尿素生产线节能降耗技术改造项目.docx

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1、煤制气氮肥生产装置清洁生产技术总结胡 波 徐雨新 瞿国忠江苏华昌化工股份有限公司摘 要：文章详细介绍了华昌股份公司清洁生产技术改造的主要内容、项目产生的经济效益及社会效益。江苏华昌化工股份有限公司是江苏华昌（集团）有限公司的核心企业，始建于1970年，前身为张家港市化肥厂，1999年改制为张家港市华源化工有限公司,2005年更名为江苏华昌化工股份有限公司。目前企业的主要产品生产能力为合成氨45万吨/年、尿素40万吨/年、纯碱40万吨/年、氯化铵45万吨/年、精甲醇8万吨/年、复合肥100万吨/年、精细化工产品10000吨/年，企业各项主要技经指标均居全国同行业前列，最近江苏华昌（集团）有限公司

2、被国家统计局评定为我国最具竞争力500强企业中列186位。金字牌系列产品先后获国家免检产品和江苏省名牌产品。公司坚持以服务农业为主，发展其他为辅的宗旨，用清洁生产技术理念改造传统合成氨、尿素生产装置，着力提高内部管理水平，确保在行业保持领先地位。公司成立了以总经理为组长的领导小组，设置专门机构，落实专职人员来开展工作，连续几年将发展清洁生产技术列入年度总经理方针目标，为保证目标的贯彻落实，各部门及时有效的对总目标进行分解，结合自己部门的实际情况制定分目标与实施方案，按PDCA循环的要求开展工作；同时，为保证工作的深入开展，我们在全公司范围内广泛宣传发动，鼓励广大干部员工建言献策，群策群力，就清

3、洁生产技术达成共识。我们委托江苏省清洁生产中心在全省化工行业中第一个完成了江苏华昌化工股份有限公司清洁生产审核报告的编制工作，为公司全面发展清洁生产技术构建了基本框架。1. 原生产装置存在的问题作为一个农业大国，农业是国民经济的基础，化肥是作物生长的重要因素，世界粮食产量的1/3是靠化肥增产的，因此化肥生产对我国人多地少的国情来说尤为重要。但是国内化肥生产装置普遍存在能耗高、用电多、水循环利用率低以及三废排放等问题。我公司虽然在资源的综合利用和三废的处理方面做了大量的工作，但在资源化、减量化、再利用等清洁生产技术方面还存在不少差距，主要有以下几方面：1.1造气系统生产用冷却水虽已实现闭路循环，

4、达到零排放，但装置检修时存在系统水排放问题。1.2煤造气系统排出的炉渣，经粉碎后与煤屑混合作为燃料，进沸腾锅炉燃烧产蒸汽，供系统生产使用，沸腾锅炉出来的二次炉渣经加工制成新型墙体材料出售，但存在蒸汽压力较低，未达到蒸汽梯级利用、热电结合目的。1.3 煤造气系统产生的吹风气回收作为燃料，进余热锅炉产蒸汽供生产系统使用，但存在装置开、停车过程中的放空气等未回收利用的问题。1.4 脱硫系统采用氨水液相催化法，存在消耗产品氨问题，对环境有影响,不符合清洁生产要求。1.5 微量CO、CO2净化系统采用铜氨洗工艺，存在消耗氨、醋酸、铜且再生气体放空(含CO、CO2、H2 、N 2)，达不到清洁生产要求。1

5、.6 合成系统的放空气、弛放气进变压吸附装置、氨回收装置回收了部分氢气、氨，尾气去余热锅炉作为燃料产蒸汽供系统生产使用，但存在回收装置不匹配，氨是以氨水的方式回收，利用成本高且没有全部回收利用,提取的氢没有转化为高附加值的下游产品。1.7 尿素生产过程中的废液经过回收处理后，达标排放，但存在处理后的残液未能回收利用的问题。1.8 化肥生产过程中的冷却水采用机械轴流通风式凉水塔降温后，实现闭路循环，存在机械效率低、能耗高的问题。2. 清洁生产技术改造主要内容华昌股份原位于张家港市区的边缘，影响城市的发展，也制约了企业本身的发展。根据城市发展要求，及相应市委、市政府关于市区二环路内工业企业“退二进

