化工認(rèn)識實(shí)習(xí)指導(dǎo)書合成氨工藝

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上前言本化工認(rèn)識實(shí)習(xí)指導(dǎo)書是根據(jù)學(xué)生驚醒生產(chǎn)現(xiàn)場化工認(rèn)識實(shí)習(xí)的需要，結(jié)合學(xué)院實(shí)習(xí)基地的具體生產(chǎn)實(shí)際編寫的，具有很強(qiáng)的針對性、實(shí)用性。根據(jù)化工聲場的特點(diǎn)和安全生產(chǎn)的重要性，以及小學(xué)生畢業(yè)后在化工企業(yè)從事生產(chǎn)和管理的需要，本書對化工安全生產(chǎn)應(yīng)具備的知識、化工生產(chǎn)的普遍特點(diǎn)、相關(guān)化工產(chǎn)品采用的工藝流程等方面做了較為詳細(xì)的介紹。為使學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中，能夠更好的理論聯(lián)系實(shí)際，正對實(shí)習(xí)基地生產(chǎn)合成氨和尿素的實(shí)際情況，對各工序的作用、原理、工藝流程的選用、其他流程的介紹、操作主義事項(xiàng)等作了具體的闡述。由于編者水平有限，不當(dāng)之處在所難免；由于技術(shù)的進(jìn)步，有的內(nèi)容還有待修正。希望讀者給予

2、指正或補(bǔ)充完善。 編者 2010.12目錄第一章 安全知識第一節(jié) 化工安全生產(chǎn)的重要性 化工安全生產(chǎn)是確保企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益和促進(jìn)生產(chǎn)迅速發(fā)展的唯一保證。如果一個(gè)化工企業(yè)經(jīng)常發(fā)生事故，特別是發(fā)生災(zāi)害事故，就無法提高經(jīng)濟(jì)效益，更談不上生產(chǎn)的發(fā)展。保護(hù)員工人身安全和健康是企業(yè)的主要職責(zé)，是國家對企業(yè)的起碼要求，因此，搞好安全生產(chǎn)是每位員工的重要職責(zé)，也是企業(yè)對員工的起碼要求。 為確保企業(yè)安全生產(chǎn)，國家與2002年10月1日頒布實(shí)施了安全生產(chǎn)法，這是新中國成立以來頒布的首部有關(guān)安全生產(chǎn)的法規(guī)。安全生產(chǎn)法提出來國家安全生產(chǎn)的方針：安全第一，預(yù)防為主，綜合治理。對于安全生產(chǎn)重在預(yù)防和綜合治理，預(yù)防和智力都

3、搞好了，安全生產(chǎn)也就有了保障。為確保企業(yè)安全生產(chǎn)，安全生產(chǎn)法的規(guī)定：對每一位新入廠的員工（包括下場實(shí)習(xí)的學(xué)生和到廠培訓(xùn)的人員），首先要對其進(jìn)行公司（廠）級、車間級、班組級等三級安全教育后，方能上崗?，F(xiàn)在很多化工企業(yè)對新入廠的員工實(shí)行安全第一課和安全第一考的制度。若安全知識考核成績不合格，則不能上崗，必須在進(jìn)行安全教育和考試，直至成績合格，才準(zhǔn)予上崗。安全生產(chǎn)對國家、企業(yè)、個(gè)人都是十分重要的，同學(xué)的實(shí)習(xí)過程中一定要認(rèn)真學(xué)習(xí)安全知識，增強(qiáng)安全意識。第二節(jié) 化工生產(chǎn)的特點(diǎn)化工生產(chǎn)為什么特別強(qiáng)調(diào)安全聲場的重要性？這是因?yàn)榛どa(chǎn)本身客觀地存在很多潛在的不安全因素。如果能熟練地掌握或駕馭這些不安全因素，

4、生產(chǎn)就會按照認(rèn)得醫(yī)院順利地進(jìn)行，如果不講科學(xué)，不嚴(yán)格按照制度和規(guī)程從事化工生產(chǎn)，就必然會發(fā)生不幸事故?；どa(chǎn)具有以下特點(diǎn)：1、易燃、易爆和有毒有害物質(zhì)隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，化學(xué)物品的生產(chǎn)迅猛發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上有化學(xué)物品達(dá)六百多萬種。我國經(jīng)常生產(chǎn)和使用的化工物品（包括產(chǎn)品、中間品、原料）達(dá)兩萬余種。這些化學(xué)物品有70%以上具有易燃易爆、有毒有害，如合成氨生產(chǎn)中的CO、CO2、NH3、H2；氯堿生產(chǎn)中的Cl2、HCl、CH2=CHCl;，都是屬于易燃易爆和有腐蝕性的化學(xué)危險(xiǎn)品。盡管這些化學(xué)產(chǎn)品給人們帶來了巨大的好處，但如果管理不當(dāng)，活在生產(chǎn)過程中發(fā)生失誤，就會發(fā)生火災(zāi)、爆炸、中毒

5、、窒息或燒傷等事故。2、高溫、高壓設(shè)備和管道許多化工生產(chǎn)工藝都有高溫高壓的設(shè)備和與之項(xiàng)鏈的管道、閥門等，尤其是合成氨裝置中，從天然氣、空氣進(jìn)口至合成氨進(jìn)入氨碳的整個(gè)工藝流程都是處高溫，高壓的狀態(tài)。在天然氣與水蒸氣驚醒加壓狀花的系統(tǒng)中，一段和二段轉(zhuǎn)化爐的運(yùn)行溫度在800和1000左右；氨合成系統(tǒng)的工作壓力在15MPa左右。由于化工生產(chǎn)工藝中采用高溫高壓等高參數(shù)，大大提高了設(shè)備的單機(jī)生產(chǎn)效率，產(chǎn)品收率，降低了能耗和生產(chǎn)成本，但是高溫高壓設(shè)備的布置比較集中，且互相連接，如果設(shè)計(jì)或制造不符合規(guī)定要求；或未按規(guī)定的期限驚醒檢測或更新；活在生產(chǎn)過程中操作不當(dāng)，均會導(dǎo)致災(zāi)害性事故發(fā)生。3.工藝流程表、系統(tǒng)圖

6、、操作要求嚴(yán)格一種化工產(chǎn)品往往由幾個(gè)車間（或工序）來共同完成，而每個(gè)生產(chǎn)車間（或工序）又由許多化工單元和設(shè)備、電器、儀表組成，各車間、化工單元和設(shè)備之間，又由縱橫交錯(cuò)的管道、景羅棋布的各種閥構(gòu)成。在這種工藝復(fù)雜和設(shè)備繁多的生產(chǎn)車間，對操作的要求必須十分嚴(yán)格；必須嚴(yán)格執(zhí)行工藝指標(biāo)，任何人不得擅自改動，操作時(shí)也不允許有微小的失誤，否則，將會影響生產(chǎn)或?qū)е率鹿实陌l(fā)生。4.生產(chǎn)過程的連續(xù)性和高度自動化控制為提高生產(chǎn)效率，很多化工產(chǎn)品都采用連續(xù)性的生產(chǎn)工藝流程。在氮肥生產(chǎn)過程中，合成氨和氨加工產(chǎn)品（如碳酸氫銨，尿素硝酸銨等）的生產(chǎn)均具有典型的高度連續(xù)性，生產(chǎn)裝置和輔助工序布置緊湊、連續(xù)緊密、自動化控制。

