合成氨生产尿素装置试运行总结.docx
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合成氨生产尿素装置试运行总结
新疆鸿基焦化有限责任公司焦炉煤气综合利用项目
（年产12万吨合成氨/21万吨尿素建设工程）
试生产总结
新疆大黄山鸿基焦化有限责任公司
二〇一一年十一月二十日
一．试生产的依据
1、法律、法规
《中华人民共和国安全生产法》（2002年11月1日）
《中华人民共和国劳动法》（2008年1月1日）
《中华人民共和国消防法》（2008年10月28日修订，2009年5月1日起施行）
《中华人民共和国职业病防治法》（2002年5月1日起施行）
《危险化学品安全管理条例》国务院第344号令（2002年3月15日施行）
《特种设备安全监察条例》国务院第549号令（2009年5月1日）
《易制毒化学品管理条例》国务院445号令
《使用有毒物品作业场所劳动保护条例》（国务院令第352号）
2、部门规章及有关规定
《劳动防护用品监督管理规定》国家安全生产监督管理总局令（第1号）
《生产经营单位安全培训规定》国家安全生产监督管理总局令（第3号）
《生产安全事故应急预案管理办法》国家安监总局（第17号令）
《蒸汽锅炉安全技术监察规程》（劳部发（1996）276号）
《固定式压力容器安全技术监察规程》TSGR0004—2009
《压力管道安全管理与监察规定》（劳部发（1996）140号）
《易燃、易爆化学品消防安全监督管理办法》（公安部18号令）
《危险化学品名录》2002版（国家安全生产监督管理局公告2003年第1号）
《危险化学品建设项目安全许可实施办法》（国家安全生产监督管理总局第8号）
《国家安全监管总局关于危险化学品建设项目安全许可和试生产（使用）方案备案工作的意见》（安监总危化[2007]121号）
《新疆自治区安全监管局关于危险化学品建设项目安全许可工作有关问题的通知》（新安监管二[2007]32号）
《国务院安委会办公室关于进一步加强危险化学品安全生产工作的指导意见》（安委办〔2008〕26号）
《国家安全监管总局关于公布首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》（安监总管三〔2009〕116号）
《危险化学品重大危险源辨识》（GB18218-2009）
《液体无水液氨》（GB536-88）
3、工程项目有关文件、资料
《新疆大黄山鸿基焦化有限责任公司焦炉煤气综合利用项目安全设施设计专篇》（东华工程科技股份有限公司）；
《新疆大黄山鸿基焦化有限责任公司焦炉煤气综合利用项目安全预评价报告》（新疆玖安劳动安全评价检测中心）。
二、建设项目基本情况
1、建设单位简介
新疆大黄山鸿基焦化有限公司（以下简称鸿基焦化）是新疆兵团农六师所属的国有控股企业集团，目前已成为全疆最大的独立焦化厂，是兵团集煤－焦－化－电为一体的产业链龙头。
公司由兵团农六师国资公司、兵团投资有限责任公司、兵团勘测设计研究院、大黄山煤矿四家股东出资设立，现有注册资本金1.5亿元。
公司现下设12个车间，12个部门，一个技术中心，一个后勤服务中心，现有人员1702人。
公司根据国家产业政策，按照国家行业准入要求已完成一期80万吨/年焦化项目，形成了年产焦炭80万吨、焦油5万吨、粗苯1万吨和2.4亿M3富余煤气。
为进一步延伸煤焦化产业链，优化产业结构，创造更大的经济和社会效益，公司建设了煤气综合利用和热电项目。
公司与乌石化、上海吴泾化工建立技术合作关系，化肥项目投资7.88亿元，利用80万吨/年焦化产生的2.4亿m3/富余煤气，将形成年产尿素21.5万吨规模，产值3.6亿元。
