某化肥厂合成氨能量系统优化改造可行性研究报告

化工有限公司合成氨能量系统优化改造可行性研究报告工设计院有限公司工程咨询资格证号工咨甲二九年十一月目录1总论111概述112研究结论102改造规模及方案1221改造方案符合国家政策1222改造方案133工艺技术方案1531合成氨生产工艺概况1532企业目前生产概况1833本项目综合节能技术改造方案2334装置改造前后比较3635自控技术方案374原料、辅助材料及动力供应425建厂条件及厂址方案4251建厂条件4252厂址方案456总图运输、储运、土建4661总图运输4662储运4763厂区外管网4864土建487公用工程方案和辅助生产设施4971给排水4972供电及电信5173辅助设施方案548节能、节水5581节能5582节水589消防5891设计依据及标准规范5892设计原则5893消防措施5910环境保护61101厂址与环境现状61102执行的环境质量标准和排放标准61103本工程新增主要污染源、污染物及治理措施63104环境影响分析64106环保管理与监测机构6611劳动保护与安全卫生66111编制依据66112项目生产过程中职业危害因素的分析67113职业安全卫生防护的措施8212组织机构与人力资源配置86121工厂体制及组织机构的设置86122生产班制和定员86123人员的来源和培训8613项目实施计划87131建设周期的规划87132实施进度规划8714投资估算和资金筹措88141投资估算88142资金筹措9015财务评价90151财务评价基础数据与参数选取90152生产成本和费用估算91153销售收入和利润估算91155不确定性分析93156财务评价结论9316结论94161结论94162建议9517项目招标方案95171概述95172发包方式96173招标组织形式96174招标方式比选97175本项目拟采用的招标方式说明981总论11概述111项目名称、建设单位名称、企业性质及法人项目名称合成氨能量系统优化改造建设单位化工有限公司企业性质有限责任单位地址景县龙华镇法人代表112可行性报告编制的依据和原则1121编制依据1中石化协产发（2006）76号化工投资项目可行性研究报告编制办法、投资项目可行性研究指南、建设项目经济评价方法与参数（第三版）。2省石油化工设计院有限公司与化工有限公司签订的合成氨能量系统优化改造可行性研究报告编制合同书。3由化工有限公司提供的项目有关基础资料。1122编制原则1项目建设必须符合国家产业政策和发展方向。严格贯彻执行国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要和国家发展和改革委员会关于印发“十一五”十大重点节能工程实施意见的通知精神及国家标准、规范、政策。2走新型工业化发展道路，大力推进节能降耗，以技术创新为动力，以项目实施为基础，实现“十一五”期间单位产品综合能耗大幅下降、废弃物减排的目标；3考虑化工有限公司的实际情况和建设要求，工艺技术来源立足于企业拥有的稳妥可靠的技术，并采用技术先进可靠、高效节能的成熟技术，力求做到节能技术先进、设备配置先进可靠、不影响原装置的稳定操作、产品质量符合有关标准。在确保处理效果的前提下，尽量减少占地、降低运行费用和一次性投资；4项目建设与生产同时进行，尽量做到不影响正常生产。充分利用现有的生产设备、公用工程、辅助工程、生活福利设施和人员的有利条件，节约投资，加快建设进度；5严格执行环境保护、消防、安全工业卫生法规，落实“三废”处理和安全卫生措施，使项目实施后，各项指标符合国家和企业安全卫生要求，企业在获得经济效益的同时，产生良好的社会效益。注重采取环境保护措施，努力避免产生新的污染源。执行化工建设项目环境保护设计规范，注重采取环境保护措施，环保工程与工艺装置同步设计、同步施工和同步投产；6厂区总体规划布局、车间的平面布置及生产配套设施，执行危险化学品安全管理条例（国务院令第344号）、安全生产许可证条例（国务院令第397号）的有关规定和要求。7项目建设必须符合企业的整体发展规划。充分利用公司现有生产装置、公用工程、辅助工程、生活福利设施和人员的有利条件，节约投资，加快建设进度。在满足生产工艺要求的前提下，严格控制辅助设施的建设规模。8根据地方和行业基价表，结合企业的实际情况，实事求是地编制工程投资估算。113项目提出的背景、必要性1131企业概况化工有限公司原名为景县化肥厂，始建于1975年，2004年改制后更名为化工有限公司；座落于景县龙华镇，占地180000M2,其中建筑面积42000M2。现有工程技术人员75人，拥有资产总值58亿元。该厂现有合成氨装置生产能力26万吨/年，两套生产能力共计35万吨/年尿素装置及其配套的公用工程及辅助工程，企业产品“素雪”牌尿素被省技术监督局认定为“质量信得过产品”，畅销、安徽、江苏、河南、四川、内蒙、东北三省及京津等十几个省区。景化公司作为国家“千家企业节能行动”的单位成员，全面树立和落实以人为本、全面协调可持续的科学发展观，坚持把节能降耗放在首位，按照“减量化、再利用、资源化”的原则，从能源的回收再利用着手，提高资源综合利用水平，大力发展循环经济，实现“资源消耗低，环境污染少”的目标，以提高资源利用效率为核心，从技术、管理等方面采取综合措施，加快推行节约型企业建设，促进了企业的可持续和谐发展。