7、生產(chǎn)原料天然氣、水蒸氣、空氣；中間品氫氣、氮?dú)狻被姿徜@等，在生產(chǎn)系統(tǒng)過程中，在高溫、高壓采用自動控制的工況下，經(jīng)過躲到工序的化學(xué)反應(yīng)和處理加工，生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。在這何種高度連續(xù)性的工藝流程中，精心操作，保持每每一臺設(shè)備和每一個(gè)工序的正常運(yùn)行是至關(guān)重要的，如果其中任何一臺設(shè)備或工序發(fā)生故障，或者是操作失誤，都會造成局部或者全部停車，甚至?xí)l(fā)生意想不到的重大惡性事故。所以，在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行中，一定要加強(qiáng)現(xiàn)場管理，加強(qiáng)對設(shè)備的巡回加強(qiáng)，這就是很多工廠實(shí)行的巡檢制度。確保整條生產(chǎn)線的安全穩(wěn)定和長期周期運(yùn)行。第三節(jié) 合成氨、尿素生產(chǎn)過程中，有毒有害物質(zhì)的產(chǎn)生、理論性質(zhì)和危害不管采用任何原料，也不管

8、采用何種工藝流程。生產(chǎn)合成氨和尿素，只要生產(chǎn)原料進(jìn)去生產(chǎn)系統(tǒng)的第一道工序，也就是說，如果采用煤氣化制合成氣，或采用天然氣轉(zhuǎn)化制和成氣，在氣化爐或轉(zhuǎn)化爐中，大量的H2、CO2、CO、N2就產(chǎn)生了，雖說這些氣體對人來說有毒有害，但它的事生產(chǎn)合成氨和尿素的必備原料氣。只要不泄露，就不會對人產(chǎn)生傷害，使它的在密閥的生產(chǎn)系統(tǒng)中運(yùn)行，生產(chǎn)出造福于人類的化工產(chǎn)品。合成氨、尿素生產(chǎn)過程中的有毒有害物質(zhì)的理化性質(zhì)及其危害。1、一氧化碳一氧化碳是一種無色、無味、無臭、無刺激性的氣體，相對密度為0.77，比空氣輕，燃燒時(shí)呈淡藍(lán)色火焰，是一種易燃易爆氣體，其爆炸極限為12.5%75%；是合成氨生產(chǎn)中所有有毒氣體中最危

9、險(xiǎn)的一種。人吸入一氧化碳能引起中毒。亦稱煤氣中毒。一氧化碳通過呼吸進(jìn)入肺部，在肺（經(jīng)氣體交換進(jìn)入血液循環(huán)與血紅蛋白結(jié)合成難解離的碳氧血紅蛋白（COHB），由于碳氧血紅蛋白難以解離，使血液流動減慢，正常的生理功能受損而使人中毒。中毒癥狀：輕則暈倒；重則：休克，嚴(yán)重者死亡。2、二氧化碳二氧化碳又稱碳酸氣，為無色無臭氣體，略帶有酸味。相對密度為1.524，比空氣重。沸點(diǎn)-78.5，溶于水。由于比空氣重，所以易沉積于設(shè)備、容器的底部，以及窨井、地溝、地窖等低洼、不通風(fēng)的場所，二氧化碳能被液化，液體二氧化碳再經(jīng)蒸發(fā)，吸熱而凝固，亦稱干冰。皮膚接觸干冰，可發(fā)生局部凍傷。大氣中含有約0.04%的二氧化碳。一

10、般情況下，二氧化碳是無毒的，但高濃度的二氧化碳對人體有毒性作用，是呼吸中樞系統(tǒng)麻痹。其毒性作用有兩方面,一是高濃度二氧化碳使空氣中氧含量降低而導(dǎo)致抗體缺氧窒息，甚至死亡；二是高濃度二氧化碳本身有刺激和麻痹作用。通常兩種作用同時(shí)發(fā)生。3、硫化氫硫化氫是無色具有臭雞蛋氣味的氣體，相對密度1.19，比空氣重，能溶于水，0時(shí)溶解度為0.06%克水。是一種易燃易爆氣體，燃燒時(shí)呈淡藍(lán)色火焰，與空氣混合的爆炸極限為4.3%44.5%。物質(zhì)腐爛時(shí)能產(chǎn)生硫化氫，同時(shí)空氣重，常積聚在陰溝低洼處。硫化氫是一種神經(jīng)性毒物，經(jīng)呼吸道吸入人體，隱瞞器中毒。在以天然氣為原料的合成氨廠里，硫化氫存在于天然氣中，生產(chǎn)車間并無高

11、濃度的硫化氫。在以煤為原料的合成氨廠里，硫化氫存在于工業(yè)煤氣中。硫化氫不僅對人體有毒害作用，在合成氨生產(chǎn)流程中，還會使后工序的觸媒中毒，所以，對天然氣或工業(yè)煤氣都要進(jìn)行脫硫后，才能進(jìn)入工序生產(chǎn)。4、氨氨是一種具有強(qiáng)烈刺激性、催淚性和特殊臭味的無色氣體，相對密度0.599，比空氣輕；沸點(diǎn)-33.4，熔點(diǎn)-77.7；極易溶于水，20時(shí)，體積水可溶解800提及的氨。氨的水溶液可稱為氨水，呈堿性。氨是一種可燃燒的氣體，火焰呈黃綠色。氨在空氣中混合后的爆炸極限為15.5%27%，在此范圍內(nèi)，若遇到火花或明火立即產(chǎn)生爆炸。氨在大氣下冷卻至-33.4，則液化成液氨。在工業(yè)生產(chǎn)中因系統(tǒng)壓力提高，故液化溫度也相

12、應(yīng)提高。液氨在減壓的情況下而氣化，并吸收大量的熱，因此，常作為制冷劑。利用這一性質(zhì)，在合成氨系統(tǒng)設(shè)置氨冷器，用自產(chǎn)的液氨去冷卻分離循環(huán)氣中的氨，同時(shí)將氣氨用水泥回收成液氨，循環(huán)使用。氨對人體有毒，同時(shí)能灼傷皮膚和眼睛。氨中毒時(shí)通過呼吸道進(jìn)入體內(nèi)，刺激和灼傷呼吸系統(tǒng)中毒，嚴(yán)重時(shí)，可提高心臟和使中樞神經(jīng)興奮，引起痙攣。長期接觸低濃度的氨，能引起慢性咽炎、鼻炎、支氣管炎、結(jié)膜炎等癥狀。5、 氮但是空氣中的主要成分，含量78.93%，也是合成氨的主要原料。氮是一種無色、無味、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定性的氣體，沸點(diǎn)-196。氮?dú)獗旧頉]有毒性，但當(dāng)環(huán)境中氮?dú)夂吭龈邥r(shí)，會是氧氣含量降低，從而引起呼吸困難而窒息，嚴(yán)重時(shí)

13、會因缺氧而死亡，所以高濃度的氮?dú)馐且环N危害性很大的氣體。由于氮?dú)獾幕瘜W(xué)穩(wěn)定性好，故在進(jìn)行容器管道檢修時(shí)，常用作置換其中的易燃易爆氣體?？諝庵泻鯙?1%，其余大部分是氮?dú)?。?dāng)氧含量下降至18%時(shí)，人就會感覺不適，下降至16%，會發(fā)生窒息癥狀。6、煤氣煤氣是以煤、焦、液態(tài)氫和氣體氫為原料，經(jīng)氣化或轉(zhuǎn)化而制得合成氣的總稱，這種合成氣主要用于合成氨和甲醇。無論采用哪種路線，都得到以含氫和一氧化碳為主的半水煤氣或水煤氣（統(tǒng)稱合成氣）。半水煤氣為合成氨的原料氣，一般的氣體成份按（CO+H2）/N2=3.03.2范圍控制，故半水煤氣的大體成份為：H2(50%55%)，CO(18%20%), CO2(6.6

