化肥厂生产过程及工艺流程

化肥厂生产过程及工艺流程

煤制合成氨、尿素

C+ 0.5 O2 →CO

C+ O2 →CO2

CO + H2O→CO2+ H2

H2+N2→NH3

CO2 + 2NH3 →CO (NH2)2

1 全厂流程简介

2 过程工艺描述

（1）水煤浆气化制合成气装置

由水煤浆制备工序来的水煤浆送入煤浆槽储存待用。浓度约为63％的水煤浆通过煤浆给料泵加压输送到气化炉顶部工艺烧嘴，并与空分装置来的纯氧分别进入气化炉在6.5MPa(G)，约1400℃工艺条件下，水煤浆与纯氧进行部分氧化反应，生成粗合成气。

反应后的粗合成气和溶渣进入气化炉下部的激冷室。在激冷室中，粗合成气经冷却、洗涤，将粗合成气中的大部分碳黑洗去，并和粗渣分开。出激冷室的粗合成气直接进入文丘里洗涤器和碳洗塔进一步洗涤，除去粗合成气中残留的碳黑，然后将水蒸汽／干气比约1.3～1.5的合成气送至变换工序。

溶渣被激冷室底部通过破渣机进入锁斗，定期排入渣池，渣池设有捞渣机将粗渣捞出，装车运往园区免烧砖项目。

渣池中含细渣的灰水通过渣池泵送至真空闪蒸器。

碳洗塔的液位通过控制进入塔内的灰水量来维持，碳洗塔内的黑水分两股排出，一股黑水去高压闪蒸器；另一股由灰水循环泵送至气化炉也进入高压闪蒸器，黑水经减压，闪蒸出黑水中溶解的气体并通过变换冷凝液加热器回收闪蒸汽的热量，通过高压闪蒸分离器，闪蒸出的气体至变换或火炬，水送入脱氧水槽。

（2）净化装置

a. 变换

变换工序主要反应式为：

COS+H2O——CO2+H2S+Q

CO+H2O——CO2+H2+Q

由气化送来粗煤气经煤气水分离器分离掉少量的冷凝液及灰尘后，经中温换热器温度升高至250℃，进第一中温变换炉。第一中温变换炉分上、下两段，炉内装有两段三层耐硫变换触媒，层间配有煤气激冷管线调温，出第一中温变换炉变换气CO含量为24％(干)，温度为420℃左右。变换气经中温换热器降温后进淬冷器，用本工段产生的高温冷凝液淬冷至240℃，然后进入第二中温变换炉，炉内装有两段耐硫变换触媒，出口变换气CO浓度为4.0％(干)，温度为358℃左右，进入中变废热锅炉，产生1.0MPa(G)的低压蒸汽，使变换气温度降温进入低温变换炉，低温变换炉装两段耐硫变换触媒，出口变换气CO浓度为1.0％(干)，温度升至为222℃左右，进入低变废热锅炉，产生0.4MPa(G)的低压蒸汽，变换

气温度降至163℃；经第一水分离器分离出冷凝液后的变换气进入锅炉给水加热器，温度降至140℃，然后进入脱盐水加热器温度降至70℃、进变换气水冷器温度降至为40℃，进水洗塔，在塔底进行气液分离后，气体经塔顶40℃洗涤水洗涤除去NH3后送至甲醇洗工段。

第一水分离器的冷凝液经冷凝液泵Ⅰ，升压后送至淬冷器作为淬冷用冷凝液，多余部分送至气化工段。水洗塔塔底出来的冷凝液与煤气水分离器出来的冷凝液一起进入冷凝液气提塔上部，气化来的高闪气进冷凝液气提塔中部。用低压蒸汽气提除氨后的变换冷凝液经冷凝液泵Ⅱ，送气化工段，塔顶气经塔顶冷凝器降温、冷凝、分离后，不凝气送至硫回收处理。

