甲醇改尿素總結(jié)

甲醇改產(chǎn)尿素運行經(jīng)驗總結(jié)韓喜民

山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團）有限責(zé)任公司1、企業(yè)概況山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團）有限責(zé)任公司是一個集化肥、化工、化機制造于一體的國家大型煤化工企業(yè)集團，是山西省最大的化工企業(yè)之一。綜合實力在全國化工企業(yè)500強中名列第62位，在全國氮肥企業(yè)100強中名列第6位?？偛吭O(shè)在山西省運城經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，注冊資本6.69億元，總資產(chǎn)90億元，員工萬余人。下設(shè)臨猗、晉豐、重型裝備、新絳、禮元、稷山、華瑞、平陸、豐荷、有機、三維豐海、漢楓等12個生產(chǎn)性公司和運銷、供應(yīng)、包裝、農(nóng)資貿(mào)易等4個經(jīng)營及輔助生產(chǎn)性公司。氨醇年生產(chǎn)能力為160余萬噸，化肥、化工產(chǎn)品實物總量360萬噸以上。其中：尿素200萬噸、甲醇40萬噸、純堿20萬噸、環(huán)己酮6萬噸、氯化銨20萬噸、碳銨20萬噸、復(fù)肥40萬噸、農(nóng)業(yè)用硝酸鈣10萬噸、三聚氰胺5.2萬噸、二甲醚1萬噸、硝酸、硝銨、硝鹽等其它產(chǎn)品25萬噸、塑料編織袋6000萬套，化工機械設(shè)備制造能力5萬噸，年可實現(xiàn)銷售收入80億元以上。2、改造背景2008年10月金融危機來臨時，甲醇由3500元/噸突降至2000元/噸，甲醇市場的低迷對企業(yè)的生產(chǎn)造成了極大的影響，企業(yè)遭到的前所未有的重創(chuàng)。山西陽煤豐喜肥業(yè)（集團）有限責(zé)任公司臨猗分公司有50萬噸/年尿素、25萬噸/年甲醇，此次改產(chǎn)就在臨猗分公司進行。當(dāng)煤價600元/噸（含稅價），甲醇的制造成本1963.99元/噸，含稅完全成本在2575.53—2639.17元/噸之間，當(dāng)甲醇每噸銷價在1800元，全年虧損高達(dá)2.33億元；當(dāng)甲醇每噸銷價在2000元，全年虧損高達(dá)1.82億元；當(dāng)甲醇每噸銷價在2200元，全年虧損高達(dá)1.32億元。若全部停車，將造成12億元資產(chǎn)閑置和500多名職工下崗失業(yè)，12億資產(chǎn)每年利息7128萬元，甲醇停車后3000萬管理費用無從分?jǐn)?。尿素成本將增?.01億元，每噸尿素成本增加168.8元，尿素也處于虧損。臨猗甲醇裝置運行將非常困難。所以對甲醇裝置的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整迫在眉睫，勢在必行。3、 改造方案及主要指標(biāo)氨醇系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能改造項目以原有20萬噸/年甲醇生產(chǎn)線和在建的10萬噸/年甲醇生產(chǎn)線作為制氣、凈化和第一級甲醇合成工段，其后增加醇烴化、氨合成和尿素工段，工藝生產(chǎn)裝置包括：煤氣化、氣體凈化、甲醇合成、醇烴化、氨合成、尿素、空分、精餾。煤氣化裝置采用我公司與清華大學(xué)、北京達(dá)力科聯(lián)合開發(fā)出的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的水冷壁氣化爐，凈化裝置采用采用先進成熟的耐硫變換工藝，脫硫脫碳采用先進的低溫甲醇洗工藝，氣體精制及合成裝置采用安淳高新技術(shù)有限公司自行研究開發(fā)醇烴化工藝和氨合成工藝。尿素裝置采用節(jié)能型的二氧化碳汽提法工藝。整個系統(tǒng)開三臺2800氣化爐，三套氣體凈化裝置，三套氣體壓縮裝置，將氣體從3.5MPa壓縮到5.0MPa進入甲醇合成，CO、CO2和H2反應(yīng)生成甲醇。反應(yīng)后氣體進入氫氮氣壓縮機。氮氣來自空分，經(jīng)氮氣壓縮機增壓到5.0MPa和第一級甲醇反應(yīng)后的氣體混合進入氮氫氣壓縮機，經(jīng)過壓縮后壓力為22MPa進入醇烴化，然后進入氨合成生成液氨。最后液氨和CO2生產(chǎn)尿素。詳細(xì)工藝特點如下：煤氣化裝置為了進一步降低運行成本，提高企業(yè)的競爭力，實現(xiàn)“三高”煤的氣化，山西陽煤豐喜集團、清華大學(xué)、北京達(dá)立科公司聯(lián)合開發(fā)出世界首臺水煤漿水冷壁氣化爐已于2011年8月22日一次性順利開車成功。該裝置大膽采用了國產(chǎn)高、低壓煤漿泵、高壓灰水泵，大大降低了投資成本；該裝置氣化爐的運行操作溫度可以達(dá)到1500°C或者更高，大大拓寬了氣化爐對煤種適應(yīng)性，降低原料成本；每年可節(jié)約耐火磚的更換費用300余萬元。它的順利開車，不僅提升了山西陽煤豐喜在化工行業(yè)的地位，而且為袁純清書記提出的“以煤為基、多元發(fā)展，實現(xiàn)煤炭本身的高效綠色利用”的宏偉目標(biāo)提供了強有力技術(shù)支撐。對推動我國煤氣化技術(shù)的發(fā)展和進步具有重要意義；它的順利開車，體現(xiàn)了胡錦濤總書記在十七大報告中提出的“提高自主創(chuàng)新能力，建設(shè)創(chuàng)新型國家”的戰(zhàn)略核心思想。

