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山东飞达化工科技有限公司合成氨、尿素、甲醇系统的综合改造

前 言

山东飞达化工科技有限公司目前具有年产合成氨10万吨、甲醇2万吨、尿素15万吨、碳酸氢铵2万吨、浓硝酸3万吨、复合肥2万吨、橡胶防老剂系列产品3000吨、食品级二氧化碳2万吨、氢气320万立方米、人造红宝石80吨的生产能力。

2006年年初,公司根据市场形势和企业实际现状,提出了工作目标的三大战略转移,其中首要的一条即是投资重点由新产品开发和项目建设向现有装置的优化升级,通过综合节能技术改造、降低生产成本,努力创建资源节约型和环境友好型企业方面转型。围绕这一目标,公司上下统一认识,雷厉风行,迅速制定措施,针对制约生产的薄弱环节快捷高效地进行了相应技术改造,成效显著。

1、原生产装置存在的问题

原生产装置由于设备陈旧、工艺落后,存在生产不稳、产量低、原料煤耗高、电耗高、蒸汽耗高、环境差等问题。归纳起来主要有以下几个方面:

(1)造气系统设备和工艺配置不合理、仪表检测自动化控制水平落后、吹风气回收装置效率低且运行不稳定,造成系统阻力大、发气量小、原料煤耗和蒸汽消耗居高不下。

(2)两套φ3500mm的脱硫系统吸收和再生设备不匹配,两套再生系统分别是4万吨和12万吨的生产能力,存在大马拉小车、电耗高、易偏流、脱硫效率低、气体净化度差的问题。

(3)两套碳丙脱碳系统由于其中一套已运行10年,常解再生塔的常解段和真解段以及闪蒸槽淋降板、脱碳塔气液体分布器损坏严重,造成动力消耗增加、净化度降低。并且两套系统没有能量回收装置和碳丙液精密过滤装置,造成电耗高运行周期短。闪蒸气和富裕CO2没有得到综合利用。

(4)两套甲醇系统由于其中一套水冷器的换热面积和醇分离器都偏小,气体带醇严重,造成甲醇损失,同时破坏铜洗岗位铜液组份,影响生产。

(5)φ1000mm铜洗系统在夏季生产时由于合成循环水水温高、氨冷负荷重、冰机无备机,存在电耗高、铜洗微量经常超标的现象。再生气和余热没有得到有效利用。

(6)合成系统在夏季生产时冰机负荷重出现超电流现象,入口气氨压力0.45MPa、出口1.60Mpa,并经常出现超压现象。驰放气和放空气也没有得到综合利用。

(7)合成、尿素两循环水系统水质差、排污量大,影响环保。

(8)脱盐水系统采用阴阳树脂交换,无预处理设备,存在酸碱消耗高、排放量大、水质差、环境污染等问题。

(9)尿素生产过程中的解吸废液没有经过深度处理和回用,造成能源浪费和环境污染。

(10)合成氨生产中的放空气和其它废气没有回收利用。

2、装置优化和综合节能技术改造的主要内容

由于公司位于淮河流域和南水北调的核心区域,环保的要求非常严格,所以,这次技改的原则:一是要在资源节约和综合利用、清洁生产方面有所突破。二是节能降耗方面要达到国内同行业较好水平。为了确保这次改造达到预期的效果,我们经过反复的咨询、论证、考查,采用了国内比较成熟、先进的新技术、新工艺、新设备、新材料。从2006年初开始准备并逐项实施,到11月时大修全部投入运行。投资1700余万元,达到了预期的效果。

(1)造气系统改造 将8台φ2600mm造气炉全部更换为φ2600/φ2800mm锥型炉,除尘器改为内衬铸铁、防磨、旋风式,上下行煤气管道由φ600mm扩为φ700mm,单炉吹风气回收管道由φ600mm扩为φ800mm;采用4炉1锅1塔流程,配套两台D600风机,两台900m2带蒸过热器的联合废热锅炉,两台φ2800mm洗气塔,煤气总管由φ700mm扩为φ1000mm;新上湖南仪峰生产的DCS自动寻优一套,使造气的仪表监测上了一个台阶;新上3.2YTG圆弹性振动筛一套,提高了煤加工质量和块煤利用率,保证了入炉煤品质,同时也减轻了员工劳动强度、改善了操作环境;对油压控制系统进行了改造,通过改造阀站和油缸,调整蓄能器,更新部分油压阀及部分油管,进一步稳定油压,提高油压阀门开关速度和安全性。

(2)吹风气回收系统的改造 公司原有两套吹风气回收装置,一套为φ3400mm燃烧炉,一套为φ5000mm燃烧炉,由于原设计和安装存在缺陷,燃烧炉顶和烟道经常烧坏,蒸汽过热器使用寿命平均不足半年,为提高吹风气回收装置的运行周期,减少蒸汽消耗,公司技术人员大胆革新,将两套装置改造成一套;利用旧设备制作了一台φ5000×11000mm的燃尽炉,串在φ5000mm燃烧炉后,新上15吨、2.5Mpa余热锅炉一台,后接蒸汽过热器和原来的两台10吨低压余热锅炉,软水预热器和空气预热器适当加大换热面积。改造完成后能回收8-12台造气炉的吹风气,排烟温度由过去的320℃降为140℃,吹风阻力和蒸汽品质得以保障,效益显著。

