氮肥产生工艺讲解
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氮肥生产工艺介绍
2009年6月
目录
一、合成氨生产工艺
– 以煤为原料生产合成氨工艺 – 以重油为原料生产合成氨工艺 – 以天然气为原料生产合成氨工艺 – 煤气化技术及其选择
二、尿素生产工艺
三、关于公用工程
四、成本及投资
一、合成氨生产工艺——概述
植物生长需要氮元素，且只能吸收化合物中固定 状态的氮，以空气为氮的来源，并与氢进行氨的合 成，是固定氮的一种最经济的方法，合成氨的生产 过程主要是氢气的制取过程。
甲烷化
深冷净化
合成
一、合成氨生产工艺——煤气化技术及其选择
气化技术——共有两代三种方法：常压气化技术为第一代，加压气化技 术为第二代；分为移动床、流化床、气流床三种气化方法。
1、常压移动床：UGI炉、富氧气化炉，我国中小氮肥企业使用为主，国 外已淘汰，主要以无烟块煤为原料。 2、常压流化床：恩德炉、U-gas炉、灰熔聚炉 3、常压气流床：K-T炉 4、加压移动床：鲁奇炉、BGL炉 5、加压流化床：高温温克勒炉、KBR炉 6、加压气流床
二、尿素生产工艺
三、关于公用工程
四、成本及投资
二、尿素生产工艺
为方便储存、运输、使用，将液氨加工成另外 一种固体化合物——氮肥，种类有：尿素、硫铵、 碳酸氢铵、氯化铵、硝酸铵等。
氮气 氩气
回收
空喷塔 洗涤塔
废热锅炉
蒸汽
恩德炉
褐煤
半水煤气 脱硫
主要组分： CO2—21%、CO—35.5% 、H2—37.5% 、CH4—2.5%、 N2—3.3%、O2—0.2%、H2S—700mg/Nm 3、粉尘— 300mg/Nm 3
气柜
电除尘
压缩机
出口压力 为3.0MPa
去变换
蒸汽
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
1、常压煤气化合成氨生产工艺——中化平原（一厂）
空气
主要组分： CO2—9%、CO—28%、H2—39%、N2—22%、
CH4—1.7%、O2—0.3%
蒸汽 无烟块煤
造气
废热锅炉
0.8MPa
变换
压缩（Ⅰ、Ⅱ段）
洗涤、除尘
半水煤 气脱硫
气柜 罗茨风机
变换气 脱硫
氨库
1.7MPa
变换
压缩（Ⅰ、Ⅱ段）
洗涤、除尘
半水煤 气脱硫
气柜 罗茨风机
变换气 脱硫
Байду номын сангаас氨库
2.7MPa
压缩（Ⅲ、Ⅳ段）
脱碳
32MPa
合成
压缩（Ⅶ段）
压缩（Ⅴ、Ⅵ段） 15MPa
醇烃化
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
1、常压煤气化合成氨生产工艺——中化长山
过滤、加压、纯化 空气
空分
空气
氧气
空气鼓风机
半水 煤气
去合成
NH3—3.7% 氨冷、分离
28MPa
2.2MPa 75000Nm 3/h
氢氮气 压缩机
液氨
氨库 循环机
液氨
1#NH3 —6.7% 2#NH3 —10.7%
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
1、常压煤气化合成氨生产工艺——天脊中化
空气 蒸汽 无烟块煤
气化炉（ 32台）
废热锅炉
全低变
压缩（ 9台）
洗涤 电除尘
气柜 罗茨风机
栲胶脱硫
CO<2.0%
NHD 脱碳
氨库
合成
15MPa
氢氮机高压缸
氢氮机低压缸 7.1MPa
甲醇化、甲烷化
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
2、加压煤气化合成氨生产工艺——天脊集团（鲁奇炉）
氧气 蒸汽 碎煤 （5-50mm ）
脱碳
主要组分： CO2—26.59% 、CO—23.46% 、H2—39.45% 、H2S—0.07%、 N2—1.33% 、 CH4—8.00%、C2—0.38%、C3—0.09%、Ar—0.63%
一、合成氨生产工艺——以天然气为原料
4、天然气蒸汽转化
蒸汽
天然气
钴钼加氢
脱碳
变换
氧化锌脱硫 H2S ≤ 0.5ppm 空气
热量回收
3.0MPa 1000 ℃
一段转化
3.0MPa 800 ℃ CH4 ≤10%
二段转化
主要组分： CH4—0.3%、CO—12.8% 、CO2—7.6% 、 H2—57%、N2—22.3%
a.水煤气化：德士古、四喷嘴、多元料浆 b.干煤粉气化：壳牌干煤粉气化炉、HT-L、两段炉、GSP炉
气化技术选择
1、从煤种上选择：依托什么资源（煤）用什么技术
2、从技术先进性上选择：加压气化技术，环保效应好，国产化程度高， 气化效率高的技术。
目录
一、合成氨生产工艺
