合成氨廠流程原理

1、合成氨廠學(xué)習(xí)總結(jié)在領(lǐng)導(dǎo)的幫助下，再學(xué)習(xí)了解了氨原料氣的生產(chǎn)后，繼續(xù)來(lái)到 了合成氨廠學(xué)習(xí)。在這里，謝謝幫助我的部領(lǐng)導(dǎo)、各分廠領(lǐng)導(dǎo)以及 教會(huì)我許許多多知識(shí)的師傅們。謝謝你們。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，我了解了氨合成系統(tǒng)的生產(chǎn)流程，了解了各種 生產(chǎn)設(shè)備，掌握了初步的操作知識(shí)，同時(shí)也讓我了解了氨合成的原 理和初步的生氨合成產(chǎn)模型。我想這些對(duì)我以后的工作中一定有很 重要的幫助。在學(xué)習(xí)掌握知識(shí)過(guò)程中，有很多設(shè)備和工藝使我的感觸很深， 但印象最深的應(yīng)該是 熱交換器 ?？吹綗峤粨Q器的時(shí)候，我想起了我 第一個(gè)學(xué)習(xí)的地方煤氣發(fā)生爐長(zhǎng)達(dá)一分鐘的吹風(fēng)放空時(shí)間。 我覺(jué) 得如果能讓半水煤氣與吹風(fēng)空氣換熱，這樣不但回收了熱量，減少 了

2、煤氣發(fā)生爐的吹風(fēng)時(shí)間，也減少了放空時(shí)間，而且可以把多余的 吹風(fēng)時(shí)間用在制氣上增加生產(chǎn)能力。除此之外還可以減少了冷卻水 的使用，降低環(huán)境的污染。具體措施是：在煤氣發(fā)生爐上氣道上使 用換熱器，使高溫的半水煤氣與吹風(fēng)氣換熱。降低半水煤氣的出口 溫度，提高吹風(fēng)氣溫度。但得煤氣發(fā)生爐吹風(fēng)氣和其他煤氣發(fā)生爐 的上氣道出口半水煤氣換熱（吹風(fēng)和制氣有時(shí)間差） 。如 1#的上氣 道出口的半水煤氣與 2#的吹風(fēng)氣換熱。學(xué)習(xí)人：魏?jiǎn)蓪W(xué)習(xí)時(shí)間：2007年11月8日2008年3月1日第一部分 合成氨生產(chǎn)系統(tǒng)1.1 合成氨系統(tǒng)造氣生產(chǎn)的半水煤氣中除了含有合成氨所需的 H2、N2 外，還有大量的 H2S、CO、CO2。這

3、些氣體不但不是合成氨有效氣體，而且對(duì)設(shè)備、管道有腐蝕作用， 對(duì)催化劑有毒作用和能污染銅液。 所以進(jìn)入合成塔前一定要將其脫出。 于是利 用半脫崗位的脫硫塔脫除 H2S，變化崗位的變換爐將CO轉(zhuǎn)換成CO2，脫碳崗 位脫除CO2、粗甲、銅洗脫除凈化脫除不完全的 H2S、CO、CO2。在動(dòng)力方面， 除了半脫的脫硫塔和一段總管所需的動(dòng)力是煤氣風(fēng)機(jī)提供外， 其它各個(gè)工序的 動(dòng)力由壓縮機(jī)提供。壓縮機(jī)是合成氨系統(tǒng)的動(dòng)力核心。1.2 煤氣風(fēng)機(jī)和半脫造氣生產(chǎn)的半水煤氣經(jīng)過(guò)氣柜的混合穩(wěn)定，再經(jīng)電捕焦油器分離出部分焦 油后，一部分被羅茨風(fēng)機(jī)加壓送往新系統(tǒng)作為復(fù)肥系統(tǒng)的燃料氣，另一部分被 一次煤氣風(fēng)機(jī)送到凈化的半脫崗位

4、的脫硫塔脫除大量的 H2S。使H2S含量變?yōu)?80150mg/Nm3，再由二次煤氣風(fēng)機(jī)加壓后送到壓縮機(jī)。1.3 變換二次煤氣風(fēng)機(jī)送來(lái)的半脫氣進(jìn)入壓縮一段加壓后再進(jìn)入二段加壓后送到變換崗位，把含量為3038%CO與鍋爐或熱電送來(lái)的水蒸氣反應(yīng)，使變?yōu)镃O 含量為 36%的變換氣。變換氣又被壓縮機(jī)的三段抽走后送入四段加壓后再送 往脫碳。1.4 脫碳四段送來(lái)的變換氣經(jīng)過(guò)變脫除去了影響后面工序正常運(yùn)行的 H2S 后進(jìn)入 脫碳工段，運(yùn)用NHD脫碳法和EDTA熱鉀堿溶液脫碳法脫除CO2后被壓縮五 段抽走加壓后送入六段。六段再把凈化氣送到粗甲工段和銅洗工段。1.5粗甲與銅洗六段送來(lái)的凈化氣中仍然有脫除不完全的

5、 CO2、CO、H2S。于是引入了粗 甲的聯(lián)醇工藝和銅洗， 以達(dá)到微量的基本徹底的脫除， 便于合成工藝的有效進(jìn) 行。此時(shí)精煉氣中的CO2+ COW25pm、H2S<5pm0精煉氣被壓縮七段抽走后 送入合成工段用于合成氨生產(chǎn)。1.7 合成3出+七段送來(lái)的新鮮氣與合成塔反應(yīng)不完全的循環(huán)氣進(jìn)入合成塔反應(yīng)N2 = 2NH3。二次煤氣風(fēng)機(jī)I "L 氣桓 枚煤飛”1兀丄|半脫 脫碳變脫三、四段變換一、二段七段ILf 五、六段 -T* 粗甲 銅洗i I 圖1T合咸氨條統(tǒng)工藝流程圖在合成塔反應(yīng)不完全的原料氣又被循環(huán)機(jī)抽走后再送入合成工段進(jìn)入下 步的循環(huán)。合成氨系統(tǒng)的工藝流程圖如圖1-1第二部分