氣化裝置運行數(shù)據(jù)及主要設(shè)備一覽表如下：表1水煤漿水冷壁氣化運行數(shù)據(jù)表項目單位數(shù)據(jù)氨產(chǎn)量t/d350煤漿流量m3/h(t/d)27.39(500)煤漿濃度%58.01氧氣總流量Nm3/h12881中心氧流量Nm3/h2406氧煤比—470洗滌塔合成氣流量Nm3/h85976洗滌塔合成氣溫度°C210.2氣化爐壁溫°C140.7氣化爐液位%60.3氣化爐壓力MPa3.64洗滌塔壓力MPa3.56氣化爐壓差Kpa28.1氣化爐合成氣出口溫度C216.6氣化爐環(huán)腔溫度C194.2水冷壁管溫度C227頂盤管出口溫度C196.7主盤管出口溫度C248.5渣口盤管溫度C230.1水冷壁CO流量2m3/h3.2汽包外供蒸汽流量t/h1.370主盤管水流量m3/h275.4鍋爐水泵出口流量m3/h307汽包壓力MPa3.816鍋爐水泵出口壓力MPa4.2CO%40.4co.%22H2%37.71CH4ppm—O2%0.3

表2氣化裝置主要設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱臺數(shù)制造廠家備注1水煤漿耐火磚爐3大連金重兩開備2水冷壁氣化爐1大連金重31#棒磨機1洛陽礦山2#棒磨機1江陰亞特3#棒磨機1洛陽中信4出料槽攪拌機3浙江恒豐泰5低壓煤漿泵6上海大?。?）、沈陽冶金（2）6添加劑泵6重慶水泵7高壓煤漿泵3上海大隆8合成氣洗滌塔4永濟化機氣體凈化裝置脫硫脫碳采用低溫甲醇洗工藝，有利于脫除氣體中的多種雜質(zhì)，選擇性高，氣體凈化度高，溶劑吸收能力大，溶液循環(huán)量小，溶劑損失低、再生熱耗少，利用再生出的H2S副產(chǎn)高純度的硫磺；可同時脫除氣體中水份、使氣體得到干燥；溶劑不僅價廉易得，還具有好的熱穩(wěn)定性好和化學(xué)穩(wěn)定性，因此不易被粗煤氣中所含的有機物等組份所降解。采用國內(nèi)成熟的技術(shù)，節(jié)省了300萬元的專利費，全部選用國產(chǎn)化設(shè)備，大大節(jié)省了投資。表3脫硫脫碳主要設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱主要規(guī)格臺數(shù)主要材質(zhì)制造廠家備注1h2S吸收塔2400mmX39760mm109MnNiDR永濟化機2CO2吸收塔2800mmX63205mm109MnNiDR永濟化機3中壓閃蒸塔1400mmX22775mm109MnNiDR永濟化機4氣提/C02解析塔2600/3200mmX77270mm109MnNiDR永濟化機5熱再生塔（2000/2800mmX45685mm120R永濟化機6甲醇/水分餾塔1600mmX23023mm120R永濟化機