1132项目提出的背景、投资必要性和意义1项目提出的背景1可持续发展的战略要求我国是一个人均资源拥有量很少的国家，能源利用率低的问题已严重阻碍了我国经济的发展和企业效益的提高。资源与环境问题、人口问题已被国际社会公认是影响21世纪可持续发展的三大关键问题。新中国成立后特别是改革开放以来，我国经济社会发展取得了举世瞩目的巨大成就，但是，我们在资源和环境方面也付出了巨大代价。经济增长方式粗放，资源消耗高，浪费较大，污染严重，能源紧缺与环境污染已成为制约我国经济与社会进一步发展及人民生活与健康水平进一步提高的重大因素。党的十六届五中全会提出“要加快建设资源节约型、环境友好型社会，大力发展循环经济，加大环境保护力度，切实保护好自然生态，认真解决影响经济社会发展特别是严重危害人体健康的突出的环境问题，在全社会形成资源节约的增长方式和健康文明的消费模式”。因此，企业必须转变经济增长方式，大力推行节能降耗。我国历来的能源消耗结构中，工业生产部门始终是能源消费的大户，约占全国能耗量的70左右，而先进工业国家美国只占275左右；日本50左右；德国、英国、法国都在35以下。其原因是我国工业生产工艺落后，规模较小，能源综合利用差；设备陈旧，热效率低；自动化水平低；节能意识不强，管理工作不完善；技术改造资金不足的制约等。虽经几个五年国民经济规划建设期的努力，能源利用率从26提高到33，相对地说，进步不少。但同美国50以上、日本57以上相比较，我们与他们的差距还很大。根据有关单位研究，按单位产品能耗和终端用能设备能耗与国际先进水平比较，目前我国的节能潜力约为3亿吨标准煤。2行业发展的需要合成氨工业是一项基础化学工业，在化学工业中占有很重要的地位。中国合成氨生产企业中小型居多，生产规模小，能耗与成本高，部分企业能耗高出世界先进水平近一倍。中国现已是世界上最大的化肥生产和消费大国，2007年合成氨产量已超过5000万吨。我国的合成氨工业能耗高、节能潜力大，采取有效的技术措施能够获得较好收益。目前平均吨氨能耗在1700千克标准煤左右，而世界先进水平这一指标只有约1570千克。2006年全国合成氨节能改造项目技术交流会在北京召开，明确了“十一五”期间合成氨节能工程在降耗、环保等方面要达到的具体目标。会议根据“十一五”期间合成氨能量优化节能工程实施方案规划，到2010年，合成氨行业节能目标是单位能耗由目前的1700千克标煤/吨下降到1570千克标煤/吨；能源利用效率由目前的420提高到455；实现节能570万585万吨标煤，减少排放二氧化碳1377万1413万吨。3企业发展的需要2008年通过对合成氨、尿素生产装置的工艺过程分析发现，景化公司发展面临着一个极不合理的现象合成氨生产过程中一方面在采用燃煤锅炉向装置供热，一方面在采用大量冷却水冷却物料，将余热废热带到环境中，不仅浪费了能源，也增加了公司的生产成本，不利于市场竞争和经济效益的增长。4企业的社会责任节能减排、保护环境是全社会的共同责任，也是企业生存发展的需要，更是企业重要的社会责任。作为全国节能“千家”重点企业，为贯彻落实国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要，实现单位GDP能耗降低20左右的约束性目标肩负重要责任，景化公司已与省人民政府签署了“十一五”节能目标。必须大力实施节能技术改造，加大投入，用先进适用技术改造或新建节能装置，降低能源消耗，确保“十一五”期间实现万元工业总产值能耗降低20的目标目前节能减排是中国经济生活中的一个重点，胡锦涛同志在十七大报告中提出，要坚持节约资源和保护环境的基本国策，建设资源节约型、环境友好型社会。化工有限公司的领导层深深意识到了节能减排的经济效应和社会责任，始终把这项工作作为重点来抓。公司将通过加大技术改造、加强生产管理、加大环保投入、加强节能宣传教育等措施推进节能减排目标的落实，在实现经济效益的同时，实现人与环境的和谐发展，将公司建设成安全型、节约型、环保型的绿色化工企业。2项目投资必要性和意义化工有限公司是生产合成氨、尿素的企业，基础原料为煤，电力消耗也较高，属高能耗企业，因此在节能减排方面面临着一定的压力，但是也存在着较大的节能潜力和空间。公司一直对节能与环保工作比较重视，先后投资了7500余万元建设了1三气锅炉、全厂放空气回收；尿素解吸废液及甲醇残液回收的综合利用工程；水处理系统改造工程，全厂稀氨水、工艺冷凝液、排污油水回收改造；年产12万吨氨醇醇烃化替代铜洗精制原料气工程；电器节能综合改造；新建每小时废水80M3末端全厂污水处理站等节能、环保系统。为了达到能源节约、循环、综合利用，本着源头治理、综合回收利用，公司决定对生产系统进行一系列节能技术改造，并采用成熟的高新处理技术建设合成氨节能技术改造项目，以达到节能降耗、减少污染物排放的目的。该项目的实施必将产生较好的经济效益和显著的社会效益、环境效益。此次改造主要通过下列方式进行回收造气合成工段的吹风气、合成放空提氢尾气、氨槽驰放气，以及造气炉渣、煤粉、煤泥，通过“三废”混燃炉燃烧来产蒸汽；采用膜提氢工程回收合成放空气中的氢，降低氨合成压力，节约动力消耗，增加合成氨产量；采用无动力氨回收技术，将合成氨槽驰放气中的氨直接回收为99的气氨，减少了将氨水蒸浓变为氨的蒸气消耗，节约了蒸气，节约了原料煤。最终达到合成氨系统不需要外补蒸汽，实现向尿素、精甲醇外送蒸汽的目的，年节约标煤34860吨。