化肥厂生产过程及工艺流程

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
来自合成气压缩机的 15.4MPa 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应气通过交换被加热到 173.5℃。然后气体送往氨合成塔在
合适的氨合成催化剂下反应以增加氨的体积浓度到 20.65％。可通过支路管线分
流部分气体来控制进塔气的温度。
反应气可回收废热量，可产生 25～40bar(A)饱和蒸汽。
器加热，在过程气与氢气混合器中与氢气混合后送至加氢反应器还原，还原气经
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。急冷塔冷却水通过急冷水泵、急冷水过滤器、急冷水空冷器、急冷水冷却器
循环利用，消耗的冷却水从界外补充。
（5）压缩合成
氨合成反应如下：
N2+3H3
2NH3 △H298＝-92.44kJ/mol
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燃烧炉，与按一定比例配入
的空气混合燃烧。炉内发生 H2S 部分氧化反应： H2S+3/2 O2＝SO2+H2O+Q1 H2S+1/2 SO2＝H2O+3/4S2+Q2
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。
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。进入分离器。
从分离器中的合成气分离出液体氨，循环气通过冷气-气换热器从 6℃加热到 35℃进入合成气压缩机循环段的吸入口，为了使氨合成循环气中惰性气体浓度不 超过氨合成反应过程的允许量，在氨分离器的出口气体中连续排放一定量的吹除 气，送往氨回收工段。
来自分离器的液氨经减压，进入到中压氨闪蒸罐，在这里分离闪蒸气体，并 得到最终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入口。 （6）空分装置 压缩、预冷和纯化系统 从入口空气过滤器出来的空气被去除了尘埃和其他机械杂质后，经过空气压 缩机压缩至约 0.63 MPa(A)进入空气冷却塔，在其中被水冷却和洗涤。空气冷却 塔采用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 离水分离装置和独特的防液泛装置，以防止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去水份、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组成；吸附容器采用立式内绝 热轴。径层床结构，当一台运行时，另一台则由来自冷箱中的污氮通过蒸汽加热 器加热后进行再生。 在分子筛吸附器之后抽出一股空气，作为工艺空气送到全厂管网。 分馏塔系统:空气精馏
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煤制合成氨、尿素流程简图
合成压缩
氨
尿素合成
尿素
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。
在燃烧炉内有 65％的 H2S 转化成单质硫。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离进硫磺地下槽，气体经加热器后依次进入二级克
劳斯反应器和二级硫冷凝器，二氧化硫在催化剂作用下绝大部分生成单质硫磺，
分别来自硫冷凝器的硫磺经液封槽收集于液硫池，产品硫磺用液硫泵送出。反应
后的尾气经冷却和尾气捕集器与加氢反应气经气一气换热器换热后，再经电加热
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。
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
煤 供热站
蒸汽 渣
蒸气
空气 N2
N2 空分
煤 备煤
煤气化
变换
硫回收
S
低温 甲醇洗
液氮洗
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
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。
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应，并副产低压蒸汽。高压甲铵冷凝器低部出 来的甲铵液、氨和二氧化碳混合物进入尿素合成塔低部，进行尿素的生成反应。
在开车操作的早期阶段，为加快热循环部分，废热锅炉也能用作加热器。
来自废热锅炉的反应气进入到热气-气换热器的管程被冷却到 74℃，加热合
成原料气。反应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℃。合成气和液氨混合物进入冷气-气换热器，用自氨分离器 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提供
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：
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。
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。
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 16.0MPa，通过高压喷射器进入高 压甲铵冷凝器。 界区来的二氧化碳经压缩机增压到约 15.3MPa 进入气提塔，为了防腐需在 压缩机入口加入防腐空气。 (2)高压合成回收 尿素合成塔的反应条件为：合成压力 l3.8～14.5MPa，合成温度 185～188℃， NH3/CO2 (摩尔比)2.9～3.1，H2O/CO2 (摩尔比)0.4～0.5。 合成塔的反应混合物先送至气提塔，在此利用 2.16MPa 的蒸汽加热，将未 转化成尿素的大部分的甲铵和过剩氨分解分离。气提塔出液经减压后送至低压循