贵州赤天化厂区30万吨合成氨/50万吨
尿素装置拆除项目
施工组织设计
编制：
审核：
批准：
中国化学工程第十六建设有限公司
2019年 05月 05日
目录
第一章编制说明 (1)
1.1编制内容 (1)
1.2编制依据 (1)
1.3编制原则 (2)
第二章工程概况及施工特点、难点 (2)
2.1工程概况 (2)
2.2工程特点、难点 (2)
第三章施工部署 (3)
3.1施工部署原则 (3)
3.2项目施工组织机构 (3)
3.3项目主要管理人员 (4)
3.4项目施工作业层 (5)
3.5 项目总体目标 (5)
3.6施工组织措施 (6)
第四章拆除阶段施工主要施工方法 (8)
4.1拆除阶段施工应遵循的原则 (8)
4.2拆除阶段工作流程 (8)
4.3电仪拆除方案 (8)
4.4工艺管道工程拆除作业主要施工方法 (19)
4.5转动设备拆除作业主要施工方法 (20)
4.6静置设备拆除作业主要施工方法 (24)
4.7其他设备的拆除方法 (36)
4.8大型设备吊装场地处理 (39)
4.9应编制的专项施工技术方案 (40)
第五章设备、材料管理，包装 (41)
第六章施工进度计划及工期保证措施 (42)
6.1 编制依据 (42)
6.2 本项目的施工进度计划 (42)
6.3 进度计划实现的风险及预案 (43)
6.4工期管理组织机构 (44)
6.5工期保证体系 (44)
6.6工期保证措施 (46)
6.7施工准备措施 (46)
6.8组织措施 (47)
6.9施工工艺、施工方法保证措施 (48)
6.10劳动力安排及保证措施 (48)
6.11技术措施 (50)
6.12设备保证措施 (50)
6.14提前工期的措施 (51)
第七章施工人力计划 (52)
7.1人力资源动员计划 (52)
7.2人力资源管理 (53)
第八章主要施工机械设备计划 (54)
第九章确保工程质量的技术组织措施 (56)
9.1组织管理措施 (56)
9.2材料、机械设备保证措施 (57)
9.3施工技术管理保证措施 (57)
9.4质量保证体系及主要考核目标 (58)
9.5雨季施工质量保证措施 (65)
第十章确保安全生产的技术组织措施系 (65)
10.1安全风险的识别 (65)
10.2安全风险控制与消减措施 (66)
10.3施工安全措施 (71)
10.4安全保证和监督措施 (78)
10.5安全文件资料和记录的管理措施 (81)
10.6职业健康与劳动保护措施 (81)
第十一章确保文明施工的技术组织措施 (82)
11.1.文明施工措施 (82)
十二.施工临时设施计划及施工总平面布置 (87)
12.1临时设施布置及临时用地表 (87)
12.2施工临时用电、用水 (88)
12.3施工总平面布置见附图 (88)
第一章编制说明
1.1编制内容
本施工组织设计将作为施工单位编制该工程施工方案的主要依据，我们将在此基础上作适当的增补和完善，以期达到更强的针对性和可操作性。确保施工过程中的质量、安全、进度得到有效的控制，以最大限度满足业主要求。
本施工组织设计内容包括项目组织管理、机构设置、施工部署、总图布置及其管理、施工目标、人力及机械配置，主要工程施工方法及施工方案、质量、进度、安全和文明施工、环境保护等自开工至竣工的全过程组织管理措施。
1.2编制依据
1.2.1业主提供的技术文件、资料。
1.2.2本公司类似工程施工经验。
1.2.3本公司的综合施工能力、资源、机具、现状。
1.2.4本工程主要用规程、规范及标准
《大型设备吊装工程施工工艺标准》SH/T3515-2003
《石油化工工程起重施工规范》SH/T3536-2011
《石油化工施工安全技术规程》SH/T3505-1999
《化工设备吊耳及工程技术》HG/T21574-2008
《机械设备安装工程施工及验收通用规范》GB50231-2009
《起重机械安全规程》GB6067.1-2010
《建设工程施工现场供用电安全规范》GB50194—2014
《工业管道工程施工及验收规范》GB50235-2010
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-2011
《石油化工仪表工程施工技术规程》SH/T3521-2007
《施工企业安全生产管理规范》（GB 50656-2011）
《安全防范工程技术规范》（GB50348-2004）
《化学品生产单位特殊作业安全规范》（GB30871-2014）
《质量、环境、职业健康安全程序文件》（第四版）之《工程防护程序》Q/SLJ QC CX 08.06-2017
各型号起重机性能表。
1.3编制原则
1.3.1严格遵守现行的技术规范、施工规程和施工质量验收标准。
1.3.2坚持技术先进性、科学合理性、经济适用性与实事求是相结合。
第二章工程概况及施工特点、难点
2.1工程概况
本项目是将新疆库车沐阳化工有限公司购买的贵州赤天化年产30万吨合成氨、48万吨尿素装置中可利用的设备材料，全部拆迁到新疆的库车，拟建设成1套年产30万吨液氨生产装置、1套50万吨尿素生产装置和3套8万吨三聚氰胺生产装置。
本项目位于贵州遵义市赤水市。气候条件：属中亚热带湿润季风气候区，冬暖春早，夏季炎热多伏旱，全年日照少，初夏晚秋多阴雨，立体气候和地区差异显著的气候特点。年平均气温为18.1℃(最高气温43.2℃，最低气温-1.2℃)，年均降雨量1195.7毫米，年日照时数1145.2小时，年均相对湿度82%。
我单位预承接尿素及合成车间业主要求可利用的设备、管道、电气、仪表保护性拆除工作（不含保温拆除、电缆拆除、设备管道内介质触媒填料卸除处理）。
2.2工程特点、难点
赤天化合成、尿素车间内的设备管道、电气仪表种类繁杂，数量大，分布广，保护性拆除任务重，工期紧，且装置目前处于停产无维护的条件下，施工环境复杂，作业面受限多，特种作业（吊装作业）贯穿施工全过程中，对施工顺序、施工方法、任务安排和设备材料管理、安全管理有严格的要求。
赤天化合成、尿素车间2015年停产至今无维护，设备、管道内还存留触媒、工艺介质，成分复杂，如置换不合格和残留结垢，在拆除过程中将可能导致起重机超载、介质泄露，造成腐蚀、中毒伤害甚至引发火灾爆炸事故。装置中的钢构、平台锈蚀严重，其作业面上如无防护措施会有高空坠物、人员坠落风险。管道设备上连接的螺栓包括地脚螺栓锈蚀严重，部分机泵二次灌浆层灌满了整个底座，给拆除增加了巨大的工作量。拆除的设备材料由于受过长时间介质和环境的侵蚀，传动设备长时间无保养维护（润滑、盘车能保养），其安全性能和使用性能需要业主的检查判定。
尿素车间大型设备集中在框架厂房内，安装高度高，跨度大，设备拆除前还
需要对框架结构部分进行拆除才方便设备吊出，其中尿素合成塔空重275吨，高34米，安装高度20.6米，安装位置被钢筋混泥土框架包围，在不影响框架结构安全稳定性下拆除难度最大，需要制定切实可行安全的专项拆除方案。
合成车间氨合成塔空重366吨，是本工程最重的设备，拆除需要大型吊装。
合成的CO2再生塔高约56米和CO2吸收塔高约40.7米是本工程最高的两台设备，为方便运输，需要进行分段切割拆除。
合成的一段转化炉拆除工作量大约1567吨，是本工程拆除量最大的设备，其组成件和构件种类、数量多，需要精心组织拆除计划、拆除顺序，做好组成件和构件的分类、编号、登记等管理工作。
七大压缩机组坐落在厂房内，其拆出涉及到房顶的部分拆除。
第三章施工部署
3.1施工部署原则
3.1.1集结精良设备及优秀的技术人员、管理人员和施工作业人员，以人为本，充分体现公司人才、技术、装备优势，确保工期，创出“一流的工期、一流的质量、一流的管理、一流的信誉”。
3.1.2科学合理地安排施工程序，优先安排工作量大、工序多、周期长的施工作业区为主线的施工原则，抓紧抓好主要难点，尽量保证施工的均衡性。全面按照业主项目要求保证工程的进度及质量。
3.1.3施工突出重点，统揽全局，科学管理，精心施工。通过该工程施工，进一步提高企业管理水平。
