年产18万吨合成氨厂合成工段工艺设计

图9-2碳化塔1 一气体分布器；2—分气板; 3—冷却管；4一挡板0. 6MPa和1. 2MPa两个等级。

第九章碳化工段第一节工艺流程及主要设备—、本；段任务（一）碳化工段的任务在变换气中，除含有合成氨所需的氢及氮之外，还含有26K左右的二氧化碳、一氧化碳（3.0〜3.8％）等气体。

二氧化碳、一氧化碳等气体不仅不是合成氨所需要的，而且对合成触媒有毒害作用，所以必须清除。

碳化工段的任务就是用浓氨水吸收变换气中的二氧化碳，并制成合格的碳酸氢铵。

二氧化碳被碳化吸收后，变换气成为合格的原料气（C02<0.2％；NH3<0.lg/m3）,送压缩工段进一步压缩后送精炼工段。

本工段还要保证全厂氨和二氧化碳的平衡及本工段的水平衡，确保均衡生产。

碳化工段全过程包括：浓氨水的制备、浓氨水吸收二氧化碳生产碳酸氢铵、氨的回收以及悬浮液的分离。

（二）水洗的任务碳化水洗流程的任务用压力水洗去变换气中的部分二氧化碳，解决碳铵生产过程中氨和二氧化碳的平衡，同时能增加氨水和液氨的产量。

中压联尿水洗的任务用高压水将变换气中的二氧化碳洗至18％左右，以保证联尿生产中氨与二氧化碳的平衡。

（三）等压吸收的任务用软水或稀氨水吸收氨罐弛放气及合成放空气中的氨气，制成浓氨水供碳化生产使用，其余的气体送锅炉燃烧回收热能，或送造气吹风气回收燃烧。

二、工艺流程简述（一）碳化气体流程如图9-1所示，压力为1.12MPa的变换气从塔底依次通过碳化主塔、副塔、综合塔，在塔内变换气与浓氨水鼓泡反应，二氧化碳被氨水吸收，成为合格的原料气送压缩机三段入口。

在生产甲醇的氮肥厂，为保证甲醇触媒不中毒，在综合塔后，增设活性炭脱硫塔，使原料气中H2S含量<2ppm。

液体流程稀氨水和母液用泵从贮槽打入高位吸氨器或喷射吸收器，的氨气反应，其方程式如下：NH3+HzO=NH4OH+QNH4OH+NH4HCO3=（nh4）2co3+HzO+Q制成的浓氨水再经冷却排管降温后，送浓氨水贮槽。

合成氨工艺流程简介在200MPa的高压和500℃的高温和催化剂作用下，N2+3H2==2NH3,经过压缩冷凝后，将余料在送回反应器进行反应，合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。

世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。

合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料。

生产方法生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。

①天然气制氨。

天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％～0.3％（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。

以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。

②重质油制氨。

重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。

空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。

③煤（焦炭）制氨。

随着石油化工和天然气化工的发展，以煤（焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。

用途氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。

硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。

液氨常用作制冷剂。

贮运商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。

此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。

液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。

液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运合成氨是以碳氨为主要原料, 我司可承包的合成氨生成成套项目, 规模有 4×104 吨/年, 6×104 吨/年, 10×104 吨/年, 30×104 吨/年, 其产品质量符合中国国家标准.1. 工艺路线：以无烟煤为原料生成合成氨常见过程是:造气 -> 半水煤气脱硫 -> 压缩机1，2工段 -> 变换 -> 变换气脱硫 ->压缩机3段 -> 脱硫 ->压缩机4，5工段 -> 铜洗 -> 压缩机6段 -> 氨合成 -> 产品NH3采用甲烷化法脱硫除原料气中CO. CO2 时, 合成氨工艺流程图如下:造气 ->半水煤气脱硫 ->压缩机1,2段 ->变换 -> 变换气脱硫 -> 压缩机3段 ->脱碳 -> 精脱硫 ->甲烷化 ->压缩机4,5,6段 ->氨合成 ->产品NH32.技术指标:(1) 原料煤: 无烟煤: 粒度15-25mm 或25-100mm固定75%蒸汽: 压力0.4MPa, 1-3MPa(2) 产品: 合成氨：氨含量（99.8%）残留物含量（0.2%）3. 消耗定额: ( 以4×104 吨/年计算)(1) 无烟煤( 入炉) : 1,300kg(2) 电: 1,000KWH( 碳化流程), 1,300KWH( 脱碳流程)(3) 循环水: 100M3(4) 占地: 29,000M24. 主要设备:(1) 造气炉(2) 压缩机(3) 铜洗(4) 合成塔。

吉林化工学院课程设计题目年产20万吨合成氨脱硫工段工艺设计教学院化工与材料工程学院专业班级化工0904学生姓名鞠洪清学生学号 09110437指导教师刘艳杰2012年12月27日前言本设计是年产20万吨合成氨脱硫工段的工艺设计。

对合成氨和脱硫工艺的发展概况进行了概述。

着重详细介绍了脱硫工段的工艺流程、工艺条件、生产流程、技术指标等内容。

就脱硫车间的工艺生产流程，各脱硫方法对比, 栲胶脱硫, 三废治理及利用, 反应条件对反应的影响, 物料流程, 影响的因素, 着重介绍化工设计的基本原理、标准、规范、技巧和经验。

