中國石油化工股份有限公司湖北化肥分公司

中國石油化工股份有限公司湖北化肥分公司目前是以天然氣為原燃料，采用美國凱洛格生產技術生產合成氨和荷蘭斯達米卡邦生產技術生產尿素。由天然氣制取合成氨經過三個主要過程：（1）造氣部分：由天然氣制取粗原料氣，包括原料天然氣的壓縮、脫硫、一段轉化、二段轉化、高溫變換和低溫變換。（2）凈化部分：將粗原料氣進一步凈化制取合格的合成氣，包括脫CO₂和甲烷化。（3）合成部分：將精制后的合成氣經合成氣壓縮機壓縮至合成壓力，并在合成塔內使氮氫氣合成為氨。離開合成塔后的氣體經過冷凍分離而取得液體氨。

年產56萬噸的“長江牌”尿素采用的是CO₂汽提法工藝生產流程，該工藝流程具有工藝技術先進、物耗能耗低等特點，產品質量達到國家優級品標準。投產近30年來，為確保產品質量，進行了多項技改技革。其主要工藝流程如下：

一、原料氣的脫硫

原料氣的脫硫是在加壓下進行的。氣體首先經過原料氣壓縮機（102-J），由1.35MPa加壓至4.3MPa，然后經原料氣調節閥FRC-1“A”進入一段爐對流段預熱盤管加熱至371～399℃，再進入脫砷槽（101-Da）脫砷、鈷-鉬加氫轉化器（101-D）將有機硫轉化為無機硫，最后由氧化鋅脫硫槽（108-D）吸附脫硫至硫含量在0.5ppm以下。

二、原料氣的蒸汽轉化

脫硫后的原料氣與經蒸汽調節閥FRC-2調節后的3.83 MPa的中壓蒸汽按水碳比為3.5的比例混合后，經對流段的高溫段加熱至510℃，而進入一段轉化爐（101-B）的378根反應管進行蒸汽轉化反應，由管外的頂部燒嘴進行加熱。經一段轉化后氣體中殘余甲烷在10%以下。

經一段爐后的轉化氣尚需在二段爐（103-D）進一步轉化，一段轉化氣在800℃左右進入二段爐，同時引入預熱到450℃的空氣，在此由于氧氣的燃燒，溫度將升高到1100℃，甲烷氣進一步轉化，經二段爐后的轉化氣CH4含量0.33%左右，空氣的引入把合成氨所需要的氮氣加入了系統，引入的空氣稱為工藝空氣，它是由空氣壓縮機（101-J）加壓后輸入系統的。

二段爐的出口氣在950℃左右，為了回收這部分熱量，并滿足高溫變換的溫度要求，二段轉化氣將先后通過第一廢熱鍋爐（101-Ca/Cb）和第二廢熱鍋爐（102-C），第一廢熱鍋爐是并聯的兩臺火管式廢熱鍋爐，第二廢熱鍋爐是普通水管式，二臺廢熱鍋爐都是產生高壓蒸汽，經過第二廢熱鍋爐后，轉化氣降至371℃而進入高變爐（104-Da）進行CO的變換。

三、一氧化碳的變換

由第二廢熱鍋爐來的轉化氣約含有12～14%的CO，它首先進入高變爐（104-Da），在高溫變換觸媒的作用下CO與H2O進行變換反應生成CO₂和H₂，經高溫變換后CO降至3.06%，溫度由371℃升至430℃，然后經過第三廢熱鍋爐（103-C）回收部分高位熱能產生高壓蒸汽，轉化氣溫度將降至330℃左右，它再經換熱器104-C與入甲烷化爐氣換熱，溫度進一步降至210～240℃，以適應低溫變換的要求。經低變104-Db后變換氣中CO降至0.5%以下，溫度在250℃左右，再進入低變氣蒸汽鍋爐（1104-C）管側，與來自CO₂再生塔（1102-E）頂部的回流水換熱，出來的氣體在CO₂再生塔氣體再沸器1105-C的管側冷卻，同時提供脫碳溶液再生所需的熱量。在1105-C中大部分水蒸汽都冷凝下來，而在變換氣分離罐102-F中分離出去。變換氣從102-F的頂部引出，進入CO₂吸收塔1101-E進行氣體的凈化。