3.2项目施工组织机构
项目部设项目经理一名，施工经理一名、HSE经理一名、技术负责人一名、质量经理一名。
项目管理层设“五部一室”，即项目工程部、经营部、供应部、质安部、财务部和办公室。
项目组织结构具体见项目管理组织机构图：
3.3项目主要管理人员
项目主要管理人员见表主要项目管理人员一览表：
主要项目管理人员一览表
3.4项目施工作业层
拆除施工共设4个主体作业队。
任务划分：
合成设备管道拆除队：负责合成、转化、净化工段设备、管道拆除施工。
尿素设备管道拆除队：负责尿素框架设备、管道拆除施工。
压缩机拆除队：负责合成压缩机厂房、原料气压缩厂房、空压机厂房和尿素二氧化碳压缩机厂房内设备管道的拆除施工。
电气仪表拆除队：负责合成氨和尿素车间所有电气仪表设备材料的拆除施工。
各队可根据现场各工段实际工作量分若干小组进行施工。
3.5 项目总体目标
3.5.1工期目标
我单位根据该工程特点，结合自身的生产水平、管理能力，施工经验等合理组织施工，确保在业主要求的本年度9月30日前完成拆除包装任务。
3.5.2质量目标
3.5.2.1工程质量满足业主使用、安全和可靠性等方面的要求，确保可利用的设备材料拆除和包装无损伤、无缺失。
3.5.3安全文明施工目标
死亡事故、重伤事故为零，火灾事故为零，无急性中毒事故发生，无重大机械设备事故。现场施工整洁文明。
3.5.4环境保护目标
各种排放指标严格控制在当地环保局和业主单位规定范围内,并与当地政府、居民建立良好的社会关系。
3.5.5服务目标
建造顾客满意工程，争创顾客满意100%。
3.6施工组织措施
3.6.1 总部控制及总部支持
为使项目部得到有效的控制和管理，公司总部通过互联网、传真、电话等现代化信息传递手段，与项目部建立即时的业务联络，使现场情况得到及时的反馈，为公司总部及时协调和修订工作计划提供信息资源，根据项目汇报情况，公司总部每月定期召开一次总体协调会，向项目部下达计划和协调指令，同时公司总部定期或不定期的派出有关业务部室专业人员组成的检查组到项目部现场进行业务检查和工作指导，以保证合同内容正常履行。
公司总部将依据项目部施工生产计划的执行情况及总管理方的具体要求，在全公司范围内行使组织、协调手段和控制、管理职能，向项目部提供技术、装备、资金和足够劳动力资源的支持，以保障建设项目进度的实现。
3.6.2 现场组织及工作协调
本工程项目部在现场代表公司履行合同的义务和责任，全权负责施工现场的组织、协调、控制和管理业务。
3.6.3 工作协调会议
工作协调会议主要针对现场施工进行的每周一次的施工协调会、安全例会和质量例会，按时参加监理和总包方召集的有关会议，并向会议提交有关报告。3.6.4 工作计划、建议和已完工作的批准与确认
每项工作计划和建议实施前，应按规定提交甲方审核并得到批准，对于已完成的工作，依据相关规定须经甲方现场确认或旁站监督。
3.6.5 工作联络及文件传递
现场的工作联络是指本公司与甲方和相关政府部门在工作上的联络，可通过
书信或电话、传真、电子邮件等方式。
现场文件传递：对于技术资料、工程联络单等施工文件，应由甲方的资料部门或现场工程师发给我公司现场项目部的资料管理员并办理签收手续，然后由我项目部工程管理部门统一转发，我公司现场的施工签证、施工计划、文件报告、技术方案等，由资料管理人员呈送给甲方有关部门或领导并办理签收手续。
3.6.6计划管理办法
对于现场计划管理将采用一体化项目管理团队统一的计算机项目管理软件Project及管理规定。
（1）计划的编制要求
1）项目总体实施计划的编制，应在项目统筹计划的基础上，按照项目分区管理原则进行。
2）在项目总体实施计划的基础上，进一步编制作业层使用的作业计划，主要包括月作业计划、周作业计划且均采用三期滚动。月计划编制深度为分部工程，重要部位到分项工程；周计划编制深度到工序。
（2）计划的修订
通过对计划工期内进度完成情况的分析、研究采用前锋线法找出进度差距，制定相应对策与补救措施，重新调整资源分配，合理进行作业交叉与局部调整，以扭转局部不利因素对总体进度的影响，使其按既定总进度安排继续实施，完成预定计划目标。
计划的修订周期是：月作业计划依据周进度报告每周修订一次；项目总体实施计划依据月进度报告每月修订一次，总体计划的修订必须得到甲方和监理公司的批准,同时对滚动期内的其它工作计划必须作相应的修订。
3.6.7 技术管理与技术支持
（1）项目部的技术管理与支持工作实行项目经理领导下的总工程师负责制，由项目工程部主任具体负责。
（2）项目工程部，负责项目工程技术日常管理工作，并对作业层的施工全过程技术工作实施指导、监督、检查。具体包括施工图及设计变更单管理、标准规范管理、交工技术文件管理、施工支持性技术文件的编制、发放、施工过程的技术监督、指导等。
（3）项目技术管理工作严格按公司技术管理标准执行，并积极更新和推广新的标准规范。
（4）项目技术管理工作，在业务上接受公司施工部的监督、检查、指导。
第四章拆除阶段施工主要施工方法
4.1拆除阶段施工应遵循的原则
4.1.1拆除阶段施工应遵循以下原则
1）确保安全施工和保护环境；
2）拆除项目由外及里、由小到大；先高空后地面；
3）先拆电气、仪表后工艺管道、设备；
4）拆除后及时运至检测试验场地。
5）拆除时应优先选用吊车吊装，应尽量利用现有的设备管道和结构作为吊运的支点，减少临时结构和支撑点的搭设工作量。
6）先拆联接结构，后考虑焊接结构。
7）运输、安装工程量最小、费用最优化原则。
4.2拆除阶段工作流程
1）保温拆除(业主承担)
2）电气、仪表电缆拆除(业主承担)
3）电气盘柜拆除
4）仪表设备拆除
5）仪表导压管拆除
6）工艺管线拆除
7）管道支架拆除
8）机泵类设备的拆除
9）换热器的拆除
10）塔类设备的拆除
11）检查检测(业主承担)
12）装车
4.3电仪拆除方案
4.3.1.电仪拆除的主要工作量：
4.3.2拆除工作顺序
勘察现场(深临赤天化合成装置\尿素装置\110kV总降)了解总图布置，核查现场实物工程量统计→搜集竣工图纸工作量→做拆除标识→影像现场采集保留→拆除技术措施制定（包括安全技术措施）→技术交底→危险源辨识→开工。
（1）中控室断电，装置总风阀关闭，现场仪表放空排放。
A 要进行所有仪表的拆除，首先将中控室电源切断，所有与现场仪表的有关的电源全部关闭，否则现场仪表带电拆线，易造成短路烧毁保险和安全栅，拆线前必须清楚整个装置仪表的电路结构，再进行拆除，对于与配电室有联锁的部位以及现场采用220V电源的仪表，更应该引起足够的重视，在保证安全的情况下先测量是否带电后再进行拆除。
B 现场总供风阀门必须关死，由于仪表风为公用设施的分厂提供，如果不将总风阀关闭，拆除风管时会造成仪表风压力下降，对其他正在使用仪表风的生产装置造成影响，拆除前必须检查总供风阀门关闭情况以保证安全。
C 由于本装置投产多年后搁置，管线内部残留有易燃易爆或有毒介质，必须引起高度重视，引压管的拆除首先将仪表根部阀关闭，打开仪表的放空和排污阀，
搁置数天，将内部残留有易燃易爆或有毒介质排放干净，有条件可先进行吹扫后再进行引压管的切割拆除。
（2）通道部位电缆桥架拆除，主电缆拆除，现场仪表拆卸。
A 现场有一些通道部位的电缆桥架影响其他专业的拆除，大型设备无法通过，必须考虑首先进行拆除。
B 拆除顺序为：该部分现场仪表拆线，仪表拆卸，保护管拆除，电缆保护性抽取，电缆桥架拆除。如有接线箱的可直接从接线箱部位将主电缆
拆除，然后再将电缆桥架拆除。
C 现场仪表和管线电缆拆除时按位号和区域做临时性的记号和标记，然后分门别类堆放在中控室或空闲房间；如果调节阀连同工艺管线附近的阀组拆卸时注意对调节阀进行保护包装，最好将电气转换器及其附件从调节阀体上拆下包装好后装入木箱，同时将调节阀执行机构的进出风口用胶带纸进行密封防尘保护，以保护阀门定位器等附件不致损坏；并做好位号、区域的标注；调节阀拆卸方法见工艺管道专业。
（3）引压管切除拆；风管拆除；保护管拆除、电缆保护性拆除抽取