114关键技术（1）拟采用正大热能研究所的专利技术，合成氨造气三废流化混燃炉，简称三废炉；专利号ZL012158496，回收造气吹风气，合成放空提氢尾气及氨槽驰放气，回收造气炉渣、煤粉、煤泥生产蒸气。选用中国科学院理化研究所的专利技术，驰放气无动力氨回收装置专利号ZL200520012139、4，将氨槽驰放气中的氨直接回收为99的气氨；传统的回收工艺是用脱盐水吸收变为氨水，然后在用蒸气加热氨水将其分解解析为氨，用于生产尿素；即节约了蒸气，节约了能源，还可以减少对环境的污染。采用天帮膜技术国家工程研究中心有限公司的合成氨放空气中氢回收技术，回收合成氨驰放气中的氢气，在不增加原料煤消耗的情况下，增加合成氨产量。115经济效益和社会效益本工程采取的造气吹风气、合成放空提氢尾气、氨槽驰放气潜热回收及造气炉渣、煤粉、煤泥回收燃烧改造，膜提氢回收改造，无动力氨回收改造的合成氨节能项目建设。改造后节约造气用原煤7512吨/年，新增蒸汽产量及节约蒸汽235514吨/年，节电600万KWH/年，折算节标煤共计34860吨/年，节能效益明显。本工程采取的造气吹风气、合成放空提氢尾气、氨槽驰放气潜热回收及造气炉渣、煤粉、煤泥回收燃烧改造，膜提氢回收改造，无动力氨回收改造的合成氨节能项目建设。改造后节约造气用原煤7512吨/年，新增蒸汽产量及节约蒸汽235514吨/年，折算节标煤共计32760吨/年，相当于可减排CO281900吨/年,SO254054吨/年,烟尘3145吨/年。该项目建成后，景化公司合成氨单位综合能耗将达到16051KG标准煤/吨。达到氮肥行业清洁生产标准（HJ/T1882006）的二级标准（国内氮肥清洁生产先进水平16405KG标准煤/吨）。实施该项目需投入总资金3021万元。该项目建成投产后年均节约成本1178万元，年均上缴国家增值税及附加249万元，年均新增利润总额953万元，年均新增所得税238万元，年均税后利润715万元，投产后4年内可回收全部投资。投资利润率为306，投资利税率为386，投资内部收益率税前为379，税后为295，生产能力利用率为324。综上所述，景化公司以技术创新为动力，以项目实施为基础，利用先进的技术成果对合成氨系统进行节能改造，将为企业创造良好的经济效益，符合公司和社会的发展要求，对增强企业核心竞争力，提高经济效益有着积极的意义，同时可从源头上削减二氧化硫和烟尘的排放，改善周边环境，环保效益明显，因此项目的实施是必要的和必需的。116可行性研究报告研究范围1项目建设的意义和必要性；2改造规模及方案；3工艺技术方案和设备选择；4原料、辅助材料及动力的供应；5建厂条件及厂址方案项目的环境保护、劳动安全和卫生评估；6总图运输、储运、土建；7公用工程方案和辅助生产设施；8节能计算；9消防；10环境保护及治理措施；11劳动安全和安全卫生；12组织机构与人力资源配置；13项目实施计划；14投资估算及资金筹措；15财务评价；16结论；17项目招标方案。12研究结论通过各方面分析，本可行性研究报告认为1本项目的建设符合国家产业政策、节能政策和国家“十一五”发展规划。2项目建设单位具备良好的基础条件和外部环境，本项目可依托公司现有资源，结合生产现状，进行节能改造。3本项目拟采用的节能技术先进适用、成熟可靠、经济合理。4本工程充分回收利用现有造气炉渣、吹风气及合成驰放气，利用现有资源，有运行成本低的特点，工程实施后能提高工厂原材料和能量利用率。5由财务评价指标看出本项目财务内部收益率高于基准收益率，投资回收期短，有较好的盈利能力和较强的抗风险能力，符合公司发展要求，对增强企业核心竞争力，提高经济效益有着积极的意义。因此，项目的实施是必要的和必需的。附主要技术经济指标表11。表11经济评价指标表序号项目名称单位数量备注一生产规模（节标煤）T/A34860二生产方案1节造气原料煤T/A75122节电万KWH/年6003增产蒸汽T/A2184254减少装置消耗蒸气T/A17089三年操作日天350四改造后节约能耗总量吨标煤/年34860五项目投入总资金万元30211项目报批总投资万元30212建设投资万元30213建设期贷款利息万元04流动资金万元0六年均利润总额万元七年均税金万元八投资利润率九投资利税率十全投资回收期I税前II税后年年含建设期十一全投资内部收益率I税前税后十二全投资净现值I税前II税后万元万元IC12十三生产能力利用率（BEP）2改造规模及方案21改造方案符合国家政策开展资源综合利用，是我国一项重大的技术经济政策，也是国民经济和社会发展中一项长远的战略方针，对于节约资源，改善环境，提高经济效益，促进经济增长方式由粗放型向集约型转变，实现资源优化配置和可持续发展都具有重要的意义。中国是世界上最大的化肥生产和消费国，其中合成氨的生产一直是化工产业的耗能大户，在国内化工行业的五大高耗能产业中，合成氨耗能占总量的40，单位能耗比国际先进水平高312，因此，该产业节能的潜力非常大。中国节能技术政策大纲（2005年修订本）中提出2010年，全国吨合成氨能耗由2000年的1699KG标准煤降为1570KG标准煤，2020年降为1455KG标准煤。“大纲”还要求推广新型J99、JR、NC节能型氨合成系统及A301、ZA5低温低压氨合成催化剂，提高氨净值，降低合成氨生产过程的压力；推广全渣循环流化床锅炉；推广合成氨蒸汽自给和“两水”（冷却水、污水）闭路循环技术。