设计总的指导思想是, 理论联系实际、简明易懂、经济实用。

目录前言 (1)摘要 (4)1．总论 (5)1.1.1栲胶法脱硫的发展 (6)1.1.2栲胶脱硫剂介绍 (6)1.1.3栲胶脱硫的反应机理 (7)1.1.4栲胶溶液的预处理 (7)1.1.5生产中副产品硫磺的回收工艺 (8)1.1.5.1劳斯法硫磺回收工艺 (8)1.1.5.2劳斯法硫磺回收工艺原理 (9)1.1.6生产中副产品硫磺的应用 (11)1.1.6.1硫磺的基本应用 (11)1.1.6.2硫磺的几种专门应用 (11)1.2文献综述 (14)1.2.1前言 (14)1.2.2脱硫法介绍 (15)2. 流程方案的确定 (16)2.1各脱硫方法对比 (16)2.2栲胶脱硫法的理论依据 (18)2.3工艺流程方框图 (19)3. 生产流程的简述 (20)3.1简述物料流程 (20)3.1.1气体流程 (20)3.1.2溶液流程 (20)3.1.3硫磺回收流程 (20)3.2工艺的化学过程 (22)3.3反应条件对反应的影响 (23)3.3.1影响栲胶溶液吸收的因素 (23)3.3.2影响溶液再生的因素 (25)3.4工艺条件的确定 (26)3.4.1溶液的组成 (26)3.4.2喷淋密度和液气比的控制 (26)3.4.3温度 (27)3.4.4再生空气量 (27)4. 物料衡算和热量衡算 (27)4.1物料衡算 (27)4.2热量衡算 (30)5. 车间布置说明 (34)6. 三废治理 (35)6.1废水的处理............................................................................. 错误！未定义书签。

简述合成氨的生产工艺流程摘要：氨作为重要的化工产品，在人们的生产生活中占有重要地位。

农业中用到的大部分氮肥，包含尿素、硝酸铵、氯化铵等复合肥都是以氨为原料的。

据统计，世界每年合成氨产量不少于一亿吨，大部分都是用做原料来生产化肥，所以合成氨的重要性不言而喻，本文将结合安徽晋煤中能化工股份有限公司的车间操作规程，对合成氨的生产工艺流程进行分析和整理。

关键词：合成氨；生产工艺；反应一、氨合成的基本原理氨合成反应是在高温、高压、并有催化剂存在条件下进行的放热、体积缩小、可逆的反应。

其化学反应式如下：N2+3H22NH3+Q由于氨合成反应是可逆、放热、体积缩小的反应，根据化学平衡移动定律（勒沙特列原理），提高压力，降低温度，降低进塔氨含量，控制合适的氢氮比，有利于反应向生成氨的方向进行，即有利于氨的合成。

二、氨合成的反应机理在催化剂的作用下，氢与氮生成氨的反应是一多相气体催化反应，多相气体催化反应的历程一般由以下几个步骤所组成：1、气体反应物扩散到催化剂外表面；2、反应物自催化剂外表面扩散到毛细孔内表面；3、气体被催化剂表面（主要是内表面）活性吸附；4、吸附状态的气体在催化剂表面上起化学反应，生成产物；5、产物自催化剂表面解吸；6、解吸后的产物从催化剂毛细孔向外表面扩散；7、产物由催化剂外表面扩散至气相主流。

以上七个步骤是氢和氮自气相空间向催化剂表面接近，其绝大部分自外表面向催化剂的毛细孔的内表面扩散，并在表面上进行活性吸附。

吸附氮与吸附氢及气相氢进行化学反应，依次生成NH, NH2, NH3,后者自表面脱附后进入气相空间。

三、安徽晋煤中能化工股份有限公司氨合成的工艺流程氨的合成主要包含脱硫、转化、变换、脱碳、甲烷化、氨的合成、吸收制冷及输入氨库和氨吸收八个工序，下面主要针对徽晋煤中能化工股份有限公司的氨的合成部分进行阐述。

来自压缩七段出口的新鲜气，经七段油分分离后，在冷交气体出口氨冷前补入，进入氨冷器冷却后，进入氨分离器分离液氨，并在下部进入冷交换器管内上行（降低水冷后气体），由上部出来进入循环机加压，加压后的气体先进入油分离器分离油滴，然后进入热交与水加热器来的热气预热交换后进入合成塔（为调节炉温在油分离后至水冷进口设置一近路管线，在油分离器后至合成塔底部及g3冷激设副线以便调节催化剂床层温度）。