6、凈化2.1 半脫2S的危害合成氨原料氣中的硫以不同形式的硫化物存在。其中大部分是以H2S的形式存在的。這以造氣的原料有關(guān)。我公司的硫化物主要的就是H2S。由于原料氣中的硫化物對(duì)合成氨的生產(chǎn)是十分的有害的，它會(huì)增加氣體對(duì) 金屬設(shè)備的腐蝕、使催化劑（觸媒）中毒、污染溶液、污染環(huán)境。而且在另一 方面，硫作為工業(yè)生產(chǎn)的一種重要原料，因此必須對(duì)硫化物進(jìn)行脫除和回收。在腐蝕設(shè)備方面，H2S易溶于水生成硫氫酸，能與設(shè)備、管道生成相應(yīng)的金屬硫化物從而造成腐蝕。甚至與氧反應(yīng)生成更為原重的硫酸和連多硫酸，而 連多硫酸是不銹鋼設(shè)備與焊縫區(qū)腐蝕破裂的重要因素；在催化劑中毒方面，由 于 H2S 能與變換、合成催化劑的活

7、性部分反應(yīng)生成金屬硫化物，從而使催化劑 的活性下降，原重時(shí)會(huì)影響了催化劑的壽命，影響生產(chǎn)；在污染溶液方面，H2S能與銅洗液中的Cu+、Cu+反應(yīng)生成沉淀，破壞溶液組分，降低銅液對(duì)CO的吸 收，原重時(shí)會(huì)造成設(shè)備堵塞、精煉氣帶液；在環(huán)境污染上，H2S 是劇毒物質(zhì)，吸入會(huì)使人中毒。半脫的原理與操作合成氨工業(yè)中， 脫硫的方法有很多， 但一般分為濕法脫硫和干法脫硫兩類(lèi)。 我公司采用的是濕式脫硫法中的氧化法之一的栲膠脫硫法。脫硫原理是利用純 堿吸收H2S后，再利用NaVO3的氧化性將NaHS氧化并析出單質(zhì)S，而富液利 用栲膠的栽秧能力和氧化性將溶液還原再生。栲膠對(duì)設(shè)備的腐蝕速度慢，生產(chǎn)成本較低。栲膠中的大

8、丹寧分子經(jīng)過(guò)加熱 熟化降解成丹寧小分子，使其的活性增強(qiáng)，成為具有較強(qiáng)載氧能力和具有水溶 液較穩(wěn)定的絡(luò)合物。栲膠脫硫工藝脫硫步驟如下： 利用純堿（Na2CO3）吸收硫化氫（H2S）形成NaHS。Na2CO3H2S=NaHSNaHCO3 再利用NaVO3的氧化性將NaHS氧化并析出單質(zhì)S。NaHS+ NaVO3+ NaHCO3=S >NaV2O5+ Na2CO3 + 出。同時(shí)生成的NaV2O5被氧化態(tài)的栲膠還原成 NaVO3保證后反應(yīng)的有足夠的NaVO3。同時(shí)NaHS與NaVO3反應(yīng)生成NazVqOg，并析出單質(zhì)硫S。NaHS+ NaVO3 + H2O= Na2V4O9+ NaHO2+ S；

9、 而氧化態(tài)的栲膠將Na2V4O9氧化成NaV03,氧化態(tài)的栲膠同時(shí)被還原 成還原態(tài)的栲膠。 還原態(tài)的栲膠被空氣中的氧氧化成氧化態(tài)的栲膠進(jìn)行下一次的循環(huán)。 所生成的NaHC03與NaH02反應(yīng)NaHC03+ NaH02 = Na2CO3+ H2O保證后反應(yīng)的有足夠的Na2C03。在這里，純堿（Na2C03）吸收硫化氫（H2S）形成NaHS是發(fā)生在脫硫塔， 而其他的反應(yīng)都在噴射再生氧化槽里發(fā)生。在操作方面，主要是通過(guò)對(duì)脫硫溶液量的調(diào)節(jié)，來(lái)達(dá)到對(duì)出口H2S含量的控制，利用加減蒸汽用量來(lái)調(diào)節(jié)溶液溫度。但為了使變換爐的催化劑的正常硫 化使用，必須把出口 H2S控制在80150mg/Nm3。半脫氣的氣體流

10、程氣體由一次煤氣風(fēng)機(jī)從并聯(lián)的三個(gè)脫硫塔底部進(jìn)入后與逆流而下的脫硫溶液充分接觸反應(yīng)后由二次煤氣風(fēng)機(jī)抽走送入壓縮一段。流程如圖2-12.1.一次煤氣風(fēng)機(jī)一泡妹除塵器脫硫塔一二次煤氣風(fēng)機(jī)4半壓縮一段泡沫除塵器脫氣的溶圖2-1變脫氣體流程液流程為了使溶液的循環(huán)利用，利用堿性溶液吸收了H2S，然后再借溶液中的載氧體的氧化化作用把吸收的H2S轉(zhuǎn)化為單質(zhì)S，使溶液再生。從脫硫塔頂部噴淋而下的脫硫貧液在脫硫塔里與逆流而上的原料氣充分接觸后吸收了 H2S后形成富液。富液經(jīng)過(guò)富液泵加壓后進(jìn)入溶液加熱器經(jīng)過(guò)水蒸氣加熱后（3545°C）送入噴射再生氧化器頂部，富液經(jīng)過(guò)噴射與空氣中的氧 發(fā)生反應(yīng)后溶液得以再生

