遷建年產(chǎn)60萬噸純堿項(xiàng)目總體技術(shù)設(shè)計(jì)思考

包友興，江雄旺，張 翼，杜 鳴，夏文菊，倪祥林，蔣民興

（中鹽昆山有限公司，江蘇 昆山 215335）

中鹽昆山有限公司是中國鹽業(yè)總公司整體收購江蘇省昆山錦港化工有限責(zé)任公司國有股權(quán)后成立的國有全資企業(yè)。昆山市政府要求中國鹽業(yè)總公司“必須在三年內(nèi)完成昆山錦港化工公司整體搬離現(xiàn)有廠址”。“整體搬離現(xiàn)有廠址”其實(shí)質(zhì)上是新建一個(gè)聯(lián)堿廠。

新廠要達(dá)到“國內(nèi)一流、國際先進(jìn)”水平，遷建項(xiàng)目總體技術(shù)設(shè)計(jì)是整個(gè)工程項(xiàng)目的靈魂，業(yè)主對(duì)工程項(xiàng)目的頂層設(shè)計(jì)起關(guān)鍵作用。我們對(duì)遷建年產(chǎn)60萬噸純堿項(xiàng)目從指導(dǎo)思想、環(huán)保、信息化、合成氨、聯(lián)堿等方面進(jìn)行深入思考。

1 項(xiàng)目建設(shè)指導(dǎo)思想

企業(yè)整體搬遷是調(diào)整原料路線、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、提升技術(shù)裝備水平的千載難逢的機(jī)遇。我們對(duì)合成氨原料路線及動(dòng)力結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造；力爭(zhēng)優(yōu)化聯(lián)堿產(chǎn)品品種結(jié)構(gòu)，提髙產(chǎn)品質(zhì)量，使得生產(chǎn)工藝先進(jìn)、環(huán)境優(yōu)美、經(jīng)濟(jì)效益更上一層樓，實(shí)現(xiàn)“搬活、搬優(yōu)、搬強(qiáng)、搬大”。

我們找準(zhǔn)目前行業(yè)“排頭兵”的“國內(nèi)一流、國際先進(jìn)”的企業(yè)，以它們?yōu)閰⒄障?，努力學(xué)習(xí)這些企業(yè)的先進(jìn)技術(shù)和管理思想。

2 遷建項(xiàng)目要有較強(qiáng)的環(huán)保意識(shí)

江蘇昆山市政府把中鹽昆山有限公司搬遷新址定為張浦鎮(zhèn)。地理位置特點(diǎn)是：一是化工園區(qū)外的一個(gè)化工點(diǎn)，工廠附近雖然有污水處理廠，但我們公司經(jīng)處理后的含鹽廢水不能送入本地區(qū)污水處理廠處理；二是江蘇省與上海市交界水質(zhì)考核要求。我們工廠水源是吳淞江，它的水系是流入上海蘇州河，再入黃浦江。為此，環(huán)保工作的重心放在全廠廢水零排放。

2.1 聯(lián)堿

一是要做到廢水（液）零排放，聯(lián)堿生產(chǎn)系統(tǒng)母液要趨于收縮狀態(tài)；二是循環(huán)水系統(tǒng)加強(qiáng)管理，沒有泄漏也不得外排循環(huán)水。外冷碳化塔組的清洗塔采用氮?dú)鉃榍逑礆?，做到較好的清洗效果，達(dá)到碳化塔長(zhǎng)周期作業(yè)，盡可能不停車洗塔，有利用環(huán)保。

2.2 合成氨

一是煤氣化黑水：1.5m3／t NH3送污水處理工序；二是循環(huán)水系統(tǒng)加強(qiáng)管理，沒有泄漏也不得外排循環(huán)水。

2.3 水處理裝置

污水處理中設(shè)置中水回用和濃縮后的廢鹽廢水低溫蒸發(fā)裝置。

2.4 企業(yè)鍋爐煙氣

氨法脫硫，煙氣SO2≤50mg／Nm3

脫硝NOx，爐內(nèi)SNCR，預(yù)留爐外SCR。

3 建成信息化企業(yè)