第一章公司简介湖北新洋丰肥业股份有限公司是一家以生产高浓度复合肥为主导产品的大型民营磷化工企业,在湖北荆门、湖北宜昌、山东菏泽和四川雷波建有大型的现代化生产基地;历经多年的快速发展,公司现有资产总额35亿元,员工近5000名,年生产高浓度复合肥能力400万吨,并配套了18万吨/年的合成氨、160万吨/年的硫酸、3000万条编织袋等生产原料项目;公司前身是荆门市第二磷肥厂,成立于1982年,是一个投资总额50万元、员工20名、年产普钙5000吨、年销售额不足100万元的手工作坊式乡办小磷肥厂;经过20多年的发展,公司顺利实现了由单质肥向复合肥、由低浓度向高浓度、由单一产品向系列产品的转型,产品质量、安全生产、环境治理齐头并进,企业规模不断扩大,行业地位显着前移,位居“中国化工100强”、“中国化肥十强”、“全国磷复肥企业前三强”,是湖北省磷复肥领头企业, 荆门市属工业企业第一名,其三元复合肥和磷酸一铵产销量连续多年全国第一;公司先后荣获“中国名牌产品”、“中国驰名商标”、“国家免检产品”、“全国科技进步先进单位”、“全国守合同重信用企业”等荣誉称号;“洋丰”牌、“澳特尔”牌复合肥畅销全国,并远销日本和东南亚,深受用户青睐;第二章公司文化理念作为全国知名的磷复肥企业,公司以服务“三农”为己任,以“百年洋丰、百亿洋丰”为目标,根据行业现状、发展规律,并积极响应湖北省委、省政府要做大做强我省磷化工产业、变资源优势为经济优势和市委、市政府“加快荆门崛起”的号召,结合企业实际,调整制定了“十一五”发展规划,力争到2010年全面实现“1221工程”一主、二辅、二牌、一股：一主就是持续做大磷化工主业,并在精细化工上有所突破,使化工产业实现年销售收入100亿元;二辅就是把矿产业和房地产业作为两大辅业,发展与公司主业相匹配的磷矿、硫矿、煤矿等矿业,增强主业核心竞争力,确保主业顺利实现目标；发展房地产业,力争实现年销售收入20亿元,成为公司新的经济增长点;二牌就是创“中国名牌”和“中国驰名商标”2007年9月,已经获得“中国名牌”和“中国驰名商标”;在此基础上,力争使洋丰商标成为世界着名商标;一股就是确保有一支股票上市;“十二五”和“十三五”期间,公司将继续做大做强磷化工主业,进一步推进矿产和房地产两大辅业发展,并树立房地产品牌,增强主业核心竞争力,提高抗风险的能力,力争到2012年使“两产”产生3个亿的利润,到2015年使主业实现利润10亿元,到2020年使辅业年销售收入达到100亿元,整个洋丰公司实现年销售收入200亿元;第三章合成氨厂简介湖北新洋丰肥业股份有限公司合成氨厂于2005年4月动工兴建,2006年3月份一次开车成功,总投资4亿元,占地400亩,年生产合成氨15万吨,年生产蒸汽50万吨,循环利用热能发电2500万KWH;本厂共有7个车间型煤车间、造气车间、净化车间、压缩车间、合成车间、锅炉车间、电仪车间,以无烟煤和水蒸汽为原料,在高温、高压和催化剂的作用下,通过一系列的物理和化学反应合成制取液氨,直接供生产复合肥使用;本厂技术先进,设备一流,采用国内最先进的DCS控制系统,对生产环节实行电脑全程控制,自动化程度很高;本厂管理科学,效益显着,产品全部供公司所用,可大大降低生产成本,极大增强了洋丰产品的市场竞争力;第四章合成氨厂工艺流程1.工艺流程简述原料车间制做的煤棒烘干后送到造气岗位,以空气、水蒸气为气化剂,在高温条件下制得合成氨所需的半水煤气;经脱硫岗位罗茨鼓风机加压后送到压缩岗位；经压缩机一、二段加压到送到变换岗位,制得合格的变换气;再到压缩机三、四段加压到送到脱碳岗位,制得合格的净化气,返回压缩机五段入口;经压缩机六段加压12MPa后送至铜洗岗位,制取合格的精炼气,然后再到压缩七进,经七出加压32MPa后送至合成岗位进行合成反应形成氨;造气岗位操作规程一、岗位任务和生产原理1.岗位任务以煤为原料,蒸汽、空气为气化剂,在高温高压,催化剂的条件下,经过固定层间歇气化法制得合成氨所需的半水煤气;2.生产原理C+O2=CO2+Q 2C+O2=2CO+Q 2CO+O2=2CO2+QCO2+C=2CO-Q C+2H2O=CO2+2H20-Q CO2+C=2CO-QC+H2O汽=CO+H2-Q C+2H2=CH4-Q CO+H2O汽=CO2+H2+Q二、工艺流程1.蒸汽流程：从大小锅炉,潜热锅炉和复合肥来的蒸汽经过减压后进入蒸汽缓冲罐,在罐内与来自煤气夹套汽包的蒸汽混合后,通过蒸汽总阀和上下吹蒸汽阀,分别从炉底和炉顶交替进入煤气发生炉;2.制气过程：向煤气炉内交替通入空气和蒸汽与灼烧的碳进行气化反应,吹风阶段生成的空气煤气,经除尘器后送入吹风气回收系统,或者直接经烟囱放空,或者根据需要回收一部分至气柜,用来调节氢氮比,上下吹阶段生成的水煤气经过除尘,显热回收,冷却除尘后去脱硫岗位,上述制气过程在微机控制下,往复循环进行,每一个循环六个阶段,其流程如下：A 上吹阶段加氮蒸汽通过蒸汽上吹阀,空气经过加氮阀→从炉底进入煤气炉→炉上部出→旋风分离器→总除尘器→联合废锅→洗气塔→气柜B 下吹阶段蒸汽通过下吹蒸汽阀→从上部进入煤气炉→炉下部出→旋风分离器→总除尘器→联合废锅→洗气塔→气柜C 二次上吹阶段蒸汽经上吹蒸汽阀→从炉底进入煤气炉→炉上部出→旋风分离器→总除尘器→联合废锅→洗气塔→气柜D 空气吹净阶段鼓风机来的空气→从炉底进入煤气炉→炉上部出→旋风分离器→吹风气回收系统或者放空三、岗位工艺指标一压力减压前蒸汽压力≦减压后蒸汽压力— MPa汽包夹套压力≦油泵油压5—16 MPa空气空管压力20—30KPa 气柜压力— KPa二成份1.