中原大化调研报告

中原大化调研报告作者：紫马前言：这是我们工程师团队计划内最后一次较为大规模的行业调研，中原大化是我非常敬佩的一个特大型企业，不仅仅因为它有让人激动的又开得好的壳牌炉，还有它独到憨厚扎实的企业文化，特向同行推荐，互为学习。中原大化集团有限责任公司（原河南省中原化肥厂）位于河南省濮阳市，公司下属十三个分厂、六家子公司，控股三家中外合资企业（河南豫华精细化工有限公司、河南豫华化工有限公司、河南宇星三聚氰胺有限公司）。产能有38万吨合成氨、75万吨尿素、40万吨尿基复合肥、6万吨三聚氰胺、50万吨甲醇、3万吨双氧水、6千吨工业循环水处理剂、2000万条编织袋及塑料制品。感谢高积勤副总经理对我们的盛情接待。一、中原大化50万吨甲醇项目简介：投资25.9亿元的煤化工项目（一期）年产50万吨甲醇工程在2008年5月25日建成投产。甲醇热电配备有3台170吨/h循环流化床锅炉；空分是杭氧的，设计值为52000m3/h的空分，实际产能只能达到45000-48000m3/h，空压机是沈鼓的；气化采用的是Shell粉煤气化工艺，气化炉一台，设计投煤量为2200吨/h，实际运行只能达到2000吨/h，气化压力控制在4.0MPa，气化产出的粗煤气中的有效气含量H2+CO达到87-88%左右，其中CO含量可达68-69%，粗煤气中的水汽比在0.3左右。甲醇合成变换工艺在设计中采用了三级变换炉串联工艺;甲醇洗装置选用的鲁奇甲醇洗工艺；硫回收装置系山东三维设计。二、原料输送工艺1、原料贮运输送煤的部分属于动力输煤部，进煤来源通过火车与汽车，两个各3.5万吨煤仓用于贮煤，皮带机廊道分堆煤与上煤两部分，堆煤有4条皮带机，两个煤仓用于堆煤的行车，上煤有5条皮带机，负责向热电与气化炉供煤。动力输煤部下设输煤组，维保组、清扫组。输煤组每班6人，班长1人，现场与中控主操各1人，中控副操1人，行车工2人。负责进煤、缷煤、堆煤到煤仓和气化与热电的用煤供给。维保组每班6人（协议工），负责皮带的维护与保养，巡检每条皮带机。清扫组每班12人（协议工），负责每条皮带机廊道的卫生。2、中原大化上煤时的煤粉尘比较大，主要设计时许多皮带机头部没有考虑除尘器，但他们的廊道由清扫组跟班定人及时清扫，现场地面的积灰比较少。另他们的廊道内每隔20米左右有水冲洗的接头，部门负责人反映考虑到水冲洗对廊道的钢结构腐蚀影响比较大，一直没有投用。3、污水处理也是采用SBR生化处理工艺，因气化工艺同我们不同，废水来源的指标差别比较大，其生化池中的污泥分析同我们差别比较大，另现场参观后发现他们生化池污水颜色同我们差别比较大，我们是墨黑色的，他们是深黄色的。以下是生化池操作指标对比。项目中原大化污泥浓度（MLSS）4000沉降比（SV30%）40生化处理周期6h溶氧量2-3酸碱度7-8三、气化工艺1、中原大化气化装置选用的是壳牌气化工艺，气化压力控制在4.0MPa，反应室采用的是水冷壁，炉温控制根据煤源不同在1400-1600℃之间。气化产出的粗煤气中的有效气含量H2+CO达到87-88%左右，高出水煤浆气化5-6个百分点。其中CO含量可达68-69%，比较适合提取纯的CO来合成醋酸。2、中原大化的气化炉用煤采用7到8种煤进行配煤供给，选煤标准是：灰熔点＜1350℃，高出水煤浆煤100℃，煤种适应性比较广。热值大于5500大卡，水煤浆煤不作要求。碳含量大于55%，含硫量小于0.7%，水份小于10%。磨煤单元使用常规的煤研磨及干燥技术，来自原料煤贮仓的碎煤在磨煤机内磨成煤粉，并由高温惰性气流烘干。粉煤的颗粒尺寸分布规格和粉煤的水分含量满足以下要求即可：1）颗粒尺寸≤90μ占90%(重量)；2）颗粒尺寸≤5μ占10%(重量)；3）水分含量典型值2%（wt）。3、中原大化气化炉开车时采用N2输送粉煤，开车正常后改用合成低温甲醇洗后的产出的CO2来输送粉煤，碳的利用率进一度提高。4、中原大化壳牌气化工艺几次事故停车统计：1）气化室温度高，烧嘴头部冷却水夹套出现烧穿停炉。