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煤制尿素工艺简介北京北分麦哈克分析仪器有限公司---北麦分析在合成氨系统中的应用北分麦哈克----刘永志2012-03-15煤制尿素工艺流程简介煤制合成氨生产工艺流程简介1.造气工段2.脱硫工段3.变换工段4.变换气脱硫与脱碳5.甲醇合成工段6.精炼工段7.氨合成工段8.尿素工段9.压缩工段一、造气工段造气实质上是煤与氧气和蒸汽在造气炉中反应,常用生产工艺有以下两种。1、固定床造气工艺:原料煤间歇送入固定层煤气发生炉内，先鼓入空气，提高炉温，然后加入水蒸气与加氮空气进行制气。所制的半水煤气进入洗涤塔进行除尘降温，最后送入半水煤气气柜。2、德士古水煤浆加压气化工艺:制成的煤浆经高压煤浆泵送入气化炉工艺烧嘴,同时来自空分界区的氧气(纯度99.6%)也送入工艺烧嘴。在工艺烧嘴头部混合后喷入气化炉,在1380℃左右的高温下发生部分氧化反应产生水煤气。所制的水煤气进入洗涤塔进行除尘降温，最后送入水煤气气柜。蒸汽空气半水煤气组分及水煤气组分半水煤气组分H2CON2CO2CH4O236~3732~3521~226~90.3~0.50.2水煤气组分H2CON2CO2CH4H2S35~3645~460.29~0.3417.5~17.70.06~0.10.07~0.1工艺监测点用途样气条件组份及量程分析仪选型洗气塔出口/气柜前、后/静电除尘前、后安全控制高含水含尘较高微正压0～1%O2QCY-6NC磁压氧煤气化炉烧嘴安全控制常温常压0～100ppmCOQGS-08红外水洗塔出口工艺控制温度250℃压力6.5MPa水份60%（露点约90℃）0～60%COQGS-08红外0～30%CO20～3000ppmCH40～50%H2QRD-1102氢二、脱硫工段煤中的硫在造气过程中大多以H2S的形式进入气相，它不仅会腐蚀工艺管道和设备，而且会使变换催化剂和合成催化剂中毒，因此脱硫工段的主要目的就是利用DDS脱硫剂脱出气体中的硫。气柜中的半水煤气经过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫塔，脱除硫化氢后经过二次除焦、清洗降温送往压缩机一段入口。脱硫液再生后循环使用。脱硫工艺流程示意图三、变换工段变换工段的主要任务是将半水煤气中的CO在催化剂的作用下与水蒸气发生放热反应，生成CO2和H2，CO+H2O→CO2+H2。例如：某化工厂采用的是中变串低变工艺流程。工艺监测点用途样气条件组份及量程分析仪选型中变炉出口工艺控制常温高压0～5%COQGS-08红外低变炉出口工艺控制常温高压0～1%COQGS-08红外变换工艺流程图四、变换气脱硫与脱碳经变换后，气体中的有机硫转化为H2S，需要进行二次脱硫，使气体中的硫含量在25mg/m3。脱碳的主要任务是将变换气中的CO2脱除，对气体进行净化，例如：某化工厂采用变压吸附脱碳工艺。来自变换工段压力约为1.3MPa左右的变换气，进入水分离器，分离出来的水排到地沟。变换气进入吸附塔进行吸附，吸附后送往精脱硫工段。被吸附剂吸附的杂质和少量氢氮气在减压和抽真空的状态下，将从吸附塔下端释放出来，这部分气体称为解析气，解析气分两步减压脱附，其中压力较高的部分在顺放阶段经管道进入气柜回收，低于常压的解吸气经阻火器排入大气。变换气脱硫与脱碳流程图工艺监测点用途样气条件组份及量程分析仪选型脱碳净化出口工艺控制常温高压0～1%CO2QGS-08红外解析塔出口工艺控制常温高压95～100%CO2QGS-08红外五、甲醇合成工段联醇是将经变换、脱碳后的净化气中的CO：1-5%、CO2＜0.5%（其含量可根据生产所要求的醇氨比调节）与气体中的H2经压缩机加压到15MP后，依次经过洗氨塔、油分、预热器、废热锅炉进入甲醇合成塔，在催化剂的作用下合成为甲醇，同时起到气体净化的作用。醇后气中CO＜0.5%、CO2＜0.2%。出塔气体经水冷却到40℃左右，将气体中的甲醇冷凝，使气体中的甲醇含量小于0.5%，经醇分离器分离出甲醇后，一部分气体经甲醇循环机返回甲醇合成塔，大部分气体进入精炼（或甲烷化）工段。粗醇生产工艺流程示意图工艺监测点用途样气条件组份及量程分析仪选型醇后气工艺控制常温高压0～2%COQGS-08红外0～1%CO2QGS-08红外六、精炼工段醇后工艺气中还含有少量的CO和CO2。但即使微量的CO和CO2也能使氨催化剂中毒，因此在去氨合成工序前，必须进一步将CO和CO2脱除。例如：某化工厂采用醋酸铜氨液洗涤法，将工艺气中的CO和CO2脱除到25ppm以下。醇后气体由铜洗塔底部进入，与塔顶喷淋的醋酸铜氨液逆流接触，将工艺气中的CO和CO2脱除到25ppm以下，经分离器将吸收液分离后送往压缩机六段进口。工艺监测点用途样气条件组份及量程分析仪选型精炼气工艺控制常温高压0～30ppmCOQGS-08红外0～20ppmCO2QGS-08红外精炼工艺流程示意图七、氨合成工段氨合成工段的主要任务是将前工段制得的合格N2、H2混合气，在催化剂的作用下合成为氨。工艺监测点用途样气条件组分及量程分析仪选型合成塔入口工艺控制常温压力32MPa35～75%H2QRD-1102氢0～25%CH4QGS-08红外0～5%NH3QGS-08红外合成循环氢工艺控制常温高压40～70%H2QRD-1102氢合成塔出口工艺控制常温高压0～25%NH3QGS-08红外氨合成工艺流程示意图八、CO2汽提法尿素工艺2NH3+CO2→NH2CO2NH4该法以二氧化碳气体为汽提气，在合成圈等压（14.0MPa）的压力下，对甲铵进行分解、汽提，避免过多的甲铵进入低压段，再分解后吸收，重新输送返回合成圈，增加能耗。由于等压汽提的存在，减少进入低压段的甲铵量，CO2汽提法高压圈操作压力最低，无中压系统，流程短，设备少，生产稳定，消耗较低，投资较少，在国内有丰富的设计、设备制造和生产经验，且采用脱氢技术，从根本上杜绝了生产中的爆炸危险性。二氧化碳汽提法生产流程九、压缩工段压缩工段的压缩机为六段压缩。由于合成氨生产过程中，变换、脱碳、粗醇与氨合成分别在0.87MPa、3.7MPa、15MPa、27MPa条件下进行，压缩工段的任务就是提高工艺气体压力，为各个生产工段提供其所需的压力条件。压缩工艺流程示意图