公司将用3－5年完成二期总体发展目标，预计总投资48亿元，可实现年销售收入40亿元左右，增加值10亿元，年利润额5亿元，逐步实现兵团党委五届十次全委（扩大）会议提出的“以鸿基焦化为龙头，建设全国重点煤化工产业基地”的宏伟目标。
2、建设项目基本情况
年产12万吨合成氨/21万吨尿素建设工程项目位于新疆阜康市自治区重化工业园区鸿基焦化有限责任公司厂区东北部，项目总投资7.88亿元，建设用地面积76580㎡。
12万吨/年合成氨/21万吨/年尿素工程项目是由合成氨装置、空分装置、尿素装置及附属工程组成。
该项目于2007年2月14日由兵团发展和改革委员会批复（兵发改原料[2007]456号），同意建设该项目。
该项目由新疆玖安劳动安全评价检测中心（资质证书编号：
甲级APJ-（国）-0287-2006）承担了安全预评价，东华工程科技股份有限公司（工程设计资质证书号：
甲级110005—sj）承担了安全设施设计和施工图设计，安全预评价和安全设施设计分别于2007年10月16日、2010年2月25日通过了兵团安监局组织的专家审查和行政许可（设立备案号：
兵安监危化项目审字[2010]006号）。
本项目由东华工程科技股份有限公司负责总承包施工。
（资质证书编号：
承建甲字4204号）
项目监理由乌鲁木齐石油化工工程建设监理公司承担。
（资质证书编号：
【建】工监企第（981074）号）
3.建设项目施工完成情况
本工程装置自2008年6月18日开始土建，至2009年9月30日完成土建工程。
于2009年10月1日开始设备及管道安装，至2010年6月30日安装完毕。
2010年3月进行自控系统的安装，2010年8月份进行自控系统的安装调试，系统正常，达到运行要求。
2010年7月进行管道的吹扫试压，对泄漏点进行及时处理，使管道系统各项指标达到设计及使用要求。
循环水系统安装于2008年6月至2010年3月全部完成；于2010年5月15日开始管道试压，5月23日开始预膜，6月5日投入运行。
空分装置于2008年6月开工，至2010年5月设备安装完毕，6月2日开始试车（空压机、增压机、氮压机）
压力管道于2009年10月24日经过射线探伤检测；特种设备及压力容器由安装单位出具了安装质量证明书，并报送技术监督部门检验检测，经检测合格，取得了检测合格证书。
供配电站于2008年6月初开始建设，该变电站为鸿基焦化热电站10KV配电室，项目设301合成氨变电所和302尿素及公用工程变电所，另粗脱硫装置和CO2回收装置距主线装置较远，单独设303变电所，直接由焦化热电站10KV供两回路10KV电源。
至2010年3月完成供配电站的建设，调试后供电正常。
消防依托焦化消防站，该站于2009年2月16日通过了新疆消防总队司令部的验收。
文号：
新公消验收[2009]1号。
污水回收及污水处理设施依托焦化酚氰废水处理站，该站于2007年验收合格并交付使用。
4、项目定员
新疆大黄山鸿基焦化有限责任公司焦炉煤气综合利用项目为新建装置，根据新的组织机构改革，目前归属鸿基焦化公司下设的净化车间、合成车间、尿素车间、成品车间四大车间，本工程是新建工程，鸿基焦化公司已建有完善的组织机构，可以满足日常的生产、经营管理要求，因此本工程的管理机构按照扁平式设置，主要有生产管理部、技术部、设备部、安环消防部、生产车间、辅助生产车间等组成，由鸿基焦化公司统一领导。
生产车间分为合成车间、尿素车间、净化车间、成品车间、计控车间、电气车间和机修车间等，其中合成车间、尿素车间、净化车间、成品车间为主要生产车间。
岗位人员素质按照装置操作运行要求，除在新疆工业高等专科学校、新疆化工学校招收约350名中专及部分专科毕业生外，其余选择少数具有专业技术水平的专业人员。
公司生产岗位拟采用四班三运转作业模式，项目总定员数为450人。
