30万吨合成氨联产50万吨尿素项目
一、项目概况
本项目是以煤为原料生产合成氨联产尿素（氮肥），合成氨是生产氮肥和磷肥的中间产品。近年来合成氨工业发展很快，大型化、低能耗、清洁生产均是合成氨设备发展的主流。目前合成氨产量规模以中国、俄罗斯、印度等国最大，约占世界总产量的一半以上。合成氨主要原料有天然气、石油、重质油和煤等，但是自从石油涨价后，由煤制氨法重新受到重视，因从世界燃料储量来看，煤的储量约为石油、天然气总和的10倍。另从氮肥产品结构看，由于原来生产碳铵的中氮肥厂转产尿素，使尿素产品成为主要产品，因而煤制氨-尿素厂在氮行业中占主要地位。
二、国内外生产消费情况及需求预测 国内生产能力现状
中国合成氨工业经过40多年的发展，产量已跃居世界第一位，2004年产量达4222万吨，目前我国合成氨生产设备是大、中、小规模并存，总生产能力为4.4×107吨/年。目前我国已投产的在大型合成氨设备有30套，设计总能力为1.8×107吨/年，实际生产能力为2.0×107吨/年，约占我国合成氨总生产能力的23%。中国内地中型合成氨生产设备有48套，生产能力为9.2×107吨/年，约占我国合成氨总生产能力的11%，我国小型合成氨设备有500多套，生产能力为5.6×107吨/年，约占我国合成氨总生产能力的66%。中国合成氨生产主要集中在华东、华南及华北地区，合成氨产量分别占全国总产量的29.46%、23.73%和16.15%。
国内市场供需情况分析及预测
2000年中国合成氨产量为3.3×107吨/年，进口量为9.2×105吨，出口量为1.34×106吨。2004年中国合成氨产量为4.2×107吨，进口量为6.29×104吨，出口量为零，1995—2004年中国大陆合成氨表观需求量为年均增长4.83%。预计2006年对合成氨的需求量将达到5670万吨，现在生产只能满足70%的国内需求。
1 氮肥生产是合成氨主要需求领域。2004年我国氮肥生产量（折N100%）为3.7×107吨，所消费合成氨约占我国合成氨总需求量的90.1%，其中尿素为2.4×107吨。
国外市场供需情况分析及预测
由于过去几年合成氨产能的削减，全球合成氨市场目前供求趋紧，2004年美国合成氨生产装置的开工率已处于90%的高位。未来几年全球合成氨市场需求有望以年均1.3%的速度增长，这种需求的良好增长使2004年合成氨价格上涨了约17%。
2003年全球合成氨产能为1.28亿吨，同年的市场需求量为1.4亿吨，其中尿素占22.5%，直接用作肥料的占20.4%，磷酸二氢氨占17.5%，硝酸占10.9%，硝酸铵占7.3%，用作化学品占5.1%，硫酸铵占3.6%，其他用途占12.7%。
三、生产工艺及流程
（一） 合成氨工艺流程及概述
工艺流程大概可以分为：原料气的制备；原料气的净化；气体压缩和氨的合成四大部分
1、原料气的制备
目前我国煤焦制氨采用的气化技术主要有固定床间歇气化、水煤浆加压气化两种。
该项目拟采用德士古水煤浆气化技术。德士古水煤浆气化是一种以水煤浆和氧气为进料的加压气流床气化工艺，主要工艺特点有：
（1） 煤种适应性较广，可以使用高硫、高灰分获得高纯还原气； （2） 碳转化率高（94—99%）；
（3）气化炉的气化及净化系统压力高（2.5—20MPa），所以设备十分紧凑；气化炉结构简单，无运动部件，核心部件是水煤浆氧燃烧喷枪，气化炉工作稳定，单炉作业率可达85%，有备用炉保证维修时作业率可达95%—99%，影响德士古操作和气化的主要工艺指标为水煤浆浓度、氧煤比和气化炉操作压力;
2 （4）德士古煤气化炉的另一个显著特点是环保效果好，由于气化炉内温度高达15000C，因此煤气中不含焦油，与传统的煤气化方法相比，德士古气化法排放的CO2减少40%，NOX减少了86.2%，SO2减少了81.2%，因此，这是一种适合我国国情的洁净煤气技术。
2、原料气的净化
在制得的原料气中，除有用成分氢和氨外，还有不同数量的H2S、有机硫化物、CO
2、CO等，为此必须将原料气进行净化。
3、气体的压缩
原料气的净化和氨的合成都必须在加压和高温中进行。必须使用原料气压缩机、循环压缩机和氨压缩机等进行压缩。压缩机的类型很多，但在合成氨生产过程中一般常用的都是往复式压缩机。如氢氮压缩机大多采用H22和3D22等系列。
4、氨合成
氨合成丛压力来分有高压法、中压法、低压法三种，我国目前煤焦制氨的34家合成氨厂均采用中压法，其合成压力除大化肥厂为26MPa外，其他均为31.4MPa。
合成塔的直径一般为Φ800—Φ100mm，但大多数为Φ1000mm。只有大化肥厂采用德国的Krnp公司的Φ1300mm的合成塔。至于合成塔的台数主要根据各厂的实际情况来定。
（二） 尿素生产工艺流程及概述
制造尿素的方法有50余种，但实现工业化的只有氢氨化钙（石灰氮）法，和氨与CO2直接合成法两种。
合成氨生产为氨与CO2直接合成尿素技术提供了氨和CO2，因原料获得方便，产品浓度高，现在广泛采用此法生产尿素。我国尿素生产主要采用水溶液全循环法。
水溶液全循环法是将未反应的氨和CO2用水吸收生成甲胺或碳酸铵水溶液循环返回系统。我国在煤焦制氨—尿素厂26家中有22家均采用水溶液全循环法。采用Φ1400mm的尿素合成塔，Φ9000—1600mm的自然
3 通风造粒塔。
工业上由NH3与CO2直接合成尿素分下列四个步骤进行： （1） NH3与CO2的原料供应及净化 （2） NH3与CO2合成尿素
（3） 尿素熔融业与未反应生成尿素物质的分离和回收。 （4） 尿素溶液的加工
一般来说，上述四个步骤中，第一步和第二步除工艺条件稍有差别外，在设备构造和操作原则上几乎差不多。第四步尿素溶液加工，实际上是尿素溶液浓缩结晶造粒生产尿素颗粒成品或液态尿素的过程。造粒塔排放的粉尘和NH3会对大气环境造成污染，但对水环境不会有很大的影响。第三步差异较大，在合成尿素工艺流程分类时，是按第三步来分，大致分为不循环法、部分循环法、半循环法和全循环法。即将NH3与CO2在尿素合成系统中循环使用。气提法是全循环法的发展。在简化流程、热能回收，延长运转周期和减少费用等方面较水溶液全循环法优越。目前我国中氮尿素厂生产方法以水溶液全循环法为主，并引进了氨气和CO2气提法。
四、产业优势
三门峡位于河南省西部，煤炭资源丰富，煤田面积368平方公里，保有储量18亿吨，远景储量27亿吨，居河南省第二位，现有生产能力3000万吨/年，主要煤种为长焰煤、焦煤等，具有挥发分高、活性好、低硫磷等特点，是煤化工产业理想的原料用煤。到2010年，煤炭产量将达到5000万吨，可以为本项目提供充足的原料保障。
五、投资估算及经济效益
项目总投资11亿元，建成后年均销售收入7.8亿元，年利税2.8亿元，投资利润率13.5%，投资回收期6.88年。