– 以煤为原料生产合成氨工艺 – 以重油为原料生产合成氨工艺 – 以天然气为原料生产合成氨工艺 – 煤气化技术及其选择
鲁奇炉
3.1MPa 650 ℃
脱硫
洗涤、冷却
预洗
CO ≤ 4.79% –20 ℃
废热锅炉
2.98MPa 181 ℃
变换
转化
2.34MPa –62 ℃
主要组分： CO—6.46%、H2—81.28% 、CH4—9.72%、 N2—1.54% 、Ar—1.00%、CO2—20ppm
液氮洗
2.1MPa
压缩
压缩（Ⅲ、Ⅳ段）
脱碳
32MPa
合成
压缩（Ⅶ段）
压缩（Ⅴ、Ⅵ段） 12MPa
联醇、铜洗
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
1、常压煤气化合成氨生产工艺——中化平原（二厂）
空气
主要组分： CO2—9%、CO—28%、H2—39%、N2—22%、
CH4—1.7%、O2—0.3%
蒸汽 无烟块煤
造气
废热锅炉
0.8MPa
文丘里洗涤
6.14MPa 241 ℃
压缩
5.0MPa 30 ℃
液氮洗
脱硫、脱碳 CO ≤ 1.5%
变换
15MPa
换热
合成塔
蒸汽过热器
蒸汽发生器
水冷器
冷热换热器
一、二级氨冷
分离
NH 3
一、合成氨生产工艺——以重油为原料
3、重油加压煤气化技术 工艺流程：与水煤浆气化相似 气体成分：CO—46% H2—46% CO2—4.5% N2—3.0% CH4—0.3% O2—0.2% 气化条件：3.1MPa、1350℃
1、常压煤气化合成氨生产工艺——中化长山
变换
CO<0.3%
（中—低—低）
变换气 H2S<5mg/Nm 3 脱碳 脱硫
CO2<0.2% 甲烷化
CO+H 2O ? CO2 +H2
2.2MPa 氢回收 5000Nm3/h
27MPa 7000Nm3/h
水冷、分离
CH4—20% 合成塔
CH4<3.5% CO2+CO<20ppm
22.8MPa
合成
氨库
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
2、加压煤气化合成氨生产工艺——渭河化肥厂（水煤浆）
氧气
水煤浆 （65%）
气化炉
6.4MPa 1350 ℃
急冷室
主要组分： H2—14.2%、CO—19.76% 、CO2—6.9%、H2S—0.17% 、 COS —0.01%、N2—0.18%、Ar—0.05%、CH4—0.01% 、水蒸汽— 58.67%
2009年6月
目录
一、合成氨生产工艺
– 以煤为原料生产合成氨工艺 – 以重油为原料生产合成氨工艺 – 以天然气为原料生产合成氨工艺 – 煤气化技术及其选择
二、尿素生产工艺
三、关于公用工程
四、成本及投资
一、合成氨生产工艺——概述
植物生长需要氮元素，且只能吸收化合物中固定 状态的氮，以空气为氮的来源，并与氢进行氨的合 成，是固定氮的一种最经济的方法，合成氨的生产 过程主要是氢气的制取过程。
甲烷化
深冷净化
合成
一、合成氨生产工艺——煤气化技术及其选择
气化技术——共有两代三种方法：常压气化技术为第一代，加压气化技 术为第二代；分为移动床、流化床、气流床三种气化方法。
1、常压移动床：UGI炉、富氧气化炉，我国中小氮肥企业使用为主，国 外已淘汰，主要以无烟块煤为原料。 2、常压流化床：恩德炉、U-gas炉、灰熔聚炉 3、常压气流床：K-T炉 4、加压移动床：鲁奇炉、BGL炉 5、加压流化床：高温温克勒炉、KBR炉 6、加压气流床
二、尿素生产工艺
三、关于公用工程
四、成本及投资
二、尿素生产工艺
为方便储存、运输、使用，将液氨加工成另外 一种固体化合物——氮肥，种类有：尿素、硫铵、 碳酸氢铵、氯化铵、硝酸铵等。
氮气 氩气
回收
空喷塔 洗涤塔
废热锅炉
蒸汽
恩德炉
褐煤
半水煤气 脱硫
主要组分： CO2—21%、CO—35.5% 、H2—37.5% 、CH4—2.5%、 N2—3.3%、O2—0.2%、H2S—700mg/Nm 3、粉尘— 300mg/Nm 3
气柜
电除尘
压缩机
出口压力 为3.0MPa
去变换
蒸汽
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
1、常压煤气化合成氨生产工艺——中化平原（一厂）
空气
主要组分： CO2—9%、CO—28%、H2—39%、N2—22%、
CH4—1.7%、O2—0.3%
蒸汽 无烟块煤
造气
废热锅炉
0.8MPa
变换
压缩（Ⅰ、Ⅱ段）
洗涤、除尘
半水煤 气脱硫
气柜 罗茨风机
变换气 脱硫
氨库
1.7MPa
变换
压缩（Ⅰ、Ⅱ段）
洗涤、除尘
半水煤 气脱硫
气柜 罗茨风机
变换气 脱硫
