的生产能力均可满足。6.3.3 结构设计 (1)据设计条件，本工程可不作地基处理。(2)结构型式：结构造型以安全适用，技术先进，经济合理为原则，结合工艺生产要求确定其型式，叙述如下：合成氨工段厂房：利用现有空闲位置。塔：采用大块式现浇基础，对其上部回填土有一定要求。6.4 建筑6.4.1 本工程建筑在满足工艺生产的前提下，本着方便施工的原则，尽量选用地方材料。选用国家、地方颁发的标准图。6.4.2(1)屋面均采用有组织排水，合成氨工段厂房采用卷材防水，其余建筑物采用刚性防水。建筑物周围做散水和排水沟。(2)窗采用铝合金，门采用钢木大门。(3)楼地面采用水泥砂浆，素砖地坪。(4)室内粉刷采用混合材料。第七章 公用工程及辅助设施7.1 公用工程7.1.1 供热本装置需外供和产生的蒸汽规格及消耗量如下：序号名称及规格单位每吨产量消耗定额消耗量每小时每年1低压蒸汽1.0mpa,250t3.548635000002中压蒸汽1.4 mpa，450t1.34.181301003脱盐水t0.5036.98750300整个装置在正常生产过程中由工艺废热锅炉产生的蒸汽基本上可以达到自给，但为了缓冲及生产平衡，供热系统仍需并入公司中低压蒸汽管网。装置在开车初期需中低压蒸汽，可由公司中低压蒸汽管网向装置供给。工艺及废锅需要的一级脱盐水由管廊上的脱盐水管道接入(由动力车间脱盐水站供应)。装置总用量为7.335t/h，现有脱盐水站有此富余能力。7.1.2 给水本装置需循环水规格及消耗量如下：序号名称单位每吨产量消耗定额消 耗 量每小时每年1循环冷却水m344030802.20107计划新建4000t/h的循环冷却水站，和2000m3造气污水处理站以保证装置的长期运行。新建循环冷却水站约需566万元。新建循环冷却水站拟布置在大化肥动力站空地上，占地约需35m25m=875m2。7.1.3 供电界区内电源由总降来，界区内设6/0.4kv变电所和配电室，可以利用老厂现有设施略加改造即可。7.1.4 采暖、通风与空气调节根据规定，在操作岗位需采用采暖、通风设施，如泵房、压缩机厂房内。中央控制室及配电室设就地空调。其它分控制室及分析室也采取采暖通风及就地空调，以满足工艺及操作要求。7.2 辅助设施7.2.1 消防设施公司现有完善的消防给水系统和消防设施体系，可以满足新建装置的要求，仅需在界区内布置数个消防栓。7.2.2 维修设施公司现有机修、电修，仪修等维修建制，力量较强。故本项目不考虑增加维修力量。7.2.3 中心化验室公司及现合成氨厂有配备完善、力量较强的中心化验室及车间化验室，主要负责进厂原料和出厂产品的检验工作。检验项目有原料液氨、产品合成氨等。故本项目不考虑增加。7.2.4 其他辅助生产设施汽车库、医疗站、仓库等辅助设施利用现有设施，不需增建。第八章 能耗分析及节能措施8.1 概述8.1.1 编制依据(1)中国石油化工总公司石油化工项目可行性研究报告编制规定1997年版(2)中国石化总公司节约能源管理条例(3)石化总公司企业能量消耗计算方法(4)中石化总公司标准SH2600-92石油化工企业能量平衡方法(5)中石化总公司标准SHJ3-38石油化工厂合理利用能源设计导则8.1.2 项目用能特点及节能原则由前面第三章中合成氨生产原理可知：无论是煤气化过程还是氨合成过程均匀放热反应过程，生产过程中有大量反应热放出；对氨合成工艺特点为氨合成过程在高压高温下进行，而氨分离过程在低温高压下进行。故合理利用能量十分重要。统计表明，除小型的合成氨装置外，大部分的合成氨装置，均能达到蒸汽自给要求。并且还有过剩蒸汽输出。深冷分离可采用液氨蒸发的冷量，气氨再压缩循环降温。节能的原则是：(1)尽可能回收利用工艺工程中的能量，特别要提高对高能位能量的利用；(2)采用先进高效节能设备，优化节能设计及操作工况；(3)搞好管道设备保温隔热措施，尽可能减少工艺过程中能量损失；8.2 能耗构成分析8.2.1 装置能耗指标本装置的能耗指标如下表(以1吨NH3计)：序号名称及规格单位消耗折算单位能耗公斤标准油折算能耗公斤标准油1原料烟煤t1.542001188.62脱盐水t0.5032.31.163循环冷却水t4400.1164仪表空气Nm338.20.0351.345中压蒸汽t-0.30188-26.496低压蒸汽t1.06611.157电kwh11.10.33.338合 计1195.09本装置能耗指标与德国Uhde流程基本相当，效率略低与法国GP流程，表明工艺流程先进、能量综合利合理。8.2.2 能耗分析(1)本装置主要能量消耗在于原料烟煤和动力电的消耗，由此也进一步说明本装置选用利用率高的灰熔聚煤气化流程的合理性。(2)本装置所需驱动压缩机能量，可由动力电提供。8.3 工艺装置节能技术(1)本装置采用目前最为先进的灰熔聚煤气化工艺流程，煤炭利用率高；不产生废气污染；核心设备合成塔选用目前先进的低空速,低降力高净氨值的内件，能量利用率高。(2)利用出废热锅炉的产生中压蒸汽直接供给变换系统使用，大大提高了高位能的利用率。(3)主要耗能设备氢氮气压缩机选取用结构合理的型号适当的H12压缩机,耗电量较为合理。(4)工艺流程中考虑了能量回收系统的优化匹配，综合利用了各个等级的能量。第九章 环境保护及劳动安全9.1 环境保护9.1.1 厂址与环境影响(1)厂址地理位置洪泽银珠化工集团有限公司位于洪泽县北郊，西临苏