6、三”的指示精神，我公司着手进行公司整体搬迁工程，新厂区位于扬子江国际化学工业园内，总投资约15亿元。华昌股份以搬迁为契机，为了能采用目前国内先进、成熟的新技术、新工艺、新设备，使建成后的新厂更具竞争力，华昌股份委托中国氮肥工业协会，邀请国内有关方面的著名专家进行咨询。中国氮肥工业协会对此非常重视，经认真研究并与有关单位协商，于2002年8月7日9日在张家港市东方宾馆召开专家咨询会。教授级高工孔祥琳等十多位专家对华昌股份搬迁重建方案提出了宝贵的意见和建议。华昌股份也经过多方调研和内部科技人员的精心研制，采用了更先进的煤制气氮肥生产装置清洁生产技术，提高能源利用效率、降低单产物耗，使经济效益和环境

7、效益均有大幅度提高。针对氮肥生产装置存在的问题，我们在搬迁过程中，采用工厂用水总图运输实现清污分流和废液回收技术、造气污水处理技术、中水回用技术、热电联产技术、化肥生产装置所有放空气回收作燃料产蒸汽技术、半水煤气栲胶脱硫及变换气DDS脱硫-生化铁-碱溶液催化法气体脱硫技术、合成氨双甲流程副产甲醇技术、变压吸附提氢生产加氢系列产品技术、尿素深度水解技术、双曲线冷却塔合成循环水技术等一系列的煤制气氮肥生产装置清洁生产技术,彻底改变了我公司的生产面貌,并取得了相当大的经济效益和社会效益。2.1 工厂用水总图运输实现清污分流和废液回收技术在新厂的总图布置上，将河水、雨水、清下水、污水、循环水分流布置，

8、建立各自的管网，雨水、清下水、污水、循环水等排出口均有阀门控制，各生产装置排污、清下水及雨水口排放口等及附近河道，水质均每天取样分析监测，并加以考核，加强管理，使工厂周边的水环境得到保护。考虑到各装置开车的不确定性，防止污水来不及处理，在各主要装置边上，均建立了事故池。液氨贮槽、甲醇、化水房酸碱等罐区四周建立围堰，防止有毒液体意外溢出，在此处雨水排放口均装有阀门，避免对外造成环境事故；对各个装置泵的导淋、仪表排污、设备排污、分析取样口等全部装上收集漏斗，进入地槽回收，既节约了溶液，又防止了污染环境，在全厂的清下水、污水处理厂的排放口均装有在线监测仪，确保向外排放的水质合格。此技术的创新点是做到

9、清污分流，并成功阻止了有毒有害的液体外流。清下水排放口PH、SS日均排放浓度均满足污水综合排放标准GB8978-1996表4一级标准；排放口的水质的COD、氨氮满足污水排放标准的要求。2.2 全厂废气回收利用技术设计专用的废气余热锅炉，建设专用气柜收集氮肥生产装置所有的放空气以及变压吸附提氢中解吸气，利用废气余热锅炉生产蒸汽，大大地节约了能源，实现了循环经济。此技术的创新点是回收了氮肥生产装置所有的废气。每小时可多产蒸汽2吨多，化肥生产装置所有放空气回收作燃料产蒸汽经济效益为190万元/年。2.3 中水回用技术建设全厂集中污水处理厂，除单独建设造气污水处理装置外，又进行末端治理，将合成氨、尿素

10、等生产装置正常生产过程中排放的工艺废水集中进行生化处理，处理后的中水返回氮肥生产装置的循环水系统作为补充用水。此技术的关键技术是氮肥生产的污水集中处理，并能达标回收利用和水质稳定技术的正确选择，从而确保整套装置中水回用后污水零排放。 2.4 尿素深度水解技术采用尿素深度水解技术，将尿素生产中排放的废液经深度水解，回收其中的NH3和CO2，水解后的残液，经过除铁除氧缓蚀处理，成功地作为锅炉给水补充到造气夹套锅炉使用，不但回收了NH3和CO2，而且可以大大地节约水资源，实现了水的综合利用，实现了循环经济。此技术的关键技术是水解后的残液中的氨和尿素含量小于10PPm，残液经过除铁除氧缓蚀处理，作为锅

