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泽普石化厂化肥扩建工程简介手册大化项目处生产准备科2000年9月前言泽普石化厂化肥扩建工程是中油集团股份公司，塔里木油田分公司，塔西南勘探开发公司的重点工程。该工程由合成氨装置、尿素装置两套主装置，水处理装置、空分装置、循环水装置、成品装置、主配电等公用工程组成。于1999年7月全面开工，预计2001年8月全面竣工，并具备试车一次成功的条件（其中水处理装置、空分装置先后于1999年7月、11月试车一次成功并产出合格产品）。该工程从立项到建设受到从中央到地方各级领导和部门的关注，为了让关心和关注的各级领导及广大职工对化肥扩建工程有一个初步的了解，我们特组织编制“化肥扩建工程简介手册”，由于时间仓促，编制过程中难免存在错误和不足，望提出宝贵意见和批评，便于下次修改。本手册编制人员：编制：阿不都参与编制人员：何欢胡荣邸彩霞赵卫东王东辉梁建宏蒋文君合成氨装置一、概况泽普石化厂化肥扩建工程合成氨装置是化肥扩建工程的主装置。由美国凯洛格公司提供基础设计，中国成都化学工程公司负责详细设计和全部工程设计，中国化工部第七建设工程公司负责施工。本工程于1999年7月16日开工，预计2001年10月全面竣工并具备“一次试车成功”条件。整个合成氨装置有设备总台/套数158，其中静设备93台/套，动设备65台/套。本装置在仪表控制方面采用当今世界先进的DCS、ITCC控制系统。二、产品设计规模及规格1．设计规模：合成氨（公称能力）年产20万吨日产合成氨（24小时）600吨年操作日330天2．产品规格⑴．液氨序号名称规格1氨99.9%Wt（最大）2水0.1%Wt（最大）3油10PPm（最大）4压力2.5Mpa（G）5温度40℃⑵．二氧化碳（中间产品）序号名称规格1CO298.5%Wt（干基，最小）2S1mg/Nm3（最大）3惰性气体1.5%VOL（干基，最大）4水饱和5压力0.0816Mpa（G）6温度40℃三、合成氨低能耗工艺特点本合成氨装置采用M.W凯洛格低能耗的生产工艺，即以天然气为原料，采用3.5Mpa压力造气，低能耗的改良苯菲尔脱碳新工艺，甲烷化工艺，14.0Mpa压力合成技术。该工艺技术特点简述如下：1．一段炉转化压力由3.0Mpa（G），提高到3.5Mpa（G），提高原料气及工艺空气的预热温度，分别由510℃提高到620℃和482℃提高到610℃。2．二段炉出口气体生产高压蒸汽后再用于蒸汽过热。3．合成补充气用分子筛干燥，可以直接补充在合成塔入口，以提高净化度降低合成循环回路和氨冷冻系统的能耗，提高了合成率。4．合成塔采用卧式，带内冷热交换器及小粒径触媒，压降小，转化率高。5．采用组合式氨冷器，四级冷冻，节省设备和管道，降低冷耗。四、合成氨工艺流程合成氨工艺用来自于克柯亚凝气油田的天然气为原料，采用M.W凯洛格公司提供的低能耗，加压催化转化法生产合成氨，设计能力为日产600吨合成氨。主要由造气，净化，合成等三部分组成。1．造气：用作原料的天然气在4.2Mpa（G）下进入界区，首先经原料气分离罐144-F，在此除掉夹带的液体和固体。然后与一股富氢的循环合成气或来自界区外的氢气相混合并在101-B的对流四段预热。预热后的气体向下流过脱硫槽108-D（上部为钴钼触媒床，下部为氧化锌触媒床），使出口气中硫化氢小于0.1PPm（V）。脱硫反应式为：⑴．RSH+H2→H2S+RH+热（RSH，硫醇）⑵．COS+H2→H2S+CO+热（COS，羰基硫）⑶．H2S+ZnO→ZnS+H2O+热经脱硫的原料气与中压蒸汽混合，并流至101—B对流一段，预热后进入101—B辐射段触媒管，在此烃类物质部分转化为CO、CO2和H2S。转化反应为吸热反应，反应式为：⑷．CnHm+nH2O（汽）+热→nCO+(2n+m)/2H2⑸．CH4+H2O（汽）+热←→CO+3H2⑹．