11、形成貧液，并分離出含有單質(zhì)S的硫泡沫。硫泡沫被送到硫回收系統(tǒng)，而貧液經(jīng)過(guò)貧液槽的收集后被貧液泵送到脫硫塔頂部后進(jìn)入 下一輪的循環(huán)。脫硫溶液的循環(huán)流程如圖2-2軟水 脫硫泵溶液加熱器一噴射再牛氧化器 迪襪硫冋收系統(tǒng)赳貧液泵貧液槽-補(bǔ)加堿2.2變換變換原理與操作造氣生產(chǎn)的半水煤氣中的 CO的含量約為3038%,而CO不但不是合成 氨的原料氣，而且能使氨催化劑（觸媒）中毒，降低了催化劑的使用壽命，所 以必須清除。在清除CO的方法中，選取用水蒸氣與 CO反應(yīng)得方法不但可以 祛除CO，而且可以生成合成氨所需的 出。反應(yīng)方程式：CO+出0= CO2+ H2 + Q。CO的變換反應(yīng)是一個(gè)可逆放熱反應(yīng)，根據(jù)化

12、學(xué)平衡移動(dòng)原理，溫度降 低，平衡向著生成CO2的和H2的方向移動(dòng)；溫度升高，平衡向著CO和水蒸氣 的方向進(jìn)行。操作在操作上，可以通過(guò)調(diào)節(jié)變換爐蒸汽的用量和增濕器脫鹽水用量調(diào)節(jié) 變換反應(yīng)，以及通過(guò)冷、熱副線調(diào)節(jié)來(lái)控制各個(gè)觸媒點(diǎn)的溫度（1800C4500C） 來(lái)控制出口 CO的含量。對(duì)于出口 CO含量的多少取決于粗甲生產(chǎn)量的多少， 但一般控制在39%。新變換壓縮二段送來(lái)的氣體有大量的油污，這些油污進(jìn)入變換爐會(huì)降低催化劑的利用，于是在進(jìn)入變換系統(tǒng)前一點(diǎn)要被除去，于是引入了油過(guò)濾器和焦炭過(guò)濾 器。而在變換的正常進(jìn)行需要觸媒的溫度控制在180°C450°C。所以在氣體變換爐之前需要一

13、些輔助設(shè)備。變換工段各設(shè)備的一些功能如表2-10設(shè)備名稱數(shù)量設(shè)備功能氣體流程焦炭過(guò)濾器2個(gè)除去油污兩個(gè)焦炭過(guò)濾器并聯(lián)，氣體低進(jìn)高出。飽和塔1個(gè)增加半水煤氣體低進(jìn)高出氣的飽和度在出口處加水蒸氣，有冷副線換熱器1個(gè)氣體加熱頂進(jìn)底出（管內(nèi)）變換爐一段CO + H2O = CO2+ H2+ Q頂進(jìn)中出增濕器1個(gè)噴脫鹽水降溫，副產(chǎn)蒸汽頂進(jìn)低出，在入口處加水蒸氣，出口有熱副線變換爐二段CO + H2O = CO2+ H2+ Q低進(jìn)中出換熱器1個(gè)氣體降溫?fù)Q熱低進(jìn)高出（管間）水加熱器1個(gè)用除氧軟水進(jìn)一步降低變換氣溫度高進(jìn)低出熱水塔1個(gè)降溫、熱量回收低進(jìn)高出冷凝器1個(gè)軟水降溫頂進(jìn)低出（管內(nèi)）冷卻塔1個(gè)循環(huán)水降溫

14、低進(jìn)高出新變換的氣體流程如圖2-3壓縮二段一-焦炭過(guò)濾器一段蒸氣* |飽和塔* |換熱器管內(nèi)換熱器管間熱副線變換爐二段增濕器變換爐一段水加熱器管間一-熱水塔冷凝器管內(nèi)二段蒸三壓縮三段2-3新變損氣體流程老變換老變換的變換工藝和新變換的一樣，只是在祛除油污設(shè)備使用了一個(gè)油過(guò)濾器和一個(gè)焦炭過(guò)濾器。老變換的氣體流程如圖2-4一段秦氣壓縮二段焦炭過(guò)濾器*飽和塔換熱器管內(nèi)冷副線換熱器管回I 4慕副線變換爐一段增濕器I二叢氣變撫爐一段水加熱器管間 熱水塔* 冷凝器管內(nèi)* 冷卻塔2.3變脫新變脫原理由于變換爐催化劑的硫化需要，半脫的脫硫塔并沒(méi)有完全脫除H2S （80150%），但H2S的存在影響了后面氨合成

15、的正常進(jìn)行，所以的必須脫出。新變 脫采用的是濕法脫硫的改良 ADA 脫硫工藝與干法脫硫的活性炭脫硫工藝串聯(lián) 的脫硫方法。改良 ADA 法脫硫 ADA 法經(jīng)過(guò)改良后成為 ADA 釩酸鹽法。這方法可以 將H2S脫至0.5cm3/m,甚至更低。而回收的硫磺純度可達(dá) 99.9%。改良ADA 脫硫法脫硫機(jī)理可以分為四步進(jìn)行：在脫硫塔中，稀堿溶液吸收 H2S進(jìn)行反應(yīng)。NaCO3+ H2S= NaHS+ NaHCO3。（2） NaHS與NaVO3發(fā)生反應(yīng)生成單質(zhì)硫的析硫反應(yīng)。NaHS+ NaVO3+ H2O = Na2V4O9 + NaOH+ 2S。氧化態(tài)的ADA與Na2V4O9的熟化反應(yīng)。Na2V4O9