3.1 生產(chǎn)裝置運(yùn)行過程自動(dòng)化、信息化

①生產(chǎn)過程控制采用單機(jī)PLC操作系統(tǒng)，如聯(lián)堿裝置就有重堿水平帶式真空過濾機(jī)PLC單機(jī)成套控制系統(tǒng)等共32套；②大機(jī)組采用ITCC控制操作，有合成氨合成氣壓縮機(jī)ITCC控制操作系統(tǒng)、合成氨冷凍系統(tǒng)離心式氨壓縮機(jī)ITCC控制操作系統(tǒng)、；空分制氧空壓機(jī)ITCC控制操作系統(tǒng)；③整個(gè)生產(chǎn)過程控制采用DCS集散控制系統(tǒng)（電力變配電系統(tǒng)采用綜合自動(dòng)化SCADA系統(tǒng)）；④安全系統(tǒng)采用ESD（SIS安全儀表系統(tǒng)）控制技術(shù)。

3.2 企業(yè)信息化管理

建設(shè)企業(yè)信息化管理系統(tǒng)。主要內(nèi)容有ERP、MES、PCS、OA、仿真培訓(xùn)系統(tǒng)等。其中MES信息化管理內(nèi)容有：計(jì)劃排產(chǎn)、生產(chǎn)調(diào)度管理、操作管理、物料平衡、物料管理、能源管理、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、成本（動(dòng)態(tài)）管理、設(shè)備運(yùn)行（監(jiān)控、巡檢）管理、績(jī)效管理、檢化驗(yàn)管理、質(zhì)量管理、計(jì)量管理、QHSE管理、工藝數(shù)據(jù)挖掘等共15個(gè)單項(xiàng)。

OA主要功能模塊有：電子公告、電子郵件、日程安排、會(huì)議管理、流程審批管理、電子私章管理、部門新聞管理、法律法規(guī)、人事檔案管理、車輛管理、辦公用品管理等。

3.3 通信系統(tǒng)（弱電）網(wǎng)絡(luò)化

建設(shè)以企業(yè)局域網(wǎng)為架構(gòu)的通信系統(tǒng)（弱電）網(wǎng)絡(luò)。

①生產(chǎn)調(diào)度（電話系統(tǒng)）和應(yīng)急管理指揮系統(tǒng)：包括建立實(shí)時(shí)過程監(jiān)視、應(yīng)急指揮、HSE、應(yīng)急預(yù)案庫、應(yīng)急資源及信息管理、GIS（地理信息系統(tǒng)）、視頻監(jiān)視、安全巡檢、專家?guī)?、MSDS（化學(xué)品安全信息）數(shù)據(jù)庫、短信平臺(tái)等，調(diào)度中心及應(yīng)急中心大屏幕一體化監(jiān)控系統(tǒng)；②仿真培訓(xùn)系統(tǒng)；③行政管理電話系統(tǒng)；④計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)；⑤火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)；⑥電視監(jiān)控系統(tǒng)；⑦無線對(duì)講系統(tǒng)；⑧廠區(qū)電信線路；⑨保衛(wèi)安全防范系統(tǒng)（周界入侵報(bào)警、視頻安防監(jiān)控、電子巡更、無線對(duì)講）；⑩多媒體信息發(fā)布系統(tǒng)：?廠前區(qū)機(jī)房工程（核心設(shè)備、設(shè)備連接、UPS供電、滅火系統(tǒng)防雷接地系統(tǒng)等）；?一卡通及車輛出入管理系統(tǒng)；?移動(dòng)終端系統(tǒng)（手機(jī)平臺(tái)：手機(jī)屏幕看實(shí)時(shí)操作畫面）；?0A辦公自動(dòng)化系統(tǒng)等。