A 引压管切除前要保证管道内部无易燃易爆或有毒介质，用手持探测器测量无危险后再进行切割拆除，切除时采用磨光机切除，尽可能少用氧炔焰切割，切割部位为仪表根部阀后5~10厘米的部位，工艺管线和设备容器上的第一个仪表焊接根部阀最好不拆，如下图所视：
B 风管拆除
在关闭总风阀后从调节阀处开始先将紫铜管拆除，然后依次拆掉气源球阀、各种接头、直通、弯通、三通以及镀锌管等，如已经焊接的则采用磨光机切割。注意保存好各种配件接头并妥善集中放置。
C 保护管的拆除、电缆的保护性拆除抽取
从现场一次表拆出的电缆开始抽取电缆，依次拆除防爆挠性管，各种弯通、直通、三通等各种穿线盒以及镀锌管，中间有接线箱则拆除到接线箱，尽可能保护好电缆外皮不被刮伤，抽取出的电缆两头标上仪表位号；从接线箱到中控室的电缆沿着电缆桥架一路将电缆抽出；主电缆和分支最好用自自制电缆盘卷起；电缆两头用油笔标有明显的仪表位号、区域或接线箱号。
（4）拆除仪表\管线\箱柜\电缆的集中堆放; 编号和标识
A 集中分类堆放
a 变送器、温度计、压力表、热电偶等体积小的精密仪表分类放在中控室里，并做好保管和清点造册工作。
b 液位计、浮筒以及仪表保温箱可分类放在现场空闲地带，并用\彩条布或帆布盖上防护；并做好防雨防尘措施。
c 各种穿线盒、风管接头以及气源球阀可堆放进事先制作好的木箱内。
d 各个区域拆除的仪表按每一个相同区域进行分类堆放。
e 零散电缆和电缆盘要堆放在非拆卸场地；并做好防雨措施。
f 电缆桥架、槽钢和角钢类以及各种管材可与工艺管线和结构类一起存放，但必须注意避免重物压挤轧碰而导致变形损坏；最好为单独堆放。
B 编号和标识
a 现场拆除的所有仪表设备必须加贴原始位号标签或用油笔标注仪表位号和区域号。
b 用油笔或油漆做各种标识，列如：液位变送器标识：LT-202/分馏塔底，位号与图纸及现场表位置要互相一致。
4.3.3拆除工作思路
先易后难；先独立工区后立体交叉作业区；先拆附着于管道上的、设备上的、机组上的电控仪控部件，后拆电仪独立设备件。先拆有碍事于管道设备上的工作。
4.3.4拆除工作部署：
拟定二个专业组：电气专业拆除作业组、仪表专业拆除作业组；
拟定一名技术负责人：对电气、仪表技术总负责，编制拆除电气、仪表技术措施，危险源的识别，安全技术交底和记录，检查标识记录，收集影像资料。
拟定电气班长、仪表班长一名，负责安全监督及巡察，工作任务的分配和考核，文明施工环境保护。
拟定三个拆除重点作业工作区域：110kV总降区域、合成控制室区域、尿素控制室区域。拆除的工机具、安全防护设施，临时用电，都临时存放于此区域。
其中，合成控制室区域包括其变电所、变频室的电气工作、原料气机组的电仪控、合成气机组的电仪控、合成厂房的电仪控拆除工作；尿素控制室区域也包括其变电所电气工作、二氧化碳压缩机组的电仪控、尿素厂房的电仪控拆除工作。
在经过充分准备就绪后，第一步开工是：合成控制室区域。因无超高超限超重，无需挤占争抢吊车，且为室内作业环境，况且独立作业区域，无交叉，空旷，可全天气候拆除，把室内临时照明事先做好。
第二步开工是：尿素控制室区域；
一、项目概况 1、项目名称：年产18万吨合成氨、30万吨尿素项目 2、合作方式：独资、合资、合作、贷款等均可 3、建设单位：XX煤业有限责任公司及合作单位 4、建设性质：新建 5、建设范围：内蒙古自治区XX自治旗XX矿区 6、建设内容及规模：以XX矿区丰富的褐煤资源为依托，建设年产合成氨18万吨、尿素 30 万吨的项目。可联产轻质油4752吨/年、煤焦油 14454吨/年，氨水(16%)27720吨/年、粗酚1980吨/年 7、建设期限：项目建设期为4年，即2005年4月-2008年9月。 8、投资估算及资金筹措： 投资规模：总投资为147215万元，其中建设投资 138703万元，流动资金8512万元。 本项目资金来源可以是贷款、风险投资等。 9、经济评价 经济评价一览表
二、项目区基本情况 1．地理位置 XX矿区位于内蒙古自治区呼伦贝尔市XX自治旗境内的东北部，地处大兴安岭西麓。其地理坐标是东经120°24′～120°38′、北纬49°09′～49°16′。矿区西连海拉尔区，东接牙克石市，南临巴彦嵯岗苏木，北至海拉尔河，与陈巴尔虎旗隔河相望，南北宽约13.7Km，东西长约46.1Km，总面积385.7Km2。XX火车站东距牙克石18Km，西距呼伦贝尔市64Km，滨州铁路线由东向西穿过XX矿区，北有301国道，铁路经过牙克石可达齐齐哈尔，哈尔滨乃至全国各地，经海拉尔可达满州里市，民航经海拉尔机场可达北京、呼和浩特等地，交通十分方便。 2．煤炭资源及煤质情况 ⑴资源情况 XX煤业公司拥有XX矿区、扎尼河矿区、伊敏河东区、陈旗巴彦哈达矿区、莫达木吉矿区五大矿区。煤炭储量丰富，XX矿区精查储量17.3亿吨；扎尼河矿区预计储量15.8亿吨；伊敏河东区普查储量58.4亿吨，其中详查储量6.1亿吨，精查储量2.3亿吨；巴彦哈达区预计储量49.0亿吨；莫达木吉矿区普查储量30.0亿吨。煤田内煤层集中，赋存稳定，构造较简单，倾角小，沼气含量低，埋藏较深，适宜于井工大型机械集约化连续生产。 ⑵煤质情况
目录 一、绪论 (1) 、概述 (3) 、设计任务的依据 (1) 二、装置流程及说明 (2) 、生产工艺流程说明 (2) 、粗苯洗涤 (4) 、粗苯蒸馏 (4) 三、吸收工段工艺计算 (7) 、物料衡算 (7) 、气液平衡曲线 (8) 、吸收剂的用量 (9) 、塔底吸收液 (10) 、操作线 (10) 、塔径计算 (10) 、填料层高度计算 (13) 、填料层压降计算 (16) 四、脱苯工段工艺计算 (17) 、管式炉 (17) 、物料衡算 (18) 、热量衡算 (22)
五、主要符号说明 (25) 六、设计心得 (26) 七、参考文献 (27)
一、绪论 概述 氨是重要的化工产品之一，用途很广。在农业方面，以氨为主要原料可以生产各种氮素肥料，如尿素、硝酸铵、碳酸氢氨、氯化铵等，以及各种含氮复合肥料。液氨本身就是一种高效氮素肥料，可以直接施用。目前，世界上氨产量的85%—90%用于生产各和氮肥。因此，合成氨工业是氮肥工业的基础，对农业增产起着重要的作用。合成氨工业对农业的作用实质是将空气中游离氮转化为能被植物吸收利用的化合态氮，这一过程称为固定氮。 氨也是重要的工业原料，广泛用于制药、炼油、纯碱、合成纤维、合成树脂、含氮无机盐等工业。将氨氧化可以制成硝酸，而硝酸又是生产炸药、染料等产品的重要原料。生产火箭的推进剂和氧化剂，同样也离不开氨。此外，氨还是常用的冷嘲热讽冻剂。 合成氨的工业的迅速发展，也促进了高压、催化、特殊金属材料、固体燃料气化、低温等科学技术的发展。同时尿素的甲醇的合成、石油加氢、高压聚合等工业，也是在合成氨工业的基础上发展起来的。所以合成氨工业在国民经济中占有十分重要的地位，氨及氨加工工业已成为现代化学工业的一个重要部门。 在合成氨工业中，脱硫倍受重视。合成氨所需的原料气，无论是天然气、油田气还是焦炉气、半水煤气都人含有硫化物，这些硫化物主要是硫化氢（S H 2）、二硫化碳（2CS ）、硫氧化碳（COS ）、硫醇（SH -R ）和噻吩（S H C 44）等。其中硫化氢属于无机化合物，常称为“无机硫”。 合成氨在生产原料气中硫化物虽含量不高，但对生产的危害极大。 ①腐蚀设备、管道。含有S H 2的原料气，在水分存在时，就形成硫氢酸（HSH ），腐蚀金属设备。其腐蚀程度随原料气中S H 2的含量增高而加剧。 ②使催化剂中毒、失活。当原料气中的硫化物含量超过一定指标时，硫化物与催化剂活性中心结合，就能使以金属原子或金属氧化物为活性中心的催化剂中毒、失活。包括转化催化剂、高温变换催化剂、低温变换催化剂、合成氨催化剂
年产30万吨合成氨脱碳 工艺项目 可行性研究报告 指导教师：姚志湘 学生：魏景棠