14、%), N2(22%23%)，CH4(0.3%), O2(0.2%),因半水煤氣中的H2和CO含量均較高，故是一種易燃易爆氣體，也是一種對人體有毒的氣體。半水煤氣在空氣中的爆炸極限為6.9%69.5%。前面所講的一氧化碳中毒，實(shí)際上就是煤氣中毒，其中毒癥狀和急救方法與一氧化碳相同。7、天然氣天然氣的主要成分是甲烷和少量的其它烴類物質(zhì)以及硫化物。固會有少量的硫化物，故天然氣往往有一定的氣味。天然氣的相對密度為0.554，熔點(diǎn)182.50C，沸點(diǎn)161.50C，是一種易燃易爆的氣體，與空氣混合的爆炸極限為5%15%。天然氣中固會有少量的硫化物，故對人體有一定的毒害作用。純的甲烷對人體是沒有毒性的，

15、但甲烷在空氣中含量增高時(shí)會使氧含量降低，從而導(dǎo)致缺氧窒息。若發(fā)生天然氣窒息癥狀，其急救方法與氮?dú)庀嗤?、車間允許毒物濃度和作業(yè)禁忌法表毒物名稱允許濃度mg/m3作業(yè)禁忌法表一氧化碳30高血壓、動脈硬化、肺氣腫、冠心病、重癥貧血硫化氫10重癥貧血氨30慢性喉炎、支氣管炎、肺氣腫、肺結(jié)核、皮膚病甲醇50內(nèi)分泌疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、視神經(jīng)疾病第四節(jié) 預(yù)防與防護(hù)化工生產(chǎn)的原料和半成品中，雖然有很多是有毒有害的氣體或液體，但都是在密閉的流程中進(jìn)行生產(chǎn)的。在生產(chǎn)和維修的過程中，只要我們加強(qiáng)管理，增強(qiáng)防護(hù)，預(yù)防工作到位，是完全可以避免的。在這方面，我們應(yīng)作好以下工作：1、消除恐懼心理，提高防范意識，在實(shí)際工

16、作中，認(rèn)真落實(shí)“安全第一，預(yù)防為主的，綜合治理”的安全生產(chǎn)方針。工廠的各級管理機(jī)構(gòu)，各級各類員工都要認(rèn)真學(xué)習(xí)安全知識，提高安全意識，杜絕違章指揮和作業(yè)：在生產(chǎn)車間和維修現(xiàn)場，要加強(qiáng)排查，防微杜漸，消除事故隱患和跑、冒、滴、漏。2、加強(qiáng)生產(chǎn)場所的管理和對有毒有害氣體的監(jiān)測，使其在允許的濃度范圍內(nèi)。3、現(xiàn)場檢修時(shí)須檢修的設(shè)備、管道進(jìn)行沖洗、置換等處理，應(yīng)切斷與毒源相連的通道（一般都要在相連的閥門后加盲板隔斷）。4、全生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行停產(chǎn)大修時(shí)，首先要由安全和技術(shù)管理部門制定大修方案，進(jìn)行全系統(tǒng)的降溫、降壓、沖洗、置換等處理，并檢測合格后，方能進(jìn)行檢修工作。5、嚴(yán)格執(zhí)行化工企業(yè)安全管理制度以及相關(guān)禁令。

17、6、防護(hù)為確保現(xiàn)場作業(yè)人員的安全，各相關(guān)的崗位和場所應(yīng)配備相應(yīng)的防護(hù)用具：A、氧呼吸器。凡具有有毒有害物質(zhì)的生產(chǎn)場所都應(yīng)配備。氧呼吸器是用于有毒有害氣體濃度較高，作業(yè)時(shí)間相對較長的場所。使用氧呼吸器時(shí)，首先要檢查氧氣壓力表，其壓力必須在10.0MPa以上方能使用，降到3MPa時(shí)應(yīng)停止使用；再則要檢查口罩是否完好，若有漏氣現(xiàn)象就不能使用。B、長管式防毒面具。主要用于罐內(nèi)作業(yè)、時(shí)間較長的場所，使用時(shí)要注意檢查口罩和長管是否完好，要均不漏氣時(shí)才能使用。長管的管口應(yīng)放置在新鮮空氣處。C、過濾式防毒面具。用于有毒有害氣體濃度較低，作業(yè)時(shí)間較短的場所，如抽、加盲板，搶開、關(guān)閥門等。使用時(shí)首先要檢查好口罩是

18、否完好，與濾毒罐和軟管的連接是否完好，要再不漏氣的情況下才能使用。另外，還要查看濾毒罐是否有效，若失效，應(yīng)更換濾毒罐。因?yàn)V毒罐里裝的是吸附劑，若長時(shí)間未用，會吸附空氣中的水分等而導(dǎo)致失效，一般規(guī)定濾毒罐自然增20g就失效了，不能再用。氮肥生產(chǎn)車間常備兩種濾毒罐：（1） 4型 罐體為灰色，用于防護(hù)氨、硫化氫；（2） 5型 罐體為白色，用于防護(hù)一氧化碳。D、防護(hù)服 若發(fā)生液氨泄漏急需到現(xiàn)場處理時(shí)，必須穿好專用的防護(hù)服，戴上防護(hù)手套，背上氧呼吸器，才能前往處理。否者，會發(fā)生灼傷和中毒事故。E、常用防毒面具的選擇使用表名稱連接方式使用范圍長管式面罩防毒面具導(dǎo)管式毒物體積濃度大型罐<2%（NH3&

19、lt;3%）牛型罐<1%（NH3<2%）過濾式面罩防毒面具直接式毒物體積濃度<0.5%氧氣呼吸器背負(fù)式毒氣濃度過高，毒性不明或缺氧的可移動性作業(yè)。注：1、大型濾毒管防御氫氰酸、氯化氫、磷化氫、砷化氫、氨氣等，毒氣體積濃度應(yīng)<1%；2、各型濾毒罐防御汞時(shí)，毒氣體積濃度應(yīng)<0.001%。第五節(jié) 中毒、灼傷事故的現(xiàn)場搶救 由于生產(chǎn)具有高溫高壓、易燃易爆、有毒有害等特點(diǎn)，雖然加強(qiáng)了預(yù)防，但發(fā)生中毒事故也難以避免。在生產(chǎn)和設(shè)備檢修過程中，發(fā)生急性中毒多半是因設(shè)備損壞或泄漏未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致毒物大量逸出而造成的。中毒事故發(fā)生后，要做到及時(shí)、正確的搶救，這對于搶救嚴(yán)重中毒者的生命

20、、減輕毒害程度、防止并發(fā)癥的發(fā)生具有十分重要的意義。 在生產(chǎn)或檢修現(xiàn)場，對中毒、灼傷患者進(jìn)行搶救，應(yīng)注意并遵循下列原則：1、迅速組織力量搶救救護(hù)者應(yīng)做好個(gè)人防護(hù)。救護(hù)者在進(jìn)入毒區(qū)搶救前，首先要冷靜沉著，并按規(guī)定做好個(gè)人呼吸系統(tǒng)和皮膚的防護(hù)，戴好氧呼吸器（切記打開氧氣閥門，檢查氧氣壓力）或長管式防毒面具和專門的防護(hù)服，如要攀立救護(hù)，還需要系上安全帶，有專人監(jiān)護(hù)。否則，由于救人心切而沒有采取必要的自身防護(hù)措施，非但中毒者不能獲救，救護(hù)者也會中毒甚至死亡，使事擴(kuò)大。 2、切斷毒物來源 救護(hù)者進(jìn)入事故現(xiàn)場后，應(yīng)迅速將中毒者撤離毒區(qū)，在對中毒者進(jìn)行迅速有效地救護(hù)時(shí)，應(yīng)判明毒物來源，采取果斷措施切斷，防止