2005年，国家发改委颁布的国家节能中长期规划，已将合成氨列为节能降耗的重点领域和重点工程。规划指出要在重点耗能行业推行能量系统优化，即通过系统优化设计、技术改造和改善管理，实现能源系统效率达到同行业最高或接近世界先进水平。根据规划要求，未来15年，国家一方面将加快推进以洁净煤或天然气替代石油合成氨的工业改造，以节约宝贵的石油资源，另一方面，将大力推动节能降耗技术的开发和推广应用，到2010年，合成氨行业节能目标是能源利用效率由目前的42提高到455，实现节能570585万吨标煤，减少排放二氧化碳1377万吨1413万吨。因此，进一步加快合成氨装置的节能改造已成为众多化肥生产企业节能降耗的必经之路。“十一五”期间，国家重点推出十大节能工程，其中涉及石油和化工行业的主要有“余热余压利用工程”、“节约和替代石油工程”、“电机系统节能工程”和“能量系统优化（系统节能）工程”四项。目前，国家发展改革委已启动十大重点节能工程，并对实施工作进行具体部署。通过实施十大重点节能工程，“十一五”期间将实现节约24亿吨标准煤的节能目标。综上所述，化工有限公司拟实施的“合成氨能量系统优化改造项目”符合国家节能政策和节能规划要求。22改造方案本项目拟采用的改造方案主要有1新上一套“三废”流化混燃锅炉装置，回收造气吹风气、合成放空提氢尾气、合成氨槽驰放气，以及造气炉渣、煤粉、煤泥，年可副产382MPA450蒸汽218425吨。2新上一套处理气量为2100M3膜提氢装置，每年可回收8598240M3氢气。在不增加原煤消耗的情况下，年可多产合成氨4350吨，年可节约原料煤6342吨；因采膜提氢技术，氨合成压力下降20MPA，可使压缩机吨氨醇节电50KWH，本项目全年可节电600万KWH。3新上一套处理氨槽驰放气量为2300M3的无动力氨回收装置，每年可多回收合成氨835吨，年节煤1170吨，年可节省因解吸氨水所消耗10MPA180的蒸汽17089吨。3工艺技术方案31合成氨生产工艺概况目前世界合成氨产量以中国、苏联、美国、印度等国最高，约占世界总产量的一半以上。合成氨主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤等，因以天然气为原料的合成氨装置投资低、能耗低、成本低的缘故,世界大多数合成氨装置是以天然气为原料，但是自从石油涨价后，由煤制氨路线又重新受到重视，而且从世界燃料储量来看，煤的储量约为石油、天然气总和的10倍。我国合成氨工业经过40多年的发展，产量已跃居世界第1位，现已掌握了以焦炭、无烟煤、褐煤、焦炉气、天然气及油田伴生气和液态烃等气固液多种原料生产合成氨的技术，形成了我国特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小规模并存的合成氨生产格局。311装置现状我国合成氨装置是大、中、小规模并存的格局，总生产能力为4260万T/A。大型合成氨装置有30套，设计能力为900万T/A，实际生产能力为1000万T/A；中型合成氨装置有55套，生产能力为460万T/A；小型合成氨装置有700多套，生产能力为2800万T/A。目前我国已投产的大型合成氨装置有30套，设计总能力为900万T/A，实际生产能力为1000万T/A，约占我国合成氨总生产能力的23。除上海吴泾化工厂为国产化装置外，其余均系国外引进，荟萃了当今世界上主要的合成氨工艺技术，如以天然气和石脑油为原料的凯洛格传统工艺（9套）、凯洛格TEC工艺（2套）、托普索工艺（3套）、节能型的AMV工艺（2套）和布朗工艺（4套）；以渣油为原料的德士古渣油气化工艺（4套）和谢尔气化工艺（3套）；以煤为原料的鲁奇粉煤气化工工艺（1套）和德士古水煤浆气化工艺（1套）。我国大型合成氨装置所用原料天然气（油田气）占50，渣油和石脑油占43，煤占7，其下游产品除1套装置生产硝酸磷肥外，其余均生产联碱。70年代引进的大型合成氨装置均进行了技术改造，生产能力提高了1522，合成氨吨综合能耗由4187GJ降到3349GJ，有的以石油为原料的合成氨装置（如安庆、金陵、广石化）用炼油厂干气顶替一部分石脑油（每年大约5万T）。我国中型合成氨装置有55套，生产能力为460万T/A；约占我国合成氨总生产能力的11，下游产品主要是联碱和硝酸铵，其中以煤、焦为原料的装置有34套，占中型合成氨装置的62；以渣油为原料的装置有9套，占中型合成氨装置的16；，以气为原料的装置有12套，占中型合成氨装置的22；我国小型合成氨装置有700多套，生产能力为2800万T/A，约占我国合成氨总生产能力的66，原设计下游产品主要是碳酸氢铵，现有一百多套的装置经改造生产联碱、三十多套的装置经改造生产联醇。原料以煤、焦为主，其中以煤、焦为原料的占96，以气为原料的占4。312生产技术水平我国以煤为原料大型合成氨装置1套采用鲁奇粉煤气化工工艺，1套采用德士古水煤浆气化工艺，以煤、焦为原料中小型合成氨装置大多采用固定床常压气化传统工艺，现平均吨能耗为6874GJ。现在国内普遍认为德士古水煤浆气化技术成熟，适用煤种较宽，气化压力高，能耗低，安全可靠，三废处理简单，投资相对其它煤工艺节省。水煤浆加压气化的引进、消化和改造，解决了用煤造气的技术难题，使我国的煤制氨技术提高到国际先进水平。