目录 第一章总论 (3) 1.1 概述 (3) 1.1.1 项目名称 (3) 1.1.2 合成氨工业概况 (3) 1.2 项目背景及建设必要性 (4) 1.2.1 项目背景 (4) 1.2.2 项目建设的必要性 (4) 1.2.3 建设意义............................................................................. 错误！未定义书签。 1.2.4 建设规模 (4) 第二章市场预测 (6) 2.1国内市场预测 (6) 2.2 产品分析 (6) 第三章脱碳方法及种类.. (7) 3.1 净化工序中脱碳的方法. (7) 3.1.1 化学吸收法 (7) 3.1.2 物理吸收法 (8) 3.1.3 物理化学吸收法................... (8) 3.1.4 固体吸收法 (10) 3.2碳酸丙烯酯（PC）法脱碳基本原理 (10) 3.2.1 PC法脱碳技术国内外的情况 (10) 3.2.2 发展过程 (10) 3.2.3 技术经济 (11) 3.2.4 工艺流程 (11) 3.2.5 存在的问题及解决方法 (12) 3.2.6 PC脱碳法发展趋势 (13)
第一章项目总述 2.1 概述 1.1.1项目名称 年产30万吨合成氨脱碳工段工艺设计 1.1.2合成氨工业概况 1898年，德国A.弗兰克等人发现空气中的氮能被碳化钙固定而生成氰氨化钙（又称石灰氮），进一步与过热水蒸气反应即可获得氨： CaCN2＋3H2O（g）→2NH3（g）＋CaCO3 在合成氨工业化生产的历史中，合成氨的生产规模（以合成塔单塔能力为依据）随着机械、设备、仪表、催化剂等相关产业的不断发展而有了极大提高。50年代以前，最大能力为200吨/日，60年代初为400吨/日，美国于1963年和1966年分别出现第一个600t/d 和1000t/d的单系列合成氨装置，在60-70年代出现1500-3000t/d规模的合成氨。 世界上85%的合成氨用做生产化肥，世界上99%的氮肥生产是以合成氨为原料。虽然全球一体化的发展减少了用户的选择范围，但市场的稳定性却相应地增加了，世界化肥生产的发展趋势是越来越集中到那些原料丰富且价格便宜的地区，中国西北部有蕴藏丰富的煤炭资源，为发展合成氨工业提供了极其便利的条件。 2.2 项目背景及建设必要性 1.2.1 项目背景 我国是一个人口大国，农业在国民经济中起着举足轻重的作用，而农业的发展离不开化肥。氮肥是农业生产中需要量最大的化肥之一，合成氨则是氮肥的主要来源，因而合成氨工业在国民经济中占有极为重要的位置。 我国合成氨工业始于20世纪30年代，经过多年的努力，我国的合成氨工业得到很大的发展，建国以来合成氨工业发展十分迅速，从六十年代末、七十年代初至今，我国陆续引进了三十多套现代化大型合成氨装置，已形成我国特有的煤、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。目前我国合成氨产能和产量己跃居世界前列。 但是，由于在我国合成氨工业中，中小型装置多，技术基础薄弱，国产化水平低，远远不能满足农业生产和发展的迫切需要，因此，开发新技术的同时利用计算机数学模型来提高设汁、生产、操作和管理等的核算能力，促进设计、管理和生产操作的优化，从而推动合成氨工业发展，提升整体技术水平，己成为国内当前化学工程科研、工程设计的重要课题。
合成氨工艺流程标准化管理部编码-[99968T-6889628-J68568-1689N]
将无烟煤（或焦炭）由炉顶加入固定床层煤气发生炉中，并交替向炉内通入空气和水蒸汽，燃料气化所生成的半水煤气经燃烧室、废热锅炉回收热量后送入气柜。 半水煤气由气柜进入电除尘器，除去固体颗粒后依次进入压缩机的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，加压到~，送入脱硫塔，用溶液或其他脱硫溶液洗涤,以除去硫化氢，随后，气体经饱和塔进入热交换器，加热升温后进入一氧化碳变换炉，用水蒸汽使气体中的一氧化碳变为氢。变换后的气体，返回热交换器进行降温，并经热水塔的进一步降温后，进入变换器脱硫塔，以除去变换时产生的硫化氢。然后，气体进入二氧化碳吸收塔，用水洗法除去大部分二氧化碳。脱碳后的原料进入压缩机Ⅳ、Ⅴ段，升压到压缩机~后，依次进入铜洗塔和碱洗塔，使气体中残余的一氧化碳和二氧化碳含量进一步降至20（ppm）以下，以满足合成氨的要求。 净化后的原料气进入压缩机的最后一段，升压到~MPa进入滤油器，在此与循环压缩机来的循环气混合，经除油后，进入冷凝塔和氨冷器的管内，再进入冷凝塔的下部，分离出液氨。分离出液氨后的气体进入冷凝塔上部的管间，与管内的气体换热升温后进入氨合成塔。在高温高压并有催化剂存在的条件下，将氮氢气合成氨。出合成塔的气体中，约含氨10~20%，经水冷器与氨冷器将氨液化并分离后，其气体进入循环压缩机循环使用。分离出的液氨进入液氨贮槽。 原料气的制备:制备氢氮比为3:1的半水煤气 即造气。将无烟煤（或焦炭）由炉顶加入固定床层煤气发生炉中，并交替向炉内通入空气和水蒸汽，燃料气化后生成氢氮比为3:1的半水煤气。整个生产过程由煤气发生炉、燃烧室、废热锅炉、气柜等设备组成。 固定床半水煤气制造过程由吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹、空气吹净等5个阶段构成，为了调节氢氮比，在吹风末端要将部分吹风气吹入煤气，这个过程通常称为吹风回收。 吹风阶段：空气从煤气炉的底部吹入，使燃料燃烧，热量贮存于燃料中，为制气阶段碳与水蒸汽的反应提供热量。吹风气经过燃烧室和废热锅炉后放空。上吹制气阶段：从煤气炉的底部通入混有适量空气的水蒸汽，和碳反应生成的半水煤气经过炉的顶部引出。向水蒸汽中加入的空气称为加氮空气。 下吹制气阶段：将水蒸汽和加氮空气由炉顶送入，生成的半水煤气由炉底引出。二次上吹制气阶段：水蒸汽和加氮空气自下而上通过燃料层，将炉底残留的半水煤气排净，为下一步送入空气创造安全条件。 空气吹净阶段：从炉底部吹入空气，所得吹风气为半水煤气中氮的主要来源，并将残留的半水煤气加以回收。 以上五个阶段完成了制造半水煤气的主过程，然后重新转入吹风阶段，进入下一个循环。原料气的净化：除去原料气中的硫化氢、二氧化碳等杂质，将一氧化碳转化为氢气本阶段由原料气脱硫、一氧化碳变换、水洗（脱除二氧化碳）、铜洗（脱除一氧化碳）、碱洗（脱除残余二氧化碳）等几个工段构成，主要设备有除尘器、压缩机、脱硫塔、饱和塔、热水塔、一氧化碳变换炉、二氧化碳吸收塔、铜洗塔、碱洗塔等。 脱硫：原料气中硫化物的存在加剧了管道及设备的腐蚀，而且能引起催化剂中毒，必须予以除去。脱硫方法可分为干法脱硫和湿法脱硫两大类。干法脱硫是用固体硫化剂，当气体通过脱硫剂时硫化物被固体脱硫剂吸附，脱除原料气中的少量硫化氢和有机硫化物。一般先进行湿法脱硫，再采用干法脱硫除去有机物和残余硫化氢。湿法脱硫所用的硫化剂为溶液，当含硫气体通过脱硫剂时，硫化物被液体剂吸收，除去气体中的绝大部分硫化氢。
30万吨合成氨联产尿素 项目建议书 湖滨区大项目办公室 2006年9月27日 1总论 一、工艺技术状况 来自厂的焦炉煤气，压力300mmH2O柱，温度35℃，进入罗茨鼓风机，加压后依次进入两台串联的脱硫塔与自上而下的与PDS脱硫液逆流接触，吸收气体中的H2S及部分有机硫，出塔后经气液分离器分离液体后，至焦炉气压缩工序。 吸收了H2S及部分在同硫的脱硫液进入循环槽与溶液槽反应救分钟后，由半贫液泵或富液泵打至再生液混合器，经再生喷