16、+ ADA （氧化態(tài)）+ 4NaOH+ HzO4 NaVO3 + 2ADA （還原態(tài)） 還原態(tài)ADA被空氣中的O2氧化再生反應(yīng)。2ADA （還原態(tài)）+ O22ADA （還原態(tài)）+ 2出0活性炭脫硫活性炭脫硫的原理是活性炭先將H2S吸收后再進(jìn)行氧化還原反 應(yīng)?；钚蕴坑稍S多毛細(xì)微孔體聚集而成，通常氣體分子都能從微孔擴(kuò)散入內(nèi)。 毛細(xì)孔為脫硫提供了反應(yīng)場(chǎng)所和容納反應(yīng)物產(chǎn)物提供空間。 在室溫下，氣態(tài) H2S 與O2發(fā)生反應(yīng)。H2S+ O2二2H2O+ S。這是個(gè)放熱反應(yīng)，在常溫下反應(yīng)速度很 慢，但在活性炭的催化下大大的加大了反應(yīng)速度?；钚蕴吭诿摮鼿2S過(guò)程中起到了吸附和催化作用。其脫硫機(jī)理如下幾步驟進(jìn)行

17、： 變換氣中O2擴(kuò)散到活性炭毛細(xì)孔表面被化學(xué)吸附，形成催化活性中心 表面物，變換氣中含有 0.5%勺氧，這足以滿足脫硫的要求。H2S+氣相H2S分子擴(kuò)散到活性炭毛細(xì)表面與化學(xué)吸附的氧發(fā)生反應(yīng),02 = 2H2O+ S。反應(yīng)生成的單質(zhì)硫S,呈多分子層吸附于活性炭空隙中。活性炭空隙越大，沉積于孔內(nèi)的硫分子層越厚氣體、NAD溶液流程氣體流程 壓縮四段送來(lái)的變換氣由變脫塔底部進(jìn)入，自下而上的與ADA 溶液逆流接觸。ADA溶液將H2S吸收，使變脫氣中的H2S含量W5沒(méi)mg/m3, 從氣體出來(lái)的氣體經(jīng)氣液分離器分離出所帶的溶液后進(jìn)入活性脫硫槽底部，進(jìn) 一步脫除H2S后，經(jīng)過(guò)水洗塔后送往脫碳崗位。變脫氣體流

18、程如圖2-5壓縮四段變脫塔氣液分離器第一、第二活性脫硫槽一水洗塔圖A5豹變脫丸體涼程ADA溶液流程變脫吸收塔吸收了 H2S后的富液從塔底引出，進(jìn)入閃蒸槽， 解吸出H2S后進(jìn)入噴射氧化再生槽再生后，進(jìn)入貧液槽，聚集在貧液槽的ADA 溶液經(jīng)貧液泵打入變脫吸收塔循環(huán)使用。而從噴射氧化再生槽溢流出來(lái)的硫泡 沫加壓后送至硫回收系統(tǒng)。ADA溶液流程如圖26233老變脫老變脫的工藝和原理與半脫是一樣的栲膠脫硫工藝。其氣體流程如圖27壓縮四段變脫氣液分離聽(tīng)_ 82吸收塔I2.4圖戈-B老變脫氣怵流程脫碳脫碳的原理原料氣經(jīng)過(guò)變換后，變換氣中除了氨合成原料氣外以C02的含量最多。C02不是合成氨的有效成分，而且能

19、使氨合成催化劑中毒。所以，無(wú)論是產(chǎn)生于造氣約為58%的C02還是變換來(lái)的C02在進(jìn)入合成塔前必須要脫除。脫除C02的 方法很多，一般是溶液吸收。溶液吸收分為物理吸收、化學(xué)吸收。物理吸收是利用C02能溶于水和有機(jī)溶劑的性質(zhì)完成。吸收 C02后的溶液通過(guò)有效的減壓 閃蒸加熱后使大部分C02解吸，溶液得以再生循環(huán)使用；化學(xué)吸收是利用 C02具有酸性特性可與堿性化合物反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。我公司的老脫碳采用的是化學(xué)吸收脫碳法的 EDTA催化熱鉀堿法脫碳工藝，而新脫碳采用的物理吸收脫碳法的 NHD脫碳工藝。242老脫碳老脫碳采用的是EDTA催化熱鉀堿法脫碳。其以 DETA為催化劑，KVO 3 為緩腐劑（脫碳溶液中

20、的+和H+在溶液介質(zhì)中對(duì)設(shè)備有腐蝕作用），EDTA為 催化劑（在沒(méi)有催化劑的作用下反應(yīng) CO2 +出0+ K2CO3二2KHCO3進(jìn)行得很 慢）,利用K2CO3水溶液為容液與C02和 出0反應(yīng)吸收C02。反應(yīng)方程式：C02 + H20+ K2C03二2KHC0 3+ Q。由于反應(yīng)是體積縮小的放熱反應(yīng)， 所以可以通 過(guò)加壓吸收C02，加熱氣提再生溶液。在吸收C02過(guò)程中，除了 K2C03對(duì)C02的吸收外還存在C02與溶液的氣 液相傳質(zhì)過(guò)程，在一定條件下也達(dá)到了對(duì)C02的脫除。老脫碳主要設(shè)備及功能 如表2-2設(shè)備名稱功能C02吸收塔C02+ H20+ K2C03= 2KHC0 3 吸收 C02凈化

21、氣水冷器冷卻凈化氣凈化氣分離器分離氣液洗堿塔洗出氣體所帶脫碳液C02再生塔加熱析出C02使溶液再生半貧液過(guò)濾器過(guò)濾半貧液中的雜質(zhì)蒸汽煮沸器加熱溶液，使溶液徹底脫除 C02,成貧液貧液水冷器循環(huán)水冷卻貧液貧液過(guò)濾器過(guò)濾半貧液的雜質(zhì)CO2水冷器冷去卩C02C02分離器分離C02所帶脫碳液體表2-2老脫碳主要設(shè)備及功能氣體流程 來(lái)自變脫的變脫氣由CO2吸收塔底部進(jìn)入，與自上而下脫碳溶液在塔內(nèi)充分解出使CO2吸收，脫除了 CO2的凈化氣由塔頂引出，經(jīng)水冷器的冷卻后進(jìn)入洗堿塔洗出所帶的溶液后送往壓縮五段。氣體流程如圖2-8變脫一C02吸收塔一凈化氣分離器一洗堿塔一 壓縮五段團(tuán)2-8老脫磯氣體謊程CO2氣