附：
化肥各车间劳动定员表
序号
部门名称
定员数量
备注
1
合成车间
90
含中控室
2
尿素车间
85
3
净化车间
92
4
成品车间
29
5
计控车间
33
不含焦化
6
电气车间
38
不含焦化
7
检修车间
35
不含焦化
8
检化验车间
38
不含焦化
9
生产管理部
8
含倒班调度
10
技术部
6
11
合计
450
5、生产、储存的危险化学品品种和设计能力
本装置设计能力为年产12万吨合成氨/21万吨尿素。
涉及主要原辅材料有焦炉煤气、氧气、氮气、二氧化碳、联氨、磷酸盐、氧化铁粗脱硫剂及各种催化剂；产品为液氨、尿素、硫磺。
其中液氨、硫磺、煤气、氢气、一氧化碳、甲烷、氧气、硫化氢、氮气列入《危险化学品名录》（2002版）。
（1）产品生产能力一览表
产品、中间产品及副产品的年产量及规格
序号
名称
规格
日产量
年产量
备注
1
尿素
GB2440-2001（一级品）
630吨
2.1×105吨
最终产品
2
液氨
GB536-1988（优级品）
330吨
1.1×105吨
中间产品
3
硫磺
GB2449-1992（优级品）
0.735吨
245吨
副产品
（2）、危险化学品储存设施一览表
序号
名称
数量规格
最大储存能力（吨）
储存介质
备注
1
液氨储罐
1×2000m3
1×7m3
1297
液氨
液氨球罐1个、一级氨分离器1个
2
干式气柜
1×20000m3
8
焦炉气
（3）主要装置组成一览表
装置组成及规模一览表
装置名称
装置规模
工艺装置
1
合成氨装置
12万吨合成氨装置一套
2
焦炉气气柜装置
12万吨合成氨配套20000m3气柜装置一套
3
焦炉气粗脱硫装置
12万吨合成氨配套粗脱硫装置一套
4
焦炉气精脱硫装置
12万吨合成氨配套精脱硫装置一套
5
焦炉气转化装置
12万吨合成氨配套焦炉气转化装置一套
6
变换装置
12万吨合成氨配套焦炉气变换装置一套
7
脱碳装置
12万吨合成氨配套脱碳装置一套
8
甲烷化装置
12万吨合成氨配套甲烷化装置一套
9
焦炉气压缩装置
12万吨合成氨配套焦炉气压缩装置一套
10
合成气压缩装置
12万吨合成氨配套合成气压缩装置一套
11
冰机装置
12万吨合成氨配套冰机装置一套
12
氨合成装置
12万吨氨合成装置一套
13
空分装置
氧气6000Nm3/h，氮气13000Nm3/h装置一套
14
尿素装置
21万吨尿素装置一套
公用工程及辅助设施
1
锅炉给水及除氧槽
额定能力75t/h热力喷雾除氧器及水箱
2
中压蒸汽系统
3.8Mpa中压蒸汽56.98t/h由热电锅炉提供
3
消防站
消防水池一座3000m3
4
污水处理站
处理能力：
60m3/h
5
仓库
备品备件库一座、尿素成品仓库一座
6
变配电室
3座变配电室
（4）主要原辅材料
原料消耗表
序号
名称
单位
消耗定额
（t-1氨）
小时耗量
年耗量
备注
1
焦炉煤气
Nm3
1725
26430
2.114×108
来自焦化
2
氧气（折纯氧）
Nm3
313.7
4808
3.846×107
来自空分装置
3
氮气（折纯氮）
Nm3
614.3
9414
7.531×107
来自空分装置
燃料消耗：
合成氨装置需要的燃料主要是用于原料加热、蒸汽过热炉（即联合加热炉），可以利用氨合成回路副产的驰放气作为燃料，不足部分用焦炉煤气补充。
燃料消耗见表
序号
名称
单位
消耗定额
（t-1氨）
小时耗量
年耗量
备注
1
焦炉煤气
Nm3
187.2
3380
2.7×107
2
驰放气
Nm3
69.5
1158
8.52×106
来自合成工段
催化剂和化学品消耗
催化剂和化学品消耗量
序号
名称
规格
单位
首次填装量