21、毒物繼續(xù)外逸（如關(guān)閉泄漏的管道閥門，堵、加盲板，停止加料，必要時(shí)應(yīng)停車處理）。對于已經(jīng)擴(kuò)散出來的毒氣應(yīng)立即開動通排風(fēng)機(jī)，打開窗戶，進(jìn)行排毒換氣，以及采取中和處理等措施，以降低毒物在空氣中的濃度，為搶救工作創(chuàng)造安全條件。 3、防止毒物繼續(xù)侵入人體 救護(hù)人員在搶救搬動中毒者的過程中，要注意人身安全，保護(hù)外傷部位，不得強(qiáng)拉硬拖，以防造成二次傷害。中毒者移至空氣新鮮處后，要松解患者頸、胸部紐扣和腰帶，鼻子朝上頭后仰，使其呼吸道暢通，同時(shí)要注意保暖和安靜，嚴(yán)密關(guān)注中毒者的神智、呼吸狀態(tài)和循環(huán)系統(tǒng)的功能。若皮膚受到灼傷的，不論其吸收與否，均應(yīng)迅速脫去被污染的衣物、鞋襪、手套等，并立即徹底清洗被污染的皮膚；

22、如親水溶性的毒物，可用大量的水沖洗。用水沖洗時(shí)，要注意防止感冒。 4、促進(jìn)生理器官功能的恢復(fù) 中毒患者若停止呼吸時(shí)，則要立即進(jìn)行人工呼吸，同時(shí)針刺人中、涌泉、太沖等穴位。對于氨、氧化氮等中毒者，不能使用壓迫式人工呼吸法，因?yàn)榘焙脱趸獙ζつw有灼傷作用，若使用壓迫式人工呼吸法，會使患者的呼吸系統(tǒng)出血，造成更為嚴(yán)重的后果。5、及時(shí)解毒，促使毒物排出，讓中毒者盡快康復(fù)。中毒、灼傷者在現(xiàn)場經(jīng)過及時(shí)處理后，應(yīng)立即送往醫(yī)院治療，及時(shí)采取各種有效措施解毒和促使毒物排出，消除毒物對機(jī)體的危害，讓中毒者盡快康復(fù)。安全為了生產(chǎn)，生產(chǎn)必須安全，安全生產(chǎn)人人有責(zé)。雖然化工生產(chǎn)具有一定的危險(xiǎn)性，生產(chǎn)和檢修過程中，作業(yè)人

23、員有時(shí)也會接觸有毒有害物質(zhì)，但是，總體來說，所有化工裝置都是安全的，在設(shè)計(jì)安裝時(shí)就考慮了安全因素，如：壓力容器和管道設(shè)置安全閥，防止超壓；溫度、液位設(shè)有連鎖和報(bào)警裝置，確保正常運(yùn)行；生產(chǎn)車間安裝有毒氣監(jiān)測儀表，使其濃度控制在衛(wèi)生范圍內(nèi)等。只要我們嚴(yán)格遵守安全生產(chǎn)制度，嚴(yán)格按安全規(guī)程操作，嚴(yán)格執(zhí)行工藝指令，安全生產(chǎn)就有了保證。第二章 合成氨生產(chǎn)工藝基礎(chǔ)第一節(jié) 概述氨是在1754年有德國的普里斯特利在做加熱氯化銨和石灰的實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。1913年在德國的奧堡建成了世界上第一套一煤為原料的合成氨生產(chǎn)裝置，1914年進(jìn)入正常生產(chǎn)。一、氨的性質(zhì)（一）、物理性質(zhì)在常溫常壓下，氨是有強(qiáng)烈刺激性臭味的無色氣體。

24、能灼傷皮膚、眼睛、呼吸道黏膜。氨有強(qiáng)烈的毒性，若空氣中會有0.5%90（體積）的氨，就能使人在幾分鐘內(nèi)窒息而死。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，相對密度為0.597（空氣=1.00），臨界溫度為132.40C，臨界壓力為11.22MPa，沸點(diǎn)為-33.50C，熔點(diǎn)為-77.7 0C.氨易被液化，在0.1MPa下將氨冷卻到-33.50C，或在常壓下將其加壓到0.70.8MPa，氨就凝結(jié)成無色的液體，同時(shí)放出大量的熱，液氨的相對密度為0.667（200C）。如果人體與液氨接觸，則會被嚴(yán)重凍傷。液氨很容易氣化，降低壓力就急劇蒸發(fā)，并吸收大量的熱，故常用制冷劑。氨極易溶于水，200C時(shí)，一體積的水可溶解800體積的氨，

25、溶解時(shí)放出大量的熱，由此法制的的合成氨溶液稱為氨水，含氨15至30%（質(zhì)量比）的為商品氨水。氨水呈弱堿性，易揮發(fā)。（二）、化學(xué)性質(zhì)氨與酸或酸酐可以直接作用，生成各種銨鹽。如：2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 (1-1)NH3+HNO3=NH4NO3 (1-2)NH3+HCl=NH4Cl (1-3)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3 (1-4)NH4HCO3+NH3=(NH4)2CO3 (1-5)氨與二氧化碳作用生成氨基甲酸銨，脫水成尿素： NH2 2NH3+CO2=CO （1-6） ONH4 NH2 NH2 CO =CO +H2O （1-7） ONH4 NH2在鉑催化劑的作用下，氨

26、與氧反應(yīng)生成一氧化氮，一氧化氮再與水反應(yīng)，便得到硝酸。在一定的溫度和壓力下，氨與尿素（液態(tài)）還能發(fā)生聚合反應(yīng)而生成一種聚合物。生成三聚氰胺就是依據(jù)此化學(xué)原理。氨在高溫（8000C以上）分解成氮和氫：氮的自然點(diǎn)為6300C，燃燒時(shí)成藍(lán)色火焰。氨與空氣或氧氣按一定比例混合后，遇火能發(fā)生爆炸。常溫下氨在空氣中的爆炸極限為15.528%，在氧氣中為13.582%，氫在空氣中的爆炸極限為474%。 液氨或干燥的氣氨對大部分金屬都沒有腐蝕作用，但在有水的條件下，對銅、銀、鋅等有腐蝕作用。二、氨的用途氨主要用于生成各種農(nóng)田化肥，如尿素、磷酸氫銨、氯化銨、硝酸銨等。當(dāng)然，氨本身就是一種高效肥料，一些國家已經(jīng)大

27、量使用液氨作化肥。因此，合成氨工業(yè)是化肥工業(yè)的基礎(chǔ)，對農(nóng)業(yè)增產(chǎn)起著十分重要的作用，同時(shí)，氨還是很多工業(yè)部門的重要原料，如化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、國防工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、農(nóng)藥工業(yè)，合成樹脂等都需要用到氨。工農(nóng)業(yè)生成對合成氨的巨大需求，是合成氨工業(yè)的到迅速發(fā)展。合成氨工業(yè)的發(fā)展有促進(jìn)和帶動了高溫高壓技術(shù)、低溫冷凍技術(shù)、催化劑、新材料、氣體分離的方面的技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用，而且這種促進(jìn)和帶動必將對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展產(chǎn)生巨大的作用。三、合成氨工業(yè)的發(fā)展我國的合成氨工業(yè)始于20世紀(jì)30年代，當(dāng)時(shí)只有南京的永寧和大連兩家合成氨工廠，并生成能力僅為4.6萬噸。新中國成立后，合成氨工業(yè)的到迅猛發(fā)展，20世紀(jì)80年代，國內(nèi)擁有不