半水煤气 O2≦% CO2≦11%2.合成循环氢根据合成反应情况而定3.夹套汽包炉水总碱度≦20mmol/L三温度煤气炉上行温度280—400℃煤气炉下行温度200—300℃洗气塔出口煤气温度≦50℃联合废锅出口软水温度≦100℃四其它汽包液位液位计1/2—2/3气柜高度 4000—7200m3鼓风机电机电流≦四、事故预案及处理一夹套汽包渴水视渴水轻重分别进行处理1.若汽包液位计无水,但夹套排污有水,夹套外形正常,立即停炉,向夹套缓慢进水至正常液位后开炉;2.若重度渴水,夹套排污无水,夹套外壳烧红,应立即停炉,拉空炭层,采用蒸汽降温严禁向汽包进水;净化车间分有四个岗位半脱岗位、变换岗位、变脱岗位、脱碳岗位一工艺指标1.脱硫出口压力≤≤350mmHg 脱硫进口压力≥200mmHg2.脱硫后H2S 90—110mg/Nm3.再生压力— MPa4.再生温度 30—45℃5.脱硫压差≤40 mmHg6.精脱后H2S 20mg/Nm7.变换中触媒温度由实际决定8.低变进口温度由实际决定,由生产科下达9.变换后 CO≤%10.变换气体出口温度≤38℃11.饱和温度145—150℃12.饱和热水总固体≤500mg/L13.变换蒸汽压力— MPa14.变换系统进口压力≤ MPa15.脱碳后CO2≤%16.脱碳系统进口压力≤ MPa17.碳酸丙烯酯成分≥98%18.稀液碳丙8—12%19.闪蒸压力— MPa20.真解风机出口压力 MPa脱硫岗位操作规程一、岗位任务和生产原理1.岗位任务将气柜来的半水煤气中硫化氢含量降到20mg/Nm 以下,以便维持整个生产工艺的稳定性;2.生产原理吸收反应：Na 2CO 3+H 2S=NaHS+NaHCO 3再生反应：NaHS+NaHCO 3+O 2=NaCO 3+S ↓+H 2O二、工艺流程气体流程：来自气柜的气体经过除尘塔除尘,然后到干式静电触焦塔,经罗茨鼓风机送到净氨塔吸收氨,吸收后到预脱硫塔进行脱硫除去大部分H 2S 气体,接着送到脱硫塔进一步脱除H 2S 防止H 2S 气体进入下一工段,经湿式静电触焦塔后进入出口气缓冲罐,最后去压缩;循环流程：碱液经泵从旧贫液槽输送到脱硫塔,吸收H 2S 气体后返回到旧富液槽,经再生泵送到喷射器喷射到旧再生糟,最后回到旧贫液槽;碱液经预脱硫泵送到预脱硫塔吸收H 2S 气体,后返回到新富液槽,经新再生泵打到喷射器喷射到新再生槽,最后回到新贫液槽,最后再生槽出来的液体到泡沫池,再到熔硫釜提硫;变换岗位操作规程一、岗位任务和生产原理1.岗位任务2.生产原理CO+H2O →CO2+H2+Q二、工艺流程气体流程：来自压缩工段的半水煤气,经除油器除油后由塔底进入饱和塔与热水逆流接触增湿升温后由塔顶出来,与适量蒸汽一起经汽水分离器分离水滴,然后进入主热交换热器内,由变换气加热至反应所需的温度,再通过电加热器进入中变炉上段进行变换反应,为调节床层温度,经中变炉上段变换反应后的气体进入中变炉下段,完成变换反应;变换气从中变炉下段出来后依次进入主热交管间冷却降温,进入第一水加热器进行调温后从顶部进入低变炉进一步完成变换反应,其中一小部分变换气不经一段冷却器而直接进入低变炉上段以调节上段床层温度,从上段出来的变换气经第二水加热器换热后进入低变炉下段,其中一小部分变换气不经二段冷却器换热直接进入低变炉下段以调节下段床层温度,出低变炉的变换气依次进入第一水加热器,热水塔,加热本系统循环水后进入第二水加热器,加热来自供水岗位的脱盐水以回收热量,变换气再经过冷却器降温,经过分离器分离液滴后去变脱工段;液体流程：循环热水从饱和热水塔底部通过“U”型水封溢流至热水塔,再由热水泵打入第一水加热器,二段冷却器,一段冷却器,加热后进入饱和塔循环使用;变脱岗位操作规程一、岗位任务和生产原理1.岗位任务2．生产原理吸收反应：Na2CO3+H2S=NaHS+NaHCO3再生反应：NaHS+NaHCO3+O2=NaCO3+S↓+H2O二、工艺流程从变换岗位来的变换气首先进入变脱塔进行合成前的最后一次脱硫,此工段的脱硫要求更高;从变脱塔出来后依次经过气体分离器和液体分离器,最后到精脱塔,出来后去压缩机;脱碳岗位操作规程一、岗位任务和生产原理1.岗位任务2．生产原理在不同压力下,碳酸丙烯酯吸收CO2的能力不同,加压吸收减压解析;二、工艺流程吸收：由压缩机四段出口来的变换气进入变换冷却器,冷却后的变换气进入变换分离器,分离夹带的油水后从脱碳塔底部进入脱碳塔与塔顶喷淋下来的碳丙液在填料段进行传质吸收,脱除CO2后的净化气经碳丙分离器分离气体中夹带的部分碳丙液后进入闪蒸洗涤塔,分离夹带的稀液后进入精脱硫槽,脱除硫化氢,脱硫后的净化气送入压缩机五段;解析再生：吸收CO2后的碳丙富液从脱碳塔出来,进入涡轮机进行能量回收后减压至 MPa 后,进入闪蒸槽进行闪蒸,使溶液在碳丙液中的大部分气体闪蒸出来,然后溶液进入再生塔,经过常解、真解、气提后的液体回到循环槽,通过涡轮机送到冷却器后再进入脱碳塔以此循环;三、岗位工艺指标一压力MPa进系统变换气压力≤ MPa 脱碳塔压差≤ MPa闪蒸压力— MPa二温度℃进入系统变换气温度冬≤30℃夏＜40℃进入系统碳丙液温度冬20—30℃夏30—40℃罗茨鼓风机出口温度＜80℃三成分变换气CO2 25—27% 净化气CO2≤%PC浓度＞98% 含水＜2%稀液浓度：高8—12% 低4—6%四液位脱碳塔1/2—2/3 闪蒸槽1/2—2/3洗涤塔1/2—2/3 循环槽＞20%铜洗岗位操作规程一、岗位任务和生产原理1.