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技術分(fēn)享丨煤化工(gōng)行業（合成氨、尿素裝置）LDAR受控要點解析
文章更新：同普綠洲 更新時間：2020年11月30日 分(fēn)享到：
一(yī)、定義
煤化工(gōng)是指以煤爲原料，經化學加工(gōng)使煤轉化爲氣體(tǐ)、液體(tǐ)和固體(tǐ)燃料以及化學品的過程。
傳統煤化工(gōng)主要包括煤制化肥、合成氨和焦炭等産業，技術成熟。現代煤化工(gōng)是指以煤爲主要原料生(shēng)産多種清潔燃料和基礎化工(gōng)原料的煤炭深加工(gōng)産業。現代煤化工(gōng)産業主要包括煤（甲醇）制烯烴、煤制乙二醇、煤（甲醇）制芳烴、煤制油、煤制天然氣等領域。本文主要探讨以褐煤爲原料生(shēng)産加工(gōng)液氨、尿素、天然氣等裝置LDAR實施要點。
圖1 煤化工(gōng)行業生(shēng)産工(gōng)藝與VOCs排放(fàng)環節示意圖
二、項目簡介
煤化工(gōng)行業涉及面廣，後續深加工(gōng)産品多，本案例以涉VOCs的煤氣化工(gōng)段，酚氨回收工(gōng)段（歸類爲氣分(fēn)裝置）、低溫甲醇洗工(gōng)段（歸類爲合成氨裝置）、甲醛工(gōng)段（歸類爲尿素裝置），空分(fēn)裝置，熱電裝置，儲運罐區，LNG裝置等爲對象進行LDAR實施讨論。
三、工(gōng)藝梳理及受控要點判定
項目案例屬于煤化工(gōng)企業，開(kāi)展LDAR工(gōng)作主要執行《石油化學工(gōng)業污染物(wù)排放(fàng)标準》GB 31571-2015，由于煤化工(gōng)尚未出台排放(fàng)标準，檢測頻(pín)次按照GB 37822-2015。
對于接觸新工(gōng)藝的員(yuán)工(gōng)來講，很容易将煤化工(gōng)行業和焦化行業混淆，其實不然，工(gōng)藝不同産品不同。例如典型焦化蘭炭廠是對原煤破碎加壓加熱後用氨水洗滌煤氣，多餘的部分(fēn)送去(qù)熱電作爲燃料供給汽輪機發電，通過電捕焦和氨水分(fēn)離(lí)槽分(fēn)離(lí)出輕煤焦油和重煤焦油，涉及的VOCs主要有煤焦油和潤滑油。而完整的煉焦工(gōng)程中(zhōng)涉及的VOCs則更多，粗苯、貧富油、荒煤氣、洗油、萘油、煤焦油等。但這類企業都有一(yī)個共性，那就是都會産生(shēng)煤氣，煤氣的組分(fēn)衆多，不同行業對于原煤的處理不同生(shēng)成的煤氣組分(fēn)不盡相同，所以第一(yī)步在确定VOCs受控範圍時必須要先從它入手，不能把此煤氣當成彼煤氣，确認其組分(fēn)是重中(zhōng)之重，不然很容易混淆物(wù)料，判斷錯誤。
煤化工(gōng)行業煤氣從煤氣化工(gōng)段得來，原煤與加壓氧氣、水蒸汽在高溫下(xià)完成煤的氣化反應，生(shēng)成粗煤氣。
圖2 煤氣化工(gōng)段反應方程式
從圖2化學方程式可以看出，煤氣化工(gōng)段主要産物(wù)爲CO、H2、硫化氫。不同于焦化蘭炭廠中(zhōng)的粗煤氣（甲烷占比高，C2H4、C2H6、C4H10，不飽和烴等VOCS質量分(fēn)數≤10%），所以案例企業煤氣不屬于VOCS物(wù)料。但不要忽略煤氣化工(gōng)藝中(zhōng)的一(yī)步：氣液分(fēn)離(lí)！原煤加工(gōng)中(zhōng)生(shēng)成了一(yī)種VOCs——煤氣水，煤氣水中(zhōng)含有焦油、酚、苯，各個工(gōng)序的煤氣水的組分(fēn)也不同，我(wǒ)(wǒ)們需要根據工(gōng)藝流程和物(wù)料檢測單來逐步确認各個工(gōng)序不同組分(fēn)的煤氣水是否納入受控範圍。
