化肥厂生产过程及工艺流程

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+ O2→ CO
C+O2→ CO2
CO + H 2O →CO2+ H2
H2+N2→NH 3
CO2 + 2NH 3→ CO (NH 2)2
1全厂流程简介
化肥厂生产过程及工艺流程煤蒸汽
供热站
蒸气
空气
N 2
N2
空分
硫回收
S
煤
低温液氮洗
煤气化
合成压缩
备煤变换
甲醇洗
氨
尿素合成
CO2
煤制合成氨、尿素流程简图
尿素
2过程工艺描绘
（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藏待用。

浓度约为 63％的水煤浆
经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 (G)，约 1400℃工艺条件下，水煤浆与纯氧进行部分氧化反响，生成粗
合成气。

反响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、清洗，将粗合成气中的大多数碳黑洗去，并和粗渣分开。

出激冷室的粗
合成气直接进入文丘里清洗器和碳洗塔进一步清洗，除掉粗合成气中残留的碳黑，而后将水蒸汽／干气比约～的合成气送至变换工序。

溶渣被激冷室底部经过破渣机进入锁斗，按期排入渣池，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经过渣池泵送至真空闪蒸器。

碳洗塔的液位经过控制进入塔内的灰水量来保持，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经过变换冷凝液加热器回收闪蒸汽的热量，
经过高压闪蒸分别器，闪蒸出的气体至变换或火炬，水送入脱氧水槽。

（2）净化妆置
a.变换
变换工序主要反响式为：
COS+H2O—— CO2+H2S+Q
CO+H2O—— CO2+H2+Q
由气化送来粗煤气经煤气水分别器分别掉少许的冷凝液及尘埃后，经中温换
热器温度高升至 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℃，而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％ (干)，温度为 358℃左右，进入中变废热锅炉，产生 (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％ ( 干)，温度升至为
222℃左右，进入低变废热锅炉，产生 (G)的低压蒸汽，变换气温度降至163℃；
经第一水分别器分别出冷凝液后的变换气进入锅炉给水加热器，温度降至140℃，而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，在塔底进行气液分别后，气体经塔顶40℃清洗水清洗除掉NH3后送至甲醇洗工段。

第一水分别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，剩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别器出来的冷凝液一同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、分别后，不凝气送至硫回收办理。

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 MPa(A) 分别送至中压废
热锅炉、脱硫工段随和化工段；另一部分经低压锅炉给水泵升压到 (A) ，送至低压废热锅炉；第三部分经气化补水泵升压至 (G) 后分为三股，第一股经清洗水冷却器冷至 40℃后作为水洗塔用清洗水，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
本工段采纳低温甲醇洗工艺，主要脱除合成气中CO2、H2S 和 H2O。

为了防备低温时气体所带的水份冻结、拥塞环绕式换热器的管道，在变换气冷却前注入少许甲醇，气体被冷却至约 -7℃后先送入汲取塔，用来自 CO2汲取塔的富甲醇液清洗，除掉变换气中的大多数H 2S、 COS 和 CO 2。

清洗后的变换气进入CO2汲取塔下部，用来自热重生塔的贫甲醇液清洗，进一步除掉气体中微量的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今后续工序。

汲取了变换气中大多数H2S、COS 和 CO2的富甲醇液进热重生塔，利用低
压蒸汽或热变换气供给的热量进行重生。

热富甲醇液从热重生塔底抽出，经冷却后进入克劳斯气分别器，含 H2S 约 25％vol 的酸性气体从中分别出来，去克劳斯硫回收单元获得单质硫磺。

从热重生塔底抽出另一部分富甲醇液用泵抽至甲醇／水分别塔，利用塔底再沸器供给的热量，将甲醇与水分别。

废水从塔底排出去界区，甲醇蒸汽从塔顶排出进热重生塔中部，被热重生塔的循环甲醇液汲取。

重生后获得的贫甲醇用泵抽出，经一系列的换热后进CO2汲取塔上部作为清洗汲取
剂。

CO2汲取塔下部的一部分富甲醇液进中压闪蒸塔，将实用的含氢气体闪蒸出
来，经闪蒸气循环压缩机压缩回收，返回变换气原猜中。

中压闪蒸塔闪蒸后的甲
醇溶液进再汲取塔，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重生塔的回流，另一部分用泵抽出，去克劳斯气分别器作为清洗液。

