xx化工公司年产46万吨合成氨80万吨尿项目可行性研究报告

XX化工公司年产46万吨合成氨80万吨尿项目可行性研究报告目录11申报单位及项目概况11项目申报单位概况112项目概况12发展规划、产业政策和行业准入分析12421发展规划分析12422产业政策分析12723行业准入分析1273节能方案分析12731用能标准和节能规范12832能耗状况和能耗指标分析12833节能措施和节能效果分析1394建设用地、征地拆迁及移民安置分析14141厂址所在位置现状14142厂址建设条件14143推荐厂址方案及地理位置1475环境和生态影响分析15051环境和生态现状15052生态环境影响分析15253生态环境保护措施16154地质灾害影响分析16455特殊环境影响分析1666经济影响分析1667社会影响分析19271项目对社会的影响分析19272项目与所在地互适性分析19573社会风险分析及对策19674社会评价结论1971申报单位及项目概况11项目申报单位概况111申报单位名称、性质及负责人申报单位全称江苏XX化工有限公司企业性质民营企业申报单位负责人112申报单位概况江苏化工有限公司是股份制企业，由江苏省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。12项目概况121项目基本情况1211项目名称年产46万吨合成氨80万吨尿项目。1212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。122项目建设地点江苏无锡市经济技术开发区江苏化工有限公司厂区内。123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35284亿元，增长74。实现增加值19551亿元，其中农业13826亿元，林业583亿元，牧业4302亿元，渔业723亿元。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15万多吨。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，由于国际油价的飚升，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。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139亿吨。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171204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50万吨以上。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160180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087元、083元、083元，比2008年分别提高010元、011元、011元，提高幅度分别为13、153、153。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、硝铵、碳铵、硫铵等品种，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4665，而碳铵、硫铵和硝铵的含氮量分别为2917、2123和175，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607，其它氮肥产品如碳铵、硝铵、氯化铵和复合肥等（含氮量）占393。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。三聚氰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，许多三聚氰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。建设内容和规模建设规模本项目各装置建设规模见表121。表121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1242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。125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CAD6572空气干燥基氢HAD30345空气干燥基氧OAD1830空气干燥基氮NAD1016空气干燥基全硫ST,AD05干燥基灰分AD1830工业分析全水分MTAR6080干燥基挥发分VD11125干燥基固定碳FCD5871收到基低位热值QNET,ARMJ/KG22245熔化温度FT1400灰分析二氧化硅SIO24353三氧化二铝AL2O328368三氧化二铁FE2O32849氧化钙CAO42105氧化镁MGO0822二氧化锰MNO2043三氧化硫SO31118产品方案详见下表产品方案表序号产品品种产品标准产品规格数量万吨备注1液氨GB53688一级品含氨998重水油0246部分液氨供本化工园区内复合肥企业使用2尿素GB24402001农用优级品N464（质）缩二尿09（质）水份0480袋装贮运、销售3工业硫磺GB244992合格品S990灰02（质）H2O1002727块状袋装贮运工程技术方案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（一）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。（二）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56000NM3/H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。12611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序号项目单位指标用户1氧气纯度（MOL）996煤气化装置压力MPAA53（出装置48）温度常温流量NM3/H520002超高压氮气纯度（MOL）10PPMO2煤气化装置压力MPAA83温度常温流量NM3/H223503高压氮气纯度（MOL）10PPMO煤气化装置压力MPAA56温度常温流量NM3/H135204中压氮气纯度（MOL）10PPMO2合成氨装置配氮压力MPAA35温度常温流量NM3/H470005低压氮气纯度（MOL）10PPMO2煤气化装置压力MPAA06酸性气体脱除装置温度常温流量NM3/H500006液氮纯度（MOL）10PPMO2液氮洗装置压力MPAA055温度过冷5流量NM3/H9007仪表空气压力露点40干燥无尘压力MPAA08油含量8MG/NM3温度40流量NM3/H42858工厂空气压力MPAA06温度40流量NM3/H6080产品规格及生产规模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、两级空气精馏、全精馏制氩、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）高效的两级精馏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，传热效率高；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烃，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）CO2400CH45C2H401C2H601C3H8005C2H03C3H602C41CO1H21NH31NOXNONO201N2O032H2S01CL201FCLHC1SO2SO31HCL1NO21五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进气压力大气压进气温度20排气压力06MPAA排气量298200NM3/H离心式，汽轮机驱动1氮气增压机1进气压力054MPAA进气温度12排气压力35/55/83MPAA排气量47000/13520/22350NM3/H离心式，汽轮机驱动3低压分馏塔（上塔）1380041000MM填料塔4中压分馏塔（下塔）1440023000MM板式塔（）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。