岗位任务在高压、低温条件下用醋酸铜氨液以下简称铜液吸收来自压缩六段出口气中的一氧化碳、二氧化碳、氧气及硫化氢等有害气体制得合格的精炼气,吸收气体后的铜液经过减压,加热再生后循环使用,解吸的再生气经高位吸氨器净氨塔吸氨后送罗茨风机进口,净氨塔稀氨水送氨回收;2．生产原理2NH 3+CO 2+H2O →NH 42CO 3+QNH 42CO 3+CO 2+H 2O →2NH 4HCO 3+Q2NH 4HCO 3+H 2S=NH 42S ＋2H 2O+Q2CUNH 32AC+H 2S=CU 2S+2NH 4AC+2NH 3二、工艺流程本岗位的重要任务是将六段气在适当的温度和压力条件下用铜液洗去一氧化碳、二氧化碳等有害气体,使铜洗出口微量低于20ppm,确保合成触媒正常运行;1气体部分由压缩机加压至的原料气经六段油分分离油水后,进入铜洗塔底部与塔顶喷淋下来的铜液逆流接触,使气体中的一氧化碳、二氧化碳、氧气、硫化氢等被铜液吸收,铜洗后的精炼气,由塔顶导出,进入铜液分离器分离夹带的少量铜液后,回压缩工段; 2铜液部分生产原理铜液吸收了气体中的一氧化碳、二氧化碳、氧气、硫化氢等后,从塔底部流出,经减压阀减压后,送至回流塔顶部,喷淋而下与再生器解吸出来的再生气逆流相遇;吸收了再生气中的80%左右的氨,并回收大部分热量,铜液温度预热到60℃左右,铜液由回流塔出来从下加热器的底部进入列管内,被管间的热铜液间接加热,沿升液管向上,进入中间还原器再进入上加热器继续用蒸气在列管外加热后进入再生器,经过再生后的铜液由再生器下侧出来,进入化铜桶,然后进入下加热器,与回流塔下来的铜液逆流换热后,进入氨反应罐,补充气氨,然后部分进入铜液过滤器滤去铜液中的油污及沉淀物,再经过氨冷器降温降温进入铜液缓冲罐,通过铜液泵加压后进入铜洗塔循环使用;3再生部分铜液中有60%左右的一氧化碳、二氧化碳在回流塔内解析出来与再生气一道,从回流塔上部出来放空或回收,回收时再生气与高位吸氨器打上来的稀氨水混合后送至净氨塔底部上升与净氨塔顶部下来的脱盐水或稀氨水在填料层中逆流接触,吸氨后从顶部出进入再生气气液分离器分离水份后送至脱硫岗位罗茨鼓风机进口;回收的稀氨水通过氨水泵加压进入氨水冷却器、高位吸氨器、净氨塔打循环,达到合格的滴度送到氨回收岗位;三、岗位工艺指标一压力MPa铜塔进出口压差≤ MPa 铜泵进口压力：— MPa减压后蒸汽压力：— MPa 空压机出口压力≥再生压力：200—700mm水柱铜塔压力≤ MPa二温度℃回流塔进口温度：25—38 ℃回流塔出口温度：40—55℃下加热器出口温度：60—68℃上加热器出口温度：74—78℃再生器出口温度：74—78℃氨冷器出口温度：8—15℃电机温升：≤65℃三成份精炼气微量CO+CO2≤25ppm再生后铜液：TCU2：－L ；TNH3：9 mol/L；HAC：－L；残余CO2≤ MOl/L ；铜比5—8 净氨塔氨水滴度：由生产科另行下达指标四其它铜塔液位：料位计30—70% 净氨塔液位：1/3—4/5处电机电流：≤额定电流分析结果：1次/小时过滤器、缓冲罐排气、油分排油：1次/2小时铜分排放、铜塔液位计检查：1次/半小时四、正常操作要点一保证铜液质量1.按工艺指标要求调整铜液各组份,正常操作时,以控制铜比、入塔铜液温度符合工艺指标要求为主；2.调节再生器系统加热、温度,保证再生效果；3.收集后的铜液要求过滤后方可补入系统;二保证微量合格1.加强有关岗位间联系,发现来气质量变化采取补氨,增加铜液流量,加强再生效果,降低氨冷温度,以保证净化气体质量合格；2.根据系统负荷变化调节铜液流量,降低消耗;三严防铜塔带液和回流塔喷液1.保证铜液时时过滤,保持铜液的干净；2.定时检查,确保电容式液位计的准确性；3.开停车时,操作要平稳,防止带液和倒液；4.注意减压后压力的变化,防止高压气倒入低压系统,再生回流塔温度不易猛升,以防再生气压力突然升高,造成回流塔冒液;四巡回检查1.根据操作记录表,按时检查及记录；2.注意控制好各压力、温度、液位的变化；3.按时检查铜泵、氨水泵的运转情况；4.按时检查各设备厂、管道、阀门的运行情况；5.按时对铜分、油分、液位计排放检查五、事故预案及处理一铜液泵抽空事故1事故发生的现象1.铜液泵出口压力波动很大;2.电机电流下降;3.精炼气微量突然增高;2事故发生的原因1.向铜氨液中加氨操作不当,如过快过猛,使一部分液氨蒸发产生气氨,形成气阻引起铜泵抽空;另外,加氨时液氨已加完而未能及时向氨瓶补充液氨或关闭加氨阀,使气氨直接混入铜氨液中也会引起抽空;2.铜液氨冷器盘管泄漏引起铜泵抽空;铜液氨冷器盘管泄漏后,当氨总管压力高于管内铜氨液压力时,便有大量气氨漏入铜氨液中引起铜泵抽空;3.从液氨中解吸出来的氢气、氮气及惰性气体在管道内聚集,也可能造成铜泵抽空;4.铜泵出口止回阀失灵,倒泵操作时不协调,则可能使高压气倒入铜泵入口,造成铜泵抽空;5.铜泵开车时,过滤器放空阀未开,过滤器内贮存有气体会使铜泵抽空;6.化铜桶或过滤器堵塞;因铜液中的硫化铜、油污、填料纤维等杂物不断在化铜桶或过滤器中累积,若不及时清理,则造成铜泵入口压力下降,严重时便引起铜泵抽空;7.