射器与自吸空气混合，进行强化氧化反应，然后进入喷射再生槽，这硫泡沫及溶液从喷射再生槽迅速返上，在再生槽顶部，浮选出的硫泡沫自流入硫泡沫混和槽，再由空压罐压送至硫泡沫高位槽，用蒸汽加热至85℃左右，自流入熔硫釜，继续用蒸汽加热至95℃左右，不断排出清液，待浓度达到45%左右时，加热至135℃熔融后放入硫磺冷却盘，自然冷却后得副产品硫磺。 从再生槽分离出来的清液经液位调节器进入贫液槽，经贫液泵加压至0.5MPa后，分两股进入脱硫塔。 脱硫过程中所消耗的碱，以及需要补充的ADA、偏钒酸钠、PDS等试剂，均在溶液制备槽配制成溶液后，用溶液泵送反应槽或事故槽而进入系统。 当循环溶液中的硫氰酸钠及硫代硫酸钠积累到一定程度后，从贫液泵出口抽取部分溶液去回收楼提取硫氰酸钠和硫代硫酸钠。 来自贫液泵后的贫脱硫液，流入回收楼的母液槽，由母液泵定期抽入真空蒸发器用蒸汽加热浓缩，待蒸发结束后通过旋转的溜槽将料液放至真空吸滤器，热过滤除Na2CO3等杂质。滤渣在滤渣溶解槽中用脱硫溶解后予以回收，滤液至结晶槽用夹套冷却水（冷冻水）冷至5℃左右，加入同质晶种使其结晶，最后在离心机中分离得至粗制Na2S2O3产品。 分离得到Na2S2O3的滤液（或NaCNS/Na2 S2O3＞5的脱硫清液）经中间槽用压缩空气压入真空蒸发器，用蒸汽加热浓缩，待
一、市场情况 (一)产品用途 尿素是一种含氮量最高的中性固体肥料，也是重要的化工原料。农业用尿素占90%，10%用于工业。农业上尿素可作单一肥料、复合肥料、混合肥料及微肥使用，也用作饲料添加剂。在工业上，尿素可生产脲醛树脂、氰尿酸、氯化异氰尿酸、三羟基异氰酸酯、水合肼、盐酸氨基脲、脲烷、氨基磺酸、发泡剂AC 、尿囊素等；尿素可制氨基甲酸酯、酰尿、造影显影剂、止痛剂、漱口水、甜味剂等医药品；尿素可生产石油炼制的脱蜡剂；尿素用于生产含脲聚合物，也可作纤维素产品的软化剂；尿素还可以作炸药的稳定剂，选矿的起泡剂，也可用于制革颜料生产。 （二）市场情况 2000年到2006年，我国尿素产能从 二、产品方案及生产规模 （1）合成氨：600吨/日（中间产品），公称能力18万吨/年 （2）尿素：1052吨/日，公称能力30万吨/年 工厂年运行天数：330天/年、按8000小时 三、工艺技术方案 原料煤与水在棒磨机湿法研磨，浓度达到61%的水煤浆加压后与高压氧气一起进行部分氧化，生产出含有CO 、H 2的粗合成气。合成气送到变换工段，在变换工段，大部分的CO 和水蒸汽反应生成H 2和CO 2，变换气中的CO 2和H 2S 等酸性气体在低温甲醇洗工段中被脱除，得到的净化气送入液氮洗工段精制，并配氮使合成气中的氢氮比达到3:1，精制气进入合成气压缩机，升压至后送入氨合成系统生产合成氨。低温甲醇洗的CO 2部分送往尿素装置，经压缩与液氨合成为尿素。
(一)气化工艺技术简介 气化工艺一般分为三种类型：移动床(有时也被称为固定床)，流化床和气流床。 1、固定床气化炉是最老的气化炉，它很长时间在煤气化工艺中占主要地位。固定床煤气技术经历了固定层间歇气化法、富氧连续气化法和鲁奇加压气化法。 固定床气化炉中的氧化剂与煤的流动方向相反，通过由煤变为焦油，再到灰等一系列反应区。当空气被作为氧化剂时，温度通常不会超过灰熔点，而纯氧气流床气化炉既可以是干灰也可以是熔渣。由于粗煤气出口温度(400~500℃)相对较低，粗合成气中通常会有液态碳氢化合物。固定层间歇气化法因吹风过程中放空气对环境污染严重而被淘汰，富氧连续气化法因原料只能用焦炭和无烟煤，原料价格高，且生成气中甲烷含量高；富氧气化的特点是投资少，操作简单，在中型氮肥厂中具有丰富的操作经验，是国家重点推荐的中氮厂造气技术。由于国家大力整治小煤窑和国家经济发展和重化工业的强力拉动，全国各地的煤价格随着需求的增加正在节节上扬，使合成氨成本大幅上升，所以必须采用先进的煤气化工艺，提高煤的利用率和水煤气中有效气组成。鲁奇(Lurgi)加压气化技术，在我国建有3套装置。该技术虽然能连续加压气化，但由于气化温度低，生成气中甲烷含量大，同时生成气中含苯、酚、焦油等一系列难处理的物质，净化流程长；尤其是该技术只能用碎煤不能用粉煤，因而原料利用率低，大量筛分下来的粉煤要配燃煤锅炉进行处理。 2、流化床气化炉采用粉碎了的煤作为原料，用氧化剂(氧气或空
年产20万吨合成氨项目 可行性研究报告 第一章总论 1.1概述 1.1.1项目名称、主办单位名称、企业性质及法人 项目名称：20万吨/年合成氨项目 主办单位：X 企业性质：股份制 企业法人： 邮编： 电话： 传真： 1.1.2可行性研究报告编制的依据和原则 1.1. 2.1编制依据 1.原化工部化计发（1997）426号文“化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定”（修订本）； 2.《中华人民共和国工程建设标准强制性条文》； 3.《建设项目环境保护设计规定》[（87）国环字第002号]及国务院
（98）253号文； 4.《建设项目环境保护管理办法》； 5. 污水综合排放标准：（GB8978－96）； 6.大气污染物综合排放标准：（GB1629-1996）； 7.合成氨工业水污染物排放标准：（GB13458－2001）； 8. 环境空气质量标准：（GB3095－1996）； 9.锅炉大气污染物排放标准（GB13271－2001）； 10.恶臭污染物排放标准（GB14554－93）； 11.城市区域环境噪声标准（GB3096－93）； 12..工业企业厂界噪声标准（GB12348－90）； 1.1. 2.2编制原则 1.实事求是的研究和评价，客观地为上级主管部门审议该项目提供决策依据。 2.坚持可持续发展战略，企业生态环境建设，实现社会、经济、环境效益的统一。 3.坚持以人为本的原则，创造优美的企业环境。 4.合理有序的安排用地结构，用地功能布局考虑产业用地与生态环境协调发展。 5.根据工厂的区域位臵及性质，严格控制污染，污水的排放应遵循大集中小分散的原则。 6.在满足生产工艺及兼顾投资的前提下，尽可能地推广新技术、新工艺、新设备新材料的应用，以体现本工程的先进性。
目录 1. 总论......................................... 错误！未定义书签。 1.1.1栲胶的组成及性质............................................................................. 错误！未定义书签。 1.1.2栲胶脱硫的反应机理............................................................................ 错误！未定义书签。 1.1.3生产中副产品硫磺的应用 .................................................................... 错误！未定义书签。 2. 流程方案的确定............................... 错误！未定义书签。 2.1栲胶脱硫法的理论依据................................................. 错误！未定义书签。 2.2工艺流程方框图.............................................................. 错误！未定义书签。 3. 生产流程的简述............................... 错误！未定义书签。 3.1简述物料流程 ............................................................... 错误！未定义书签。 3.1.1气体流程................................................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.2溶液流程................................................................................................ 错误！未定义书签。 3.1.3硫磺回收流程........................................................................................ 错误！未定义书签。 