22、體流程 再生塔中解析出來(lái)的CO2氣體由再生塔頂部出來(lái)，進(jìn)入CO2第一水冷器冷卻后，經(jīng)第一分離器分離掉部分冷凝液后，在進(jìn)入CO2低而水冷器和CO2第二分離器分離冷凝液后放空。溶液流程CO2在吸收了 CO2的富液，由塔底引出有自身的壓力壓到再生塔頂，被再生塔底部沸騰的溶液釋放出來(lái)的水蒸氣加熱析出CO2成為半貧液，此時(shí)3/4的半貧液從塔中部引出，經(jīng)過(guò)濾器過(guò)濾里面雜質(zhì)，由半貧液本加壓后送 到CO2吸收塔中部，剩下的半貧液進(jìn)入再生塔下段繼續(xù)加熱氣提，接著匯集后 自下而上流經(jīng)蒸汽煮沸器，被外來(lái)的蒸汽加熱再生析出CO2形成貧液，貧液從再生塔底部引道貧液水冷器管內(nèi)冷卻，再經(jīng)過(guò)貧液過(guò)濾器過(guò)濾后到接力泵和貧 液泵

23、加壓后送往CO2吸收塔循環(huán)使用。脫碳溶液流程如圖 2-9C02吸收塔中部半貧液泵接力泵半貧液過(guò)濾器f半資液C02：吸收塔上部C02吸收塔底部CCE再生塔頂部CCE再生塔中部coz再生塔下部活性炭過(guò)濾器貧液泵貧液過(guò)濾器貧液水冷器C02吸收塔底部蒸汽煮沸器圖r脫碳i議濟(jì)程新脫碳新脫碳采用的是物理脫碳的 NHD脫碳法，NHD脫除C02的方法是以NHD 溶液為溶劑，利用NHD （聚乙二醇二甲醚）與C02的相似相容的原理脫除C02。 在脫碳塔內(nèi)與變脫來(lái)的精脫氣逆流接觸，脫除氣體中的C02,使出口凈化氣C02 含量小于1%。吸收C02的NHD溶液經(jīng)冷卻、減壓閃蒸后進(jìn)入氣提塔氣提再生 后繼續(xù)使用。NHD溶劑

24、是理想的脫碳溶劑，它對(duì)C02的選擇吸收性比較好，凈化度可達(dá) 到10-6級(jí)；在對(duì)碳鋼設(shè)備上，無(wú)腐蝕性，在使用時(shí)它的溶劑不起泡、不降解、 蒸汽壓低，化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性比較好，對(duì)人無(wú)毒害作用。與熱鉀堿催化脫 碳溶劑相比NHD是比較優(yōu)良的脫碳溶劑。新脫碳主要設(shè)備與功能表 2-3設(shè)備名稱功能變脫氣冷卻器變脫氣、凈化氣與低壓閃蒸氣相互換熱分離器分離變脫氣中的水分脫碳塔變脫氣與逆流而下的 NHD溶液接觸，脫除C02凈化氣分離器分離出凈化氣中所帶的液霧氨冷器富液與合成送來(lái)的液氨換熱，液氨成氣氨，富液降溫咼壓閃蒸槽閃蒸出大部分 H2與部分C02，送往壓縮二段低壓閃蒸槽閃蒸出含大部分C02的解析氣氣體塔解析出全

25、部C02，富液成貧液，再生解析氣分離器分離解析其所帶霧沫板式換熱器在脫水系統(tǒng)運(yùn)用時(shí)，富液與脫水塔出來(lái)的液體換熱脫水塔脫出溶液中多余水分，調(diào)節(jié)溶液組分表2-3新脫碳主要設(shè)備與功能氣體流程變脫來(lái)的精脫氣經(jīng)過(guò)水洗后進(jìn)入變脫氣冷卻器被變脫氣和底閃 蒸汽冷卻換熱后，在分離器分離水分后，進(jìn)入脫碳塔。氣體在塔內(nèi)與自上而下 的NHD溶液接觸，吸收了氣體中的 C02后從塔頂出來(lái)經(jīng)過(guò)凈化氣分離器分離 所帶的霧沫后，再通過(guò)變脫氣冷卻器冷卻后送入壓縮五段。氣體流程如圖2-10w - raa 一 I變脫氣冷卻器I 一變脫氣分離器| 一壓縮五段變脫氣冷卻器凈化氣分離器圖舖脫碳?xì)饬至鞒倘芤毫鞒?吸收了 C02的富液從脫碳塔

26、塔底流出，經(jīng)過(guò)氨冷器冷卻后減壓 到高壓閃蒸槽，閃蒸出大部分的 H2和C02，接著進(jìn)入低壓閃蒸槽進(jìn)一步閃蒸。 再通過(guò)富液泵將部分液體送到脫水塔脫除多余的水和使溶液再生后循環(huán)使用， 部分送到氣體塔加入空氣降低分壓后使溶液脫除 C02再生，再由貧液泵送往脫 碳塔頂循環(huán)使用。NHD溶液流程如圖1-11第三部分氣體壓縮在氨合成系統(tǒng)中，原料氣的凈化和氨的合成都是在一定的壓力下進(jìn)行，因 此需要對(duì)氣體進(jìn)行壓縮加壓，以達(dá)到所需壓力，同時(shí)完成各個(gè)工序之間的原料 氣的輸送。作為氨合成系統(tǒng)的動(dòng)力補(bǔ)給中心的壓縮機(jī)，它為氨合成系統(tǒng)基本提脫碳塔頂I 一 I貧液泵I _ I氣體塔II脫碳塔底i氨冷器-*髙飼槽一低閃槽一富液泵