氨冷器盘管堵塞;当氨冷器温度控制过低时,铜液黏度便增大,同时会析出碳酸铵盐结晶将盘管堵塞,使铜泵进口压力降低而造成抽空;当氨冷温度低到一定程度时,还会使盘管内铜液冻结,直接造成铜泵抽空;8.水冷器排管堵塞;如果使用时间长或安装检修后未将铁屑、焊渣等杂质除净,有时也会造成排管被堵塞;9.再生器铜液出口管被堵;10.再生器出口至铜泵入口任一阀门阀头脱落均有可能引起铜泵抽空;3事故应急处理措施1.铜泵抽空后,中控应注意铜洗塔液位微量,并联系调度减量,如微量过高,停止向合成送气;2.铜洗现场人员检查各设备的排气阀、加氨阀、加空气阀,消除故障后,开启备机,降低微量,加量生产;二铜洗塔出口气体带铜液事故1事故发生的现象1.铜洗现场鼓泡瓶停止鼓泡或者排出铜液；2.铜洗中控自调阀不正常关小,系统压差增大；3.再生液位下降,再生压力升高；4.铜分排出大量铜液；5.铜液带入合成,导入阀前鼓泡瓶断气,并且有蓝色铜液溢出,油分可排出铜液,氨分离器液位计的液位变蓝；气体流经管道阻力增加,循环机压差增大；6.铜液带入合成塔,塔温剧降,系统压力上升;2事故发生的原因1.铜洗塔内填料层太高,塔顶分离空间太小；2.铜洗塔内填料局部堵塞,使阻力增大；3.铜洗塔内控制液面太高或产生假液位；4.铜液严重污染,严格控制进铜塔H2S、CO2气体含量,加强油分排污；5.铜液温度过低,或铜液总铜浓度过高；6.铜洗岗位控制不当;开关阀门过猛、过快,开停车加量过猛、过快；7.铜塔除沫器损坏;3事故应急处理措施1.铜洗岗位中控迅速降低铜洗塔液位,并联系调度减量或停车;2.铜洗现场人员迅速打开铜分排放,排净铜分铜液,防止继续带液;3.合成现场人员切导,开导入放空根据导入压力,若不超压,可在油分排油阀处排;4.合成现场人员紧停CC机,加强冷交放氨监控,开大近路;5.合成现场人员关合成塔进气阀和冷副阀,同时打开导入油分、循环气油分排净铜液;6.工长通知车间并协助现场人员处理,堵住处流沟道,并回收铜液;7.放掉油分铜液,塔前吹净后,以彻底清除系统内铜液;8.如铜液已进入合成塔,使催化剂中毒,则可在高温低压下用新鲜气进行置换和还原,以恢复催化剂活性;如处理无效,则只有更换催化剂;三铜洗塔出现假液位事故1事故发生的现象在操作中,关小或开大铜液减压阀时,铜洗塔液位计的液位不变化或升降速度迟缓,而且液面跳动不正常,同时再生器液位有显着变化2事故发生的原因1.液面计气、液相管线被油污等杂物堵塞;2.液面计气相阀填料少量泄漏,致使沿塔壁下淋的铜液串入液位计气相管而使液位计指示偏高;3.塔内严重堵塞,造成塔内液位分层,使液位计反映失灵;4.气体成分不好,硫化氢含量较高,造成铜液起泡,致使液面波动很大,液位计指示不准确;3事故应急处理措施1.事故发生后,铜洗中控应立即通知仪表工将液位计气、液相管线的气体排除,消除管道的堵塞,保证管线畅通,然后根据正确的液位进行操作;2.铜洗中控通知工长及现场,现场加强铜分排放,防止带液;3.铜洗中控密切监视再生器液位,阀门调节不能波动变化过大;4.铜洗中控密切监视减压阀门开启度,监视减压后的压力、铜塔进出口压差的变化;5.铜洗现场人员密切监视鼓泡瓶,防止带液;6.合成现场勤排导出油分,防止带液;四铜洗还原器近路阀泄漏1事故发生的现象当发现还原器近路阀兰,阀体大量泄漏,钳工无法处理时,需及时向中控、调度、当班工长汇报并要求紧急停车;2事故应急处理措施1.铜洗现场人员关铜洗塔进出口阀;2.铜洗现场人员停铜泵,关铜洗塔减压阀;3.铜洗现场人员关下加热器至氨反应罐连通阀;4.关加气氨、液氨阀,关导淋、排气阀;5.中控、工长迅速直到现场协助处理、上报及做好铜液回收;注意：如果开化铜桶迅速停用,切断进出口阀;五铜洗塔液位计指示读数与塔内真实液位不符1事故发生的现象在操作中,关小或开大铜液减压阀时,铜洗塔液位计的液位不变化或升降速度迟缓,而且液面跳动不正常,同时再生器液位有显着变化2事故发生的原因1.液面计气、液相管线被油污等杂物堵塞;2. 液面计气相阀填料少量泄漏,致使沿塔壁下淋的铜液串入液位计气相管而使液位计指示偏高;3. 塔内严重堵塞,造成塔内液位分层,使液位计反映失灵;4.气体成分不好,硫化氢含量较高,造成铜液起泡,致使液面波动很大,液位计指示不准确;3事故应急处理措施1. 事故发生后,铜洗中控应立即通知仪表工将液位计气、液相管线的气体排除,消除管道的堵塞,保证管线畅通,然后根据正确的液位进行操作;2.铜洗中控通知工长及现场,现场加强铜分排放,防止带液;3.铜洗中控密切监视再生器液位,阀门调节不能波动变化过大;4. 铜洗中控密切监视减压阀门开启度,监视减压后的压力、铜塔进出口压差的变化;5.铜洗现场人员密切监视鼓泡瓶,防止带液;6.合成现场勤排导出油分,防止带液;六回流塔喷液1 事故发生的现象铜氨液从回流塔喷出2事故发生的原因1.假液位或铜洗塔控制液位太低,高压气串入低压系统,使回流塔压力突然升高,气体流速过快将铜氨液喷出回流塔;2.原料气中CO、CO2含量高,铜氨液吸收了大量CO、CO2在再生器解吸逸出造成再生压力升高,将铜氨液喷出;3.空气鼓入量过多,使再生压力升高;4.加氨量太多,使再生压力升高;5.再生器温度突然升高,造成大量气体从铜氨液中解吸出来,将再生压力升高;6.铜洗塔升气管底部泄漏,高压气体随铜氨液一起进入回流塔,使再生压力升高;7.回流塔局部被结晶或其他杂质堵塞,使气液通道减小,气体流速过快,以致引起回流塔喷液;。