11、炉给水补充到造气夹套锅炉，从使用情况来看，效果良好。尿素深度水解装置年回收尿素990吨，尿素深度水解装置经济效益为50.2万元。2.5 变压吸附提氢技术采用变压吸附提氢生产加氢系列产品技术，将氮肥生产装置过程弛放气、放空气经氨回收装置回收氨后，再经变压吸附装置提取高纯度的氢气，产氢气1800 M3/h回到氮肥生产系统或生产高附加值的加氢系列产品，尾气送吹风气燃烧炉燃烧。此技术的关键技术是从氮肥生产装置过程弛放气、放空气提取99.9%的高浓度氢气。2.6 合成氨醇烃化工艺专利技术采用湖南安醇高新技术有限公司的醇烃化工艺专利技术，对合成氨生产过程中的微量CO、CO2净化工艺由铜氨洗工艺改造为醇烃化

12、流程工艺，既节约了氨、醋酸、铜资源，又可以将原放空的气体副产甲醇，产生的烃化液主要出售给外单位用户，或送锅炉燃烧产蒸汽。既增加了一个产品，又达到了清洁生产之目的。此项技术的创新点是实现了合成氨生产过程中可调氨醇比的工艺技术;实现了甲醇化工艺;实现了用醇烃化替代传统的甲烷化工艺,较甲烷化工艺替代铜氨洗工艺又前进了一大步;成功研制并使用了烃化催化剂。从一年多的运行实践来看，情况良好，1600的合成塔操作压力仅为23MPa左右，日产总氨醇600吨左右。2.7 深度脱硫工艺技术合成氨半水煤气脱硫采用两级栲胶脱硫装置，适合于烧高硫煤，半水煤气脱硫出口硫化氢控制在70mg/m3以下；变换气脱硫采用DDS脱

13、硫技术，使原来的普通脱硫得以提高，脱硫精度可小于1PPm，副产品硫磺采用连续熔硫技术，既杜绝了原来脱硫技术对环境的氨污染，又得到了更多的副产品硫磺，而且达到了清洁生产之目的。此技术的关键技术是脱硫精度可小于1PPm。净化气精脱硫采用在国内多家氮肥厂使用行之有效的湖北化学研究所研发的JTL-4常温精脱硫工艺，其优点是精脱硫基本在常温下进行，净化度高(脱硫精度0.06ppm)，脱硫剂具有较高的工作硫容。2.8 热电联产、蒸汽梯级利用采用热电联产技术，将煤造气系统排出炉渣粉碎后与烟煤按比例混合进入循环流化床锅炉，产5.4Mpa的蒸汽供汽轮机，驱动发电机发电，汽轮机抽出的2.5MPa蒸汽供系统生产使用

14、，发电机发出来的二次炉渣作为水泥厂的原料出售或作为新型建材原料，达到热电联产、蒸汽梯级利用，实现了资源化、减量化、再利用的清洁生产之目的。此项技术的创新点是，将煤造气系统排出炉渣粉碎后用到发电锅炉，并做到热电联产、蒸汽梯级利用。2.9 采用双曲线冷却塔合成循环水在合成氨生产装置中，采用双曲线冷却塔合成循环水技术，对氮肥生产装置中的冷却水进行闭路循环，解决了原有机械轴流通风式凉水塔容易飘水、电耗高的问题，实现了节电、节水，双曲线冷却塔合成循环水处理能力为12000吨/小时，比机械通风冷却塔每小时节电460KWh。同时采用溴系水质稳定技术代替原来的磷系水质稳定技术，完全杜绝了含磷废水对环境的污染，

15、提高了水的利用率。此项技术的创新点是将电厂使用的双曲线冷却塔应用到合成氨循环水技术上。2.10 造气污水处理装置造气系统生产冷却水实现闭路循环，达到零排放，针对装置检修时存在系统水排放问题和冷却塔排气有异味，增加澄清装置提高澄清效果，增设生化冷却塔，剔除气体中的异味，同时，增加自动化的旁滤装置，进一步提高处理后的水质，固液分离采用全自动过滤一体机，保护了周边环境。此项技术的创新点是造气污水不仅能闭路循环，而且污水变清，排气无异味。减轻了工人的劳动强度，改善了装置周围的环境。2.11 化水装置设置中和池和调节PH值装置在化水装置中增设前置阳床,回收再生后的废酸; 增设强阴床除硅,再生后的废碱去再

