尿素工艺和职业危害.docx

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尿素工艺和职业危害

尿素的工艺和职业危害

一、尿素的制造工艺：

尿素生产工艺流程简介

新建项目以无烟煤为主要生产原料，首先合成氨和CO2，然后二者再合成尿素。

原料煤经过造气炉造气，形成原料气，原料气经过压缩，进入变换炉进行变换后生成变换气，变换气经过脱硫、脱碳、精脱硫后成为合成气，脱碳后的合成气中的CO2被溶剂吸收后生成的CO2气体作为合成尿素的原料。

合成气经过压缩后送入双甲精制制备甲醇，从双甲精制后出来的合成气经过压缩后作为氨合成的原料气，原料气经过氨合成塔后合成液态氨，作为合成尿素的原料。

液氨进入尿素合成塔，与合成装置来的CO2气体在尿素合成塔中合成尿液，尿液经过蒸发去除水分后，进入尿素造粒系统，形成大颗粒尿素成品。

1、原料煤贮运系统

原料煤由汽车运入干煤棚，再由抓斗桥式起重机抓入受煤坑或由汽车直接倒入受煤坑，通过电振给料机给至带式输送机运至筛分厂房，通过园振动筛进行筛分，筛上原煤通过带式输送机送至造气炉炉顶的卸料小车，卸入汽化炉煤仓供汽化炉造气使用，筛下煤通过带式输送机进入热电站的燃料煤系统。

2、燃料煤贮运系统

汽车运来的燃料煤人工卸入干煤棚内贮存，上煤时由抓斗桥式起重机送入受煤斗，受煤斗的出料口设有电机振动给料机，将燃料煤按需要输送量给进备1带式输送机，经过备2带式输送机转运至筛分破碎厂房，由圆振筛进行筛分，筛上大于8mm的块煤进入破碎机，破碎后的煤给进备3带式输送机上；筛下小于8mm的合格煤也进入备3带式输送机上，再经过备4带式输送机转运至锅炉房上煤层，由备5带式输送机分别给进锅炉的贮煤斗中。

造气系统生产工艺流程及其职业病危害因素的分布

3、造气系统生产工艺

（1）造气

造气过程由吹风、上吹制气、下吹制气、空气吹净五个阶段组成。

粒度合格的原料块煤，经皮带运至各造气炉料仓，由自动加煤装置将煤连续均匀地加入造气炉内，与鼓风机鼓入的空气混合进行燃烧，同时将混有少量空气的过热蒸汽分别从炉底和炉上部通入炉内，与炽热的炭层发生反应，在造气炉内发生的主要化学反应有：

以上反应产生的混合气分别称为上行煤气和下行煤气，上、下行煤气进入造气余热回收器回收热量后，进入煤气冷却器，洗涤冷却至常温后送气柜。

造气炉产生的吹风气经炉上部进入旋风除尘器除尘后去吹风气回收系统。

（2）原料气压缩工艺

原料气压缩系统压缩机分为四级压缩系统

来自加压炉气柜的0.004Mpa（g）、40℃半水煤气经原料气压缩机的三个一级进气缓冲器后分别进入三个一级气缸进行压缩，从三个一级气缸排出的0.25Mpa（g）、153℃气体通过三个一级排气缓冲器后依次进入一级冷却器和一级分离器,温度降到40℃并分离冷凝液后经二级进气缓冲器分别进入二级气缸进行压缩。

经二级气缸压缩至0.73Mpa（g）、122℃的气体依次经二级排气缓冲器、二级冷却器和二级分离器后通过三级进气缓冲器进入三级气缸进行压缩。

经三级气缸压缩1.8Mpa（g）、131℃的气体依次经三级排气缓冲器、三级冷却器和三级分离器后通过四级进气缓冲器进入四级气缸进行压缩。

经四级气缸压缩的3.55Mpa（g）、131℃的气体依次经四级排气缓冲器、四级冷却器和四级分离器温度降到40℃并分离冷凝液后送至变换工序。

（3）吹风气回收

吹风气回收是合成氨达到蒸汽自给必须实施的一项节能措施。

吹风气主要收集自造气炉，由造气炉来的吹风气以及氢氨回收等回收来的吹风气与热空气充分混合后，于燃烧炉中燃烧，产生高温（800～950℃）烟气，烟气从燃烧炉下部出口经高温空气余热器、高压蒸汽过热器吸收部分余热后到余热锅炉加热汽包内的软水产生饱和蒸汽，最后由引风机引至主烟囱排出。

余热锅炉产生的饱和蒸汽，经高压蒸汽过热器加热升温后，送至高压蒸汽管网共发电使用。

4、变换系统生产工艺

（1）变换

来自原料气压缩的压力3.55Mpa（g），温度40℃的半水煤气进入气气换热器换热后进入第一混合器,与中压蒸汽混合升温至反应温度，进入第一变换炉进行变换反应，主要化学方程式为：