28、同原料路線，不同工藝流程的大中型合成氨工廠1500余家，當(dāng)時(shí)僅四川就有110多家，是合成氨生產(chǎn)能力一度躍居世界第一。在這么多的合成氨廠中，絕大多數(shù)是國內(nèi)自主開發(fā)的合成氨聯(lián)產(chǎn)碳酸氫銨，以及聯(lián)尿、聯(lián)醇、聯(lián)堿等工藝流程，其余的是引進(jìn)國外的以天然氣、重油為原料的年產(chǎn)30萬噸的大型合成氨聯(lián)產(chǎn)尿素裝置。現(xiàn)在，國內(nèi)的合成氨企業(yè)絕大部分已達(dá)年產(chǎn)10萬噸的規(guī)模，并向大型化、高度自動化方向發(fā)展。四、合成氨生成采用的原料和方法合成氨生成普遍采用天然氣看，重油，煤焦等為原料與水蒸氣作用制備合成氣的方法。不管采用何種原料，其生成過程均須經(jīng)過以下三個(gè)工序：一是原料氣的制備（簡稱造氣），制成含一定比例的氫、氮、一氧化碳、二

29、氧化碳等的混合氣。二是混合氣的凈化與分離，先將一氧化碳變換成二氧化碳用于氨加工產(chǎn)品的原料。三是氫氮?dú)饨?jīng)壓縮外壓，在催化劑的作用下合成氨。合成氨的生成方法較多，主要區(qū)別在于造氣原料的選用，原料不同，采用的工藝流程亦不同。凈化和分離流程與氨加工產(chǎn)品有關(guān)，只有氨合成是基本相同的。具體采用何種原料，均要本著“因地制宜，就地取材”的原則，主要取決于能否大量地，經(jīng)濟(jì)地獲得該原料。國內(nèi)以采用天然氣，煤焦為原料的廠家較多。天然氣是生成合成氨的首選原料，從建廠投資、生產(chǎn)成本、生產(chǎn)條件、環(huán)境與衛(wèi)生等方面與煤焦生產(chǎn)相比，具有投資少，成本低，條件好，環(huán)境清潔衛(wèi)生的優(yōu)勢。用不同原料生產(chǎn)合成氨經(jīng)濟(jì)情況比較：原料相對單位產(chǎn)

30、品投資相對單位產(chǎn)品成本天然氣100100焦?fàn)t氣142180重油152140煤252220第二節(jié) 以天然氣為原料的合成氨工藝流程以天燃?xì)鉃樵仙珊铣砂?，普遍采用蒸汽轉(zhuǎn)化法。天然氣經(jīng)加壓脫硫后，與水蒸氣混合，在一段轉(zhuǎn)化爐的管內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，反應(yīng)所需的熱量由管外燃料燃燒供給。一段轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化爐，此時(shí)通入空氣，空氣中的氧在二段爐的頂部同一段轉(zhuǎn)化氣中的氫或其他易燃?xì)怏w燃燒，放出的熱量以供天然氣的繼續(xù)轉(zhuǎn)化，既除掉了空氣中的氧，又把合成氨所需的氮引入了系統(tǒng)。出二段轉(zhuǎn)化爐的氣體，依次進(jìn)入中、低溫變換爐，是氣體中的一氧化碳在不同的溫度下與水蒸氣反應(yīng)，生成氫和二氧化碳。經(jīng)過以上幾個(gè)工序得到的氣體主要成分是

31、氫、氮、二氧化碳。再用二乙醇胺或碳酸鉀溶液脫除二氧化碳和用甲烷化法清除殘余的一氧化碳和二氧化碳，的到純凈合格的氫氮混合氣，經(jīng)氣液分離后送到尿素車間作合成尿素的原料。下面是以天然氣為原料被普遍采用的制氨流程。第三節(jié) 脫硫一、脫硫的作用無論采用何種原料生產(chǎn)合成氨，其原料氣中都會有一定數(shù)量的硫化物，主要有硫化氫（H2S），其次有二硫化碳（CS2）、硫氧化碳（COS）、硫醇（RHS）等抗硫化物。以煤為原料制成的合成氣中，一般會有硫化氫110g/Nm3，有抗硫0.11g/Nm3，若是高硫煤，硫化氫含量高達(dá)2030g/Nm3。天然氣中硫化物的含量則因產(chǎn)地不同，差別很大，但大多含硫化物100150mg/Nm

32、3左右。原料氣中硫化物的存在不但加劇了管道和設(shè)備的腐蝕，而且能引起各種催化劑（尤其是轉(zhuǎn)化的鎳催化劑）中毒而降低活性。在合成氨生產(chǎn)中，對原料氣的硫含量要求相當(dāng)嚴(yán)格，所以必須除去，除的越少越好。脫硫工序的工序作用就是將原料氣中的硫化物脫除，達(dá)到總含量0.5ppm以下的要求。脫硫的方法和使用的脫硫劑均很多。根據(jù)采用脫硫劑的物理形態(tài)，總體可分為干法脫硫和濕法脫硫兩種。常采用的干法脫硫劑（固體）有：錳礦（MnO2）、氧化鋅、活性碳、氧化鐵等。干法脫硫劑反應(yīng)是不可逆的，所以在使用到一定程度后必須更換。常采用的濕法脫硫劑（液體）有：氨水、蒽？二磺酸鈉（ADA）等。濕法脫硫劑的脫硫原理是一種吸收反應(yīng)，脫硫效果

33、好，且脫硫劑可再生循環(huán)使用，生產(chǎn)成本低，但會對環(huán)境造成污染，故一般都不準(zhǔn)采用。隨著化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)的發(fā)展，新的脫硫方法和脫硫劑還會不斷的開發(fā)出來。二、干法脫硫（錳礦、氧化鋅）脫硫原理二氧化錳（錳礦）、氧化鋅都能直接吸收硫化氫和硫醇，生成相應(yīng)的硫化物，反應(yīng)式如下：MnO2+2H2S=MnS2+2H2O-Q (3-1)ZnO+H2S=ZnS+H2O-Q (3-2)ZnO+C2H5SH=ZnS+C2H5OH-Q (3-3)上述反應(yīng)為放熱的不可逆化學(xué)反應(yīng)。錳礦廉價(jià)易得，脫硫效果好，可作為脫硫劑。氧化鋅是一種內(nèi)表面積大，脫硫效率高，常在精脫階段使用。上述兩種脫硫劑常能使用，不但脫硫效果好，完全能達(dá)到硫

34、含量0.5ppm一下的要求，而且處理氣量大，使用時(shí)間長。三、工藝流程界外天然氣經(jīng)使用的天然氣壓縮？壓，送至一段轉(zhuǎn)化爐的對流段預(yù)熱后，從錳礦脫硫罐的頂部進(jìn)入錳礦脫硫?qū)樱▋蓚€(gè)錳礦脫硫罐可串聯(lián)操作，也可并聯(lián)操作，視生產(chǎn)情況而定），經(jīng)初步脫硫后，天然氣從其底部出來進(jìn)入氧化鋅脫硫罐頂部，而后到達(dá)氧化鋅脫硫?qū)印难趸\脫硫罐底部出來，又回到一段轉(zhuǎn)化爐的對流段加熱，加熱后的工藝天然氣與系統(tǒng)的水蒸氣進(jìn)入一段轉(zhuǎn)化爐進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)。具體工藝流程圖如下。界外天然氣 去一段爐對流段干法脫硫流程圖1.天然氣壓縮機(jī)，2一段爐對流段，3、4.錳礦脫硫罐，5.氧化鋅脫硫罐四、脫硫方法的選擇脫硫方法雖然多種多樣，選用原則應(yīng)根據(jù)原