虽然德士古水煤浆气化理论上适合于很宽范围的煤种，但国内生产经验是原料煤要满足热值高（大于209KJ/G）、灰熔点低（T3小于1350）、灰分少等要求。我国以渣油为原料的合成氨合成工艺很不平衡，以渣油为原料的大型合成氨装置中，4套采用德士古渣油气化工艺，3套采用谢尔气化工艺，平均吨能耗为4566GJ，最低为4082GJ。大多数以渣油为原料的中型合成氨装置采用60年代比较流行的通用设计工艺，采用30MPA部分氧化法加压气化、无毒脱碳、ADA脱硫、32MPA3套管合成技术，吨能耗在65GJ左右，进行改造的装置的吨能耗在56GJ左右。我国以天然气、轻油为原料的合成氨装置主要是大型合成氨装置，目前已建成的大型合成氨装置中，以天然气为原料的有14套，以石脑油为原料的有6套，采用了凯洛格传统工艺、凯洛格TEC工艺、丹麦托普索工艺、节能型的AMV工艺和美国布朗工艺。以天然气为原料（传统工艺）的平均吨能耗为3666GJ，最低为3284GJ；以天然气为原料（节能型工艺）的平均吨能耗为3412GJ，最低为3105GJ；以石脑油为原料的平均吨能耗为3868GJ，最低为3701GJ。合成氨成本中能源费用占较大比重约占65，合成氨生产装置的技术改造重点放在采用低能耗工艺、充分回收及合理利用能量，节能和降耗。主要方向是研制性能更好的催化剂、降低氨合成压力、开发新的原料气净化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位热能等,与其它产品联合生产。32企业目前生产概况化工有限公司生产装置总能力为20万吨合成氨/年、6万吨甲醇/年、35万吨尿素/年，本次改造主要涉及合成氨生产装置的节能改造。321工艺流程简述现有合成氨装置以无烟块煤为原料，采用固定层间歇式气化技术生产半水煤气，碱液脱硫，08MPA中低低温变换，17MPA碳丙脱碳及17MPA变压吸附脱碳，13MPA联醇，13MPA醋酸铜氨液洗涤净化及13MPA醇烃化原料气精制原料气，314MPA氨合成，水溶液全循环法生产尿素。采用固体块煤为原料，以空气和水蒸汽为气化剂，在高温条件下，通过固定床层间歇式气化法生产出半水煤气（半水煤气的主要成分详见表31）。经罗茨风机加压后送入脱硫系统，通过碱液脱除H2S，脱除H2S后的气体送入压缩机一段，经压缩至08MPA后送到变换工序。在催化剂和水蒸汽作用下，CO变换为H2和CO2。变换后的气体经压缩至17MPA后送到脱碳工序脱除CO2，脱除CO2后的净化气经压缩至130MPA后送到联醇工序。在催化剂的作用下，未完全脱除的CO和CO2与H2反应生成甲醇，未反应的气体送到精炼或醇烃化工序，在醋酸铜氨液的洗涤吸收多余的杂质或经催化剂反应后，纯净的H2、N2经压缩至314MPA后送到合成工序，在催化剂的作用下，H2、N2合成为NH3，经冷却分离后的液氨送到液氨贮槽贮存。液氨贮槽贮存的液氨送到尿素工序，与脱碳解析出的CO2气分别经压缩到220MPA后送到尿素合成塔进行反应生成尿素。表31半水煤气成分名称COCO2H2N2CH4O2H2SG/M3吹风气60144571324510半水煤气28790402192250315322现有主要设备3221现有合成氨装置主要设备现有合成氨装置主要设备详见表32。表32现有合成氨装置主要设备序号设备名称规格型号单位数量备注1煤气发生炉2610台222半水煤气脱硫塔500027800台23氢氮压缩机6M25185/314D台34M1673/314B台66M50305/314C台34中变炉3400、3800、4200台各1共3台5低变炉3400、3800、4200台各1共3台6脱碳塔3000、3800台各1共2台7变压吸附塔2400台368铜洗塔800、1000台各1共2台9氨合成塔1000、1200、1400台各1共3台10烃化塔1000台13222现有甲醇装置主要设备现有甲醇装置主要设备详见表33。表33现有甲醇装置主要设备序号设备名称规格型号单位数量备注1甲醇合成塔1200H18470台12甲醇合成塔1200H19700台23醇分10008675台14醇分10008360台25循环机DZW384/285315台46油分10008360台17油分10008130台台1000836018油分8056025台29循环机DZ6/134149Q13M3/MIN台610循环机JBD166/280314Q33M3/MIN台311洗醇塔10009918台112醇化水冷器12007210台33223现有尿素装置主要设备现有尿素装置主要设备详见表34。表34现有尿素装置主要设备序号设备名称规格型号单位数量备注1200H22654V24M3台21尿素合成塔1400H29532V44M3台12预精馏塔1400H29532台23一吸塔1200/1600H11045台24二分塔1200H99552台25一分加热器F550M2台26氨预热器F34M2台27二循一冷凝器1100H8975F350M2台28二循二冷凝器800H8475F125M2台29氨冷凝器ACD800L7226F220M2台210氨冷凝器B1300L7876F580M2台211惰洗器800/110H7894F69M2台212一吸冷却器AB800H7050F156M2台213一段蒸发器2000/700F上部33M2F下部130M2台114二段蒸发器1600/400H5930F12M2台115解吸塔800H10225台24M2090/210B台216CO2压缩机4M1666/220台317一段蒸发器2000/700H9900台1F上33M2F下130M218二段蒸发器1600/400H5930F12M2台119一段蒸发冷凝器800H5940F216M2台220液氨泵3YA820/22台621一甲泵3J1A412/22台622二甲泵3J2A18455/25台623熔融泵RB6540250台4323已有的节能设施1造气系统建有热管式废热锅炉6台，50T/H三气锅炉1台（回收造气吹风气、氨槽弛放气等）；造气炉夹套自产的蒸汽20T/H左右。