CO+H2O←→CO2+H2+热经部分转化的转化气从101—B出口通过输气管（107—D）流向二段炉（103—D）的有耐火材料衬里的燃烧室，与经101—B对流二段预热的一定量的空气反应，然后混合气向下流经触媒床。部分转化气体燃烧所放出的热量提供进一步转化反应所需要的能量。二段转化反应式为：⑺．2H2+O2→2H2O+热⑻．2CO+O2→2CO2+热⑼．CH4+2O2→CO2+2H2O+热此外还包括一段炉里所发生的反应。二段转化出口气直接进入废热锅炉（101—C），通过冷却工艺气体产生蒸汽，然后工艺气体经过高压蒸汽过热器（102—C）进入高变炉（104—D1）。蒸汽过热器提供合成氨装置所需的大部分过热蒸汽。104—D1出口气直接进入高变废锅（103—C1/C2）。通过冷却工艺气产生高压蒸汽，然后进入低变炉（104—D2）。变换炉（104—D1/D2）发生反应式为：⑽．CO+H2O←→CO2+H2+热低变出口气进入111—C中产生低压蒸汽，供苯菲尔系统使用，再经过105—C再沸苯菲尔溶液后经106—C预热脱盐水。在这些换热器中冷凝下来的水在粗原料气气分离器（102—F1）中与气体分离，冷凝液送到工艺冷凝液汽提塔（150—E），粗合成气送到二氧化碳吸收塔（101—E）的底部。2．合成气的净化在本工序中，对粗合成气进行处理，脱除其中的CO2和CO，生产出高纯度的富氢氮合成气。CO2的脱除采用低热苯菲尔工艺技术，带四级半贫液闪蒸，残余CO2和CO进一步脱除是在甲烷化炉（106—D）中。粗合成气中CO2的脱除是在一台分两段吸收的填料吸收塔（101—E）中与苯菲尔溶液逆流接触完成的，粗合成气进入吸收塔下段，气体中的大部分的CO2通过部分再生的半贫液接触面被脱除，在吸收塔上段，来自下段的气体与高段再生的贫液接触，其中的CO2进一步被脱除。101—E中发生反应式为：CO2+K2CO3+H2O→2KHCO3+热来自101—E底部的苯菲尔溶液通过水力透平107—JAHT被膨胀低压后送到CO2再生塔（102—E）经过蒸汽汽提再生。102—E中发生反应式为：2KHCO3+热→CO2+K2CO3+H2O从吸收塔顶部出来的气体通过102—F2分离夹带的液体，在出102—F2的工艺气进入甲烷化炉（106—D），气体中的CO2和CO与氢反应生成甲烷和水。其反应如下：CO+3H2→CH4+H2O+热CO2+4H2→CH4+2H2O+热3．合成及冷冻甲烷化器出口气体经回收热量，冷却、分离水分送到合成压缩机（103—J）入口。从103—J第一缸出来的气体通过分子筛干燥器（109—DA/DB）除去微量水份和CO2,得到符合要求的净化合成气，然后在高压缸中进一步压缩，压缩后与循环气在循环叶轮前混合。混合气由合成塔出口气加热并被送到合成塔（105—D），合成塔出口气通过合成气废热锅炉、进出口换热器回收热量，水冷却后被送到四级组合式氨冷器通过氨制冷的方式把氨冷凝下来，产品液氨在40℃，2.5Mpa（G）下送往尿素装置。合成塔内反应如下：N2+3H2→2NH3+热五、合成氨装置能耗表（以吨氨计）序名称单消耗量单位能耗折能耗备号位标准（KJ）（GJ）注1原料天然气Nm3607.2539781.5224.1572燃料天然气Nm3409.038861.5715.8943电KWh38.811804.520.45844.2MPa蒸汽kg–2621.23049.9–7.994外输1.6MPa蒸汽kg–8062802.02–2.2585脱盐水m34.06514232.40.0586冷却水m3177.72511.60.4467合计30.761(7.35Gcal)尿素装置一、概况尿素装置是化肥扩建工工程的主体装置。由荷兰斯太米卡邦提供专利技术，法国克莱布斯公司提供基础设计，中国五环化学工程公司负责详细设计，中油第七建设公司负责安装施工，本装置于1999年7月开工。本装置在仪表控制方面采用当今先进的DCS,505E电子调速控制系统。二、工艺流程：从合成氨装置来的原料液NH3经氨（P102A/B）加压到160bar通过高压喷射器J-201送至池式冷凝器（E205）。