18万吨合成氨、30万吨尿素

一、市场情况

(一)产品用途

尿素是一种含氮量最高的中性固体肥料，也是重要的化工原料。农业用尿素占90%，10%用于工业。农业上尿素可作单一肥料、复合肥料、混合肥料及微肥使用，也用作饲料添加剂。在工业上，尿素可生产脲醛树脂、氰尿酸、氯化异氰尿酸、三羟基异氰酸酯、水合肼、盐酸氨基脲、脲烷、氨基磺酸、发泡剂AC 、尿囊素等；尿素可制氨基甲酸酯、酰尿、造影显影剂、止痛剂、漱口水、甜味剂等医药品；尿素可生产石油炼制的脱蜡剂；尿素用于生产含脲聚合物，也可作纤维素产品的软化剂；尿素还可以作炸药的稳定剂，选矿的起泡剂，也可用于制革颜料生产。

（二）市场情况

2000年到2006年，我国尿素产能从

二、产品方案及生产规模

（1）合成氨：600吨/日（中间产品），公称能力18万吨/年

（2）尿素：1052吨/日，公称能力30万吨/年

工厂年运行天数：330天/年、按8000小时

三、工艺技术方案

原料煤与水在棒磨机湿法研磨，浓度达到61%的水煤浆加压后与高压氧气一起进行部分氧化，生产出含有CO 、H 2的粗合成气。合成气送到变换工段，在变换工段，大部分的CO 和水蒸汽反应生成H 2和CO 2，变换气中的CO 2和H 2S 等酸性气体在低温甲醇洗工段中被脱除，得到的净化气送入液氮洗工段精制，并配氮使合成气中的氢氮比达到3:1，精制气进入合成气压缩机，升压至后送入氨合成系统生产合成氨。低温甲醇洗的CO 2部分送往尿素装置，经压缩与液氨合成为尿素。

(一)气化工艺技术简介

气化工艺一般分为三种类型：移动床(有时也被称为固定床)，流化床和气流床。

1、固定床气化炉是最老的气化炉，它很长时间在煤气化工艺中占主要地位。固定床煤气技术经历了固定层间歇气化法、富氧连续气化法和鲁奇加压气化法。

固定床气化炉中的氧化剂与煤的流动方向相反，通过由煤变为焦油，再到灰等一系列反应区。当空气被作为氧化剂时，温度通常不会超过灰熔点，而纯氧气流床气化炉既可以是干灰也可以是熔渣。由于粗煤气出口温度(400~500℃)相对较低，粗合成气中通常会有液态碳氢化合物。固定层间歇气化法因吹风过程中放空气对环境污染严重而被淘汰，富氧连续气化法因原料只能用焦炭和无烟煤，原料价格高，且生成气中甲烷含量高；富氧气化的特点是投资少，操作简单，在中型氮肥厂中具有丰富的操作经验，是国家重点推荐的中氮厂造气技术。由于国家大力整治小煤窑和国家经济发展和重化工业的强力拉动，全国各地的煤价格随着需求的增加正在节节上扬，使合成氨成本大幅上升，所以必须采用先进的煤气化工艺，提高煤的利用率和水煤气中有效气组成。鲁奇(Lurgi)加压气化技术，在我国建有3套装置。该技术虽然能连续加压气化，但由于气化温度低，生成气中甲烷含量大，同时生成气中含苯、酚、焦油等一系列难处理的物质，净化流程长；尤其是该技术只能用碎煤不能用粉煤，因而原料利用率低，大量筛分下来的粉煤要配燃煤锅炉进行处理。

2、流化床气化炉采用粉碎了的煤作为原料，用氧化剂(氧气或空

气)来进行床体流化，其温度保持在1000℃以下，以预防灰熔化后与炉床里的物质发生结聚。氧化剂的有限流量意味着大多数煤粒不会充分燃烧,而是收缩成碳素粒,被合成气带出气化炉。这就需要大量的碳素粒循环，或被传送到分离燃烧室中燃烧。在我国具有典型代表的有：恩德煤气化技术：恩德粉煤常压气化技术是在德国温克勒粉煤常压气化技术的基础上改进发展形成的，在我国已有成功的工业生产运行装置。