2）气化炉出来至蒸汽过热器上部的十字架积灰严重停车，这次参观的前天因这原因停车清理。3）粉煤输送的阀门使用问题，粉煤输送阀门原来采用国外进口硬密封球阀，使用情况不好，几次因阀门密封处积灰关不死或打不开，后由江苏吴江国产的盘式阀替代后效果很好。4）炉子反应室到激冷室的喉部因积熔融的灰渣严重停车。四、合成工艺1．中原大化气化装置选用的是壳牌气化工艺，气化压力控制在4.0MPa，气化产出的粗煤气中的有效气含量H2+CO达到89%左右，其中CO含量在69%，从气化送合成的粗煤气水汽比为0.3左右。2．中原大化的合成装置的产能设计为每年产50万t甲醇，由于其粗煤气中CO含量较高，其变换工艺在设计中采用了三级变换炉串联工艺。变换催化剂开始时选用的是青岛庄信恒瑞K8-11低温耐硫变换催化剂，三级变换炉装填量分别为1#变换炉装13M3，2#变换炉装43M3，3#变换炉装57M3。由于K8-11适合在高水汽比下使用，所以在正常生产时需要向粗煤气中配入4.0MPa的过热蒸汽，运行过程中蒸汽消耗巨大。为降低消耗，在装置开车一年后中原大化对变换催化剂进行了整体更换，更换为青岛联信低水汽比条件下使用的耐硫变换催化剂。中原大化变换装置在管线设计上，除其1#变换炉前的管线材质选用的为20#锅炉钢，出1#变换炉以后的管线均选用304不锈钢材质。在使用K8-11催化剂期间，粗煤气中需额外加过热蒸汽来提高进变换炉的水汽比，变换接气过程中温度较难控制，床层温度最高达到550℃以上。而更换为低水汽比操作条件的的催化剂后，变换炉接气超温现象明显好转，最高纪录为498℃。中原大化变换装置在出热交换器的变换气管线与AV管线相接以后的管线上，操作温度在300℃以上的弯头同样出现过开裂泄漏现象。中原大化相关技术人员认为造成弯头开裂的原因主要是弯头质量问题，所以在对弯头检修更换时仍使用了304材质的弯头。而通过对304管线弯头开裂时间段的了解，在系统进行催化剂更换以后，由于不需要向煤气中补加过热蒸汽，变换炉的操作水汽比为0.3左右，这以后管线弯头才未再次发生开裂。3．中原大化的甲醇洗装置选用的鲁奇甲醇洗工艺，由于后系统仅生产甲醇，所以甲醇洗装置只有变换气洗涤塔。在正常生产过程中也发生过氨冷器泄漏事故，泄漏的氨冷器为洗涤塔脱碳段氨冷器。氨冷器泄漏后，造成其冰机进口分离器的丝网除沫器压差变大，压缩机接近喘振无法正常运行，不得不进行停车检修处理。处理过程中除对泄漏的氨冷器进行了堵管，还同时对气氨管线进行了水冲洗，冲洗后再用N2进行了干燥处理。在鲁奇甲醇洗工艺中，其再生塔酸性气不是通过氨冷器来过冷，而是采用从浓缩塔顶部抽取的部分低温的尾气进行冷却，开车至今未发生过泄漏事故。4．中原大化的硫回收装置开车后，运行情况一只不是太好，其最长运行时间不超过40天，主要原因是系统管线及设备内析碳积硫堵塞以及送热电的尾气管线硫磺冷凝堵塞和尾气管线的腐蚀泄漏。在硫回收正常运行过程中由于中原大化出甲醇洗酸性气中H2S含量较低，含量在一般在23%-24%左右，正常生产过程中造成硫回收制硫燃烧炉内温度无法维持，操作过程中必须向硫回收燃烧炉内配一定量的天然气来维持燃烧炉温度，而天然气的配入是造成了系统的析碳的主要原因。另外由于其装置在停车过程中N2短缺，硫回收停车后基本不用N2吹扫，造成其停车后系统内部有水冷凝，而水的凝出会加剧设备腐蚀，目前其余热废锅管板已被腐蚀泄漏，需整体更换废锅。对硫回收尾气的处理，由于中原大化硫回收尾气管线伴热蒸汽压力为0.65MPa，所以在正常生产过程中堵塞的较严重，很短时间内会造成其系统压力升高而停车。为此，目前中原大化正在与合肥宁垣工程技术有限公司进行合作，对硫回收尾气的处理进行技改，采用氨法脱硫工艺对尾气进行脱硫，脱硫后的尾气现场高点排放，洗涤水则送其硫氨装置进行处理。该技改项目为国内硫回收装置尾气处理上的首套装置，还处于安装阶段无运行实绩。五、硫回收工艺中原大化甲醇厂硫回收装置系三维设计，年产3000T，尾气去热电厂燃烧排放。