来自合成氨装置二氧化碳再生塔的CO2气体进入CO2压缩机（K102C），加压到约145bar，送入汽提塔（E201）底部，防腐用空气在K102C一段入口加入，加入量0.6%（V）。由R201顶出来的含NH3.CB的尿液，靠位差流入CO2E201，进入塔底的CO2气体与液体逆向接触，使NH3分压降低，甲铵分解，分解所需热量由E201壳侧蒸汽提供，出E201溶液温度约173℃，进入C303，出E201顶部含NH3.CO2.水的气体，进入E-205顶部，汽提气与P102A/B来的液氨，回收的CB液，在E205再次冷凝并生成CB，放出大量反应热，此反应热用于产生低压蒸汽。E205出来的液体，未冷凝气体送入R201底部，合成塔顶部出来的气体，进入E203，用P301A/B打来的甲铵液进行吸收洗涤。甲铵液流入J201吸入管，与合成塔抽出的尿素熔融液混合，经J201进入E205，E203尾气入C201吸收。离开E201的尿液，减压至4.12bar进入C303，含NH3CO2的尿液在E302加热，使甲铵进一步分解，由C303下部出来的尿液，进入S304，V302，然后经蒸发、造粒、得尿素成品，成品尿素通过皮带输送到成品装置。蒸发系统冷液入V303，精馏塔C303出来气体，进入E303冷凝吸收，吸收后气相排入C305，液相返回高压系统。经P303A/B由V303打工艺冷液入解吸，水解系统进一步回收利用低浓度尿液，部分尿液经P802A/B打回E303进行吸收，从而实现整个系统的循环。三、工艺原理：本装置采用荷兰斯太米卡邦二氧化碳改进汽提工艺，本工艺是基于液氨和二氧化碳气体生成甲铵，甲铵脱水生成尿素的反应来进行的。尿素的生成经历两个反应阶段，均在液相中进行。第一阶段：液氨与二氧化碳反应生成甲铵，并放出大量反应热。2NH3（液）+CO2（气）=NH4CONH2（液）△H=-117KJ/mol此部反应很快达到平衡，为放热反应。第二阶段：甲铵脱水生成尿素，并吸收热量。NH4CONH2（液）=NH2CONH2+H2O△H=15.5KJ/mol此部反应为吸热反应，与第一部反应相比达到平衡的速度很慢，为整个尿素反应的控制反应；由于甲铵脱水吸收热量远小于液氨与二氧化碳反应放出的热量，所以总的反应表现为放热反应。在斯太米卡邦二氧化碳汽提工艺中，所有转化的反应物均返回合成塔中，大多数反应物在合成压力下于汽提中通过与二氧化碳逆流接触被汽提出来，由于氨从溶液中汽提出来，甲铵的平衡反应向左移动。汽提所需热量由汽提塔壳侧蒸汽提供。由于在汽提塔中停留时间短和相对较低的温度，因而可避免尿素分解，使尿素水解不超出范围，汽提过的合成塔溶液被闪蒸到低于4.2Kg/cm2，然后蒸馏分离移去剩余的NH3和CO2，反应物溶于水中并被泵回合成工序。四、设备情况：设备总数：共78台其中：塔类：5台C类换热器类：20台E类反应器类：2台R类贮槽类：13台V类分离器类：5台S类机泵类：16台P类压缩机：2台K类喷射器：5台J类其他类：10台（G、H、B、X）引进设备：13台1．E201（汽提塔）2.E205（池式冷凝器）3.P102A/B（高压氨泵）4．P301A/B（高压甲铵泵）5.P303A/B6．P309A/B7．P401A/B8.P703A/B9.P705A/B10．P801A/B11.P802A/B12.K102(二氧化碳压缩机)13．KT102（二氧化碳压缩机透平）还包括高压氨喷时射器，蒸发造粒系统喷射器及造粒装置。成品装置一、概述：是扩建工程配套装置，它是为日产1050吨颗粒尿素成品包装贮运而设置。该装置由中国五环化学工程公司负责设计，中油第七公司负责施工，哈尔滨七星公司提供成套设备。二、流程概述尿素装置生产出来的合格颗粒尿素，沉落到造粒塔底部，由锥形刮料机刮下，卸到1#胶带机上，经电子皮带秤计量后送到包装楼，通过1#胶带机头部电液动三通分料器分流至2#胶带机经电液动三通分料器加入称重贮斗中供包装用。此四条通路，可以任意相互交替切换通过，也可以通过调