四、變換氣的凈化

變換氣大約含有18%的CO₂和0.3%的CO。凈化后（CO+ CO2）將降至10ppm以下，變換氣的凈化包括脫碳和甲烷化。

變換氣夾帶的水分大部分除去以后，進入CO₂吸收塔，洗滌后的氣體經塔頂的除沫網除去夾帶的溶液，出塔后又進入分離罐1113-F進一步分離所夾帶的液滴。分離后的氣體溫度約為71℃。含CO₂在0.1%以下。脫碳氣經136-C（合成氣——甲烷化爐進氣換熱器）和104-C的殼側進行預熱后進入甲烷化爐。

進入甲烷化爐的氣體約在300℃左右，由甲烷化爐（106-D）的頂部進入，通過觸媒床層后由底部出來。在甲烷化爐內完成CO和CO₂與H₂生成甲烷反應，從而將（CO+ CO2）降至10ppm以下，而制得合格的凈化氣。此凈化氣約在350～360℃，先經過114-C被鍋爐給水冷卻，溫度降至150℃，再經115-C進一步被冷卻水冷卻，溫度降至38℃進入合成系統。

五、氨合成系統

由凈化系統來的凈化氣首先進入103-J的吸入罐104-F，103-J自104-F吸入氣體，在壓縮機的低壓缸壓縮到6.5MPa左右。低壓缸出口氣依次經過三個中間冷卻器（136-C，116-C，129-C）的管側，分別被去甲烷化的工藝氣、冷卻水和氨冷凍劑所冷卻，從129-C出來的氣體進入段間分離罐105-F，將冷凝下來的水分離出來。干氣從105-F出來進入103-J的高壓缸，在高壓缸氣體進一步被壓縮并與合成塔來的循環氣匯合，循環氣從高壓缸的側面進入最后一個循環級葉輪的入口，匯合后的氣體從高壓缸排出送入合成回路。此高壓合成氣先經兩個并聯的水冷器124-C冷卻后，分兩路繼續冷卻，第一路通過串聯的氨冷器117-C和118-C，另一路經120-C被合成塔（105-D）進氣所冷卻。兩路匯合后，又在三級氨冷器119-C進一步冷卻，溫度將降至-24℃左右。此氣體進入高壓氨分離器106-F將液氨分離掉。分離器出來的循環氣先經120-C與新鮮氣和循環氣換熱，然后又進入合成塔進氣—出氣換熱器121-C換熱，將氣體溫度提高至141℃，分四路進入合成塔：一路氣體由合成塔底部進入，經105-D環隙自下而上地進入塔頂部的內部換熱器122-C，被出塔氣預熱至反應溫度，從122-C的殼側出來，進入催化劑第一床層入口；一路由MIC-14、15、16三個調節閥控制進入105-D第一、二層觸媒床間換熱器，以調節第二觸媒床層入口氣體溫度；一路通過TIC-14直接進入一層入口，以調節第一層入口溫度；一路在開車時，經開工加熱爐102-B盤管加熱后進入105-D床層，為觸媒升溫、還原提供熱量。

合成塔出口氣首先經123-C加熱鍋爐給水，又在121-C與進塔氣換熱，氣體被冷卻到45℃，其中絕大部分氣體回到103-J高壓缸循環段而完成了整個合成回路。另外一小部分（約10000NM3/H）經由125-C被液氨冷卻，在吹出氣分離器108-F分離后，干氣作為馳放氣進入氫回收系統或放入燃料氣系統。