由硫回竣工段来的克劳斯尾气加入高压甲醇进行水分汲取，而后经过克劳斯尾
气深冷冷器降温，进入尾气分别器，气体送至再汲取塔，液体经泵送至甲醇／水
分别塔。

c.液氮洗
由低温甲醇洗送来压力MPa、温度 -35℃的净化气因含有微量的CO2和CH OH，为防备 CO和 CH OH 在低温下冻结拥塞换热通道．净化气先进入吸附323
器 (RO1A/B) ，经过分子筛吸附后，使 CO2和3含量小于×-6。

脱除了 CO2
CH OH10
和 CH℃下进入热互换器后被冷却到℃，使大多数CH 3
4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
互换器和复热，这部分物流作为燃料走开本工段。

在氮洗塔内，净煤气被塔顶流
下的 -182℃液氮清洗，气体中的 CO 和少部分 CH4、等组分被冷凝成液体，从
Ar
氮洗塔下部抽出，经节流膨胀制冷，经过热互换器 (E01)和(E02)复热至 34℃送出
作为燃料。

经液氮清洗，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，气体走开液氮洗工段去压缩机工段。

由氮气压缩机送来压力MPa、温度40℃的氮气经热互换器(E01)换热后，温度降至 -33． 5℃，而后低温氮气进入膨胀透平 (C01)膨胀后，温度降至℃，经热互换器(E02)换热回收冷量后送出放空。

大多数氮气再经热互换器(E01)冷凝成液氮供清洗用。

H2： N2比的微调经过在冷箱外直接把高压氮通入合成气中实现。

（3）冷冻
由净化妆置 (低温甲醇洗 )(-38℃，(A)) 及氨合成装置来的两股气氨(-15℃，(A)和 4℃，(A)) ，分别经分别器后，分段进入压缩机，最后压缩到的气氨，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。

来自管网的过热蒸汽，进入汽轮机，产生的动力供压缩机。

冷凝液进入表面
冷凝器冷却后，经冷凝液泵返回管网。

（4）硫回收
来自脱硫工段酸性气经过酸性气分预热器进入主焚烧炉，与按必定比率配入
的空气混淆焚烧。

炉内发生H2S 部分氧化反响：
H2 S+3/2 O2＝SO2+H2O+Q1
H2 S+1/2 SO2＝H2O+3/4S2 +Q2
在焚烧炉内有65％的 H2S 转变成单质硫。

经过废热锅炉副产蒸汽，再经冷
却器冷却生成的少部分硫磺分别进硫磺地下槽，气体经加热器后挨次进入二级克
劳斯反响器和二级硫冷凝器，二氧化硫在催化剂作用下绝大多数生成单质硫磺，
分别来自硫冷凝器的硫磺经液封槽采集于液硫池，产品硫磺用液硫泵送出。

反响后的尾气经冷却和尾气捕集器与加氢反响气经气一气换热器换热后，再经电加热
器加热，在过程气与氢气混淆器中与氢气混淆后送至加氢反响器复原，复原气经
换热器回收余热后送至急冷塔用冷却水急冷，塔顶尾气送回到甲醇洗进行再次吸收。

急冷塔冷却水经过急冷水泵、急冷水过滤器、急冷水空冷器、急冷水冷却器
循环利用，耗费的冷却水从界外增补。

（5）压缩合成
氨合成反响以下：
N2 +3H32NH3△ H298＝mol
来自合成气压缩机的气体进入热气 -气换热器。

在换热器中与来自锅炉给水预
热器的反响气经过互换被加热到℃。

而后气体送往氨合成塔在适合的氨合成催化
剂下反响以增添氨的体积浓度到％。

可经过支路管线分流部分气体来控制进塔气
的温度。

反响气可回收废热量，可产生25～40bar(A)饱和蒸汽。

在开车操作的初期阶段，为加速热循环部分，废热锅炉也能用作加热器。

来自废热锅炉的反响气进入到热气 -气换热器的管程被冷却到 74℃，加热合
成原料气。

反响气体再送往水冷却器，在这里气体被冷却并有部分氨被冷凝。

出口温度是 -39℃。

合成气和液氨混淆物进入冷气 -气换热器，用自氨分别器 1 冷的循环
气在这里进行冷却。

气体再被送往高温冷凝器，在这里被用氨冷冻工段供给的液氨(在 4℃ )的蒸发冷却到 8℃。

再进入低温冷凝器，用液氨 (在-15℃)蒸发冷却到 -9℃，发生进一步的氨冷凝。

进入分别器。

从分别器中的合成气分别出液体氨，循环气经过冷气 -气换热器从 6℃加热到35℃进入合成气压缩机循环段的吸进口，为了使氨合成循环气中惰性气体浓度不
超出氨合成反响过程的同意量，在氨分别器的出口气体中连续排放必定量的吹除气，送往氨回竣工段。