中科院山西煤化所也开发了先进的灰熔聚流化床粉煤气化，并实现了工业化装置生产。该技术可用多种煤质作原料，如烟煤、焦炭、焦粉等，使用粉煤在1000~1100℃下气化，固体排渣，无废气排放。该技术工业示范装置已于2001年在陕西城固氮肥厂建成，小时耗煤量吨。其煤种适应性广，操作温度为1000~1100℃，反应压力为(G)。气化炉是一个单段流化床，结构简单，可在流化床内一次实现煤的破粘、脱挥发份、气化、灰团聚及分离、焦油及酚类的裂解。带出细粉经除尘系统捕集后返回气化炉，再次参加反应，有利于碳利用率的进一步提高。产品气中不含焦油，含酚量低。碳转化率为90%。合成气)为68~72%，有效气体成分较低。

中(CO+H

2

3、气流床气化炉属第三代先进的煤气化技术，是最清洁，也是效率最高的煤气化类型。水煤浆或粉煤在1300~1700℃时被部分氧化，高温保证了煤的完全气化，煤中的矿物质成为熔渣后离开气化炉。气流床所使用的煤种要比移动床和流化床的范围更广泛。

目前以煤为原料生产合成气的气流床气化工艺具有典型代表的有：

GE水煤浆加压气化工艺；

新型对置式多喷嘴水煤浆加压气化；

壳牌干粉煤加压气化工艺(SCGP)；

德国未来能源公司的GSP干粉煤加压气化工艺；

国内的多喷嘴对置粉煤加压气化技术；

（二)先进的煤气化技术的工艺特点

1、GE水煤浆加压气化：水煤浆气化可列为第三代煤气化技术。该工艺采用水煤浆进料，制成60~65%浓度的水煤浆，在气流床中加

压气化，水煤浆和氧气在高温高压下反应生成合成气，液态排渣。使

达到80%以上，气用气化压力在~，气化温度在1300~1400℃，CO+H

2

化过程对环境影响较小。

水煤浆气化煤种适应性广，烟煤、粉煤皆可作原料，除褐煤、泥煤及热值低于22940kJ/kg煤以外，灰融点要求不超过1350℃(否则必须添加助熔剂)，煤可磨性和成浆性好，制得煤浆浓度要高于60%为宜。

1)GE水煤浆加压气化技术主要特点是：

①适用于加压(中、高压)下气化，成功的工业化气化压力一般在至，正在建设最高气化压力可达。在较高的气化压力下，可以降低合成气压缩的能耗。

②气化炉进料稳定，由于气化炉的进料由可以调速的高压煤浆泵输送，所以煤浆的流量和压力较易得到保证，便于气化炉负荷的调节，使装置有较大的操作弹性。

③工艺技术成熟可靠，设备的国产化率高。同等生产规模，装置投资少。

④GE水煤浆加压气化工艺是一项先进、成熟、稳妥可靠的工艺技术。水煤浆加压气化生产合成氨，在日本UBE氨厂已运行了二十年，未发生过较大事故，每年可运行330天以上，从国内已开车的鲁南、上海三联化工、淮南工程来看，运行情况良好。

GE工艺存在的不足是：

①由于气化炉采用的是热壁，耐火砖需一年更换一次，为延长耐火衬里的使用寿命，要求煤的灰熔点尽可能的低。对于灰熔点较高的煤，为了降低煤的灰熔点，必须加适量的助熔剂，这样使煤浆的有效浓度降低，使煤和氧耗增加，降低了生产的经济效益；

②烧嘴使用寿命短，停车更换烧嘴频繁，为稳定后工序生产必须设置备用炉，日常操作费用较高。

2、新型(对置式多喷嘴)水煤浆加压气化技术也是较先进煤气化技术之一。是在GE水煤浆加压气化法的基础上发展起来。该项目是被科技部列入了“九五”国家重点科技攻关项目，由华东理工大学、原鲁南化肥厂(水煤浆工程国家中心的依托单位)、中国天辰化学工程公司共同承担开发完成。