2变换系统建有热水网络回收系统一套，利用变换系统的反应热加热脱盐水，将水温提高到80送入蒸汽锅炉，节约了烟煤消耗。3精炼系统利用尿素一吸冷却器热水加热铜液，节约蒸汽3T/H。4氨合成系统建有三台废热锅炉，回收氨合成的反应热产蒸汽19T/H；5尿素系统综合利用高低压膨胀蒸汽。高压膨胀蒸汽送尿素解吸系统，低压膨胀蒸汽作为系统管道的保温蒸汽，节约蒸汽45T/H。尿素系统的冷凝水（95100）全部回收到锅炉供水，节约了烟煤消耗。324现有生产装置在节能方面存在的主要问题1公司现有部分造气吹风气、合成放空提氢尾气及氨槽驰放气的潜热没有回收，造成能源浪费。2现有的一台“三废”流化混燃锅炉只能吃掉50的炉渣、煤粉、煤泥，使该部分能源没有得到充分利用，造成能源浪费。3现有一套膜提氢装置，因该装置建设较早、能力偏小，已不适应现有生产能力，造成部分合成放空气中的氢不能回收利用。4合成弛放气有效成份高，氨回收工艺落后，回收不彻底，回收的氨水需经蒸汽加热分解解析后才能用于尿素生产。浪费蒸气、浪费能源。随着国家对环保的要求越来越高，提高资源的循环利用率关系到企业的可持续发展，公司原有合成氨装置及尿素装置已经不能满足新形式下节能减排的要求。因此本项目拟对现有生产装置进行综合节能改造，降低装置能耗，使装置充分发挥生产能力。33本项目综合节能技术改造方案化工有限公司拟采用“三废”流化混燃锅炉回收造气吹风气、合成放空提氢尾气、氨槽驰放气及造气炉渣、煤粉、煤泥；采用膜提氢技术回收合成放空气中的氢气；采用无动力氨回收技术将氨槽驰放气中的氨以气氨形式回收用于尿素生产等改造措施进行合成氨节能改造的项目建设。331三废流化混燃锅炉新建一套8500三废流化混燃炉，并配备一套余热锅炉装置，回收造气吹风气、驰放气及造气炉渣、煤粉、煤泥作燃料，充分回收热能。造气吹风气产生量为48450NM3/H，主要成份包括CO214，O245，CO60，H245，CH432，N271。合成驰放气产生量为2000NM3/H（含提氢尾气），主要成份包括H242，CH428，N230。1回收造气吹风气、合成驰放气燃烧产生的蒸汽量计算如下原料来源A、造气吹风气48450NM3/HB、合成驰放气2000M3/H锅炉进软水温度90，产生382MPA、450蒸汽，锅炉效率70。2燃烧造气吹风气、驰放气产蒸汽量计算已知条件（1）吹风气成份H245，CO60，CO214，O245，N2AR71。（2）驰放气成份H242，CH428，CO0，CO20，O20，N2AR30。（3）造气吹风气48450NM3/H，合成驰放气2000M3/H（4）锅炉进软水温度90，产生382MPA、450蒸汽，锅炉效率70。（5）设计烟气排放温度1400C。（6）入炉预热空气温度2000C。（7）入系统软水温度600C。（8）空气过剩系数135，窖炉系数092。（9）产汽压力382MPA，蒸汽温度4500C。计算（1）求烟气量、计算每1NM3吹风气耗用理论空气量，用公式（721）合成氨工艺设计手册VK01（05CO05H2O2）/211（0560054545）/210035714NM3/NM3（2）吹风气耗实际空气量VSVK013500357140048214NM3/NM3式中135为空气过剩系数。实际空气量为4845000482142336NM3/H（3）吹风气燃烧产物VCO2001（CO2CO）001（1445）0185NM3/NM3VH2O001（H22CH4）001（4520）0045NM3/NM3VO2021（1）VK0021（1351）00357140002625NM3/NM3VN2079VK0001N20791350035714001710748089NM3/NM3VYVCO2VH2OVO2VN201850045000262507480890980714NM3/NM3吹风气燃烧产生的烟气量为0980714484504751559NM3/H（4）驰放气燃烧耗空气量VK0（05H22CH405COO2）/2105422280500/21367NM3/NM3计算实际空气量VSVK0135367495NM3/NM3式中135为空气过剩系数。