從目前使用情況分析，采用國產(chǎn)化產(chǎn)品能滿足企業(yè)信息化裝置需要。

4 合成氨裝置

《可行性研究報(bào)告》中合成氨能耗為39.97GJ／t NH3；《初步設(shè)計(jì)》中合成氨能耗為40.71GJ／t NH3，折算為標(biāo)準(zhǔn)煤耗為1 389kg／t NH3，比國家“十二五”規(guī)劃中以煤為原料的合成氨先進(jìn)水平能耗下降111kg／t NH3，降低7.4%，為此我們定義為“國內(nèi)一流”水平。

圖1 合成氨裝置工藝流程圖

4.1 專利技術(shù)和引進(jìn)設(shè)備

采用四項(xiàng)專利：

①華東理工大學(xué)四噴嘴水煤漿6.5MPa氣化技術(shù)。

②丹麥托普索公司氨合成（中壓法）工藝和氨合成塔內(nèi)件及觸媒。

③丹麥托普索公司硫制酸WSA工藝和設(shè)備。

④大連理工大學(xué)低溫甲醇洗和液氮洗（雙洗）工藝。其中低溫甲醇洗采用半貧液流程，目的是進(jìn)一步降低甲醇消耗。

引進(jìn)三類先進(jìn)設(shè)備：

①丹麥托普索公司合成氨氨合成塔內(nèi)件及觸媒。

②丹麥托普索公司合成氨硫制酸WSA設(shè)備及催化劑。

③德國西門子（蘆葫島）公司合成氨合成氣壓縮機(jī)。

4.2 與靈谷化工公司合成氨工藝比較

1）水煤漿氣化壓力不同：

靈谷化工公司合成氨生產(chǎn)水煤漿氣化壓力4 MPa，我們提高到6.5MPa，水煤漿氣化效率與壓力成正相關(guān)，在同樣煤種（如神府優(yōu)II煙煤）條件下，煤氣化主要指標(biāo)：有效氣成分（CO＋H2）%提高；有效氣（CO＋H2）耗氧氣量、耗煤量下降；冷煤氣熱效率提高。

2）能耗（電耗）下降，主要是合成氣壓縮功降低：

靈谷化工公司合成氨生產(chǎn)合成氣壓縮機(jī)進(jìn)口壓力為3.5MPa→15MPa出口壓力送氨合成崗位。我們合成氨生產(chǎn)合成氣壓縮機(jī)進(jìn)口壓力為5.8MPa→15MPa出口壓力送氨合成崗位。

經(jīng)測(cè)算能耗下降折算為電耗下降約60kWh／t氨（年節(jié)電約1 800萬kWh）。

3）合成氣中微量毒物氣體的凈化方法不同：

合成氨生產(chǎn)低溫甲醇洗出口合成氣含有少量雜質(zhì)組成氣體CO、CO2、CH4等，靈谷化工公司采用甲烷化工藝凈化方法，凈化過程要消耗有效原料氣H2，并且CO、CO2要轉(zhuǎn)化成惰性氣CH4，進(jìn)入氨合成工序后，降低氨合成塔進(jìn)出氨凈值，增加氨合成系統(tǒng)循環(huán)量和放空量。在采用液氮洗工藝，則不存在上述工藝問題。

4）濕氣制酸WSA工藝：

硫回收采用濕氣制濃硫酸WSA工藝。它是丹麥托普索公司開發(fā)的一種含硫濕氣經(jīng)燃燒、轉(zhuǎn)化直接制硫酸工藝。它完全不同于其他硫回收工藝和裝置。該工藝特點(diǎn)：①硫回收率髙；②回收產(chǎn)物是商品級(jí)98%H2SO4；③不產(chǎn)生廢料，對(duì)環(huán)境無二次污染；④該工藝除消耗催化劑外，不需要其他化工原料；⑤SO2轉(zhuǎn)化SO3時(shí)，產(chǎn)生大量熱量，可副產(chǎn)5.5MPa蒸汽。

5 聯(lián)堿裝置

聯(lián)堿生產(chǎn)裝置一流水平主要特征為：產(chǎn)品質(zhì)量好，能耗和鹽耗達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平，設(shè)備大型化，環(huán)保、清潔生產(chǎn)，勞動(dòng)生產(chǎn)率髙等。