27、| 溶被過(guò)濾器脫水系統(tǒng)脫碳塔一貯槽泵一板式換熱器一脫水塔底脫水塔上部或中部一板式換熱器E2-11 NHD悟戰(zhàn)流程供了所有的動(dòng)力（半脫和一段總管由煤氣風(fēng)機(jī)提供）。同樣循環(huán)機(jī)也是壓縮機(jī)的 一種，它將合成不完全的氣體由抽走后補(bǔ)充壓力損失后又送往合成進(jìn)入下循環(huán)的合成。3.1壓縮我公司所采用的是往返式壓縮機(jī)，它依靠活塞在氣缸內(nèi)的往返運(yùn)動(dòng)來(lái)多段（七段）氣體壓縮。由于壓縮機(jī)改變了進(jìn)出口的壓力，故壓縮比（出口壓力與 進(jìn)口壓力之比）的存在，出口溫度大大提升。為了保護(hù)設(shè)備和生產(chǎn)安全，故利 用循環(huán)水冷卻保護(hù)缸體，19#油密封氣缸和潤(rùn)滑內(nèi)件，13#油來(lái)冷卻內(nèi)件。壓縮機(jī) 各級(jí)的壓力指標(biāo)如表3-1段數(shù)一段二段三段四段五段

28、六段七段出口壓力/MPa< 0.22< 0.82< 1.35< 2.9< 6.3< 13.5< 32表3-1壓縮各段出口壓力氣體流程 由一段總管來(lái)的氣體經(jīng)室外水封、室內(nèi)水封后進(jìn)入一段缸，加壓之0.22MPa后經(jīng)過(guò)一段水冷器冷卻后進(jìn)入二段缸加壓到 0.82MPa后送往變換，變換氣由變?nèi)偣苓M(jìn)入三前分離器分離水分后進(jìn)入三段缸加壓至1.35MPa后經(jīng)三段水冷器冷卻后進(jìn)入四段缸加壓至 2.9MPa后送往脫碳；由脫碳經(jīng)脫五總 管送來(lái)的凈化氣經(jīng)過(guò)常溫脫硫后到壓縮五段加壓至6.3 MPa，經(jīng)五段水冷器冷卻后進(jìn)入六段缸加壓至13.5MPa后經(jīng)過(guò)六段緩沖器緩沖壓力、六段

29、水冷器冷卻氣 體、油水分離器分離凈化氣中的油水后送往粗甲、銅洗；回來(lái)的精煉氣由七前 分離器分離水分后進(jìn)入七段缸加壓至 32MPa后經(jīng)過(guò)七段緩沖器緩沖壓力、七段 水冷器冷卻氣體、油水分離器分離凈化氣中的油水后送往合成。壓縮個(gè)氣體流程如圖3-1二次煤氣風(fēng)機(jī)一室外水封r室內(nèi)水封| * 段缸*一段水冷器二段缸四段缸一三段水冷器一三段缸_ |三前分離器| _變換一二段水冷器口段水?dāng)Q妾.一吐一 I常瘟嗣 一 MSI -伍段水冷器| 一 gn七前分離器I 一 I粗甲、銅洗I 一 I油水分離器I 一慶段水冷賽I一 I六段緩沖蠱 I- I七段緩沖器I - I七段木冷器I - I油水分離器I - 趣©3

30、-1壓縮機(jī)氣休流程壓縮的主要設(shè)備及功能如表3-2設(shè)水冷器常溫脫硫三、七前分離器油水分離器六、七緩沖備（銅洗）器名稱功冷卻各壓連在脫五總分離三、七段前分離六、七段出緩沖六、七能縮段出口管上，進(jìn)一的液體，防止液口經(jīng)過(guò)水冷器段高壓，安氣體步脫除H2S擊，破壞氣閥冷卻后的油水全起見(jiàn)表3-2壓縮的主要設(shè)備及功能3.2保壓作為氨合成系統(tǒng)的動(dòng)力補(bǔ)給中心的壓縮機(jī)，它為氨合成系統(tǒng)基本提供了所有的 動(dòng)力和氨合成操作壓力，所以保壓對(duì)于氨合成尤為重要。壓縮操作除了保證各 個(gè)出口壓力指標(biāo)外，對(duì)變?nèi)芎秃铣蓧毫Φ谋骸：髢烧呤潜旱闹攸c(diǎn)。保變?nèi)龎毫ψ內(nèi)龎毫Σ荒芨哂?.72MPa,壓力過(guò)低或過(guò)高都不利于后面 壓力的維持。保

31、壓可以通過(guò)調(diào)節(jié)低壓壓力來(lái)調(diào)節(jié)高壓，在風(fēng)機(jī)崗位調(diào)節(jié)2#副線、在壓縮調(diào)節(jié)20閥或放空閥。壓力高時(shí)，開(kāi)2#副線或開(kāi)20閥，但開(kāi)20閥氣體在 壓縮內(nèi)部循環(huán)，影響煤氣流量，相當(dāng)于減量。開(kāi)放空污染了壞境，又浪費(fèi)了氣 體，故二次煤氣風(fēng)機(jī)送來(lái)的壓力不宜過(guò)高，該由后面的壓力情況調(diào)節(jié)。同樣壓力不能過(guò)低，過(guò)低會(huì)使煤氣流量降低，影響了后面合成工序的產(chǎn)量保合成壓力 在觸媒等合成條件穩(wěn)定下，壓力越高合成生產(chǎn)能力越好，但出于安全合成壓力不能高于32MPa。第四部分氨合成經(jīng)過(guò)凈化處理后的氣體仍然有 37%C0,約1%的C02,如果不脫除將影響氨 合成工序，所以在進(jìn)入合成塔前必須脫除。于是利用生產(chǎn)粗甲脫除 CO、CO2 再利用