3.2工艺的化学过程.............................................................. 错误！未定义书签。 3.3反应条件对反应的影响 ............................................... 错误！未定义书签。 3.3.1 影响栲胶溶液吸收的因素 ................................................................... 错误！未定义书签。 3.3.2 影响溶液再生的因素 ........................................................................... 错误！未定义书签。 3.4工艺条件的确定............................................................. 错误！未定义书签。 3.4.1 溶液的组成........................................................................................... 错误！未定义书签。 3.4.2 喷淋密度和液气比的控制 ................................................................... 错误！未定义书签。 3.4.3 温度....................................................................................................... 错误！未定义书签。 3.4.4再生空气量............................................................................................ 错误！未定义书签。 4. 物料衡算和热量衡算........................... 错误！未定义书签。 4.1物料衡算[6-10] ............................................................... 错误！未定义书签。 4.2热量衡算（以0℃为计算基准） ................................. 错误！未定义书签。 5. 车间布置说明.................................. 错误！未定义书签。 6. 三废治理及利用............................... 错误！未定义书签。 6.1废水的处理 ................................................................... 错误！未定义书签。 6.1.1废水的来源及特点................................................................................ 错误！未定义书签。 6.1.2废水处理工艺........................................................................................ 错误！未定义书签。
年产五十万吨合成氨的原料气制备工艺筛选 合成氨生产工艺流程简介 合成氨因采用的工艺不同其生产流程也有一定的差别，但基本的生产过程都大同小异，基本上由原料气的生产、原料气的净化、合成气的压缩以及氨合成四个部分组成。 ●原料气的合成 固体燃料生产原料气：焦炭、煤 液体燃料生产原料气：石脑油、重油 气体燃料生产原料气：天然气 ●原料气的净化 脱硫 CO变换 脱碳 ●合成气的压缩 ●氨的合成 工业上因所用原料制备与净化方法不同，而组成不同的工艺流程，各种原料制氨的典型流程如下： 1)以焦炭（无烟煤）为原料的流程 50年代以前，世界上大多数合成氨厂采用哈伯-博施法流程。以焦炭为原料的吨氨能耗为88GJ，比理论能耗高4倍多。 我国在哈伯-博施流程基础上于50年代末60年代初开发了碳化工艺和三催化剂净化流程： ◆碳化工艺流程将加压水洗改用氨水脱除CO2得到的碳酸氢铵经结晶，分离后作为产品。所 以，流程的特点是气体净化与氨加工结合起来。 ◆三催化剂净化流程采用脱硫、低温变换及甲烷化三种催化剂来净化气体，以替代传统的铜 氨液洗涤工艺。 2)以天然气为原料的流程 天然气先要经过钴钼加氢催化剂将有机硫化物转化成无机硫，再用脱硫剂将硫含量脱除到0.1ppm以下，这样不仅保护了转化催化剂的正常使用，也为易受硫毒害的低温变换催化剂应用提供了条件。 3)以重油为原料的流程 以重油作为制氨原料时，采用部分氧化法造气。从气化炉出来的原料气先清除炭黑，经CO耐硫变换，低温甲醇洗和氮洗，再压缩和合成而得氨。 二、合成氨原料气的制备方法简述 天然气、油田气、炼厂气、焦炉气、石脑油、重油、焦炭和煤，都是生产合成氨的原料。除焦炭成分用C表示外，其他原料均可用C n H m来表示。它们呢在高温下与蒸汽作用生成以H2和CO 为主要组分的粗原料气， 这些反应都应在高温条件下发生，而且为强吸热反应，工业生产中必须供给热量才能使其进行。按原料不同分为如下几种制备方法： ●以煤为原料的合成氨工艺 各种工艺流程的区别主要在煤气化过程。 典型的大型煤气化工艺主要包括固定床碎煤加压气化工艺、德士古水煤浆加压气化工艺以及壳牌干煤粉加压气化工艺。 ①固定床碎煤气化 ②德士古水煤浆加压气化工艺 ③干煤粉加压气化工艺 ●以渣油为原料的合成氨工艺 按照热能回收方式的不同，分为德士古(Texaco)公司开发的激冷工艺与壳牌(Shell)公司开发的废热锅炉工艺。这两种工艺的基本流程相同，只是在操作压力和热能回收方式上有所不同。
合成氨工艺流程 氨就是重要的无机化工产品之一,在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外,农业上使用的氮肥,例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥,都就是以氨为原料的。合成氨就是大宗化工产品之一,世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上,其中约有80%的氨用来生产化学肥料,20%作为其它化工产品的原料。 德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法,即“循环法”,这就是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气与氮气合成转化率低的问题,将氨产品从合成反应后的气体中分离出来,未反应气与新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨反应式如下: N2+3H2≒2NH3 合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料与气体原料。经过近百年的发展,合成氨技术趋于成熟,形成了一大批各有特色的工艺流程,但都就是由三个基本部分组成,即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。 1、合成氨的工艺流程 (1)原料气制备将煤与天然气等原料制成含氢与氮的粗原料气。对于固体原料煤与焦炭,通常采用气化的方法制取合成气;渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气;对气态烃类与石脑油,工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。 (2)净化对粗原料气进行净化处理,除去氢气与氮气以外的杂质,主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。 ① 一氧化碳变换过程 在合成氨生产中,各种方法制取的原料气都含有CO,其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分就是H2与N2,因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下: CO+H2OH→2+CO2 =-41、2kJ/mol 0298HΔ 由于CO变换过程就是强放热过程,必须分段进行以利于回收反应热,并控制变换段出口残余CO含量。第一步就是高温变换,使大部分CO转变为CO2与H2;第二步就是低温变换,将CO含量降至0、3%左右。因此,CO变换反应既就是原料气制造的继续,又就是净化的过程,为后续脱碳过程创造条件。 ② 脱硫脱碳过程 各种原料制取的粗原料气,都含有一些硫与碳的氧化物,为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒,必须在氨合成工序前加以脱除,以天然气为原料的蒸汽转化法,第一道工序就是脱硫,用以保护转化催化剂,以重油与煤为原料的部分氧化法,根据一氧化碳变换就是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多,通常就是采用物理或化学吸收的方法,常用的有低温甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。 粗原料气经CO变换以后,变换气中除H2外,还有CO2、CO与CH4等组分,其中以CO2含量最多。CO2既就是氨合成催化剂的毒物,又就是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。 一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同,可分为两大类。一类就是物理吸收法,如低温甲醇洗法(Rectisol),聚乙二醇二甲醚法(Selexol),碳酸丙烯酯法。一类就是化学吸收法,如热钾碱法,低热耗本菲尔法,活化MDEA法,MEA 法等。 4
年产30万吨合成氨工艺设计毕业论文 目录 摘要........................................................................ I Abstract................................................................... II ...................................................................... IV 1 综述.................................................................. - 1 - 1.1 氨的性质、用途及重要性.......................................... - 1 - 1.1.1 氨的性质................................................... - 1 - 1.1.2 氨的用途及在国民生产中的作用............................... - 1 - 1.2 合成氨生产技术的发展............................................ - 2 - 1.2.1世界合成氨技术的发展....................................... - 2 - 1.2.2中国合成氨工业的发展概况................................... - 4 - 1.3合成氨转变工序的工艺原理......................................... - 6 - 1.3.1 合成氨的典型工艺流程介绍................................... - 6 - 1.3.2 合成氨转化工序的工艺原理................................... - 8 - 1.3.3合成氨变换工序的工艺原理................................... - 8 - 1.4 设计方案的确定.................................................. - 9 - 1.4.1 原料的选择................................................. - 9 - 1.4.2 工艺流程的选择............................................. - 9 - 1.4.3 工艺参数的确定............................................ - 10 - 1.4.4 工厂的选址................................................ - 11 - 2 设计工艺计算......................................................... - 1 3 -
年产30万吨合成氨工艺设计 作者姓名000 专业应用化工技术11-2班 指导教师姓名000 专业技术职务副教授（讲师）
目录 摘要 (4) 第一章合成氨工业概述 (5) 1.1氨的性质、用途及重要性 (5) 1.1.1氨的性质 (5) 1.1.2 氨的用途及在国民生产中的作用 (6) 1.2 合成氨工业概况 (6) 1.2.1发展趋势 (6) 1.2.2我国合成氨工业发展概况 (7) 1.2.3世界合成氨技术的发展 (9) 1.3合成氨生产工艺 (11) 1.3.1合成氨的典型工艺流程 (11) 1.4设计方案确定 (13) 1.4.1原料的选择 (13) 1.4.2 工艺流程的选择 (14) 1.4.3 工艺参数的确定 (14) 第二章设计工艺计算 2.1 转化段物料衡算 (15) 2.1.1 一段转化炉的物料衡算 (16) 2.2 转化段热量衡算 (24) 2.2.1 一段炉辐射段热量衡算 (24) 2.2.2 二段炉的热量衡算 (32) 2.2.3 换热器101-C、102-C的热量衡算 (34) 2.3 变换段的衡算 (35) 2.3.1 高温变换炉的衡算 (35) 2.3.2 低温变换炉的衡算 (38) 2.4 换热器103-C及换热器104-C的热负荷计算 (41) 2.4.1 换热器103-C热负荷 (41) 2.4.2 换热器104-C热负荷 (42)
2.5 设备工艺计算 (42) 2.6 带控制点的工艺流程图及主要设备图 (46) 2.7 生产质量控制 (46) 2.8 三废处理 (47)