16、生弱阴床,回收再生后的废碱,使酸碱的用量大大减少。化水装置中的阴阳床在再生后产生的含废酸和废碱的废水，在新增的中和池中中和，同时设计调节PH值自控装置，对废水的偏酸偏碱进行自动调节，使中和废水达标排放。2.12 烟尘治理采用布袋除尘和浓相输送技术在燃煤锅炉（发电锅炉和沸腾炉）炉内脱硫，烟尘除灰系统产生的炉灰粉尘经引进国外技术及材料的袋式除尘器除尘（除尘效率99%以上）后 ，可达大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）表2中二级排放标准。在排气烟囱上有在线监测仪进行监测，以保证效果。布袋除尘器排出的灰尘 采用气流浓相输送至灰库，然后汽车或船运，出售给水泥厂或建材厂作为原料或填充料。此关

17、键技术是在锅炉烟尘治理使用了新型袋式除尘器除尘，排气达标。在正常运行时，从烟囱上一点看不出烟尘，锅炉是否在运行也看不出。综上所述，我公司煤制气氮肥生产装置清洁生产技术在中国氮肥协会领导的关心支持下，在全国各单位及各位专家的帮助下，在我公司全体干部和职工及工程技术人员的努力下，采用了国内各种成熟的先进技术、专利技术及先进的装备，确确实实达到了“进来的都是原料，出去的全是产品”，为立足采用国内先进技术、先进工艺、先进设备，建设有中国特色的用煤制气生产氮肥，树立了一个样板工程。3. 煤制气氮肥生产装置清洁生产技术工艺流程和水系统流程3.1清洁生产技术工艺流程公司使用的原料是煤和盐，原料煤进造气产生半

18、水煤气去脱硫工段脱除H2S ；造气产生的废气去废气回收气柜，废气进入燃气锅炉余热回收燃烧，产生的蒸汽供生产装置使用；造气产生的炉渣和原料煤一起去循环流化床锅炉产5.4MPa的蒸汽，供汽轮机发电，汽轮机抽出2.5MPa的蒸汽，供生产装置使用；循环流化床锅炉产生的二次炉渣，作为水泥厂的原料出售或作新型建材产品；造气污水自身循环。半水煤气脱硫工段产生富液经再生后产生湿硫磺，湿硫磺去连续熔硫装置去除水分，生产出干硫磺。脱硫后的半水煤气气体经过变换、变换气脱硫后，去脱碳工段脱除CO2，脱碳工段产生的CO2去尿素装置和联碱装置分别生产出尿素和联碱。脱碳后的净化气经过精脱硫后，去合成双甲工段，生产出合成氨，

19、并副产出甲醇；部分合成氨送尿素装置和联碱装置分别生产出尿素和联碱；合成的放空气去氢回收装置，经过氨洗去除氨后，去变压吸附回收其中的氢气，回收的氢气生产加氢产品。尿素装置产生的废水经过深度水解后，并通过尿素解吸液处理，进入锅炉作补水用。原料盐进入纯碱装置生产纯碱。附表一：江苏华昌化工股份有限公司清洁生产技术综合改造氮肥生产装置流程图7附图一 二次炉渣 新型建材锅炉给水蒸汽供生产装置原料煤 循环流化床锅炉 汽轮机发电 110KV变电所硫回收 硫磺 炉渣 尿素 废水深度水解 原料煤 造气 脱硫 脱碳 醇烃化合成 合成氨 造气污水循环 氢回收 加氢产品 工业盐 联碱 淡液回收 氯化铵 废气回收气柜 燃