年消耗量
备注
1
氧化铁粗脱硫剂
T703
m3
62
31
使用寿命：
1年
2
铁钼加氢催化剂
JT-8
m3
2×8.6
17.2
使用寿命：
1年
3
铁钼加氢催化剂
JT-8
m3
26
13
使用寿命：
2年
4
钴钼加氢催化剂
JT-1
m3
17
8.5
使用寿命：
3年
5
中温氧化锌脱硫剂
氧化锌脱硫剂
T-306
T306
m3
m3
2×56
2×32.5
56
16.3
使用寿命：
2年
使用寿命：
4年
7
纯氧转化催化剂
Z205/CN-20
m3
20
4
使用寿命：
5年
8
高温变换催化剂
B113-2
m3
20
10
使用寿命：
2年
9
低温变换催化剂
B205-1
m3
25
8.3
使用寿命：
3年
10
甲烷化催化剂
J103
m3
10
2
使用寿命：
5年
11
氨合成催化剂
A301
m3
36
4.5
使用寿命：
8年
脱氢催化剂
分子筛吸附剂
活性氧化铝
CO2气脱硫剂
TH-3
EAC-4
m3
吨
吨
m3
0.65
15
10
50
0.33
3
2
50
使用寿命：
2年
使用寿命：
5年
使用寿命：
5年
使用寿命：
1年
公用物料和能量规格及消耗定额
动力消耗定额及消耗量
序
号
名称
规格
单位
消耗
定额
（t-1氨）
消耗量
备注
每小时
每年
1
新鲜水
0.4MPa（g）40℃
吨
14.62
214.1
1.793×106
含循环水补充水
2
脱盐水
0.5MPa（g）40℃
m3
4.57
64.3
5.144×105
3
循环水
0.4MPa（g）Δt=10℃
m3
579.0
8874
7.10×107
装置自建
4
电
10kV50Hz
kWh
1039.5
15930.6
7.223×107
5
蒸汽冷凝液
0.6MPa（g）40℃
m3
-4.14
-63.4
-5.072×105
表示输出
6
蒸汽
3.8MPa（g）450℃
t
1.34
20.6
1.65×105
7
仪表空气
0.6MPa（g）常温
无油无尘
Nm3
45.67
700
5.6×105
来自空分装置
8
氮气
0.6MPa（g）常温
Nm3
19.57
300
2.4×105
来自空分装置
9
服务空气
0.6MPa（g）常温
Nm3
19.57
300
2.4×105
来自空分装置
三、工艺流程简介
焦炉气用来生产合成氨并加工成尿素的流程较长，主要由以下工序组成：
Ø焦炉气湿法脱硫
Ø焦炉气气柜
Ø焦炉气压缩
Ø焦炉气干法脱硫
Ø空分装置
Ø焦炉气富氧转化
ØCO变换
Ø热法脱碳
Ø甲烷化及补氮
Ø合成气压缩
Ø氨合成及冰机
Ø氢回收
Ø尿素
其中前四个工序是属于焦炉气的净化，主要目的是除去焦炉气中所含有的焦油、萘和硫等杂质，将焦油和萘脱除到1ppm以下，总硫脱除到0.1ppm，满足转化和合成催化剂的要求。
1.流程简述及工艺特点
1.1粗脱硫工段（1002）
粗脱硫装置是化肥的“龙头”，不仅为化肥装置提供焦炉气更是环保装置，焦炉和焦化加热炉的燃料气都是经粗脱硫脱硫后的焦炉气，如以含硫量1.7g/Nm3计算，每天减少SO2排放800m3,并能回收1吨/天的副产品硫磺。
首先采取湿法脱硫对焦炉气进行粗脱硫，采用PDS脱硫剂（一种聚合物，主要成分为双核酞箐钴六磺酸铵，还能脱出部分有机硫），为了最大限度地脱除H2S，降低后续工序中精脱硫剂的用量，在湿法脱硫后增加两个廉价的氧化铁脱硫槽。
1.2气柜工段（V0101）
来自粗脱硫装置硫含量低于20mg/Nm3压力为6.5kPa（G）左右的焦炉气经管道输送至干式20000m3焦炉气气柜（V0101）内进行均质稳压，稳压后的焦炉气再经焦炉气压缩机加压后送精脱硫工段。