32、銅洗和氨洗脫除最后的 CO和C02。4.1粗甲聯(lián)醇工藝生產(chǎn)甲醇的同時(shí)也脫除了對(duì)氨合成有毒害的 CO、CO2，聯(lián)醇工藝 特點(diǎn)是串聯(lián)在氨合成工藝之中，既滿足氨合成工藝，又滿足甲醇合成工藝要求。生產(chǎn)甲醇的反應(yīng)：在銅基催化下 CO+ 2H2=CH3OH CO2 + 3H2= CH3OH+ H2O（壓力：13.5MPa T: 240300°C）。粗甲生產(chǎn)的主要設(shè)備及功能如表 4-1設(shè)高壓氣循合成塔水冷器醇洗循環(huán)中間貯備水洗液環(huán)分醇機(jī)槽塔分機(jī)離塔離濾牙器油器器功除分脫合成粗甲：冷卻合成分洗抽走收集醇能CO2離除CO + 出=塔出口氣離滌醇分分離器和氣油CH3OH體氣氣力器與洗醇氨、體份體體中的塔

33、分離硫中CO2+ 出=中中氣體出來(lái)的的CH3OH的的甲醇液粗甲體甲醇表4-1粗甲生產(chǎn)的主要設(shè)備及功能氣體流程 壓縮六段來(lái)的氣體進(jìn)入高壓水洗塔，祛除部分 CO2及氨、硫后進(jìn)入氣液分離器除去油、水，進(jìn)入循環(huán)機(jī)濾油器與循環(huán)出口氣混合，再進(jìn)一步 分離氣體中的油、水分及其他雜質(zhì)。接著氣體分主副線進(jìn)入粗甲合成塔。氣體 在三個(gè)合成塔的流程是1#、4#并聯(lián)后與3#串聯(lián)。在高溫（245280°C）、高壓（< 13.5MPa和觸媒的催化下CO、CO2與H2反應(yīng)合成粗甲。CO+出二CH3OH ,CO2 + H2二CH3OH。生成的甲醇和反應(yīng)不完全的氣體從塔底出來(lái)后經(jīng)過(guò)水冷器 冷卻后，分離出粗甲醇，氣

34、體繼續(xù)經(jīng)洗醇塔分離出粗甲醇后送往銅塔繼續(xù)脫除 粗甲脫除不完全的CO、CO2和H2S。高壓水洗塔和洗醇塔所用的軟水由銅泵崗 位壓送。氣體流程如圖4-1壓縮六段髙壓水洗塔氣液分離器循壞機(jī)濾油器合成塔I1粗甲 I 1產(chǎn)二亟 一|中間貯槽| T循壞機(jī)| |洗醇警| |醇分離器| |水冷器圖4-1粗甲汽體流程4.2銅洗銅洗是氣體凈化的最后工序，銅塔和氨塔利用銅氨液吸收原料氣中的CO、CO2、O2、H2S0使進(jìn)入合成塔精煉氣中微量 （CO+ CO2） < 25PPn，CO2< 5PPm吸收了有毒氣體的副銅液送往再生進(jìn)行銅液再生后由銅泵加壓送往銅塔循環(huán)使用，廢氨水送往廢氨水槽收集后磷酸。反應(yīng)式如

35、下： 脫除 CO C0 + Cu(NH3)2Ac + NH3= Cu(NH3)3Ac C0+ Q 脫除 CO2CO2+ 2NH3+ H20=( NH4)CO3(NH4) 2CO3 + CO2+ H2O = 2NH4HCO3+ Q 脫除 O22Cu(NH3)2Ac + 4NH3+ 2HAc + 1/2O2 = 2Cu(NH3)4Ac2 + H2O 脫除 H2S 2NH4HO + H2S= (NH3)2S+ 2H2O+ Q2 Cu(NH3)2Ac + 2H2S = Cu2 S J+ (NH 4)2S+ 2NH4AcCu(NH3)2Ac + 2H2S= Cu S J+( NH4) 2S+ 2NH4

36、Ac氣體流程由粗甲來(lái)和銅洗大副線來(lái)的經(jīng)過(guò)油分離器分離油污后進(jìn)入 1#銅 塔與逆流而下的銅液充分接觸反應(yīng)后脫除 CO、O2、H2S后，與壓縮六段來(lái)的氣 體進(jìn)入2#銅塔與逆流而下的銅液充分接觸反應(yīng)后脫除 CO、O2、H2S后，接著從 氨塔底部進(jìn)入與新鮮氨水充分接觸后脫除 CO、CO2、O2、H2S，制得的精煉氣 送往壓縮七段。氣體流程如圖4-2|-粗甲六段-J濾油器-1#銅塔1計(jì)銅塔一氨塔一壓縮七段鋼洗大副線圖4-2銅恍氣體流程銅液再生吸收了有毒氣體的銅氨液由銅泵加壓后送到回流塔除去CO2、O2、CO、H2S進(jìn)入下還原器管內(nèi)將高價(jià)銅還原成低價(jià)銅后進(jìn)入上還原器繼續(xù)還 原，以及加入空氣(加入空氣可以降

37、低銅比，但降低 CO含量，減少再生器回 收價(jià)值)調(diào)節(jié)銅比后銅液進(jìn)入再生器，在再生器里加入蒸汽調(diào)節(jié)溫度后使銅液 有充分的停留時(shí)間。銅液中的碳酸銨、硫化氨以及低價(jià)銅與CO生成的絡(luò)合物得以完全分解，并使微量CO充分氧化，以恢復(fù)銅氨液的吸收能力。再生后的 銅液進(jìn)入下還原器與富銅液換熱后由水冷器降溫，經(jīng)過(guò)降溫的銅液接著進(jìn)入大 過(guò)濾器過(guò)濾了銅液的雜質(zhì)后進(jìn)入氨冷器冷卻后進(jìn)入小過(guò)濾器繼續(xù)過(guò)雜質(zhì)后由銅泵加壓送往銅塔循環(huán)使用總銅與銅比、溫度、壓力 銅洗是氣體凈化的最后工序，出口微量的控制 直接關(guān)系到后面氨合成的質(zhì)量和氨觸媒的使用效果?？傘~與銅比 在銅比一定時(shí)，若總銅含量增加，低價(jià)銅和高價(jià)銅均增加， 能提高銅氨液對(duì)

