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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1． 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 2.5 Mpa（G）5 温度 40℃⑵．二氧化碳（中间产品）序号 名称 规格1 CO2 98.5%Wt（干基，最小）2 S 1mg/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 3.5 Mpa 压力造气，低能耗的改良苯菲尔脱碳新工艺，甲烷化工艺，14.0 Mpa 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 3.0 Mpa（G） ，提高到 3.5 Mpa（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 4.2 Mpa（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 + H 2 → H 2S + RH + 热（RSH，硫醇）⑵．COS + H 2 → H 2S +CO + 热（COS，羰基硫）⑶．H 2S +ZnO → ZnS + H 2O + 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、CO 2和 H2S。

转化反应为吸热反应，反应式为：⑷．CnHm + nH 2O（汽） + 热 → nCO +(2n+m)/2H2⑸．CH 4 + H2O（汽）+ 热 ←→ CO + 3H 2⑹．CO + H 2O←→ CO 2 + 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．2H 2 + O2 → 2H 2O + 热⑻．2CO + O 2 → 2CO 2 + 热⑼．CH 4 + 2O2 → CO 2 + 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—D 1）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—D 2）变换炉（104—D 1/D2）发生反应式为：⑽．CO + H 2O←→ CO 2 + 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CO 2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 → 2KHCO 3 + 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 → CO 2 + 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 → CH 4 + H2O + 热CO2 + 4H2 → CH 4 + 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 → 2NH 3 + 热五、合成氨装置能耗表（以吨氨计）序号名 称 单位消耗量 单位能耗标准（KJ）折能耗（GJ）备注1 原料天然气 Nm3 607.25 39781.52 24.1572 燃料天然气 Nm3 409.0 38861.57 15.8943 电 KWh 38.8 11804.52 0.4584.2MPa 蒸汽 kg –2621.2 3049.9 –7.99441.6MPa 蒸汽 kg –806 2802.02 –2.258外输5 脱盐水 m3 4.065 14232.4 0.0586 冷却水 m3 177.7 2511.6 0.4467 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）+CO 2（气）=NH 4CONH2（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）=NH 2CONH2+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。