35、料氣中硫的形態(tài)及含量多少，脫除硫的要求，脫硫劑供應(yīng)條件以及原料凈化的整個(gè)流程，通過技術(shù)？比較后，選擇適當(dāng)?shù)拿摿蚍椒?。大致可分為以下幾種情況：（1）.有抗硫的脫除以干法為主，可將總硫脫到1ppm以下。如果總硫在10ppm左右，而且大多是硫化氫和硫醇，選用活性碳法就可以達(dá)到要求。（2）當(dāng)原料氣中含H2S量低低而含CS2較高時(shí)，可選用象ADA方式的濕脫硫，如原料氣為焦?fàn)t氣，因氣體中含有氨，可選用氨水催化法脫硫。(3 ) 若原料氣中H2S和CS2含量都高，可選用物理吸收法的低溫甲醇洗滌法脫硫后，再用干法去精脫，才能達(dá)到要求。（4）若原料氣中H2S含量高達(dá)3045g/Nm³.先要用烷瑩醇胺法將

36、脫出到幾十個(gè)PPm后，若工藝要求必須脫硫到5ppm以下，再采用氧化鋅法處理。也就是說，可以采干濕法聯(lián)合脫硫。 第四節(jié) 轉(zhuǎn)化一、 轉(zhuǎn)化的作用以天然氣為原料生產(chǎn)合成氨，采用的是天然氣加壓催化蒸氣轉(zhuǎn)化法。此法不僅適用于天然氣，也適用于油田氣，煉油氣等以甲烷為主的氣體。但由于原料氣不同，所以催化反應(yīng)的條件亦有所不同。轉(zhuǎn)化工序的作用，是將主要脫硫合格后的天然氣和從系統(tǒng)來的中壓蒸汽混合，給加熱到500°C左右，在鎳催化劑的作用下，轉(zhuǎn)化成半水煤氣，作為合成氨和氨加工產(chǎn)品的原料氣。二、 反應(yīng)原理天然氣和水蒸氣的轉(zhuǎn)化分兩段進(jìn)行，亦稱連續(xù)轉(zhuǎn)化。在一段轉(zhuǎn)化爐中，天然氣中的甲烷與水蒸汽發(fā)生如下反應(yīng)；CH4+

37、H2O=3H2+CO-Q (4-1)CH4+2H2O=4H2+CO2-Q （4-2）這是在一段爐中發(fā)生的主要反應(yīng)，在主要反應(yīng)進(jìn)行的同時(shí)，還可能發(fā)生一些副反應(yīng)，如；副反應(yīng)（亦稱析碳）CH4=C+2H2 (4-3)2CO=C+C02 (4-4)CO+H2=C+H20 (4-5)主反應(yīng)是我們所希望的，而副反應(yīng)吉消耗原料。析出的炭里又附著在催化劑表面，使催化劑的活性降低。工業(yè)生產(chǎn)中，常要用適當(dāng)提高水碳比的方法來防止析碳反應(yīng)的發(fā)生。這里所說的水碳比是H2O(g)/CH4的比值。一段反應(yīng)是體積增大的吸熱可逆反應(yīng)，降低壓力提高反應(yīng)物濃度(提高水碳比)和升高溫度有利反應(yīng)向生成物反向進(jìn)行。在二段轉(zhuǎn)化爐中，由一段

38、轉(zhuǎn)爐來的混合氣里。尚有810%的甲烷需要在二段繼續(xù)轉(zhuǎn)化，此時(shí)加入空氣，即引入原料氨氣，又使空氣中的氧在爐頂發(fā)生燃燒反應(yīng)供熱。CH4+2O2=CO2+2H2O+Q (4-6)2H2+O2=2H20+Q (4-7)2CO+O2=2CO2+Q (4-8)CH4+H2O(g)=3H2+CO-Q (4-9)CH4+2H20(g)=4H2+CO2-Q (4-10)經(jīng)兩段轉(zhuǎn)化后，甲烷含量降低至0.2%左右。轉(zhuǎn)化氣的組分大致為：H2 54% CO 18% CO2 6% N2 22% CH4 0.2%。此外還有微量的惰性氣體。三、 工藝流程 目前采取的甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化法，除一段爐及其燒嘴結(jié)構(gòu)各有特點(diǎn)外，在工藝流程上

39、均大同小異，都包括有一、二段轉(zhuǎn)化，原料氣預(yù)熱及預(yù)熱回收。 天然氣經(jīng)脫硫，總硫含量小于0.5PPm，隨后在壓力3.5MPa，溫度380°C左右的條件下進(jìn)入中壓蒸汽，達(dá)到一定的水碳比（約3.5），進(jìn)入對流段加熱到500°C左右隨后運(yùn)到輻射段頂部，分配進(jìn)入各反應(yīng)管，混合氣自上而下流，主要催化劑在這里一邊吸熱，熱量由燃燒天然氣供給，然后一邊反應(yīng)。離開反應(yīng)管底部的轉(zhuǎn)化氣溫度為800°C作用，甲烷含量約為10%，匯入集氣管，再沿著集氣管中間的上升管上升，送人二轉(zhuǎn)爐頂部。 工藝空氣經(jīng)供壓抗加壓到3.5MPa左右，進(jìn)入一段爐對流段預(yù)熱到450°C左右，然后進(jìn)入二段爐頂部

40、與一段轉(zhuǎn)化氣匯合，在頂部燃燒、放熱，溫度升到1100°C左右，在通過催化劑床層時(shí)繼續(xù)吸熱并發(fā)生反應(yīng)。離開二段轉(zhuǎn)化爐的氣體溫度在1000°C左右，殘余甲烷含量在0.3%左右，經(jīng)廢熱爐、轉(zhuǎn)水預(yù)熱器回收熱量后使氣體溫度降至約370°C送往變換工序。天燃?xì)庹羝D(zhuǎn)化、熱法凈化制氨工藝流程四、轉(zhuǎn)化工序操作注意事項(xiàng)進(jìn)一段爐前的氣體預(yù)熱溫度不能過高，水碳比不能過小，否則，可能發(fā)生析碳反應(yīng)。向二段轉(zhuǎn)化爐頂部加入工藝空氣（開車階段）時(shí)，應(yīng)達(dá)到以下條件：一段爐出口總管溫度在700以上；一段轉(zhuǎn)化爐氣加大到40以上；工藝空氣的壓力比爐內(nèi)壓力高0.5Mpa。上述三個(gè)條件同時(shí)具備時(shí)，才允許向二

41、段爐加入工藝空氣，以防止?fàn)t頂溫度過低，達(dá)不到燃燒溫度或一段轉(zhuǎn)化倒入空氣管而引起爆炸。為防止此種情況的發(fā)生，現(xiàn)在很多廠家都在工藝空氣管道上設(shè)計(jì)安裝了安全鎖保護(hù)裝置，確保安全生產(chǎn)。轉(zhuǎn)化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，要使反應(yīng)向生成物方向進(jìn)行，除提高溫度，適當(dāng)降低壓力外，最重要的是增大反應(yīng)物水的濃度，既提高水碳比，使水碳比高于理論值。提高水碳比，能防止析碳反應(yīng)發(fā)生，但不可提得太高，這樣將適得的其反。一般水碳比控制在3.54即可。調(diào)節(jié)好轉(zhuǎn)化氣的氣體成分是很重要的，要根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，適時(shí)調(diào)節(jié)？氣體成分，達(dá)到后工序以及合成氨所需比例的要求。五、其他轉(zhuǎn)化流程以前國內(nèi)的水合氨廠大多采用間歇式轉(zhuǎn)化，此流程因能耗大，生產(chǎn)能力小