38、 CO 的吸后能力。但總銅過(guò)高，銅氨液黏度增加，阻力也增加， 既增加動(dòng)力的消耗又能造成帶液。所以應(yīng)總銅控制在1.92.5mol/L。操作時(shí)，總銅基本不變的情況下，提高銅比就提高了低價(jià)銅的含量。高銅比利于吸收， 反之吸收能力將降低。但銅比過(guò)高會(huì)析出單質(zhì)銅，不但降低了吸收能力而且還 會(huì)堵塞管道，影響生產(chǎn)。所以銅比一般控制在 58。壓力 再生器的液面壓力過(guò)低會(huì)使CO過(guò)早解析對(duì)高價(jià)銅的還原作用減弱， 壓力過(guò)高 CO 解析不完全，對(duì)銅比的還原作用增強(qiáng)，同比升高。所以，再生壓 力在12MPa以上。溫度 再生溫度對(duì)再生過(guò)程影響很大，溫度太高Cu（NH3）3AcCO迅速分解， 降低還原能力，溫度過(guò)低則又會(huì)使還

39、原不完全，影響銅液的吸收。于是回流塔 的溫度控制在6065°C;還原器的溫度在7080°C;再生器的尾部溫度控制在 76780C （中部比尾部約低1°C）。4.3 氨的合成氨的合成是合成氨系統(tǒng)的最后工序，是提供液氨的產(chǎn)品的工序，是整個(gè)合 成氨生產(chǎn)系統(tǒng)的核心部分。 氨合成反應(yīng)是在高溫、 高壓和催化劑存在下進(jìn)行的。 但由于只有部分氣體得以反應(yīng)，出口氣體中氨含量不高，一般只有1020%，故采用分離后的 H 2、 N 2氣體循環(huán)回路回收氣體。5我公司使用合成氨設(shè)備是兩套生產(chǎn)能力分別為 6X10”日3/年（1000mm 塔）和4X105t. NH3/年（800mm塔）的合成

40、塔。兩塔除了在進(jìn)氣方式和熱交換 器上有所不同外，其他流程基本是一樣的。4.3.11000mm 塔氣體流程在濾油器混合的循環(huán)機(jī)出口氣體與新鮮氣經(jīng)過(guò)油水分離器分離 油水后，進(jìn)入冷凝塔上部換熱后進(jìn)入氨蒸發(fā)器冷凝后分離出循環(huán)氣里的氨，分 離了氨的氣體再進(jìn)入冷凝塔換熱。出了冷凝塔后氣體分成主線和副線兩股：主 線的氣體分為三股，第一股直接進(jìn)入塔內(nèi)，另兩股與塔外換熱器出口的兩股氣 體混合后從塔頂進(jìn)入塔內(nèi)與第一股混合從合成塔高壓外筒與內(nèi)件的環(huán)隙向下保 護(hù)高壓外筒。從塔底出來(lái)的氣體與副線來(lái)的氣體混合后進(jìn)入塔外換熱器管間與 廢鍋出口氣體換熱后，從塔底進(jìn)入合成塔下部的換熱器管間換熱，經(jīng)中心管進(jìn) 入觸媒層反應(yīng)(3H2

41、+ N2=2NH3)，反應(yīng)后氣體從塔底換熱器(管內(nèi))換熱后出 來(lái)，再經(jīng)過(guò)廢鍋回收熱量后進(jìn)入塔外換熱器管間換熱，換熱后的混合氣體由水 冷器冷卻后又由氨分離器分離出液氨后被循環(huán)機(jī)抽走進(jìn)入下一輪循環(huán)。液氨被 送往氨庫(kù)。氣體流程如圖4-3循環(huán)機(jī)氨分離器一水冷器廢鍋+冷凝塔氨蒸發(fā)器合成塔頂|塔外換熱器管內(nèi)廢鍋合成塔底-1塔外換熱器管間合成塔二次入口濾油器E4-2 1米合成塔氣體流程4.3.2 800 塔氣體流程在濾油器混合的循環(huán)機(jī)出口氣體與七段來(lái)的新鮮氣經(jīng)過(guò)油水分 離器分離油水后，進(jìn)入冷凝塔上部換熱后進(jìn)入氨蒸發(fā)器冷凝后分離出循環(huán)氣里 的氨，分離了氨的氣體再進(jìn)入冷凝塔換熱。除了冷凝塔后氣體分成主線和副線

42、兩股。主線氣體從塔頂進(jìn)入，沿外筒與內(nèi)筒的環(huán)隙向下，進(jìn)入熱交換器管間與 管內(nèi)反應(yīng)后的高溫氣體換熱，使進(jìn)塔氣體預(yù)。另外，副線氣體從塔底進(jìn)入，不 經(jīng)過(guò)換熱器預(yù)熱，與經(jīng)過(guò)預(yù)熱的氣體混合后進(jìn)入分氣合下室，然后被分配到各 冷管內(nèi)管，氣體沿內(nèi)管而上后，再經(jīng)外套和中管之間環(huán)隙而下，在分氣室上室 積氣進(jìn)入中心管。氣體從中心管出來(lái)后，進(jìn)入觸媒層，在一定壓力和溫度下進(jìn) 行反應(yīng)，反應(yīng)后的氣體出了觸媒框，進(jìn)入熱交換器與剛進(jìn)塔的氣體換熱后出塔, 出塔氣體由廢鍋回收熱量后進(jìn)入水冷器冷卻，再進(jìn)入氨分離器分離出液氨后氣 體被循環(huán)機(jī)抽走，液氨送往氨庫(kù)。氣體流程如圖 4-4力、溫度、空間速度、氣體組成與塔差壓力 壓力對(duì)氨的合成很重要，這