合成氨-氮肥-成都玉龍化工實(shí)習(xí)報(bào)告

PAGEPAGE34過程裝備與控制工程專業(yè)化工廠生產(chǎn)實(shí)習(xí)報(bào)告二Ο一Ο年三月十五日目錄一前言4二實(shí)習(xí)內(nèi)容說明4三實(shí)習(xí)單位簡介4四實(shí)習(xí)要求4(一)準(zhǔn)備工作5(二)工藝流程概括5五實(shí)習(xí)內(nèi)容5(一)氨合成51氨合成概述62原料氣的制備73脫硫工段83.1基本原理83.2加氫轉(zhuǎn)化83.3氧化鋅脫硫83.4甲烷化處理93.5主要設(shè)備特點(diǎn)94碳化工段104.1碳化工段的基本流程及特點(diǎn)104.2碳化工段流程圖114.3碳化設(shè)備的主要特點(diǎn)125凈化合成氣的壓縮與氨的合成136碳化工藝136.1基本原理146.2工藝流程圖146.3工藝流程146.4干法脫碳簡介156.5主要設(shè)備特點(diǎn)167合成氨工藝167.1氨的主要特點(diǎn)177.2合成氨的工藝流程177.3合成氨的工藝流程圖177.4合成氨的工藝條件187.5氨的凈化與輸送197.6主要設(shè)備特點(diǎn)20(二)尿素的合成231尿素的基本性質(zhì)232尿素合成的基本原理233尿素合成的工藝條件的選擇234未反應(yīng)成尿素物質(zhì)的分離和回收255尿素的加工256工藝流程介紹257尿素合成工藝流程圖258尿素合成基本流程269尿素生產(chǎn)工藝條件2710主要設(shè)備的說明29六實(shí)習(xí)心得體會(huì)30一、前言對于生產(chǎn)實(shí)踐能力要求很高的過程裝備與控制工程專業(yè)，去工廠認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)是我們的專業(yè)課學(xué)習(xí)過程中必不可少的部分，我們工科學(xué)生的生產(chǎn)實(shí)習(xí)是理論聯(lián)系實(shí)際、培養(yǎng)高級工程技術(shù)人才、為后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)打下感性認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)的非常重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)。在工廠的“身臨其境”讓我們褪去了書本的束縛，真正的把理論聯(lián)系到實(shí)際，在機(jī)械的轟鳴聲中，在空氣中彌漫的淡淡尿素味道里，在看到工廠的工人師傅認(rèn)真生產(chǎn)，一絲不茍的表情時(shí)，我們隊(duì)“過程裝備與控制工程專業(yè)”有了更多的理解和體會(huì)。通過對化工廠工藝流程和主要機(jī)械設(shè)備的實(shí)習(xí)，了解化工生產(chǎn)的概況和主要機(jī)械設(shè)備的作用和主要結(jié)構(gòu)，為后續(xù)的專業(yè)課學(xué)習(xí)增強(qiáng)感性認(rèn)識(shí)，提高了我們運(yùn)用所學(xué)知識(shí)觀察和分析實(shí)際問題的能力。在原本定于09年底的去青白江區(qū)成都玉龍化工的實(shí)習(xí)計(jì)劃被各種不得已的原因推遲到了2010年3月份，我們按照安排分批去了成都玉龍化工廠開始了期待的實(shí)習(xí)。雖然只有短暫的四天，但在帶隊(duì)老師和工人師傅的細(xì)心介紹和耐心指導(dǎo)下，我感覺受益匪淺。二、實(shí)習(xí)內(nèi)容說明我們這次實(shí)習(xí)，主要是在成都玉龍化工。在轉(zhuǎn)化，脫碳，碳化，合成氨，尿素合成等五個(gè)車間共六個(gè)工作段進(jìn)行實(shí)習(xí)，在車間師傅和帶隊(duì)老師的詳細(xì)講解和悉心指導(dǎo)下，我們了解了各個(gè)工段的設(shè)備和操控系統(tǒng)，初步了解了工廠各個(gè)工段的工藝指標(biāo)，對工廠的管理制度也進(jìn)行了簡單的了解。了解化工生產(chǎn)的方法和工藝流程，弄清主要工藝參數(shù)確定的理論依據(jù)，了解生產(chǎn)中的技術(shù)革新措施，并注意新技術(shù)發(fā)展趨勢，接受安全與勞動(dòng)紀(jì)律教育，增強(qiáng)安全生產(chǎn)集體觀念；學(xué)習(xí)工人和工程技術(shù)人員對生產(chǎn)的高度責(zé)任感以及理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際問題的經(jīng)驗(yàn)。重點(diǎn)了解主要機(jī)器和設(shè)備的類型、結(jié)構(gòu)、作用原理，以及它們在生產(chǎn)流程的最用地位。三、實(shí)習(xí)單位簡介成都化肥廠是1958年全國首批興建的13套年產(chǎn)2000噸合成氨的小氮肥廠之一，2001年改制后更名為成都玉龍化工有限公司，2002年與省農(nóng)司合作，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)重組，為企業(yè)發(fā)展打下更為堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。40多年的艱苦創(chuàng)業(yè)，公司多次受到原化工部、四川省和成都市各級領(lǐng)導(dǎo)的表彰，榮獲原化工部首批命名的"六好企業(yè)"、"精神文明工廠"、"全國環(huán)境優(yōu)美工廠"等殊榮。"裕農(nóng)"牌碳銨、尿素獲部優(yōu)、省優(yōu)。目前，公司具有年產(chǎn)10萬噸合成氨、13萬噸尿素、10萬噸碳銨、10萬噸復(fù)合肥的化肥生產(chǎn)能力。在"質(zhì)量第一、用戶至上"的生產(chǎn)經(jīng)營宗旨指導(dǎo)下，產(chǎn)品深得用戶好評和市場親睞。玉龍公司控股1個(gè)子公司和3個(gè)分廠，成都科創(chuàng)精細(xì)化工有限公司生產(chǎn)水處理劑、聚丙烯酸脂特種橡膠等多種精細(xì)化工產(chǎn)品，成都化肥廠生產(chǎn)尿素和碳銨；成都玉龍化工有限公司復(fù)合肥分廠生產(chǎn)復(fù)混肥；寶雞市川龍化工有限公司生產(chǎn)碳銨、甲醇、初甲醇。