42、，現(xiàn)已基本淘汰?，F(xiàn)在的合成氨廠絕大部分采用天然氣加壓兩段連續(xù)轉(zhuǎn)化流程。除現(xiàn)行的兩段連續(xù)轉(zhuǎn)化流程外，近年來，國內(nèi)新開發(fā)出一種換熱式連續(xù)轉(zhuǎn)化的節(jié)能流程，現(xiàn)已投入工業(yè)化生產(chǎn)。此流程是將出一段轉(zhuǎn)化爐的高溫度轉(zhuǎn)化氣？加熱一段爐的反應(yīng)管，充分利用系統(tǒng)高位熱能，省掉了燃燒天然氣，同時(shí)也減少了碳的排放，是一種比較先進(jìn)的流程，目前正處于推廣應(yīng)用階段。第五節(jié) 一氧化碳變換 合成氨原料氣中的一氧化碳，一般分兩次除去，即中溫變換除去大部分，剩余由低溫變換來完成。一、變換工序的作用 由于CO對合成氨催化劑有毒害作用，故在進(jìn)入合成系統(tǒng)前必須將其清除干凈，只允許30ppm以下的微量存在。 清除轉(zhuǎn)化氣中的一氧化碳，通過變換過

43、程來完成，這就是變化工序的作用。二、一氧化碳變換的基本原理清除轉(zhuǎn)化氣中的一氧化碳，是依據(jù)以下化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的：CO+H2O=CO2+H2 (5-1）一氧化碳與水蒸氣的變換反應(yīng)是在催化劑的作用下進(jìn)行的，是一個(gè)？體積的可逆的放熱反應(yīng)過程，這也是變換的主反應(yīng)式。一氧化碳與水蒸氣共存于變換反應(yīng)系統(tǒng)，這是一個(gè)會有C、H、O？三個(gè)元素的系統(tǒng)，以熱力學(xué)角度，還可能發(fā)生以下副反應(yīng)：CO+H2=C+H2O (5-2)CO+3H2=CH4+H2O (5-3) 在工業(yè)生產(chǎn)中，是不希望有副反應(yīng)發(fā)生，這一點(diǎn)與甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化的副反應(yīng)式有相似之處，即副反應(yīng)發(fā)生析碳。為防止副反應(yīng)的發(fā)生，根據(jù)化學(xué)平衡移動原理，加大反應(yīng)物水蒸氣的用

44、量，適當(dāng)降低反應(yīng)溫度，有利于主反應(yīng)的進(jìn)行。為此，在變換工序采用以下工藝條件：一是壓力。壓力對變換反應(yīng)的平衡幾乎沒有影響。但加壓可提高反應(yīng)速度。由于變換工序處于整個(gè)合成氨系統(tǒng)的中間，故不可能去單獨(dú)升壓，它與轉(zhuǎn)化，脫硫，甲烷化同處于一個(gè)壓力系統(tǒng)，其工作壓力一般為3.0Mpa。二是溫度。變換反應(yīng)是可逆的放熱反應(yīng)，因而存在最佳反應(yīng)溫度的確定。當(dāng)然溫度還隨氣體組分和使用的催化劑不同而有差異。一般的講，中變換作的熱點(diǎn)溫度在450500之間，低變在200280之間。三是水蒸汽比例。水蒸汽比例是指H2O/CO的比值。改變水蒸汽比例是變換反應(yīng)最主要的調(diào)節(jié)手段，增加水蒸汽用量，能提高一氧化碳的變換率，降低一氧化碳

45、的殘余容量，加速反應(yīng)的進(jìn)行，并使析碳和生成甲烷等副反應(yīng)不易發(fā)生。由于過量水蒸汽的存在，還保證了催化劑中活性組分Fe3o4的穩(wěn)定而不被還原成Fe2o3。三、工藝流程變換工藝流程的設(shè)計(jì)，主要是根據(jù)原料氣中CO的含量確定。以天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法制氨流程與以煤蒸汽氣化法制氨流程CO變換，采用的工藝流程是不盡相同的。這里介紹的是以天然氣蒸汽轉(zhuǎn)化法中的變換（中變低變串聯(lián)）流程。從轉(zhuǎn)化工序軟水預(yù)熱器來的轉(zhuǎn)化氣，溫度370、壓力3.0Mpa從中變爐爐頂進(jìn)入，自上而下流經(jīng)中變催化劑床層進(jìn)行變換反應(yīng)。在催化劑層的反應(yīng)溫度一般在425450之間。中變氣從爐底出來，CO含量3%，溫度430左右，直接進(jìn)入甲烷化第一換熱器，

46、加熱從脫硫塔來的脫硫氣（以氫氮?dú)鉃橹鳎Q熱。出甲異換熱氣的脫硫器氣去甲烷化爐脫除微量CO、CO2;中變氣進(jìn)入中變費(fèi)鍋回收熱量，產(chǎn)生中壓蒸汽，溫度降至220，從低變爐頂端進(jìn)入爐內(nèi)。中變氣自上而下進(jìn)入低變催化劑層，溫度在2352 50之間繼續(xù)進(jìn)行變換反應(yīng)。低變氣從爐底出來，CO含量0.3%溫度240左右，經(jīng)回收熱量后進(jìn)入CO2吸收塔。中變低變串聯(lián)流程如下：四、變換操作注意事項(xiàng)1、溫度。因一氧化碳與水蒸汽的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在爐內(nèi)有放出反應(yīng)熱的自然溫升，故要穩(wěn)定轉(zhuǎn)化成分主要是CO的含量，控制物反應(yīng)溫度；又因使用的催化劑型號不同和使用時(shí)期的變化，適時(shí)調(diào)整好熱點(diǎn)溫度。中低變串聯(lián)流程的中變使用的鐵鉻系催化劑

47、，使用范圍較寬，在350450之間，晚期溫度500左右；低變使用的是銅鋅系催化劑，使用溫度在180260之間，晚期溫度可達(dá)280左右。2、水蒸汽比例。H2O/CO的比例雖說可在35之間的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)流程時(shí)也配置有蒸汽管道，但因轉(zhuǎn)化氣中含有一部分蒸汽故在此工序中不能盲目加蒸汽，要根據(jù)實(shí)際情況確定。五、其他變換流程多段變換流程。以煤焦氣化制得合成氨原料氣中，CO的含量較高，此時(shí)，需采用多段中溫變換，而且由于進(jìn)入系統(tǒng)的原料氣溫度與濕度均較低，所以流程中增設(shè)有預(yù)熱和增濕裝置，飽和熱水塔在此過程中就起到增濕的作用。第六節(jié)  脫碳一脫碳工序的作用經(jīng)過一氧化碳被變換后的低變氣中一般會有20%2

48、5%的二氧化碳。二氧化碳的存在會使氨合的催化劑中毒，并且給進(jìn)一步脫除少量的一氧化碳過程帶來很多困難，因此必須脫除低變氣中的二氧化碳。 別一方面，二氧化碳又是生產(chǎn)尿素 ，純堿碳酸氫銨的主要原料，空氣回收利用。工業(yè)上把脫碳低變氣中二氧化碳的過程稱為脫碳。 脫碳的工序在合成氨流程中起到兩個(gè)重要作用，一是將經(jīng)過制氣系統(tǒng)（轉(zhuǎn)化，變換_）制得原料氣中的二氧化碳脫除，同時(shí)獲得較高純度的氫，氫氣；二是制氨和尿素的主要原料氣：氫氮?dú)夂投趸荚谶@里分流。二脫碳的基本原理目前工業(yè)上采用的脫碳方法很多，根據(jù)所用的吸收劑的性質(zhì)不同， 可分為物理吸收法，化學(xué)吸收法和物理化學(xué)系手法三大類，這些方法采用的吸收劑多為液體。在