来自分别器的液氨经减压，进入到中压氨闪蒸罐，在这里分别闪蒸气体，并获得最后产品液氨输送到界区外。

来自中压氨闪蒸罐闪蒸气体，输送到合成气压缩机新鲜气吸进口。

（6）空分装置
压缩、预冷和纯化系统
从进口空气过滤器出来的空气被去除了尘埃和其余机械杂质后，经过空气压缩机压缩至约 MPa(A) 进入空气冷却塔，在此中被水冷却和清洗。

空气冷却塔采纳循环水和经水冷塔及水机组冷却过的低温水冷却，空气冷却塔顶部设有游离水分别装置和独到的防液泛装置，以防备工艺空气中游离水份带出。

出空气预冷系统的工艺空气进入用来吸附除掉水份、二氧化碳、碳氢化合物的空气纯化系统，纯化系统中的吸附器由两台容器构成；吸附容器采纳立式内绝热轴。

径层床构造，当一台运转时，另一台则由来自冷箱中的污氮经过蒸汽加热器加热后进行重生。

在分子筛吸附器以后抽出一股空气，作为工艺空气送到全厂管网。

分馏塔系统 :空气精馏
2．尿素装置
(1)原料液氨和二氧化碳的压缩、输送
来自界区的原料液氨经高压氨泵加压到约，经过高压发射器进入高压甲铵冷
凝器。

界区来的二氧化碳经压缩机增压到约进入气提塔，为了防腐需在压缩机进口加入防腐空气。

(2)高压合成回收
尿素合成塔的反响条件为：合成压力～，合成温度 185～188℃，NH 3/CO2 (摩尔比 )～， H2O/CO2 (摩尔比 )～。

合成塔的反响混淆物先送至气提塔，在此利用的蒸汽加热，将未转变成尿素的大多数的甲铵和剩余氨分解分别。

气提塔出液经减压后送至低压循环系统。

气提塔顶出气送入高压甲铵冷凝器顶部，液氨和一甲液也送到高压甲铵冷凝器顶
部，在此进行甲铵生成反响，并副产低压蒸汽。

高压甲铵冷凝器低部出来的甲铵
液、氨和二氧化碳混淆物进入尿素合成塔低部，进行尿素的生成反响。

合成塔出口气体送入高压清洗器进行冷凝汲取，高压清洗器出来的甲铵液流入高压发射器，经过液氨输送到高压甲铵冷凝器，高压清洗器未冷凝的气体送往低压汲取塔。

(3)低压循环
走开气提塔底部的尿液减压后进入精馏塔，精馏塔下段为加热段，甲铵分解所需热量由高压甲铵冷凝器副产的低压蒸汽供给，尿液中的未反响物经过加热进一步分解。

走开精馏塔的尿液减压到约 (A) 送入闪蒸槽，闪蒸槽出口气体在真空系统冷凝，闪蒸槽出来的尿液流到尿液贮槽。

走开精馏塔低部的气体进入低压甲铵冷凝器，经过该冷凝系统回收氨和二氧化碳，低压段回收后的甲铵液经过高压甲铵泵送往高压清洗器。

(4)真空系统
闪蒸槽出来的尿液分别进入一、二段蒸发系统，使尿液浓缩到98％去造粒塔。

一、二段蒸发分别器出来的气体送到蒸发冷凝系统进行冷凝回收，回收的蒸发冷凝液送往解吸水解系统。

(5)解吸水解系统
蒸发冷凝系统来的蒸发冷凝液，经解吸塔和水解器办理后，其废液中氨和尿素浓度分别小于 3～5ppm 送出界区，解吸后的富含氨和二氧化碳的气体经冷凝后送到低压汲取段。