Байду номын сангаас氨库
2.7MPa
压缩（Ⅲ、Ⅳ段）
脱碳
32MPa
合成
压缩（Ⅶ段）
压缩（Ⅴ、Ⅵ段） 15MPa
醇烃化
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
1、常压煤气化合成氨生产工艺——中化长山
过滤、加压、纯化 空气
空分
空气
氧气
空气鼓风机
半水 煤气
去合成
NH3—3.7% 氨冷、分离
28MPa
2.2MPa 75000Nm 3/h
氢氮气 压缩机
液氨
氨库 循环机
液氨
1#NH3 —6.7% 2#NH3 —10.7%
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
1、常压煤气化合成氨生产工艺——天脊中化
空气 蒸汽 无烟块煤
气化炉（ 32台）
废热锅炉
全低变
压缩（ 9台）
洗涤 电除尘
气柜 罗茨风机
栲胶脱硫
CO<2.0%
NHD 脱碳
氨库
合成
15MPa
氢氮机高压缸
氢氮机低压缸 7.1MPa
甲醇化、甲烷化
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
2、加压煤气化合成氨生产工艺——天脊集团（鲁奇炉）
氧气 蒸汽 碎煤 （5-50mm ）
脱碳
主要组分： CO2—26.59% 、CO—23.46% 、H2—39.45% 、H2S—0.07%、 N2—1.33% 、 CH4—8.00%、C2—0.38%、C3—0.09%、Ar—0.63%
一、合成氨生产工艺——以天然气为原料
4、天然气蒸汽转化
蒸汽
天然气
钴钼加氢
脱碳
变换
氧化锌脱硫 H2S ≤ 0.5ppm 空气
热量回收
3.0MPa 1000 ℃
一段转化
3.0MPa 800 ℃ CH4 ≤10%
二段转化
主要组分： CH4—0.3%、CO—12.8% 、CO2—7.6% 、 H2—57%、N2—22.3%
a.水煤气化：德士古、四喷嘴、多元料浆 b.干煤粉气化：壳牌干煤粉气化炉、HT-L、两段炉、GSP炉
气化技术选择
1、从煤种上选择：依托什么资源（煤）用什么技术
2、从技术先进性上选择：加压气化技术，环保效应好，国产化程度高， 气化效率高的技术。
目录
一、合成氨生产工艺
– 以煤为原料生产合成氨工艺 – 以重油为原料生产合成氨工艺 – 以天然气为原料生产合成氨工艺 – 煤气化技术及其选择
鲁奇炉
3.1MPa 650 ℃
脱硫
洗涤、冷却
预洗
CO ≤ 4.79% –20 ℃
废热锅炉
2.98MPa 181 ℃
变换
转化
2.34MPa –62 ℃
主要组分： CO—6.46%、H2—81.28% 、CH4—9.72%、 N2—1.54% 、Ar—1.00%、CO2—20ppm
液氮洗
2.1MPa
压缩
压缩（Ⅲ、Ⅳ段）
脱碳
32MPa
合成
压缩（Ⅶ段）
压缩（Ⅴ、Ⅵ段） 12MPa
联醇、铜洗
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
1、常压煤气化合成氨生产工艺——中化平原（二厂）
空气
主要组分： CO2—9%、CO—28%、H2—39%、N2—22%、
CH4—1.7%、O2—0.3%
蒸汽 无烟块煤
造气
废热锅炉
0.8MPa
文丘里洗涤
6.14MPa 241 ℃
压缩
5.0MPa 30 ℃
液氮洗
脱硫、脱碳 CO ≤ 1.5%
变换
15MPa
换热
合成塔
蒸汽过热器
蒸汽发生器
水冷器
冷热换热器
一、二级氨冷
分离
NH 3
一、合成氨生产工艺——以重油为原料
3、重油加压煤气化技术 工艺流程：与水煤浆气化相似 气体成分：CO—46% H2—46% CO2—4.5% N2—3.0% CH4—0.3% O2—0.2% 气化条件：3.1MPa、1350℃
1、常压煤气化合成氨生产工艺——中化长山
变换
CO<0.3%
（中—低—低）
变换气 H2S<5mg/Nm 3 脱碳 脱硫
CO2<0.2% 甲烷化
CO+H 2O ? CO2 +H2
2.2MPa 氢回收 5000Nm3/h
27MPa 7000Nm3/h
水冷、分离
CH4—20% 合成塔
CH4<3.5% CO2+CO<20ppm
22.8MPa
合成
氨库
一、合成氨生产工艺——以煤为原料
2、加压煤气化合成氨生产工艺——渭河化肥厂（水煤浆）
氧气
水煤浆 （65%）
气化炉
6.4MPa 1350 ℃
急冷室
主要组分： H2—14.2%、CO—19.76% 、CO2—6.9%、H2S—0.17% 、 COS —0.01%、N2—0.18%、Ar—0.05%、CH4—0.01% 、水蒸汽— 58.67%