49、這些脫碳方法中，被廣泛采用的化學(xué)為吸收法，在此僅以碳酸鉀水溶液吸收二氧化碳是化學(xué)吸收法中主用最為廣泛的工業(yè)脫碳方法，其基本原理是：碳酸鉀水溶液具有強(qiáng)堿性，而二氧化碳又是碳酸性氣體。他們在吸收塔內(nèi)發(fā)生的一下中和反應(yīng)： CO2+K2CO3+H2O=2KHCO3+Q (6-1)這是一個(gè)可逆反應(yīng)。生成的碳酸氫鉀水溶液在減壓和加熱的條件下，用可放出二氧化碳，重新生成碳酸鉀，因而吸收劑可循環(huán)使用。再生反應(yīng)式為： 2KHCO3=K2CO3+H2O+CO2-Q (6-2)春碳酸鉀水溶液與二氧化碳間的反應(yīng)速度很慢，提高反應(yīng)程度，但降低了二氧化碳在溶液中的溶液，并加劇對碳鋼設(shè)備的腐蝕。為解決上述兩大問題，須向碳酸

50、鉀溶液中添加活化劑和緩蝕劑（防腐劑）。常選用的活化劑為二乙醇胺;緩蝕劑為五氧化二釩。在碳酸鉀溶液中添加二乙醇胺作為活化劑脫碳，又被稱為有機(jī)胺催化熱加堿法，其優(yōu)點(diǎn)是溶液吸收能力強(qiáng)，無毒，氣體凈化度高回收二氧化碳的純變度。三工藝流程用溶液脫碳的流程很多，其中最簡單的是一段吸收一段再生流程。這種流程雖然簡單。但效果較差。實(shí)際上在工業(yè)生產(chǎn)中，廣泛采用的是兩段流程吸兩段再生流程。經(jīng)過兩段流程脫碳后，氣體中二氧化碳濃度可降至0.39%以下?，F(xiàn)將兩段吸兩段再生流程敘述如下：從低變爐底來的底變氣溫度250度左右。氫CO2 24%,一部分進(jìn)入底變廢熱鍋爐，一部分進(jìn)入低變氣再沸器換熱降低溫度后進(jìn)入輕水預(yù)熱器，其體

51、溫度降至120度左右，經(jīng)過低變氣分離進(jìn)入二氧化碳吸收塔底部布管，氣體自下而上，在塔內(nèi)分別與自上而下的半貧液和貧液逆流接觸，發(fā)生吸收反應(yīng)。經(jīng)過吸收，凈化的氣體從塔內(nèi)出來，溫度70度左右，CO2 0.39%以下的氫氮?dú)膺M(jìn)入凈化氣分離器，除掉夾帶的液滴及大量的冷凝水后，去甲烷系統(tǒng)(甲二換熱器)。在吸收塔底部，固吸收了二氧化碳而生成的富液在此引出，借助管內(nèi)壓力自流到再生塔上部。溶液閃蒸出部分水蒸汽和二氧化碳，然后沿塔流下，在塔內(nèi)與由低變氣再沸器加熱產(chǎn)生的蒸汽逆流接觸，同時(shí)被蒸汽加熱到沸點(diǎn)至放出殘余的二氧化碳。由塔中部引出的豐貧液，溫度約為115 經(jīng)豐貧液泵加壓后進(jìn)入吸收塔中部。再生塔底部的貧液溫度約為

52、120，經(jīng)貧液水凝器冷卻到約70,進(jìn)入貧液泵加壓打入吸收塔頂部。由再生塔頂部排除的溫度為100105，H2O/CO2為1.82.0的再生氣經(jīng)酸性水凝器冷卻到40左右，并在再生氣分離器內(nèi)分離掉冷凝水后，幾乎是純凈的二氧化碳?xì)獗凰屯蛩剀囬g 工藝流程圖如下：四、脫碳工序操作注意事項(xiàng)1.碳酸鉀溶液的濃度。一般配制濃度為2530%（w、t）2.活化劑濃度，一般為2.55%。增加濃度可以加快溶液吸收二氧化碳的速度，增加凈化度，但看超過5%以后無明顯效果，反而增加了二乙醇胺的損失。3.緩蝕劑濃度通常為0.6%左右。視緩蝕劑不同而各有差異。4.消泡劑：加入消泡劑可防止起泡孔象發(fā)，造成氣體嚴(yán)重帶液。其濃度一般

53、為幾個(gè)至十幾個(gè)（ppm）。5.吸收溫度：兩段吸收流程中，豐貧液吸收溫度105110。C，吸收氣體中6075%的CO2，貧液吸收溫度為6080，吸收4025%的CO2。6再生溫度和壓力。提高溫度有利于碳酸氫鉀的分解，生產(chǎn)上一般控制在沸點(diǎn)一下（105115）。降低壓力，有利再生，但縱視整個(gè)流程的壓力而定。總之，本工序要控制吸收液中各種成分的濃度以及系統(tǒng)的溫度和壓力，防止帶液或控液現(xiàn)象的發(fā)生，確保脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。五其它流程簡介脫碳的方法很多，流程各異，無論是物理吸收發(fā)的加壓水洗脫碳，低溫甲醇洗滌脫碳，還是化學(xué)吸收法的氨水碳化脫碳和熱甲堿溶液吸收脫碳，它們的共同之處是用吸收液吸收，然后解吸再生。使

54、吸收液循環(huán)使用。由于吸收液和再生液在很高的塔器內(nèi)進(jìn)行吸收和解吸，且對設(shè)備均有腐蝕性，所以增大了操作維修的難度，還容易造成環(huán)境污染。為克服液體脫碳的弱點(diǎn)，近年來我國開發(fā)的變壓吸收附發(fā)脫碳正在逐步推廣。變壓吸附脫碳是采用分子篩，在加壓下吸收，降壓下解析的原理，使分子篩循環(huán)使用。此法大大降低了設(shè)備的高度，吸附劑為固體，裝在罐體內(nèi)，便于操作和維修，同時(shí)還減少了對環(huán)境的污染。但此法的處理氣量沒有液體吸收發(fā)大，還不能滿足大型企業(yè)生產(chǎn)要求，但適合在中型合成氨生產(chǎn)企業(yè)推廣使用。第七節(jié) 甲烷化 一.甲烷化工序的作用 此工序的作用是將脫碳?xì)庵?.3%左右的CO、CO2，在催化劑的作用下與氫反應(yīng)生成甲烷。經(jīng)過甲烷化后的精煉氣碳氧化物含量10PPm以下，從而制得H2：N2=3：的合成氨原料氣。 二.基本原理 CO、CO2與氫反應(yīng)生成甲烷，實(shí)際上就是甲烷水蒸氣轉(zhuǎn)化生成CO、CO2、H2的逆反應(yīng)，均采用鎳催化劑。由此可知，甲烷化反應(yīng)時(shí)一個(gè)強(qiáng)烈的放熱反應(yīng)，其主反應(yīng)式為：CO+3H2=CH4+H2O+Q (7-1)CO2+4H2=CH4+2H2O+Q (7-2) 若脫碳?xì)庵杏醒醮嬖跁r(shí)，