從各加工(gōng)工(gōng)段（變換、氣化）來的煤氣水在經過換熱器換熱之後進入膨脹器，在膨脹器裏膨脹到接近大(dà)氣壓力。膨脹後的煤氣水靠重力自流入焦油分(fēn)離(lí)器，焦油的密度比水大(dà)，從分(fēn)離(lí)器底部排出送到儲罐，經分(fēn)離(lí)後的煤氣水進入平流分(fēn)離(lí)器進行再次淨化，平流分(fēn)離(lí)器分(fēn)離(lí)出中(zhōng)油1号、中(zhōng)油2号。中(zhōng)油1号類似于輕煤焦油，中(zhōng)油2号爲石腦油。分(fēn)離(lí)中(zhōng)油後的煤氣水送往酚回收工(gōng)段和氣化工(gōng)段。
最後分(fēn)離(lí)出來的煤氣水進入酚氨回收工(gōng)段，通過蒸發器加熱，将水中(zhōng)CO2和硫化氫以及一(yī)部分(fēn)氨蒸出來，進入氨洗滌塔，酚水從塔頂噴入氣體(tǐ)從底部進入，逆向接觸，所以此塔全部要做，塔頂廢氣直接放(fàng)空，洗滌後的含CO2、硫化氫酚水與二異丙基醚（此爲有機溶劑）在萃取塔中(zhōng)逆向接觸進行萃取，萃取塔的稀酚水（也要做）經換熱後送到水塔用蒸汽間接加熱蒸出來二異丙基醚和氨。繼續加熱把氨蒸出來，通過其他工(gōng)藝把氨水提走送往其他裝置，此時剩餘物(wù)質爲萃取物(wù)（要做），再通過蒸餾把萃取物(wù)中(zhōng)的二異丙基醚和酚分(fēn)離(lí)，得到産品粗酚送往罐區，有機溶劑二異丙基醚回收循環利用。
合成氨裝置利用煤氣化工(gōng)段制成的合成氣生(shēng)産液氨，包括5大(dà)工(gōng)序：CO變換，酸性氣脫除，氣體(tǐ)精制，甲烷轉化及變換，壓縮及合成、冷凍。其中(zhōng)涉及VOCs爲酸性氣脫除工(gōng)段（也叫低溫甲醇洗工(gōng)段），此工(gōng)段總稱兩洗工(gōng)段，低溫甲醇洗爲前一(yī)步，後一(yī)步爲液氮洗、分(fēn)離(lí)低溫甲醇洗工(gōng)段來的微量甲醇繼而繼續精制氣體(tǐ)。此裝置涉及各個壓縮機房，潤滑油受控，甲烷蒸汽經壓縮及一(yī)系列工(gōng)序之後得到LNG，LNG裝置也涉及各壓縮機房，潤滑油受控。
尿素裝置利用合成氨裝置生(shēng)産的液氨和CO2爲原料生(shēng)産尿素。尿素裝置主體(tǐ)框架均不涉及VOCS。但由于尿素産品粒子粉化和闆結現場較嚴重，企業對尿素裝置進行甲醛添加技術改造。甲醛工(gōng)段原料爲甲醇，主要工(gōng)序爲甲醇蒸發，甲醇氧化，甲醛吸收，通過催化劑的作用下(xià)，經氧化和脫氫制得甲醛。涉及VOCS物(wù)料主要爲甲醇，甲醛，潤滑油。
熱電裝置分(fēn)兩大(dà)塊，柴油罐區和汽輪機房。柴油爲鍋爐初期點火(huǒ)燃料，汽輪機房受控範圍包括潤滑油泵，油箱，汽輪機潤滑油管線，高位油箱等。空分(fēn)裝置受控範圍包括各壓縮機房潤滑油泵，潤滑油箱，壓縮機潤滑油管線，高位油箱等。
四、結論
1、嚴格梳理工(gōng)藝流程、結合現場及資(zī)料精确判定受控範圍是執行LDAR的第一(yī)步；
2、煤化工(gōng)項目案例密封點總計約16,000點，檢出洩漏點13個，洩漏點主要來自儲運罐區呼吸放(fàng)空，低溫甲醇洗，煤氣水、酚氨回收工(gōng)段以及甲醛工(gōng)段；
3、低溫甲醇洗工(gōng)段塔多，且爬且珍惜~