需空气量为20004959909NM3/H总需空气量2336990912245NM3/H（5）计算驰放气燃烧产物VH2O001（H22CH4）001（42228）098NM3/NM3VN2079VK0001N207913536700130421NM3/NM3VCO2001（CH4）00128028NM3/NM3VO2021（1）VK0021（1351）367026974NM3/NM3VYVCO2VH2OVN2VO2098421028026974573974NM3/NM3每小时驰放气燃烧产生烟气量为20005739741147949NM3/H燃烧炉出口烟气总量为475155911479495899508NM3/H（6）吹风气加驰放气综合计算驰放气中H2200042840NM3/HCH4200028560NM3/HN2200030600NM3/H吹风气中H2484504521801NM3/HCH44845000NM3/HN2484507134400NM3/HCO48450602907NM3/HCO248450146783NM3/HO248450452180NM3/H驰放气吹风气量为48450200050450NM3/H驰放气吹风气各组分含量为H23020NM3/HCH4560NM3/HN235000NM3/HCO2907NM3/HCO26783NM3/HO22180NM3/H气体平均成分H25764CH40943N269618CO5797CO213529O24348（7）综合耗空气量VK01/21（05CO05H22CH4O2）1/21（055797055764209434348）0158NM3/NM3VSVK013501580213NM3/NM3式中135为空气过剩系数。（8）综合燃烧产物按公式（726）至（7211）计算燃烧产物VCO2001（CO2COCH4）001（1352957970943）0203NM3/NM3VH2O001（H22CH4）001（576420943）00765NM3/NM3VO2021（1）VK0021（1351）015800116NM3/NM3VN2079VK0001N20791350158001696180865NM3/NM3VY02030076500116086511561NM3/NM3YCO202031156117559YH2O00765115616617YO200116115611003YN208651156174820（9）燃烧温度按式（7214）计算最高燃烧温度IYYYQ0AIRIKQF已知燃气中H25764CH40943CO5797燃烧热Q0A（YH2QH2YCH4QCH4YCOQCO）（576410760094335847579712703）1694636KJ/NM3入燃烧炉燃料TI2800C时，直接查表计算CO36857KJ/NM3CO252332KJ/NM3O237678KJ/NM3H236436KJ/NM3CH451535KJ/NM3N236227KJ/NM3IR36857579752332135293767844383643657645153509433622769618386525KJ/NM3入炉空气TK2000C时，IN8943KJ/NM3Y2取092则I（11668340923873418943）/1156117602KJ/NM3假设燃烧炉最高燃烧温度为8500CCO218579KJ/NM3H2O14414KJ/NM3O2124875KJ/NM3N21179KJ/NM3IY185791755914414661711797482012487510031303734KJ/NM3假设燃烧炉最高燃烧温度为9000CCO219837KJ/NM3H2O152944KJ/NM3O2132177KJ/NM3N21248KJ/NM3IY1983717559152944661712487482013217710031396532KJ/NM3最高燃烧温度TR850（176021303734）（900850）/（13965321303734）1096高温余热系数取092燃烧炉出口温度TS109609210083（10）蒸汽产量计算燃烧炉带出热量10083时，查表计算CO22219KJ/NM3H2O1712KJ/NM3O21465KJ/NM3N21394/NM3IY22191755917126617139474820146510031560602KJ/NM3Q15606025899508920678398KJ/H140烟气带出的热量140时，查表计算CO22395KJ/NM3H2O21116KJ/NM3O218534KJ/NM3N218228/NM3IC2395175592111666171822874820185341003194267KJ/NM3Q19426758995081146099721KJ/H预热入燃烧炉空气带出的热量（热效率按70）200空气带出的热量Q894312245/7015643862KJ/H382MPA、450过热蒸汽焓I333366KJ/KG60系统进水焓I250867KJ/KG锅炉热效率取70锅炉蒸发量Q92067839811460997211564386270/3333662508617948/H锅炉蒸发量取179T/H则回收废气锅炉年副产蒸汽量17924350150360吨/年3造气炉渣、煤粉、煤泥燃烧产生的蒸汽量造气炉排放的炉渣及造气除尘器产生的煤粉、造气沉淀池产生的煤泥的量占造气入炉煤的1886,其低位发热量约为9462KJ/KG,造气入炉煤耗按14吨/吨氨醇计,年产12万吨氨醇产生的炉渣、煤粉、煤泥的量为1210414188631684吨/年全部燃烧产生的热量为316849462103299794107KJ382MPA、450过热蒸汽焓I333366KJ/KG60系统进水焓I250867KJ/KG锅炉热效率取70则全年产生的蒸汽量为2997941077033336625086768065吨4三废混燃锅炉回收造气吹风气、合成放空提氢尾气、氨槽驰放气以及造气炉渣、煤粉、煤泥燃烧放出的热量，每小时产生382MPA450的蒸汽179吨，每年产生382MPA450的蒸汽共计218425吨。