焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)合成氨、尿素項目關(guān)鍵問題分析

焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)合成氨、尿素項目關(guān)鍵問題分析

Summary:為合理利用焦?fàn)t煤氣，實現(xiàn)焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)合成氨、尿素項目實現(xiàn)安穩(wěn)長滿優(yōu)運行，通過分析項目中焦?fàn)t煤氣氣量及組分(特別是硫含量及雜質(zhì))，選擇壓縮機、轉(zhuǎn)化爐等主要設(shè)備，分析合成氨、尿素負荷的匹配，施工隊伍等關(guān)鍵問題對項目建設(shè)和生產(chǎn)的影響。提出了焦?fàn)t煤氣氣量及組分確定方法，壓縮機、轉(zhuǎn)化爐選型要求，合成氨、尿素負荷匹配設(shè)計以及施工單位選擇原則。應(yīng)充分估算焦?fàn)t氣量，搞清焦?fàn)t氣成分，以便確定合理生產(chǎn)規(guī)模和主要工藝，特別要考慮焦?fàn)t氣中雜質(zhì)對工藝系統(tǒng)的影響。應(yīng)選擇性能可靠穩(wěn)定的往復(fù)式焦?fàn)t氣壓縮機、凈化氣壓縮機、循環(huán)氣壓縮機和CO2壓縮機，保證生產(chǎn)安全穩(wěn)定連續(xù)運行。同時為避免對后期生產(chǎn)運行造成影響，需要積極地應(yīng)用各種節(jié)能凈化技術(shù)，以此提升煤氣凈化效果，有效減少有害物質(zhì)對環(huán)境和空氣的污染。Keys：焦?fàn)t煤氣；生產(chǎn)合成；氨、尿素項目；凈化工藝一、焦?fàn)t煤氣氣量以及組分確定煉焦過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性物質(zhì)，稱其為粗煤氣，經(jīng)過多重工藝處理，對其中存在的焦油、粗苯等物質(zhì)進行回收，最終凈化得到煤氣，這些煤氣除了可以進行發(fā)電，滿足人們?nèi)粘Ｉ顚γ簹獾男枨笾?，還就可以利用這些煤氣作為化工原料進行相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)。1.1煤氣氣量分析利用焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)、合成氨、尿素項目，在項目可行性研究階段就需要了解焦化廠剩余煤氣量，從而確定氨、尿素的生產(chǎn)合成能力，對項目建設(shè)的成本投入、經(jīng)濟效益進行合理預(yù)測。要結(jié)合焦化廠現(xiàn)階段發(fā)展的實際情況，分析焦化廠原料煤資源的質(zhì)量、焦炭產(chǎn)品的市場定位，在避免對焦炭生產(chǎn)質(zhì)量造成任何不良影響的前提下，對配煤進行優(yōu)化和改良，盡可能的提升配合煤揮發(fā)分，加強煤氣生產(chǎn)量。根據(jù)焦?fàn)t煤氣生產(chǎn)、合成氨、尿素項目建設(shè)規(guī)模了解到，不能將焦?fàn)t氣沒有應(yīng)用時產(chǎn)生的剩余煤氣量作為設(shè)計工作開展的重要依據(jù)。需要特別注重的焦化廠與尿素廠二者工作制度存在一定的差異性，焦化廠是一年365d每天都在運行生產(chǎn)的，但是尿素廠一年大約有330d處于生產(chǎn)運行狀態(tài)中，所以需要將焦化廠每天可以提供的煤氣量作為設(shè)計依據(jù)，只有這樣才能保證設(shè)計的規(guī)范性、嚴謹性。1.2焦?fàn)t氣組分確定煤氣量確定之后需要開展的工作就是確定焦?fàn)t氣的組分，從而了解在實際生產(chǎn)合成過程中是否需要進行補碳處理。除了需要進行焦?fàn)t氣組分確定，還需要明確焦?fàn)t氣中硫的含量，焦?fàn)t氣中存在一定量的有機硫。有機硫形態(tài)非常的復(fù)雜，特別是焦?fàn)t氣中存在的硫醚、噻吩，只有通過有針對性的脫硫方法才能將其去除，應(yīng)用傳統(tǒng)的粗脫硫方法，是很難將其有效去除的，目前工藝設(shè)計人員主要是應(yīng)用干法脫硫?qū)τ袡C硫進行去除。干法脫硫流程設(shè)計、催化劑選擇方面，不僅需要滿足脫硫處理工作開展的需求，同時還需要考慮到焦?fàn)t氣中氧氣的含量，以及氧氣的燃燒反應(yīng)，為后續(xù)轉(zhuǎn)化爐設(shè)計工作開展做好鋪墊。設(shè)計人員不能將焦化廠輸送的煤氣量與煤氣組分作為轉(zhuǎn)化爐設(shè)計的依據(jù)，這樣會導(dǎo)致設(shè)計與生產(chǎn)合成實際需求存在差異。