脱盐水站来的脱盐水进入脱盐水加热器与变换气换热温度升至95℃，一部分送锅炉房，另一部分进入除氧器脱氧。除氧器用本工段产生的低压蒸汽吹入脱氧，脱氧后的锅炉给水一部分经中压锅炉给水泵升压至2.1 MPa(A)分别送至中压废热锅炉、脱硫工段和气化工段；另一部分经低压锅炉给水泵升压到0.8MPa(A)，送至低压废热锅炉；第三部分经气化补水泵升压至5.5MPa(G)后分为三股，第一股经洗涤水冷却器冷至40℃后作为水洗塔用洗涤水，第二股作为气化补水送至气化，第三股送至氨合成工段。

b. 低温甲醇洗

本工段采用低温甲醇洗工艺，主要脱除合成气中CO2、H2S和H2O。

为了防止低温时气体所带的水份冻结、堵塞缠绕式换热器的管道，在变换气冷却前注入少量甲醇，气体被冷却至约-7℃后先送入吸收塔，用来自CO2吸收塔的富甲醇液洗涤，除去变换气中的大部分H2S、COS和CO2。

洗涤后的变换气进入CO2吸收塔下部，用来自热再生塔的贫甲醇液洗涤，进一步除去气体中微量的H2S和CO2净化气体(CO2≤20PPm，H2S＜1ppm)从塔顶排出，经换热温升至常温后送往后续工序。

吸收了变换气中大部分H2S、COS和CO2的富甲醇液进热再生塔，利用低压蒸汽或热变换气提供的热量进行再生。热富甲醇液从热再生塔底抽出，经冷却后进入克劳斯气分离器，含H2S约25％vol的酸性气体从中分离出来，去克劳斯硫回收单元得到单质硫磺。从热再生塔底抽出另一部分富甲醇液用泵抽至甲醇／水分离塔，利用塔底再沸器提供的热量，将甲醇与水分离。废水从塔底排出去界区，甲醇蒸汽从塔顶排出进热再生塔中部，被热再生塔的循环甲醇液吸收。再生后得到的贫甲醇用泵抽出，经一系列的换热后进CO2吸收塔上部作为洗涤吸收

剂。CO2吸收塔下部的一部分富甲醇液进中压闪蒸塔，将有用的含氢气体闪蒸出来，经闪蒸气循环压缩机压缩回收，返回变换气原料中。中压闪蒸塔闪蒸后的甲醇溶液进再吸收塔，用来自空分装置的低压氮气进行气提，将溶液中的CO2气体提出排放。塔中的甲醇液一部分作为热再生塔的回流，另一部分用泵抽出，去克劳斯气分离器作为洗涤液。

由硫回收工段来的克劳斯尾气加入高压甲醇进行水分吸收，然后通过克劳斯尾气深冷冷器降温，进入尾气分离器，气体送至再吸收塔，液体经泵送至甲醇／水分离塔。

c. 液氮洗

由低温甲醇洗送来压力1.83 MPa、温度-35℃的净化气因含有微量的CO2和CH3OH，为防止CO2和CH3OH在低温下冻结堵塞换热通道．净化气先进入吸附器(RO1A/B)，通过分子筛吸附后，使CO2和CH3OH含量小于0.1×10-6。脱除了CO2和CH3OH的净煤气在1.78MPa、-35℃下进入热交换器后被冷却到-182℃，使大部分CH4冷凝下来集存于氮洗塔底部。富CH4从氮洗塔底部抽出经节流膨胀制冷，在热交换器和复热，这部分物流作为燃料离开本工段。在氮洗塔内，净煤气被塔顶流下的-182℃液氮洗涤，气体中的CO和少部分CH4、Ar等组分被冷凝成液体，从氮洗塔下部抽出，经节流膨胀制冷，通过热交换器(E01)和(E02)复热至34℃送出作为燃料。

经液氮洗涤，氮洗塔顶出口CO和CH4小于1×10-6的氢氮气在W0I配氮，调整氢氮比为3：1，并经(W01)换热回收冷量后，气体离开液氮洗工段去压缩机工段。

由氮气压缩机送来压力2.2 MPa、温度40℃的氮气经热交换器(E01)换热后，温度降至-33．5℃，然后低温氮气进入膨胀透平(C01)膨胀后，温度降至-105.6℃，经热交换器(E02)换热回收冷量后送出放空。大部分氮气再经热交换器(E01)冷凝成液氮供洗涤用。H2：N2比的微调通过在冷箱外直接把高压氮通入合成气中实现。

（3）冷冻

由净化装置(低温甲醇洗)(-38℃，0.03MPa(A))及氨合成装置来的两股气氨(-15℃，0.22MPa(A)和4℃，0.4MPa(A))，分别经分离器后，分段进入压缩机，最终压缩到1.6MPa的气氨，气氨经冷凝器冷凝为液氨后，液氨再进入液氨贮槽，最后液氨送往用户。