三废混燃锅炉设计产汽量为每小时产生382MPA450的蒸汽50吨，产汽量不足部分掺烧白煤末和煤矸石补充。5三废混燃炉主要新增设备详见表35表35三废混燃炉主要新增设备序号设备名称规格型号单位数量备注1三废流化混燃炉852815320台12组合式除尘器652016800台13余热锅炉Q170/100050382/450台14一次鼓风机919NO16D台15二次鼓风机926NO112D台16引风机Y473NO22D台17锅炉给水泵DG85678台台1000836028多管除尘器台19水膜除尘器套110脱硫塔300011000台110在线监测套1332氢回收改造氨合成过程中产生的放空气约2100M3/H，主要成分为H248，CH42300，NH3200，N22700，其中含有大量的有效气体氢，这部分气体过去未能全部回收,而直接送去燃烧,浪费了大量能源，该气体的回收利用对提高经济效益具有很大的潜力。本项目拟上膜提氢回收装置，采用膜技术装置回收气体中的氢送压缩系统，回收氢后的尾气再送至废气燃烧锅炉作为燃烧炉的燃料，回收其热能。氢回收工艺流程为自合成系统来的放空气压力30MPA经管道过滤器过滤后再经薄膜调节阀减压至126MPA左右，然后进入氨吸收塔，气体与循环氨水泵打进的稀氨水在填料层中逆流接触，进行预洗，稀氨水吸收气体中的NH3，经氨吸收塔水洗后的气体中的NH3含量低于200PPM，由塔顶部排出进入气液分离器，分离出的气体在套管加热器中被加热至50左右，经管道过滤器过滤后进入膜分离器，氢气经渗透汇集后从膜分离器下口排出，未渗透的尾气从膜分离器上口排出，渗透气减压至17MPA，与压缩三入新鲜气汇合后进压缩机四、五、六段加压后进入合成系统，未渗透的气体减压至005MPA后送至废气燃烧锅炉作为燃烧炉的燃料，回收其热能。气液分离器加热器膜分离器尾气去废气燃烧锅炉渗透气去压缩氨吸收塔氨水槽循环氨水泵氨水去球罐合成吹除气稀氨水图31氢回收工艺流程图本项目进膜提氢回收装置的合成系统放空气为2100M3/H，经提氢后的渗透气为1200M3/H，送压缩系统，主要成分为H28530，CH4930，NH30，N2540；经提氢后的尾气为900M3/H，送废气锅炉作燃料副产蒸汽，主要成分为H210，CH442，NH3005，N24795。氢回收装置回收氢1200M3/H8530243508598240M3按每生产一吨合成氨需要197647M3氢气，采用膜技术装置回收氢在不增加原煤的情况下，年可多产合成氨85982401976474350吨按生产一吨合成氨按消耗原煤140计算，年可节约原煤45301406342吨。因采用膜提氢技术，氨合成压力下降2MPA左右，压缩机耗电下降50KWH/吨氨醇，年产12万氨醇则全年可节约电量1210450600万KWH膜提氢主要设备详见表36表36提氢主要新增设备序号设备名称规格型号单位数量备注1膜分离器12713664台52洗氨塔3255721台13气液分离器2452500台14高压水泵3DP602/16台2333氨槽驰放气中的氨回收改造（1）化工有限工公司现有氨槽驰放气量为2300M3/H，驰放气成分（V）NH340N220CH413H224AR3。氨回收工艺为用脱盐水在吸收塔内吸收驰放气中的氨，洗氨后含氨约7的驰放气去吹风气回收燃烧炉内燃烧，氨水浓度循环至10左右送尿素主厂房碳铵液槽，再与尿素主厂房产生的碳铵液、氨水一同送解吸塔解析。该工艺存在以下问题驰放气中的氨回收不彻底，洗氨后的驰放气中仍含氨高达7；回收的氨水需用高压蒸汽加热将氨蒸出后在用于尿素生产，浪费蒸汽，浪费能源。氨水的跑冒滴漏及无组织排放造成对环境的污染。（2）无动力氨回收工作原理简介无动力氨回收设计原理是基于液氨储槽蒸汽各组分沸点不同，随温度下降，高沸点的组分先液化。该设计是利用膜提氢装置的尾气压力膨胀制冷，使系统温度降低，从而使氨槽驰放气中沸点高的氨冷凝液化分离出来，达到回收的目的。回收的氨纯度大于99，减压后返流并在系统换热器中蒸发提供冷量，最后以气氨形式出系统。分氨后的驰放气尾气氨含量小于1，去吹风气燃烧炉燃烧。本设计的显著特点是不需任何外加动力，达到气氨分离的目的。工艺流程简介来自氨槽的驰放气经超滤过滤出其中的大液滴、油污后，压力在20MPA温度520进入无动力氨回收系统。经第一、第二级多通道换热器与出无动力氨回收系统的尾气及氨换热，温度降至3040进入一级分离器分离液氨，余气进入第三级换热器换热，温度降至6070后进入高效分离器进行彻底分离液氨。分氨后的尾气依次经第三、第二、第一级多通道换热器回收冷量后，进入膨胀机组膨胀制冷。自膜提氢岗位来的提氢尾气首先经干燥器将其所含水分去除，然后进入三级多通道换热器回收冷量后与分氨后的驰放气一同进入膨胀机组膨胀制冷，膨胀后的低温气体再进入三级多通道换热器换热，为系统提供冷量，出换热器后送往“三废”流化混燃炉燃烧。分离器分离出的液氨经调节阀减压后，依次经三级多通道换热器为系统提供冷量，去合成氨系统气氨总管。无动力氨回收