二、主要設(shè)備選擇2.1動設(shè)備的選擇分析動設(shè)備在化工企業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著非常重要地位，如果動設(shè)備發(fā)生不良問題，化工廠整個生產(chǎn)系統(tǒng)都會被迫停止，工作人員對壓縮機類型選擇必須要給予高度重視。應(yīng)用焦?fàn)t煤氣進行氨、尿素生產(chǎn)合成項目中，關(guān)鍵動設(shè)備主要包含：焦?fàn)t氣壓縮機、氫氣氮氣壓縮機、二氧化碳壓縮機等等，只有對工藝介質(zhì)特性以及工藝生產(chǎn)需求進行深入了解，才能有針對性、有目的性的進行設(shè)備選型工作開展。壓縮機可以概括往復(fù)式壓縮機與離心式壓縮機，其中往復(fù)式壓縮機單臺運行能力并不是很強，對于氣體的輸送存在脈動，壓縮機占據(jù)的空間較大，但是對氣體中苯、油等雜質(zhì)含量并沒有較為苛刻的要求，這種類型的壓縮機非常適合高壓。偏心式壓縮機單臺運行性能較強，氣體輸送過程中也不會出現(xiàn)脈動情況，壓縮機設(shè)備占據(jù)空間較小，但是對氣體的潔凈程度有著一定要求，這種類型壓縮機市場價格要比往復(fù)式壓縮機市場價格高很多。如果生產(chǎn)規(guī)模較小，氣體潔凈程度并不是很高，在氣體壓縮過程中都會選用往復(fù)式壓縮機，并且配置了備用壓縮機。如果生產(chǎn)規(guī)模較大、氣體潔凈程度較高那么應(yīng)用偏心式壓縮機更為合理，一般情況下應(yīng)用偏心式壓縮機不會進行備用機組配置。2.2甲烷轉(zhuǎn)化爐富氧催化轉(zhuǎn)化單元是將焦?fàn)t煤氣中甲烷轉(zhuǎn)化成H2、CO合成氣，是焦?fàn)t氣生產(chǎn)合成氨的核心裝置，該裝置中的關(guān)鍵設(shè)備有轉(zhuǎn)化爐、廢鍋、燒嘴、加熱爐，其中轉(zhuǎn)化爐與燒嘴的匹配性是整個轉(zhuǎn)化裝置的重中之重，在整個工藝設(shè)備的設(shè)計中要綜合考慮如下因素：轉(zhuǎn)化爐上部燃燒空間的高度、催化劑的裝填量、轉(zhuǎn)化爐上部熱偶的測點位置及使用材質(zhì)；耐火材料）的質(zhì)量及筑路爐的施工精度；燒嘴端部流體流速及轉(zhuǎn)化爐上部空間的溫度場、速度場分布要否與轉(zhuǎn)化爐上部燃燒空間相匹配；轉(zhuǎn)化爐夾套、燒嘴的冷卻方式。三、焦?fàn)t煤氣凈化工藝3.1焦?fàn)t煤氣濕法凈化工藝3.1.1低溫甲醇法甲醇擁有很多優(yōu)點，比如是極性溶劑，有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)、不會腐蝕設(shè)備，另外甲醇還能夠較好地溶解H2S、CO2等酸性氣體，并且溫度越低溶解能力越大。但是不容易溶解H2、N2、CO、CH4和NO等氣體，所以甲醇有很好的選擇性。3.1.2聚乙二醇二甲醚法聚乙二醇二甲醚CH3(OCH2CH2)nCH3(n=3～9)，是一種性能非常好的溶劑，在物理溶劑中表現(xiàn)得最突出，同時也應(yīng)用在天然氣的凈化處理中，所以用途廣泛。聚乙二醇二甲醚溶劑不易溶解H2、N2、CO、CH4，但是極易溶解COS、NH3等雜質(zhì)氣體，尤其是能夠溶解有機硫及較高碳數(shù)的烴類如CH3SH、CS2、C6H6、SO2等。3.1.3烷基醇胺法烷基醇胺包括一乙醇胺、二乙醇胺、甲基二乙醇胺、二甘醇胺、二異丙醇胺等，常壓條件下也可選擇性地溶解H2、N2、CO、CH4和部分CO2，從而分離這些氣體。醇胺液與煤氣逆流接觸，煤氣中的H2S、CO2等酸性氣體被吸收，而后通過加熱醇胺液中吸收的酸性氣體脫除，解析后的醇胺液還可以再生利用，降低了成本。3.2焦?fàn)t煤氣干法凈化工藝3.2.1氧化鐵法氧化鐵脫硫劑以赤泥或人工合成氧化鐵添加助劑制備而成，其主要脫除較高濃度的H2S氣體，氧化鐵脫除H2S的性能優(yōu)異，另外還可以脫除部分有機硫(如羰基硫、二硫化碳、硫醇等)和部分氮氧化物。氧化鐵法具有成本低、反應(yīng)高效、阻力小、適用性廣泛、操作方便等優(yōu)點。3.2.2氧化鋅法在中溫條件下，氧化鋅能夠脫除煤氣中的部分硫化氫及小分子硫化物，最優(yōu)條件下能將煤氣中的硫含量降至0．1ppm，但是像噻吩、甲硫醚等這種復(fù)雜的含硫化合物是不能被脫除的。另外，中溫條件下氧化鋅的脫硫反應(yīng)平衡常數(shù)非常大，因此化學(xué)反應(yīng)幾乎不可逆，這也有利于脫硫。氧化鋅脫硫劑通常需要添加助劑來達到更好的效果，常添加助劑如鎂、鐵、銅、鎳、錳等金屬的氧化物，并加一些黏結(jié)劑如礬土等共同制備而成。在180～400℃條件下，氧化鋅脫硫劑具有選擇性較高、脫硫活性較好、效率高、強度大等優(yōu)異性能。結(jié)語在我國焦化廠焦?fàn)t煤氣凈化工藝運用的過程中，技術(shù)人員為了有效地減少煤氣凈化過程中有害氣體對周邊環(huán)境的污染，避免對后期生產(chǎn)運行造成影響，就需要積極地應(yīng)用各種節(jié)能凈化技術(shù)，以此提升煤氣凈化效果，有效地減少有害物質(zhì)對環(huán)境和空氣