(3)新增5000m3气柜 投资280万元新建5000m3气柜一座,投入运行后有效增加了气柜储量,操作弹性增加。

(4)脱硫系统改造 将两台φ3500mm的脱硫塔并联后共用一套再生和冷却系统,降低阻力和电耗:新上900m2石墨列管换热器,用18℃的地下水降低压缩一入煤气温度,提高压缩机打气量,同时提高地下水的温度满足反渗透的工艺要求;利用变换岗位退下来的主热交换器改制成脱硫液冷却器,降低入脱硫塔的脱硫液温度,提高吸收效率;新上KSDL中空分散玻璃钢冷却塔和高效过滤器,形成独立完善的脱硫循环冷却水系统,提高了煤气的净化度、延长压缩机的运行周期。

(5)脱碳系统改造 将φ2600mm脱碳塔的气、液体分布器分别改造成管式和槽盘式;将φ3400/φ4200mm常解再生塔的常解段和真解段由淋降板式改为填料式,气提由鼓风改为引风;增加涡轮机能量回收和碳丙液高效过滤器;利用变压吸附装置回收闪蒸气中的CO2生产20000t/a食品级CO2,回收完CO2的成品气送往碳化岗位生产碳酸氢铵,尾气送压缩一入回收。

(6)甲醇系统放造 将其中一套φ800mm甲醇系统扩大冷排换热面积,油分和醇分更换为超滤聚结式内件。

(7)铜洗系统改造 新上100万大卡溴化锂制冷机组、300m2石墨列管换热器、400t/h中空水分散冷却塔、利用闲置设备改造了一台170 m2的冷却器,利用尿素系统一吸冷却器的热脱盐水制取10℃的低温水,冷却水冷后的铜液和合成冷排的循环冷却水,减轻氨冷和冰机的负荷,降低电耗;利用尿素系统的蒸汽冷凝液在铜洗上加热器中加热铜液,降低蒸汽消耗。

(8)合成、冷冻系统改造 新上高效等压吸氨塔和铜洗再生气氨回收塔,回收合成放空气、弛放气中的氨制备20%的工业纯氨水外销,回收铜洗再生气中的氨制备氨水供碳化生产碳酸氢铵;新上变压吸附提氢装置,净氨以后的合成放空气和弛放气经变压吸附提取99.9%的氢气,送往人造宝石生产装置烧结红宝石,尾气回收至废气柜,供吹风气回收装置生产蒸汽;冷冻工段新上两台2500Kw蒸发式冷凝器,减轻了尿素循环水的负荷,冰机节电效果显著。

(9)合成、尿素两循环冷却水系统改造 利用闲置的旧设备设计改制了两台高效澄清器,将造气炉夹套、联合废锅、蒸气缓冲罐、余热锅炉、变换饱和热水塔等装置的排污水澄清后作为两循环水的补水;利用闲置的旧设备设计改制了四台高效过滤器,新上两格澄清池,过滤循环水保证水质达到提浓减排防止腐蚀和结垢的目的;反洗水经澄清后去废水终端处理站。

(10)废水源头治理改造 新上80t/h“反渗透”脱盐水项目,淘汰掉即落后又带来环境污染的软水和浅除盐工艺,“反渗透”排出的浓水用于生产和生活区冲洗厕所和景观用水;新上15t/h尿素解析废液深度水解装置,尿素工艺冷凝液经处理后NH3-N含量3-5ppm、Ur含量3-5ppm。处理后的废液再经除铁、除氧后送往造气炉夹套气包产生蒸气;将脱硫循环水的置换水导入造气循环水中,经平流沉淀和微涡流澄清后,每小时引出5t高浓度的废水去废水终端处理站。

(11)废水终端治理改造 按照鲁环发[2006]84号文《关于贯彻实施“山东省南水北调沿线水污染综合排放标准”的通知》的要求,外排废水中的NH3-N含量不超过15mg/l,COD含量不超过100mg/l,原终端污水处理设施无法达到该指标,我们经过反复考查论证最终确定采用徐州水处理研究所开发的改良A/O工艺。该技术有以下几个特点:①进水按水质分类,清污分流。普通污水不通过预处理直接进入主处理工艺,高浓度污水则通过预处理再进入,从而减轻预处理设施的负荷,达到减小投资、节省运行费用的目的。②一级生化处理采用A/O工艺,但反应池采用改良SBR工艺,省去二沉池减少投资及占地。③采用短程硝化技术,减少了处理成本,反应池可减少20%的容积,造价低。

3、结语

投资重点转移是公司一大战略决策,相应项目的实施使公司现有生产装置进一步得到优化升级,合成氨的综合能耗、电耗、原料煤耗、蒸汽耗以及尿素和甲醇的消耗都有了明显的下降。在资源综合利用、发展循环经济方面也走出了一条新的道路,为创建资源节约型和环境友好型企业打下了坚实基础。下一步,公司将继续按照:节能降耗,资源综合利用,发展循环经济,建设资源节约型和环境友好型企业的道路走下去。通过努力,在能耗和环境保护方面达到同行业国内先进水平。

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