圖2 聯(lián)堿工藝流程示意圖

5.1 專利技術(shù)和引進(jìn)設(shè)備

采用三個(gè)專利：

①中國成達(dá)工程有限公司外冷碳化工藝。

②中國成達(dá)工程有限公司鹽析軸流泵。

③中國成達(dá)工程有限公司淡液蒸餾塔。

引進(jìn)先進(jìn)設(shè)備：

①法國EIMCO公司聯(lián)堿重堿水平帶式真空過濾機(jī)。

②加拿大Solex公司聯(lián)堿重灰（重質(zhì)純堿）、輕灰（輕質(zhì)純堿）粉體流涼堿器。

③瑞士福萊姆公司聯(lián)堿一水堿離心機(jī)。

5.2 聯(lián)堿主要生產(chǎn)裝置

5.2.1 碳化

主要設(shè)備：外冷碳化塔 φ3500／φ5000／φ3000×31000；碳化外冷器φ1600×8195F＝513m2。

外冷碳化工藝是中國成達(dá)工程有限公司專利技術(shù)，與傳統(tǒng)索爾維碳化塔，具有優(yōu)點(diǎn)：

①生產(chǎn)能力大，單塔能力為純堿10萬t／a；

②作業(yè)周期長(zhǎng)，以氮?dú)鉃榍逑礆?，做到常年連續(xù)生產(chǎn)不需要停車清洗碳化塔。減少原索爾維碳化塔定期清洗并要排放清洗廢液的問題；

③由于減少塔數(shù)，同時(shí)減少操作控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)化流程，優(yōu)化集中控制；

④目前采用的無角閥外冷塔和氮?dú)馇逑垂に?，更利于外冷碳化塔操作條件，碳化生產(chǎn)穩(wěn)定性更好；

⑤外冷碳化塔采用內(nèi)表面襯316L不銹鋼5 mm代替防腐層，利于降低產(chǎn)品鐵含量，提高純堿白度。

髙濃度CO2氣制堿，改進(jìn)CO2氣配方式；增加碳化塔液位自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，一組三臺(tái)制堿塔，保持制堿塔液位相同；氨母液Ⅱ澄清設(shè)備配置三個(gè)φ24×5m高效澄清桶。

5.2.2 過濾

引進(jìn)重堿水平帶式真空過濾工藝優(yōu)點(diǎn)：

①洗水用量減少，指標(biāo)：≤620kg／t純堿，采用三道洗水辦法；

②重堿鹽分控制在0.2%以下，為固相水合法低鹽重灰創(chuàng)造條件；

③重堿水分16%左右；

④單機(jī)生產(chǎn)能力大，設(shè)備大型化；

⑤PLC控制，工藝數(shù)據(jù)進(jìn)入DCS控制操作系統(tǒng)，改變傳統(tǒng)真空轉(zhuǎn)鼓過濾機(jī)依經(jīng)驗(yàn)操作的狀態(tài)。

主要設(shè)備：法國RPA公司81m2水平帶式真空過濾機(jī)，生產(chǎn)能力30萬t純堿／a。

5.2.3 結(jié)晶

①采用逆料流程；

②大型鹽析、冷析結(jié)晶器；

③冷析結(jié)晶外冷器熱AI軸流泵循環(huán)清洗；④鹽析結(jié)晶選用專利軸流泵；

⑤內(nèi)加熱式干燥氯化銨工藝：降低蒸汽耗，穩(wěn)定操作，延長(zhǎng)生產(chǎn)作業(yè)周期。

5.2.4 煅燒

輕灰煅燒爐φ3000×30000F＝4 200m2，生產(chǎn)能力＞700t／d，蒸汽耗（3.1MPa 250℃）＜1.35t／t堿；

重灰煅燒爐φ2800×25000F＝2 200m2，生產(chǎn)能力＞800t／d，蒸汽耗（1.4MPa 220℃）＜0.5t／t堿。

引進(jìn)加拿大Solex公司重灰、輕灰粉體流涼堿器代替目前使用較多的螺旋漿式?jīng)鰤A機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)：