（）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，并采用五轴数控铣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）。（）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。（）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，MPAA温度，流量，NM31原料空气大气压202982002氧气483052000NOR,56000MAX3氮气8340223504氮气5640135205氮气3540470006氮气07540500007污氮气0102101060008液氮055过冷59仪表空气0840428510工厂空气06406080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T73252铝胶T53253珠光砂M3330020八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380VKWH61536000VKWH6522冷却水T10T231333蒸汽11MPAA，183T108蒸汽冷凝液11MPAGT1084蒸汽43MPAA，440，T2386汽轮机冷凝液12MPAG,70T2386九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馏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12612煤气化装置1选用新型粉煤连续气化技术粉煤加压气化先进技术，HTL煤气化工艺是航天十一所借鉴荷兰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2005100535110；烧嘴专利发明专利号200510079701X；破渣机专利实用新型专利号03272196X。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、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。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。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1MPA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14001600，气化压力40MPA。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199，经文丘里洗涤器、洗涤塔洗涤后，194、固体含量小于02MG/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（COH2）4210万NM3/H。C、设计碳转化率高，达到98，渣中残碳控制在12，实际残碳含量274，398，159；设计有效气含量90，其中CO70，H220，实际见下面合成气分析（氮气输送）成分H2COCO2CH4N2H2SCOSHCNNH3单位MG/M3MG/M3无烟煤粉2764301550360041004褐煤及烟煤306035016202000210024HTL、SHELL、TEXACO三种气化指标比较名称HTLSHELLTEXACO比氧耗（NM3/KNM3）330360330360410430有效气成分COH2（）899189937881碳转化率（）999998冷煤气效率（）808380837176煤气化热效率959686原料煤输送形式干粉，气体输送干粉，气体输送水煤浆，泵输送烧嘴寿命10年，每6个月维修头部10年，每15年维修头部每15个月维修头部水冷壁或耐火火砖寿命水冷壁结构简单，属圆筒盘管型，水路简单，易制造寿命10年水冷壁呈多段竖管排列，水路复杂，合金钢材质，制造难度大，寿命10年昂贵的耐火砖只能用一年原料煤的适应性气化原料煤几采函盖从褐煤到无烟煤的所有煤种，可以实现原料煤本地化气化原料煤几采函盖从褐煤到无烟煤的所有煤种，可以实现原料煤本地化对煤种要求高（灰熔点低于1250度，成浆性好），无法实现原料煤本地化电耗低因有激冷气压缩机和反吹气压缩机，所以电耗较高低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3052项目及江苏瑞星集团3052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）主要设备磨机根据国内粉煤制备的成熟经验，初选3358M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。气化炉气化炉的规格选用目前已有成熟生产经验的3200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11/4CR1/2MO，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。12613脱硫脱碳脱硫的主要目的是脱除变换气中的H2S，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3555下操作，在低温下CO2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30下，H2S在甲醇中的溶解度为CO2的61倍，因此能选择性脱除H2S。该工艺气体净化度高，可将变换气中CO2脱至小于20PPM，H2S小于01PPM，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、合成甲醇及其他羰基合成、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。12614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190的低温下，气体中的残余CO、CH4、AR等溶于液氮中，而微量的CO2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。12615硫回收工艺在本工程中，我们决定选择采用SHELLPAQUES生物脱硫工艺，SHELLPAQUES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，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SHELLPAQUES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SO2的排放。因此本项目硫回收装置采用壳牌公司开发的SHELLPAQUES生物脱硫工艺，该工艺包括三个部分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PH89，气体中的H2S根据以下的反应方程式被吸收。H2SNAOHNAHSH2O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3040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NAHSO2SNAOH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的氧化生成元素过程，产生的OH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。2NAHS4O22NAHSO4NA2SO4H2SO4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SHELLPAQUES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。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9598（基于65干基）。剩下的是生物和盐类。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2000MM，操作压力001MPA，操作温度3040，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4000MM，每台容积100MM3，操作压力常压，操作温度3040，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GRP。