出第一变换炉的变换气经中压废热锅炉回收热量产生中压蒸汽，然后再经气气换热器进一步降低温度，进入第二混合器配入一定量的蒸汽后进入第二变换炉。

出第二变换炉的变换气中CO降至2%，温度265℃，变换气再经过中压废热锅炉、气气换热器、混合器回收热量，经水冷器将温度降至40℃，经分离器分离冷凝液后进入变换气脱硫工序。

（2）变换气脱硫

来自变换工段的变换气，进入脱硫塔的下部,与塔顶喷淋而下的脱硫贫液逆流接触,变换气中的H2S被吸收。

出塔变脱气中的H2S含量约20mg/Nm3，温度40℃，经变脱气分离器分离掉夹带的栲胶溶液后，进干法脱硫塔进一步脱硫后，变脱气中的H2S≤2ppm后，送往脱碳装置。

从脱硫塔顶进入的脱硫贫液吸收了变换气中的H2S后，富液从塔底排出，首先经过涡轮机回收静压能后进入喷射氧化再生槽顶的喷射器口，与自吸的空气在喷射器混合，形成一股射流，进行强化氧化反应，然后进入喷射氧化再生槽，这时硫泡沫及溶液从喷射再生槽底迅速返上。

在喷射氧化再生槽内，氧化浮选出的硫泡沫自流入硫泡沫槽，由硫泡沫泵加压送入熔硫釜连续熔硫，熔硫釜排出的清液进入溶液

缓冲槽降温后返回贫液槽，经贫液泵加压到4.0Mpa后分别送入脱硫塔循环喷淋脱硫。

熔硫釜底部排出物为硫磺，凝固后即为硫膏，硫膏外卖销售。

各排出点排出的溶液均收集于低位槽。

（3）NHD脱碳

来自变换气脱硫工段的变脱气首先进入气体换热器使其温度降至17℃，经原料气分离器进入脱碳塔底部。

变脱气由下而上与从塔顶下来的NHD溶液逆流接触，气体中的CO2被溶剂吸收。

从塔顶出来的脱碳气含CO2＜0.38%，温度-2℃。

经脱碳气分离器除去少量夹带的NHD雾沫后，脱碳气进入气体换热器换热，温度升至30℃，送入精脱硫工段。

从脱碳塔顶进入的贫液在塔内吸收CO2后，富液由脱碳塔底部引出，进入水力透平回收静压能。

回收能量后的富液进入高压闪蒸槽，部分溶解的CO2和大部分H2在此解吸出来，即高压闪蒸气，送回原料气压缩机三段入口，作原料气。

从高压闪蒸槽底部出来的溶液减压进入低压闪蒸槽。

此时，大部分溶解的CO2气被解吸出来，经气体换热器回收冷量后大部分送往尿素工段作为尿素原料,其余就地放空。

从低压闪蒸槽底部出来的溶液经富液泵提压后，其中一少部分溶液流经溶液过滤器滤除固体杂质。

大部分溶液送入气提塔。

溶液自上而下与塔底送入的气提空气逆流接触进行传质传热，此时溶液中所吸收的CO2被空气气提出来。

解吸气从塔顶引出，经空气换热器换热后，引至塔顶约50m高度放空。

气提空气由空气鼓风机经空气过滤器从大气吸入。

先通过空气冷却器冷却并在空气水分离器中将冷凝下来的水分离掉，进入气提塔底部去气提含CO2的富液。

最后从气提塔顶部由空气鼓风机引出。

NHD溶液具有吸水性，它将原料气和气提空气中的水份吸收而使溶液中水含量积累增高，当NHD溶液含水超过3%（wt）就会降低其吸收CO2性能。

因此需要抽出部分溶液进行脱水。

从富液泵出口

引出部分溶液，经过溶液换热器换热后进入脱水塔。

出脱水塔顶部气相经脱水塔水冷器冷凝，进入冷凝液贮槽后，不凝气放空，冷凝液用泵打至水处理系统。

从脱水塔底部引出的溶液已脱水，经过溶液换热器换热降低温度后送至地下槽。

脱水所需热源由脱水搭内的蒸汽盘管提供。

系统中各排液导淋回收的NHD溶液经过排液总管流入地下槽，存入溶液贮槽，并通过补液泵补入气提塔，保持系统各处的正常液位。

脱碳工艺流程见图3-9。

（4）精脱硫

来自脱碳装置的脱碳气，首先进入气液分离器，分离掉夹带的液滴后，进入精脱硫塔，在该塔脱除H2S。

然后气体进入合成气压缩工段。

（5）合成气压缩

来自精脱硫工序的温度40℃、压力3.0Mpa的精脱气与来自氢氨回收工序的氢气一起进入本工序，经一段进气分离器分离出夹带的液滴后进入合成气压缩机低压缸。

精脱气经一段压缩后,送往双甲精制工序。

来自双甲工序的温度6℃、压力7.7Mpa的精制气，进入合成气压缩机的高压缸，经七级压缩后在缸内与氨合成工序来的循环气混合加压至14.3Mpa，75℃后，送至氨合成工序。