为了保证储罐的安全，焦炉气柜设有高、低气位报警的气位计，和高高、低低气位报警联锁开关，达到高高或低低气位时，DCS报警并自动关闭焦炉气柜进出口阀门，以保证焦炉气柜及装置安全。
1.3焦炉气压缩工段（1009A）
焦炉气压缩采用六列四级往复式压缩机，焦炉气经过焦炉气压缩机一级压缩后进入粗脱硫脱硫（氧化铁脱硫槽）脱硫，脱硫后的气体再进入压缩机二级、三级、四级压缩。
最终压缩到3.75MPa（G），供下游工序使用。
为保证压缩机安全运行，在压缩机设一回一回路和四回一回路。
压缩机的驱动机采用防爆电机。
为保证生产连续，焦炉气压缩机采用两开一备。
1.4焦炉气精脱硫工段（1003）
干法脱硫是将有机硫转化为H2S再用氧化锌法脱除，以达到氨合成的精度（总硫含量≤0.1ppm）。
因焦炉煤气中的的焦油、萘、灰尘等杂质较多且氧含量较高，为了保护后续钴钼加氢催化剂前段加了铁钼预加氢脱硫槽，精脱硫分为两段加氢，都为转化加氢串氧化锌，都采用国产新型加氢脱硫催化剂，具有较高的加氢活性，同时适用于含高浓度CO和CO2气氛下焦炉气的加氢转化，且转化率高，副反应小。
1.5焦炉气转化工段（1004）
本装置采用加压催化部分氧化法。
焦炉气送入转化工序，先进入饱和塔被工艺水饱和增湿，然后经加热炉，再进入转化炉，在此引入来自空分的氧气。
出转化炉的焦炉气中残余的CH4已经很少了。
经过转化后，转化气中的甲烷含量要求控制在0.4%（干基）以下。
甲烷的蒸汽转化反应即使在1000℃以上进行，其反应速度也很缓慢，因此为了保证转化率采用了两种催化剂来提高转化反应速度，即：
上层Z205（耐热催化剂）下层CN-20
这是因为转化炉温度很高，上部燃烧区1200～1250℃，下部催化剂层900～1100℃，因此催化剂床层上部装填一层耐热性催化剂（即热保护剂），用量约占25％。
同时采用饱和塔，将原料气增湿，有效回收低位能及工艺冷凝液，并减少工艺蒸汽用量，消除大量工艺冷凝液的排放和处理；利用采用富氧部分催化氧化法转化工艺，转化炉烧嘴拟采用国产化烧嘴，转化废锅采用进口设备，副产4.2MPa（G）的中压蒸汽，经加热炉过热后进入中压蒸汽管网，不仅可以充分利用高位能，而且还可减少外供蒸汽量；
1.6变换工段（1006）
变换的目的是获得具有广泛用途的氢气，由于一氧化碳变换反应属于可逆的放热反应，其化学反应受质量作用定律和化学反应热力学平衡的制约，即过量的水蒸气和适当低的温度（必须满足催化剂活性温度要求）将有利于使尽可能多的一氧化碳转化成为氢气，但多耗蒸汽又会增加生产成本，因此本装置用型号B113-2的铁铬系中变催化剂和B205-1铜锌系低变催化剂。
1.7脱碳工段（1007）
本装置使用了南化集团研究院副总工程师张学模教授研发的多胺法（改良MDEA）脱碳工艺，多胺法（改良MDEA）是采用双活化剂，克服BASF工艺中存在的单一活化剂浓度高、蒸汽分压高，净化气及再生CO2需用水洗涤来回收活化剂，和活化剂浓度超高时会使碳钢腐蚀等问题。
双活化剂采用双低浓度，远离腐蚀区。
气体含硫较高时，它还具备对硫化物吸收速度快的性能。
因此该法是一种高效低能耗的脱碳工艺。
1.8甲烷化工段（1008）
来自脱碳的工艺气，首先按氢氮比约为3：
1配入来自空分的氮气，然后进入甲烷化工序。
经过变换和脱碳后的工艺气尚有微量的CO和CO2，为防止对氨合成催化剂的中毒，在送往合成系统前，必须作最后的净化处理，在催化剂存在的条件下，CO、CO2与H2反应生成水蒸气和甲烷，水蒸气经过冷凝排出，而CH4对后续工序是无害的惰性气体。
控制工艺气中CO和CO2总量小于10ppm，本装置用J103型甲烷化催化剂，
1.9合成气压缩工段（1009B）
合成气压缩采用三缸四段18级离心压缩机，新鲜气经过高压缸压缩到14.0MPa（G）后直接去氨合成工段，与一级氨冷器出口的合成气汇合后进入二级氨冷器。