从净化过来的酸性气中的硫化氢含量为23%左右，无甲醇。因酸性气含量不能自己燃烧，故在燃烧炉内配天然气伴烧，但炉膛温度只能维持在900度左右，无法使天然气中的甲烷完全燃烧，故在系统内部经常出现大量的炭黑，造成系统堵塞。清理出来的东西有黑色的、白色的，主要成分是碳、铁、镁和硫的混合物，无铝。数次停车期间系统内皆因氮气用量不够而未用氮气保护，造成系统内大量的铁锈生成，每次开车前都要进行吹扫，给生产带来很大的麻烦，并且管道、设备腐蚀较严重。我厂每次停车以后都用氮气进行吹扫置换，确保系统内是微正压，保证了管道、设备的完好。硫回收尾气去热电厂燃烧排放，外管直径350mm，总长400m左右，用2根0.65MPa蒸汽伴热。每次开车，系统中压力逐渐增大，直到无法开车，多为去热电管路堵塞。最长开车时间为41天，最短十几天。此次去大化，硫回收正停车检修，原因是1.外管堵塞2.废锅管程泄漏（需整体更换）3.废锅管程及出口管堵塞（炭黑较多）。大化正进行停车检修技改，上马用废氨水吸收尾气并现场达标排放，洗涤水送往硫氨系统处理（次装置正在安装，并未试车）。大化硫回收风机选用的是离心风机，20m3/min，岗位反应使用效果较好，流量、压力很稳定，波动不大。（江西九十化使用的也是离心风机）。建议使用离心风机或联轴器罗茨风机。不要使用皮带传送风机，尽量减少使用过程中因皮带松动、老化而导致风量、压力的变化，影响风量的配比。六、仪表部分中原大化集团采用专业统一管理，老厂和新厂仪表人员都由仪表分厂管理，甲醇厂仪表分为几个班组：气化班、空分班、动力班（热电）、甲醇班和技术组。其中各班组包括在线分析人员，技术组包括DCS、ESD系统人员，总人数为58人。每天每个班组2人值班，值班1天（24）休息3天；车间值班2人（包括DCS），值班1天休息1天。职工收入情况：班长实际收入3000元，主要骨干2000元，其余人收入较低。壳牌炉运行情况不好，仪表维护量较多，联锁多。光气化部分仪表有4000多点，而一般同行整个甲醇厂才接近4000点。气化单烧嘴包括切断阀和调节阀有九台氧阀（水煤浆是5台），单炉有四台锁渣阀（水煤浆是3台），粉煤输送部分阀门更多且要求较高，因此壳牌炉仪表投资较大。壳牌炉仪表难点在于粉煤输送和锁斗系统。主要是阀门的使用问题，粉煤输送阀门原来采用意大利进口V&W硬密封球阀，使用情况不好，主要问题是阀门密封处积灰关不死或打不开，小口经阀门由上海富泰斯（国产）硬密封球阀替代，效果很好，目前使用半年没有问题。锁渣阀的运作和水煤浆气化不同，壳牌锁斗上部有两台锁渣阀，下部有两台锁渣阀，且两台锁渣阀连续开关，有阀位联锁。工作压力为3.0MPa，但锁渣阀采用12“900LB阀门，主要考虑锁斗下渣时有冲击。锁渣阀开车初期采用ARGUS（FLOWSERVE旗下）硬密封球阀，使用3个月后损坏，主要问题是内漏，密封面损坏。使用一台上海富泰斯（国产）盘阀替代两台硬密封球阀，使用一年半没有故障。该阀最早使用于云沾化甲醇项目，使用良好，目前在壳牌炉使用业绩较多。ARGUS锁渣阀在德士古和四喷嘴气化炉使用较多，使用情况也较好，在壳牌使用情况不好可能和工况不同、介质不同有关，粉煤冲刷更严重且密封面存在腐蚀情况，出现凹凸不平情况。中原大化其他阀门使用情况较好，合成气放空阀采用泰科VANESSA三偏心蝶阀调节，使用良好。氧气调节阀采用Masoneilan阀门使用良好，氧气切断阀采用KTM阀门有泄漏情况。合成低温阀多采用泰科阀门，调节阀采用天津Fisher阀门和梅索尼兰阀门。使用情况良好。鲁奇低温甲醇洗不采用吸附站阀门，煤仓不采用仪表测煤层温度只有升降式报警装置。气化开车不采用蒸汽抽负形式，因此没有变送器被抽坏现象。由于粉煤气化反应充分，合成气较干净，仪表堵塞情况较少，有部分使用冲洗水，冲洗水流量原来由转子流量计控制，后流量计损坏较多，采用截止阀控制流量连续冲洗。炉体温度1500度以上，所有温度计不能直接测量，通过负产蒸汽量来计算炉温。DC