合成氨变换工段是合成氨生产过程中的关键工艺环节之一，它将合成气中的氮气和氢气在催化剂的作用下，通过催化反应转化为合成氨。

本文将围绕年产二十万吨合成氨的变换工段工艺设计进行详细阐述，旨在提供一个完整的工艺设计方案。

首先，变换工段的催化剂选择非常重要。

对于年产二十万吨合成氨的工艺，常用的催化剂有铁素体、铁铬铝混合催化剂等。

这些催化剂在一定的操作条件下，能够实现高效的合成氨转化率和选择性。

在实际应用中，应根据具体工艺要求和经济效益进行选择。

其次，合成气的净化和预热是变换工段的重要准备工作。

合成气中常含有一定的杂质，如氧、水蒸气、二氧化碳等，这些杂质会影响催化剂的活性和寿命。

因此，合成气需要通过一系列净化设备，如除氧、除硫、除水等步骤，将其净化为适合变换反应的合成气。

同时，为了提高反应的热效应，还需要对合成气进行预热，一般可以采用换热器进行热量回收。

接下来是变换反应的具体设计。

变换反应是一个平衡反应，根据Le Chatelier原理，可以通过提高反应温度、降低反应压力、增加氢气过量等方式推动平衡向产氨方向偏移。

在实际设计中，应在考虑较高转化率的前提下，平衡反应速率和催化剂活性与寿命的关系，做出合理的选择。

另外，变换反应需要保持一定的循环气速和循环气气体组成。

循环气速过高会造成能耗增加，循环气速过低则会影响气体传质效果。

循环气气体组成应符合催化剂的操作条件，一般应保持一定的氢气过量，同时控制氮气和氢气的比例。

最后是变换工段的控制策略。

合成氨变换工段是一个高温高压的工艺过程，对于安全和稳定运行，需要建立完善的自动化控制系统。

控制策略应包括反应温度和压力的控制、循环气速和气体组成的控制、催化剂的修复和更换等。

在实际设计中，应结合具体的工艺要求和设备性能，进行综合技术经济分析，选取最佳的工艺参数和操作条件。

同时，在设计过程中还应考虑到工艺的可持续性和环境保护要求，合理利用资源，减少废物排放，实现工艺的可持续发展。

文献综述毕业论文名称：年产25万吨合成氨精制工段工艺设计院系：化生系专业年级09化工班姓名：蒋晓霄指导教师：前言氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位，特别是对农业生产有重要意义。