摘要 氨是重要的基础化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。合成氨生产经过多年的发展，现已发展成为一种成熟的化工生产工艺。 本设计是以天然气为原料年产三十万吨合成氨的设计。近年来合成氨工业发展很快，大型化、低能耗、清洁生产均是合成氨设备发展的主流，技术改进主要方向是开发性能更好的催化剂、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方面上。 设计采用的工艺流程简介：天然气经过脱硫压缩进入一段转化炉，把CH4和烃类转化成H2，再经过二段炉进一步转化后换热进入高变炉，在催化剂作用下大部分CO和水蒸气反应获H2和CO2，再经过低变炉使CO降到合格水平，去甲烷化工序。 关键词：合成氨天然气 ABSTRACT Ammonia is one of the important basic chemical products, occupies an important position in national economy. Ammonia production after years of development, has now developed into a mature chemical production process. This design is the design of the natural gas as raw material to produce three hundred thousand tons of synthetic ammonia. Synthetic ammonia industry develops very fast in recent years, large scale, low energy consumption, clean production is the mainstream in the development of synthetic ammonia equipment, technical improvement is the main direction of development of better performance of catalyst, reducing ammonia synthesis pressure, the development of new materials gas purification methods, reduce fuel consumption, recovery and rational utilization of low heat, etc. Introduction to the design process used: compressed natural gas after desulfurization enter reformer, the CH4 and hydrocarbons into H2, and then further transformed after Sec furnace heat exchanger into the hypervariable furnace, most CO and water
工艺流程说明： 将无烟煤（或焦炭）由炉顶加入固定床层煤气发生炉中，并交替向炉内通入空气和水蒸汽，燃料气化所生成的半水煤气经燃烧室、废热锅炉回收热量后送入气柜。 半水煤气由气柜进入电除尘器，除去固体颗粒后依次进入压缩机的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ段，加压到1.9~2.0Mpa，送入脱硫塔，用A.D.A.溶液或其他脱硫溶液洗涤,以除去硫化氢，随后，气体经饱和塔进入热交换器，加热升温后进入一氧化碳变换炉，用水蒸汽使气体中的一氧化碳变为氢。变换后的气体，返回热交换器进行降温，并经热水塔的进一步降温后，进入变换器脱硫塔，以除去变换时产生的硫化氢。然后，气体进入二氧化碳吸收塔，用水洗法除去大部分二氧化碳。脱碳后的原料进入压缩机Ⅳ、Ⅴ段，升压到压缩机12.09~13.0Mpa后，依次进入铜洗塔和碱洗塔，使气体中残余的一氧化碳和二氧化碳含量进一步降至20（ppm）以下，以满足合成氨的要求。 净化后的原料气进入压缩机的最后一段，升压到30.0~32.0 MPa进入滤油器，在此与循环压缩机来的循环气混合，经除油后，进入冷凝塔和氨冷器的管内，再进入冷凝塔的下部，分离出液氨。分离出液氨后的气体进入冷凝塔上部的管间，与管内的气体换热升温后进入氨合成塔。在高温高压并有催化剂存在的条件下，将氮氢气合成氨。出合成塔的气体中，约含氨10~20%，经水冷器与氨冷器将氨液化并分离后，其气体进入循环压缩机循环使用。分离出的液氨进入液氨贮槽。 原料气的制备:制备氢氮比为3:1的半水煤气 即造气。将无烟煤（或焦炭）由炉顶加入固定床层煤气发生炉中，并交替向炉内通入空气和水蒸汽，燃料气化后生成氢氮比为3:1的半水煤气。整个生产过程由煤气发生炉、燃烧室、废热锅炉、气柜等设备组成。 固定床半水煤气制造过程由吹风、上吹制气、下吹制气、二次上吹、空气吹净等5个阶段构成，为了调节氢氮比，在吹风末端要将部分吹风气吹入煤气，这个过程通常称为吹风回收。 吹风阶段：空气从煤气炉的底部吹入，使燃料燃烧，热量贮存于燃料中，为制气阶段碳与水蒸汽的反应提供热量。吹风气经过燃烧室和废热锅炉后放空。 上吹制气阶段：从煤气炉的底部通入混有适量空气的水蒸汽，和碳反应生成的半水煤气经过炉的顶部引出。向水蒸汽中加入的空气称为加氮空气。 下吹制气阶段：将水蒸汽和加氮空气由炉顶送入，生成的半水煤气由炉底引出。 二次上吹制气阶段：水蒸汽和加氮空气自下而上通过燃料层，将炉底残留的半水煤气排净，为下一步送入空气创造安全条件。 空气吹净阶段：从炉底部吹入空气，所得吹风气为半水煤气中氮的主要来源，并将残留的半水煤气加以回收。 以上五个阶段完成了制造半水煤气的主过程，然后重新转入吹风阶段，进入下一个循环。原料气的净化：除去原料气中的硫化氢、二氧化碳等杂质，将一氧化碳转化为氢气本阶段由原料气脱硫、一氧化碳变换、水洗（脱除二氧化碳）、铜洗（脱除一氧化碳）、碱洗（脱除残余二氧化碳）等几个工段构成，主要设备有除尘器、压缩机、脱硫塔、饱和塔、热水塔、一氧化碳变换炉、二氧化碳吸收塔、铜洗塔、碱洗塔等。 脱硫：原料气中硫化物的存在加剧了管道及设备的腐蚀，而且能引起催化剂中毒，必须予以除去。脱硫方法可分为干法脱硫和湿法脱硫两大类。干法脱硫是用固体硫化剂，当气体通过脱硫剂时硫化物被固体脱硫剂吸附，脱除原料气中的少量硫化氢和有机硫化物。一般先进行湿法脱硫，再采用干法脱硫除去有机物和残余硫化氢。湿法脱硫所用的硫化剂为溶液，当含硫气体通过脱硫剂时，硫化物被液体剂吸收，除去气体中的绝大部分硫化氢。 CO变换：一氧化碳对氨催化剂有毒害，因此在原料气进入合成氨工序之前必须将一氧
1、合成氨生产工艺介绍 1）造气工段 造气实质上是碳与氧气和蒸汽的反应，主要过程为吹风和制气。具体分为吹风、上吹、下吹、二次上吹和空气吹净五个阶段。原料煤间歇送入固定层煤气发生炉内，先鼓入空气，提高炉温，然后加入水蒸气与加氮空气进行制气。所制的半水煤气进入洗涤塔进行除尘降温，最后送入半水煤气气柜。 造气工艺流程示意图 2）脱硫工段 煤中的硫在造气过程中大多以H2S的形式进入气相，它不仅会腐蚀工艺管道和设备，而且会使变换催化剂和合成催化剂中毒，因此脱硫工段的主要目的就是利用DDS脱硫剂脱出气体中的硫。气柜中的半水煤气经过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫塔，脱除硫化氢后经过二次除焦、清洗降温送往压缩机一段入口。脱硫液再生后循环使用。
脱硫工艺流程图 3）变换工段 变换工段的主要任务是将半水煤气中的CO在催化剂的作用下与水蒸气发生放热反应，生成CO2和H2。河南中科化工有限责任公司采用的是中变串低变工艺流程。经过两段压缩后的半水煤气进入饱和塔升温增湿，并补充蒸汽后，经水分离器、预腐蚀器、热交换器升温后进入中变炉回收热量并降温后，进入低变炉，反应后的工艺气体经回收热量和冷却降温后作为变换气送往压缩机三段入口。
变换工艺流程图 4）变换气脱硫与脱碳 经变换后，气体中的有机硫转化为H2S，需要进行二次脱硫，使气体中的硫含量在25mg/m3。脱碳的主要任务是将变换气中的CO2脱除，对气体进行净化，河南中科化工有限责任公司采用变压吸附脱碳工艺。来自变换工段压力约为1.3MPa左右的变换气，进入水分离器，分离出来的水排到地沟。变换气进入吸附塔进行吸附，吸附后送往精脱硫工段。 被吸附剂吸附的杂质和少量氢氮气在减压和抽真空的状态下，将从吸附塔下端释放出来，这部分气体称为解析气，解析气分两步减压脱附，其中压力较高的部分在顺放阶段经管道进入气柜回收，低于常 压的解吸气经阻火器排入大气。