六、原料氨和二氧化碳的壓縮

尿素車間的原料液氨由合成車間供給，壓力不低于2.0MPa，溫度低于20℃，由高壓氨泵提壓至16.0MPa后進入高壓甲銨冷凝器（2202－C）。

原料二氧化碳由合成車間供給，經二氧化碳壓縮機（2102－J）壓縮后送到汽提塔（2201—C）底部。為減少高壓設備腐蝕，需要往二氧化碳氣體中加入一定量的空氣，同時加入一定量的雙氧水對高壓設備進行雙向鈍化。

七、尿素的合成與汽提

1、高壓甲銨冷凝器（2202—C）

高壓氨泵來的液氨與汽提塔來的CO₂、NH₃在高壓甲銨冷凝器（2202—C）有大約78％的NH-3和70％CO₂冷凝成甲銨，然后進入合成塔。冷凝熱被蒸汽冷凝液移走，生產0.3MPa蒸汽。

2、尿素合成塔（2201—D）

由高壓甲銨冷凝器（2202—C）來的甲銨液由合成塔底部進入，由下至上經過10塊帶小孔的塔板到達合成塔的上部，甲銨轉化成尿素，CO₂轉化率達到60％左右。尿液經中心降液管到汽提塔，汽相部分到高壓甲銨洗滌器（2203－C）。

3、高壓甲銨洗滌器（2203－C）

合成塔頂部出氣含有NH3、CO2在高壓甲銨洗滌器（2203－C）內進行冷凝洗滌回收，使大量的NH₃、CO₂冷凝成甲銨返回到高壓甲銨冷凝器（2202—C）。沒有被冷凝的NH₃、CO₂及惰性氣體減壓到中壓系統進行洗滌吸收。

4、汽提塔（2201－C）

合成塔來的尿液在汽提塔內進液體分布器均勻地進入2800根汽提管并呈膜狀沿管壁往下流，CO₂氣體從塔底進入，在汽提管內與液膜逆向接觸。由于氣相中NH3分壓極低，促使液膜中甲銨大量分解。同時殼側采用2.0MPa飽和蒸汽加熱以提供甲銨分解所需的熱量，約有80％的氨和75％的CO₂從尿液中分解出來。出汽提塔液相中約含有57％的尿液從底部去精餾塔；出汽提塔含有NH₃、CO₂的氣體從頂部進入高壓甲銨冷凝器（2202—C）。

八、精餾與循環吸收

離開汽提塔的尿液經調節閥（LV－203）到精餾塔（2301－E）減壓到0.25－0.3MPa，使尿液進一步增濃。增濃后的尿液經由閃蒸槽（2302－F）到尿液槽（2303－F），尿液濃度達到73％左右。含有大量NH₂、CO₂、H₂O的汽相到循環系統被冷凝吸收，最終經由高壓甲銨泵（2301－J/Js）返回到高壓系統。

九、蒸發系統

蒸發系統采用兩段真空蒸發，從而保證產品尿素中的水分含量在0.4%以下，縮二脲含量在0.9%以下。

十、造粒系統

在尿液蒸發中添加甲醛，提高成品尿素顆粒強度，降低造粒過程中的粉塵。為適應市場需求、滿足客戶要求，不斷應用國內外新技術、新工藝改進和更新尿素造粒噴頭，提高產品質量。

十一、水解系統

由蒸發系統來的含有NH3、CO2和尿素的二次蒸汽冷凝液以及常壓吸收塔來的稀氨水一起匯集在氨水槽（2701－F），約含有8%的NH₃、5％的CO₂、1.5%的尿素。經解析、水解后外排廢水NH3和尿素的含量均在5PPm以下。水解廢水可以被回收利用。

十二、成品包裝

為保證尿素成品粒度（Ф0.85-2.8mm）在95%以上，在成品尿素包裝前要經過兩臺振動篩，將尿素粉塵篩除。

目前企業正對原料、燃料進行“煤代油”技術改造，改造項目將于 2005 年底建成投產。屆時，湖北化肥分公司將成為具有多種原料結構和產品結構，具有良好經濟效益和廣闊發展前景的新型化肥化工聯合企業。

主要產品：長江牌尿素

http://www.sinopec.com