7尾氣洗滌塔2200/2400mmX16228mm1Q345R永濟化機表4脫硫脫碳出口主要運行數(shù)據(jù)表項目單位工藝參數(shù)備注%97.3CO%1.4C°2%0HS%0COS%0流量Kmol/h2370.66Nm3/h53136壓力MPa(G)3.1溫度°C32氣體精制及合成裝置采用湖南安淳公司自行研究開發(fā)成功的處國際先進水平醇烴化及氨合成技術(shù)。用烴化催化劑取代甲烷化催化劑，大部分CO、CO2轉(zhuǎn)化為物在常溫下可冷凝為液態(tài)的烴化，極少量轉(zhuǎn)化為甲烷，與雙甲精制工藝相比少耗33%H2，合成放空量減少28%,甲醇產(chǎn)量增加，合成氨產(chǎn)量增加2-3%。2500mm合成系統(tǒng)，運行壓力16.5MPa，甲烷控制16%。表5氨合成主要設(shè)備一覽表序號設(shè)備名稱主要參數(shù)數(shù)量（臺）備注1醇化塔DN2000X21592催化劑容積V=35.0m312烴化塔DN1800X21425催化劑容積V=31.3m313氨合成塔DN2500X26016催化劑容積V=68.5m314循環(huán)機（與醇烴化共用）2D20-17.15/204-229,Q=17.15m3/min5

表6.1醇烴化工藝系統(tǒng)運行參數(shù)項目單位工藝參數(shù)備注原料氣流量m3/h87753原料氣壓力Mpa16.4醇化塔壓差Mpa0.07烴化塔壓差Mpa0.11系統(tǒng)壓差Mpa0.18烴化氨冷溫度°C6醇化水冷器溫度°C24烴化水冷器溫度C24醇化塔爐溫C227烴化塔爐溫C226表6.2醇烴化工序氣體成分項目H(%)2N(%)2CO(%)CO(%)2CH(%)4微量醇化原料氣74.322.61.102.01.1%烴化原料氣74.024002.00.3%烴后原料氣74.024.5001.512ppm表7.1氨合成工藝系統(tǒng)運行參數(shù)項目單位工藝參數(shù)備注原料氣流量m3/h85919系統(tǒng)壓力Mpa16.4系統(tǒng)壓差Mpa0.9氨合成塔壓差Mpa0.45合成水冷器溫度C26合成氨冷器溫度C-6氨合成塔爐溫C475表7.2氨合成工序氣體成分

項目H(%)2N(%)2CH(%)4微量合成新鮮氣7424.51.512ppm合成進塔氣5925.515.5尿素裝置尿素裝置采用改進型二氧化碳汽提法工藝，用二氧化碳?xì)鈱卒@液進行汽提分解的氨和二氧化碳在合成壓力下冷凝，其冷凝熱用來副產(chǎn)蒸汽供二段分解和一段蒸發(fā)作加熱蒸汽用，并作為蒸汽噴射器的動力蒸汽以及提供系統(tǒng)保溫用，能源使用合理，消耗低；“三廢”達(dá)標(biāo)排放，而且實現(xiàn)了污水零排放，符合國家清潔生產(chǎn)的要求；設(shè)置了二氧化碳脫氫工序，使尿素裝置的尾氣中氫含量大大降低，從根本上消除了尿素裝置可能產(chǎn)生的爆炸危險，因而裝置安全性高；除少量的關(guān)鍵儀表及個別設(shè)備需要進口，工藝技術(shù)及其它設(shè)備均可國產(chǎn)化。4、項目建設(shè)及運行情況氨醇系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能改造項目于2009年5月土建動工，2010年7月份建成投運，并于2010年10月份順利通過72小時達(dá)產(chǎn)達(dá)標(biāo)考核驗收，目前生產(chǎn)運行穩(wěn)定，生產(chǎn)能力已達(dá)到45萬噸/年尿素和34萬噸/年氨醇的生產(chǎn)規(guī)模。項目總投資7.3億元。表8考核期間綜合氨平均日產(chǎn)量表序號名稱單位指標(biāo)實際備注1氨醇噸/日10201021.223萬噸/年3434.042尿素噸/日13441351.95萬噸/年4545.07備注：按年8000小時計。表9考核期間綜合氨平均消耗表序號名稱單位指標(biāo)實際備注1氣化煤噸/噸氨1.5（噸/氨醇）1.4958責(zé)任書指標(biāo)為1.452氣化煤噸/噸甲醇責(zé)任書指標(biāo)為1.63全電度/噸900856.674電宀氨度/噸尿150148責(zé)任書指標(biāo)為1435蒸汽噸/噸氨1.751.743責(zé)任書指標(biāo)為1.246蒸汽噸/噸尿1.017氧氣噸/噸氨1.241.23995、技術(shù)經(jīng)濟效果及效益氨醇系統(tǒng)優(yōu)化與節(jié)能改造項目投運后尿素的制造成本1588元/噸（2011年1-8月份平均），含稅完全成本1760元/噸（2011年1-