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。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108L54000L220NAOH溶液75T1563T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KWH17481384X1042除盐水T3238X10412615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822MPA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TOPSE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。TOPSE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。TOPSE氨合成塔最初为两床径向流床间冷激型的S100内件，后来发展为S200、S250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185MPAG低压合成。合成氨工艺暂按TOPSE技术，采用S300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。12616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535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2545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。12617主要设备选型1一氧化碳变换1）第一变换炉1台3600MM，选用热壁炉催化剂装填量K811，44M3设计温度480设计压力408MPAG2）第二变换炉1台4000MM，选用热壁炉催化剂装填量QCS04，67M3设计温度380设计压力408MPAG3）第三变换炉1台4200MM，选用热壁炉催化剂装填量QCS04，88M3设计温度260设计压力408MPAG2酸性气体脱除1）甲醇洗涤塔1台380071000浮阀塔，塔板数94块设计温度70设计压力360MPAG2）H2S浓缩塔1台400051000浮阀塔，塔板数75块设计温度70设计压力045MPAG3气体精制1）氮洗塔1台，180024500，筛板塔，塔板数50块设计温度195设计压力335MPAG4压缩及氨合成1氨合成塔1台，主要设备规格3000，H22000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29MPA循环气气量353270NM3/H循环气压力1775MPA出口压力187MPA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40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0065MPAA排气压力175MPAA轴功率11011KW数量1台工艺设备一览表见附表序号设备名称数量（台）型号设计温度设计压力MPAG备注1第一变换炉13600MM，选用热壁炉480408催化剂装填量K811，44M32第二变换炉14000MM，选用热壁炉380408催化剂装填量QCS04，67M33第三变换炉14200MM，选用热壁炉260408催化剂装填量QCS04，88M341）甲醇洗涤塔1380071000浮阀塔，塔板数94块70360酸性气体脱除2）H2S浓缩塔1400051000浮阀塔，塔板数75块700455氮洗塔180024500，筛板塔，塔板数50块1953356氨合成塔13000，H22000内件型式三床层径向流绝热床、层间换热式催化剂装填量69M37合成气压缩机1新鲜气气量168220NM3/H29离心式、蒸汽透平循环气气量353270NM3/H1775出口压力1878离心式制冷压缩机1离心式，汽轮机驱动，轴功率11011KW冷凝温度40，一段进口温度40蒸发温度40/4/4/14排气压力175MPAA制冷量6560/4617/1300/4557KW制冷介质氨12618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，17040842压力，MPA38335453流量NM3/H19281724640736T/H2酸性气体脱除序号物流温度，压力MPA流量，NM3/H1变换气403352464072氮气4004145003变换净化气553151462504尾气30015247525酸气3001823336产品CO230016492203气体精制序号物流温度，压力，MPA流量，NM3/H1变换净化气553151462502中压氮气4034470003液氮1895038404合成气30291682205富H2301220406尾气30015247527低压氮气300228404压缩及氨合成序号物流压力MPAA温度流量NM3/H1合成气290301682202液氨10589886693T/H3气氨10589882036T/H4气氨203741535T/H5液氨229519631T/H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K811M3444年2变换催化剂QCS04M31554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KG0838M3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05MPAA，32T15702工艺蒸汽51MPAA，饱和T6943锅炉给水12MPAA，130T1664电380VKWH1456KVKWH4505变换余热GJ20446低压蒸汽07MPAA，饱和T158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06MPA，饱和T2282冷却水05MPA，323电6000/380VKWH223534冷冻量40KWH65605蒸汽冷凝液06MPA，饱和T2286低压氮气04MPA，40NM314500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99MPAA,540T26432中压蒸汽43MPAA,420T20343冷却水05MPAA，32T101894工艺余热GJ1695冷冻量14KWH45576冷冻量4KWH46177蒸汽冷凝液05MPAA，50T609冷冻公用工程消耗表序号名称规格单位小时消耗1电380VKWH602冷却水T10T79043仪表空气NM3504蒸汽43MPAA，420T8095蒸汽冷凝液05MPAA，50T809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K811M3444年2变换催化剂QCS04M31554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05MPAA，32T3243204632工艺蒸汽51MPAA，饱和T116943中压蒸汽42MPAA，410T29112054蒸汽07MPA，饱和T01175高压蒸汽99MPAA，540T41926436锅炉给水12MPAA，130T0261667仪表空气NM31358508脱盐水04MPA，30T00649电6000/380VKWH4778301510蒸汽冷凝液T264166611变换余热GJ424204412氨合成余热GJ36816913氮气NM39636077012619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280485，设计压力40MPAG。壳体材料为复合板或15CRMOR。第一变换炉外形尺寸为36009200，催化剂及装填总量为K811，44M3。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SA387CR11CL2304L。第二变换炉外形尺寸为400012400，催化剂及装填总量为QCS04，67M3。第二变换炉操作温度为370，原料气中H2S和