5、甲醇合成系统

（1）双甲精制

来自精脱硫装置的精脱气，其总硫小于0.1ppm，补入氢回收装置来的氢回收气，与分子筛再生气一并进入合成气压缩机低压缸，压缩至7.9MPa，出口温度约为168℃,进入双甲精制装置。

新鲜合成气首先进入第一进出口换气器预热至230℃，再进入等温列管式第一甲醇塔.合成塔壳侧副产2.7MPa的中压饱和蒸汽，并入中压蒸汽管网。

出第一甲醇塔的合成气进入第一进出口换热器，

再进入脱盐水预热器回收热量后，进入第一水冷器进一步冷却至40℃，进甲醇分离器分离出液体粗甲醇。

甲醇分离器出口的合成气进入第二进出口换热器壳侧，预热后进入第一蒸汽加热器加热至220℃后，进入绝热式固定床第二甲醇塔。

出第二甲醇塔的气体经过第二进出口换热器冷却至75℃后，进入第二水冷器进一步冷却至40℃后，在甲醇水洗塔塔底分离出粗甲醇。

从甲醇精馏装置常压塔底来的废水或界外来的脱盐水经废水加压泵加压后送入甲醇水洗塔。

出甲醇水洗塔的合成气进入甲烷化进出口换热器，预热至280℃，进入第二蒸汽加热器加热至310℃，入绝热式固定床甲烷化塔。

出甲烷化塔的合成气进入甲烷化进出口换热器壳侧冷却至88℃，再进入最终水冷器进一步冷却至40℃后，经氨冷器冷至8℃，进入气液分离器分离出液相水。

出气液分离器的气体进入分子筛干燥净化系统。

甲醇分离器和甲醇水洗塔来的粗甲醇合并后减压送入粗甲醇闪蒸槽，闪蒸后粗甲醇送精馏装置制得产品精甲醇。

闪蒸气并入可燃料气管网送吹风回收装置。

（2）分子筛干燥

来自双甲合成含有H2、N2、CH4、Ar及微量H2O、CO、CO2,温度为8℃得新鲜合成气进入分子筛干燥净化系统。

用于分子筛干燥系统再生的气体取自净化后的新鲜合成气，其量为总新鲜气的4％。

再生气经调节阀减压后并由再生气加热器加热至250℃后，进入分子筛干燥器，对其进行再生。

再生后的气体经再生气水冷器冷至40℃后返回合成气压缩机低压缸入口加以回收利用。

（3）甲醇精馏

从甲醇合成工段来的粗甲醇，与闪蒸槽来的蒸汽冷凝液在粗甲醇换热器中换热，达到70℃左右进入预精馏塔（简称预塔）中上部进行蒸馏反应。

而冷凝液温度降至84℃，与加压塔预热器来的蒸汽冷凝液汇合，一起进入冷凝液冷却器冷却至60℃后，进入冷凝液槽，经冷凝液泵加压返回脱盐水站。

从预塔塔顶出来的馏分经预塔冷凝器Ⅰ冷凝后，用预塔回流泵加压后送至预塔塔顶回流。

未冷凝的轻组分及不凝气体经气液分离器分离后至吹分气回收系统或高空排放，气液分离器回收的甲醇液自流入地下槽。

从预塔塔底出来即为脱除轻组分后的预后甲醇，温度为85℃，用预后甲醇泵抽出，送至加压塔预热器加热至110℃后送入加压塔中下部，塔底有再沸器加热。

加压塔上部侧线采出精甲醇，经加压塔冷却器冷却后送至精甲醇中间槽。

从加压塔塔顶出口的甲醇蒸汽进入常压塔，在常压塔冷凝再沸器中冷凝，释放的热用来加热常压塔中的物料。

常压塔顶部出来的甲醇蒸汽经常压塔冷凝器冷却后，进入回流槽；塔底液相由常压塔回流泵引至塔底回流；未冷凝的轻组分经常压塔液封槽后排入大气。

常压塔的回流液中采出精甲醇，经常压塔精甲醇冷却器冷却后送精甲醇中间槽。

常压塔的中下部有温度为83℃杂醇采出，主要成分为异丁基油，经异丁基油冷却器冷却后送异丁基油槽，经异丁基油泵打入甲醇罐区的杂醇罐贮存。

需装车外运时，开启杂醇装车泵，杂醇通过汽车鹤管输送至汽车槽车外运。

精甲醇中间槽的精甲醇经分析合格后，通过精甲醇泵送入到甲醇成品罐区贮存;不合格的甲醇通过精甲醇泵送到粗甲醇贮槽。

需装汽车外运时，开启甲醇装车泵，甲醇通过汽车鹤管输送至汽车槽车外运。

来自各个排放点的污甲醇排入到地下槽，经地下槽液下泵送入甲醇缓冲槽。

常压塔底部排除的废水经残液冷却器冷却至40℃，由残液泵升压后送往双甲精制工序。

6、氨合成系统

（1）