20、气锅炉余热回收 江苏华昌化工股份有限公司清洁生产技术综合改造氮肥生产装置项目图 3.2 清洁生产技术水系统流程公司从河水里取来的原水，供化水房生产除盐水和作为循环水站的补水，化水房生产除盐水供锅炉产5.4MPa的蒸汽，供汽轮机发电，汽轮机抽出2.5MPa的蒸汽，供生产装置使用。循环水站的循环水作为合成氨装置、尿素装置、联碱装置的冷却水。合成氨装置、联碱装置产生的废水去污水处理装置，经过处理的污水可以作为循环水站和造气污水处理装置的补水。尿素装置产生的废水经过深度水解后，并通过尿素解吸液处理，进入锅炉作补水用。附表二：江苏华昌化工股份有限公司水系统循环经济流程图4. 项目产生的经济效益由于采用了

21、醇烃化技术、深度脱硫技术、变压吸附技术、双曲线冷却塔合成循环水技术、中水回用技术、尿素深度水解技术和造气污水处理新技术等煤制气氮肥生产装置清洁生产技术，有效减少了能源的消耗量，减少了水资源的损耗，减少了冷却水装置电的消耗量，减少了氨的损失，增加了副产品甲醇、硫磺、氢气、蒸汽和湿粉煤饼。根据实际测算，每年可增加副产品甲醇3万吨/年、增加硫磺1200吨/年、增加氢气2000万立方米/年、增加蒸汽16000吨/年、增加低位发热值在3500大卡/公斤的煤饼（干基）210吨/年、减少新鲜水用量720万吨。每年可回收尿素990吨，回收软水45万吨。煤制气氮肥生产装置清洁生产技术装置综合经济效益为：我公司的

22、煤制气氮肥生产装置清洁生产技术装置年新增产值10994 万元；年新增利税4536 万元；年节煤2500吨，价值99.8万元；年节电3650千KWh，价值138.8万元；年节水720 万吨，价值216万元；应用后增收节支年平均额5519万元。5. 项目产生的社会效益由于采用了清洁生产技术，改造后的生产装置三废排放量大大减少，化肥生产系统的污水实现了零排放，废渣实现了资源化、废气实现了有效回收，冷却循环水质稳定技术由磷系改成溴系，使得原来对环境有较大影响的合成氨、尿素生产装置改造成对环境友好的清洁生产装置，创造了良好的社会效益。6. 结语下一步，我公司发展氮肥清洁生产技术的主要目标是：继续保持合成

23、氨、尿素生产装置的污水零排放；公司冷却水的循环利用率大于99%；合成氨、尿素的综合能耗创全国先进水平；合成氨综合能耗达到低于40GJ/tNH3，合成氨吨氨耗新鲜水小于5吨，较国内先进水平大幅度降低；大力挖掘潜力，实现资源的综合利用。为此，我们将重点抓好以下几个方面的工作：一是加强组织领导，形成合力。吸收部分优秀员工与骨干分子充实到领导小组中来，靠稳健的组织网络来保证工作的有序开展。二是加强宣传教育，培育崇尚清洁生产技术理念的氛围。要围绕“大力发展清洁生产技术、加快新型工业化步伐”这一主题，广泛宣传，深入发动，强化清洁生产技术的理念，提高全体员工对发展清洁生产技术重大意义的认识。三是进一步加强体

24、系建设，为发展清洁生产技术保驾护航。完善三大体系有效运行并持续改进，培育全员安全环保、清洁生产与清洁生产技术的意识，走综合治理，持续发展的道路。四是大力开展技术创新，全面提升清洁生产技术水平，准备进行无动力氨回收装置、高纯氢气的制备和可乐级食品液体二氧化碳等项目实施。清洁生产技术的实施需要技术的支撑，我们要立足自我，充分利用公司省级企业技术中心的优势，通过成立攻关小组等形式，全面开展技术创新活动，努力寻找新的突破点 。五是继续走校企合作的道路，探索清洁生产技术发展新路子。公司将进一步加强和清华大学、天津大学、华东理工大学等国内知名高校的合作，同时充分利用国内行业专家学者资源，与他们一起搞项目，攻难关，探索清洁生产技术发展的新路子。对合成氨、尿素生产的全过程进行分析，在节约能源、发展清洁生产技术方面认真工作,切实降低合成氨的综合能耗，达到国际先进水平。通过努力，把我公司建成全国氮肥清洁生产技术的示范基地。编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第8页 共8页第 8 页 共 8 页