除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。

同时，氨也广泛用于化学纤维和塑料等工业中，亦常用作制冷剂。

世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。

合成氨生产源于20世纪初德国等人的研究。

1912年在德国建成了日产30t的合成氨工厂。

我国合成氨生产始于20世纪30年代，新中国成立后，化肥工业得到迅速发展，70年代后，随着石油天然气工业的迅速发展和农业发展的需要，相继从外国引进大型合成氨装置，现在已形成大中小合成氨厂相结合的工艺布局。

从技术上讲，我国合成氨工业已迈进了世界先进行列，生产操作高度自动化，生产规模大型化，热能综合利用合理，技术经济指标先进。

在原料方面，已从单一煤炭发展到煤粉、天然气、轻油、重油多种原料。

我国自行研究和制造的各种催化剂，已具备良好的性能。

随着工业的发展，我国的合成氨将有更大的发展。

1 合成氨概述1.1 氨的性质1.1.1 氨的物理性质氨为无色气体，具特有的强烈刺激性气味。

密度0.771g/L(标准状况)，比空气轻。

沸点-33.35℃，高于同族氢化物PH3、AsH3，易液化。

熔点-77.7℃。

液氨密度0.7253g/cm3，气化热大，达23.35kJ/mol，是常用的致冷剂。

极易溶于水，20℃时1体积水能溶解702体积NH3。

充满NH3的烧瓶做喷泉实验后得到的稀氨水约为0.045mol/L。

用水吸收NH3时要用“倒放漏斗”装置以防倒吸。

液氨是极性分子，似水，可发生电离。

也能溶解一些无机盐如NH4NO3、AgI。

空气中允许NH3最高含量规定为0.02mg/L，若达0.5％则强烈刺激粘膜，引起眼睛和呼吸器官的症状。

合成氨摘要：合成氨工业诞生于本世纪初，其规模不断向大型化方向发展。

德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用的直接合成法。

合成氨反应式如下：N2+3H2≈2NH3关键字：合成氨工艺流程氮肥原料气1 引言氨是一种无色气体，有强烈的刺激气味。

极易溶于水，常温常压下1体积水可溶解700倍体积氨。

氨对地球上的生物相当重要，它是所有食物和肥料的重要成分。

氨也是所有药物直接或间接的组成。

氨有很广泛的用途，同时它还具有腐蚀性等危险性质。

由于氨有广泛的用途，氨是世界上产量最多的无机化合物之一，多于八成的氨被用于制作化肥。

由于氨可以提供孤对电子，所以它也是一种路易斯碱。

20世纪初，工业上开发了氰化法和合成氨法生产氨，前者因能耗远大于后者而被淘汰。

目前,世界上的氨,除从焦炉气中回收一些外，绝大部分是在高压、高温和催化剂存在下由氮气和氢气合成制得。

氮气主要来源于空气；氢气主要来源于含氢和一氧化碳的合成气。

由氮气和氢气组成的混合气即为合成氨原料气。

从燃料化工来的原料气含有硫化合物和碳的氧化物，它们对于合成氨的催化剂是有毒物质，在氨合成前要经过净化处理。

德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用的直接合成法。

反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。

合成氨反应式如下：N2+3H2≈2NH3合成氨的原料可分为固体原料，液体原料和气体原料。

经过不断地发展，合成氨技术趋于成熟，形成了以有特色的工艺流程。

其工艺流程大都分为三步：即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。

2 原料气的制备2.1原料气制备的基本原理以天然气为原料，天然气的主要成分为甲烷，约占90%以上，在铁猛脱硫剂和氧化锌脱硫剂的作用下，将天然气中的无机硫和有机硫脱除到0.5ppm以下，配入一定量的水蒸气和空气分别在一段转化触煤和一定温度下将甲烷转化为氢气，制取氨合成所需的氢气和氮气。

液氨是一种重要的工业原料，广泛应用于化工、冶金、医药等领域。

在液氨的合成工艺设计中，需要考虑反应器的选择、催化剂的选择与效果、溶液的制备与处理、反应温度与压力控制等因素。

1.反应器的选择
液氨的合成反应通常使用催化剂进行，因此需要选择适合的反应器。

常见的反应器包括固定床反应器、压力固定床反应器和循环沉降床反应器。

根据工艺需要和经济效益，选择适当的反应器类型。

2.催化剂的选择与效果
常用的液氨合成催化剂主要有铁系和铼系催化剂。

选择合适的催化剂
可以提高反应效率和选择性。

催化剂的活性、稳定性、寿命和成本等因素
需要考虑。

3.溶液的制备与处理
液氨的合成需要合适的溶液，常用的载体物质是纳米氧化铝或硅胶。

溶液的制备要考虑物料的配比、混合方式、反应温度和压力等因素。

4.反应温度与压力控制
液氨合成反应是一个放热反应，根据催化剂的特性和工艺要求，需要
控制反应温度。

同时，根据反应平衡控制压力，提高反应速率和转化率。

5.杂质的处理
液氨合成反应中，常见的杂质有水、氮气和氢气。

这些杂质会影响反
应速率和催化剂的活性。

因此，需要考虑杂质的处理方式，如脱水、吸附
等方法。

以上是液氨合成工段工艺设计的一些关键要点。

根据具体工艺流程和工艺要求，可以进一步详细设计，并考虑实际的生产条件和成本等因素进行综合考虑，确保工艺的稳定性和经济性。