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技术分享丨煤化工行业（合成氨、尿素装置）LDAR受控要点解析
文章更新：同普绿洲 更新时间：2020年11月30日 分享到：
一、定义
煤化工是指以煤为原料，经化学加工使煤转化为气体、液体和固体燃料以及化学品的过程。
传统煤化工主要包括煤制化肥、合成氨和焦炭等产业，技术成熟。现代煤化工是指以煤为主要原料生产多种清洁燃料和基础化工原料的煤炭深加工产业。现代煤化工产业主要包括煤（甲醇）制烯烃、煤制乙二醇、煤（甲醇）制芳烃、煤制油、煤制天然气等领域。本文主要探讨以褐煤为原料生产加工液氨、尿素、天然气等装置LDAR实施要点。
图1 煤化工行业生产工艺与VOCs排放环节示意图
二、项目简介
煤化工行业涉及面广，后续深加工产品多，本案例以涉VOCs的煤气化工段，酚氨回收工段（归类为气分装置）、低温甲醇洗工段（归类为合成氨装置）、甲醛工段（归类为尿素装置），空分装置，热电装置，储运罐区，LNG装置等为对象进行LDAR实施讨论。
三、工艺梳理及受控要点判定
项目案例属于煤化工企业，开展LDAR工作主要执行《石油化学工业污染物排放标准》GB 31571-2015，由于煤化工尚未出台排放标准，检测频次按照GB 37822-2015。
对于接触新工艺的员工来讲，很容易将煤化工行业和焦化行业混淆，其实不然，工艺不同产品不同。例如典型焦化兰炭厂是对原煤破碎加压加热后用氨水洗涤煤气，多余的部分送去热电作为燃料供给汽轮机发电，通过电捕焦和氨水分离槽分离出轻煤焦油和重煤焦油，涉及的VOCs主要有煤焦油和润滑油。而完整的炼焦工程中涉及的VOCs则更多，粗苯、贫富油、荒煤气、洗油、萘油、煤焦油等。但这类企业都有一个共性，那就是都会产生煤气，煤气的组分众多，不同行业对于原煤的处理不同生成的煤气组分不尽相同，所以第一步在确定VOCs受控范围时必须要先从它入手，不能把此煤气当成彼煤气，确认其组分是重中之重，不然很容易混淆物料，判断错误。
煤化工行业煤气从煤气化工段得来，原煤与加压氧气、水蒸汽在高温下完成煤的气化反应，生成粗煤气。
图2 煤气化工段反应方程式
从图2化学方程式可以看出，煤气化工段主要产物为CO、H2、硫化氢。不同于焦化兰炭厂中的粗煤气（甲烷占比高，C2H4、C2H6、C4H10，不饱和烃等VOCS质量分数≤10%），所以案例企业煤气不属于VOCS物料。但不要忽略煤气化工艺中的一步：气液分离！原煤加工中生成了一种VOCs——煤气水，煤气水中含有焦油、酚、苯，各个工序的煤气水的组分也不同，我们需要根据工艺流程和物料检测单来逐步确认各个工序不同组分的煤气水是否纳入受控范围。
从各加工工段（变换、气化）来的煤气水在经过换热器换热之后进入膨胀器，在膨胀器里膨胀到接近大气压力。膨胀后的煤气水靠重力自流入焦油分离器，焦油的密度比水大，从分离器底部排出送到储罐，经分离后的煤气水进入平流分离器进行再次净化，平流分离器分离出中油1号、中油2号。中油1号类似于轻煤焦油，中油2号为石脑油。分离中油后的煤气水送往酚回收工段和气化工段。
最后分离出来的煤气水进入酚氨回收工段，通过蒸发器加热，将水中CO2和硫化氢以及一部分氨蒸出来，进入氨洗涤塔，酚水从塔顶喷入气体从底部进入，逆向接触，所以此塔全部要做，塔顶废气直接放空，洗涤后的含CO2、硫化氢酚水与二异丙基醚（此为有机溶剂）在萃取塔中逆向接触进行萃取，萃取塔的稀酚水（也要做）经换热后送到水塔用蒸汽间接加热蒸出来二异丙基醚和氨。继续加热把氨蒸出来，通过其他工艺把氨水提走送往其他装置，此时剩余物质为萃取物（要做），再通过蒸馏把萃取物中的二异丙基醚和酚分离，得到产品粗酚送往罐区，有机溶剂二异丙基醚回收循环利用。
合成氨装置利用煤气化工段制成的合成气生产液氨，包括5大工序：CO变换，酸性气脱除，气体精制，甲烷转化及变换，压缩及合成、冷冻。其中涉及VOCs为酸性气脱除工段（也叫低温甲醇洗工段），此工段总称两洗工段，低温甲醇洗为前一步，后一步为液氮洗、分离低温甲醇洗工段来的微量甲醇继而继续精制气体。此装置涉及各个压缩机房，润滑油受控，甲烷蒸汽经压缩及一系列工序之后得到LNG，LNG装置也涉及各压缩机房，润滑油受控。
尿素装置利用合成氨装置生产的液氨和CO2为原料生产尿素。尿素装置主体框架均不涉及VOCS。但由于尿素产品粒子粉化和板结现场较严重，企业对尿素装置进行甲醛添加技术改造。甲醛工段原料为甲醇，主要工序为甲醇蒸发，甲醇氧化，甲醛吸收，通过催化剂的作用下，经氧化和脱氢制得甲醛。涉及VOCS物料主要为甲醇，甲醛，润滑油。
热电装置分两大块，柴油罐区和汽轮机房。柴油为锅炉初期点火燃料，汽轮机房受控范围包括润滑油泵，油箱，汽轮机润滑油管线，高位油箱等。空分装置受控范围包括各压缩机房润滑油泵，润滑油箱，压缩机润滑油管线，高位油箱等。
四、结论
1、严格梳理工艺流程、结合现场及资料精确判定受控范围是执行LDAR的第一步；
2、煤化工项目案例密封点总计约16,000点，检出泄漏点13个，泄漏点主要来自储运罐区呼吸放空，低温甲醇洗，煤气水、酚氨回收工段以及甲醛工段；
3、低温甲醇洗工段塔多，且爬且珍惜~
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