①主要技術(shù)是密相輸送與板式換熱相結(jié)合，應(yīng)用在純堿冷卻過程。

②節(jié)能：即把動(dòng)設(shè)備涼堿機(jī)改為靜設(shè)備涼堿器而節(jié)約電能。

③減排：因?yàn)槭庆o設(shè)備，相對(duì)減少堿粉塵飛揚(yáng)，達(dá)到減排堿粉改善車間環(huán)境等好處，做到清潔生產(chǎn)。

④單臺(tái)設(shè)備大型化，輕灰粉體流涼堿器生產(chǎn)能力30萬t／a。

因目前在世界上還沒輕灰粉體流涼堿器應(yīng)用先例，我們與加拿大Solex公司在我們公司內(nèi)完成工廠試驗(yàn)，并取得成功后，再簽訂引進(jìn)輕灰粉體流涼堿器合同。

篩分技術(shù)：采用平面旋轉(zhuǎn)振動(dòng)篩，生產(chǎn)能力大，運(yùn)行平穩(wěn)。

重灰采用分級(jí)處理流程：重灰經(jīng)篩分后，粗粒子送去粉碎后再進(jìn)行篩分；中間級(jí)粒子為成品；細(xì)粒子返回輕灰系統(tǒng)。達(dá)到重灰顆粒均勻的目標(biāo)要求。

首次把管鏈技術(shù)運(yùn)用應(yīng)用于純堿輸送，優(yōu)點(diǎn)是：節(jié)電、降低噪聲、占地面積少。

5.2.5 CO2壓縮

采用大型螺桿噴水壓縮機(jī)5臺(tái)，其容積打氣量為15 000Nm3／h。其中采用能源合同管理方式制造2臺(tái)。能源合同管理內(nèi)容為：以現(xiàn)在生產(chǎn)大型螺桿噴水壓縮機(jī)電耗為考核標(biāo)準(zhǔn)（參照物），能源合同管理方式制造2臺(tái)大型螺桿噴水壓縮機(jī)實(shí)際電耗，比考核標(biāo)準(zhǔn)電耗下降部分的節(jié)約壓縮機(jī)電耗，用來支付壓縮機(jī)設(shè)備制造費(fèi)。

5.2.6 氨制冷

采用大型螺桿氨壓縮機(jī)6 000kW和蒸發(fā)式氨冷凝器8 000kW。

5.2.7 小蘇打

小蘇打5萬t／a項(xiàng)目是聯(lián)堿的配套生產(chǎn)裝置。主要是回收輕灰煅燒爐氣夾帶堿粉、次品堿、底腳堿及低鹽重灰一水堿離心機(jī)分離出來的過濾母液。工藝為用素瓷過濾器精制蘇打母液，選用單塔制堿，DCS控制。

四川省和邦化工有限公司為我們60萬t／a聯(lián)堿項(xiàng)目的樣板廠。該廠由中國成達(dá)工程公司設(shè)計(jì)新建60萬t／a聯(lián)堿裝置，以天然氣為合成氨原料，真空制鹽供聯(lián)堿生產(chǎn)使用。

6 結(jié) 語

遷建年產(chǎn)60萬t純堿項(xiàng)目總體技術(shù)設(shè)計(jì)這篇文章已經(jīng)“寫”了三年，目前工程進(jìn)度是：主要設(shè)備都已經(jīng)訂貨并加工完畢，大部分進(jìn)口設(shè)備已經(jīng)到廠；土建已經(jīng)完成±0.00，即樁基、地管、基礎(chǔ)土建工程完工，年底前全部廠房封頂。我們的建設(shè)工作方針是：安全、質(zhì)量、進(jìn)度、節(jié)約。我們努力把遷建年產(chǎn)60萬噸純堿項(xiàng)目建成現(xiàn)代化化工精品工程，并為純堿行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步做出貢獻(xiàn)！

（本文經(jīng)中國工程院周光耀院士審核，我們表示感謝?。?/p>