来自合成的循环气进入压缩机的循环段，经过压缩到14.7MPa（G）后供氨合成工段使用。
为保证压缩机安全运行，在压缩机出口设防喘振回路。
压缩机的驱动机采用蒸汽透平，汽轮机型式为凝汽式。
1.10冰机工段（1009C）
冰机采用8级离心压缩机。
为保证压缩机安全运行，在压缩机出口设防喘振回路。
在氨冷凝系统设液氨过冷器，过冷后的液氨供下工序使用。
压缩机的驱动方式采用电机。
1.11氨合成工段（1010）
氨的合成是整个合成氨流程中的核心部分，是在高温、高压及催化剂存在的条件下将精制后氢氮比为3:
1的工艺气合成为氨，反应后气体中一般氨含量只有10~20%，通过对反应后气体中氨和其它气体组分分离，提供液氨产品，氨分离后的未反应气体循环反应，因此氨合成工艺通常采用循环流程。
本装置合成塔采用国内具有自主知识产权的低压氨合成塔技术，合成塔床层温度分布均匀，接近最佳合成温度，氨净值高，同时合成气压缩机采用单台带循环段的离心式压缩机，利用热电车间的中压蒸汽透平驱动，提高装置的运行率，减少维修工作量；本装置使用的是浙江工业大学化工厂的A301型氨合成催化剂。
1.12液氨罐区工段（1011）
从氨合成工段送来的压力0.6MPa（G）、温度10℃液氨进入液氨球罐（V1101）中，球罐中的液氨通过液氨输送泵（P1101A/B）送到尿素装置。
如尿素装置停产，液氨也可作为中间产品，用液氨装车泵装汽车槽车外售。
为了保证球罐的安全，液氨球罐设有高低液位报警液位计，同时还设有高高和低低液位报警联锁开关。
达到高高液位或低低液位时，DCS报警并自动关闭储罐进口总阀门，以保证成品罐区及整个工厂的安全。
事故解除后，由DCS发出指令打开储罐进口总控制阀门，恢复正常工作状态。
液氨球罐还设有压力控制装置。
当压力高高报警时，联锁开启氨压缩冷凝机组（K1101），将液氨球罐中的气体压缩后用循环水冷却为液氨，再返回到液氨球罐中。
1.13火炬工段（1012）
火炬放空时，火炬筒体上的流量计作为点火触发信号，流量计差压变送器送信号到控制台，控制台进行声光报警。
然后控制台控制开启氮气控制阀吹扫火炬筒10秒后打开引火筒、长明灯燃料气阀，启动高空点火器，点燃引火筒，引燃长明灯和主火炬，热电偶火检和紫外线火检检测到火炬火焰，将信号送至控制台，控制台控制关断引火筒燃料气阀、高空点火器，长明灯一直伴烧，主火炬保持燃烧状态；
若火炬气排放过程中主火炬意外熄灭，热电偶和紫外火检可立即检测到火焰熄灭，并将信号送至远程点火控制台，控制台可控制进行重新高空点火。
当流量计信号检测到排放结束（流量信号和压力信号低于设定值），控制台关闭长明灯燃料气，自动打开氮气控制阀吹扫密封（30S）后关闭。
整个系统处于待机状态。
2.流程特点
2.1焦炉气压缩采用往复式压缩机对焦炉气进行二级压缩，该压缩机具有以下优点：
造价低、有备机，采取高效除油分离气脱除气体中夹带的液体，可保持气体的干净无油；
2.2用PDS湿法脱硫，H2S的脱除效率可以保证在90%以上，同时可以脱除部分有机硫、焦油和HCN；
2.3采用国产新型加氢脱硫催化剂，具有较高的加氢活性，同时适用于含高浓度CO和CO2气氛下焦炉气的加氢转化，且转化率高，副反应小；
2.4采用饱和塔，将原料气增湿，有效回收低位能及工艺冷凝液，并减少工艺蒸汽用量，消除大量工艺冷凝液的排放和处理；
2.5采用富氧部分催化氧化法转化工艺，转化炉烧嘴拟采用国产化烧嘴，转化废锅采用进口设备，副产4.2MPa（G）的中压蒸汽，经加热炉过热后进入中压蒸汽管网，不仅
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