作為一個(gè)迄今有40余年的老化肥廠,

玉龍公司位于古蜀商賈道上的驛站,也是諸葛孔明用兵布陣設(shè)“旱八陣”的軍事要地———青白江,一個(gè)具有詩意的名字,一塊富庶的寶地,成都市的工業(yè)區(qū),在這里云集了眾多大小規(guī)模的國有企業(yè),直到本世紀(jì)初,在歷經(jīng)各種變革以后,留存下來且有活力的企業(yè)已屈指可數(shù)。其中,成都玉龍化工有限公司,不僅是一家很有活力的企業(yè),也成了青白江區(qū)的納稅大戶之一。

四、實(shí)習(xí)要求準(zhǔn)備工作2010年3月5日，我們在成都玉龍化工有限公司的會(huì)議廳中進(jìn)行了下廠前的安全教育。由工廠的資深工程師為我們做了工廠勞動(dòng)保護(hù)、安全技術(shù)、放火、防爆、防毒以及保密等內(nèi)容的安全生產(chǎn)教育。此化工廠的生產(chǎn)為高溫、高壓、易燃易爆的高危企業(yè)，出現(xiàn)多次爆炸中毒事故。原料天然氣中的CO暑有毒氣體，H2易燃易爆，液氨有毒，若不做好有效地安全防范工作，很容易發(fā)生事故。因此，根據(jù)這次實(shí)習(xí)的實(shí)際生產(chǎn)狀況，對我們進(jìn)行了二級安全教育：1、注注意著裝，不能披散長發(fā)，不能戴首飾，不穿高跟鞋。2、嚴(yán)禁碰閥門，儀表，按鈕。3、班前4小時(shí)內(nèi)禁止飲酒，工作中禁止吸煙。4、注意環(huán)保，保持工廠的環(huán)境衛(wèi)生。5、分批進(jìn)入工廠，不要妨礙正常生產(chǎn)操作。6、出現(xiàn)事故迅速撤離至下風(fēng)處。（二）工藝流程概括了解主要生產(chǎn)車間（工段）的生產(chǎn)工藝流程，并對工藝操作條件做扼要分析，弄清主線流程中機(jī)器設(shè)備的作用。總廠框圖：五實(shí)習(xí)內(nèi)容（一）氨合成1合成氨概述合成氨工業(yè)誕生于本世紀(jì)初，其規(guī)模不斷向大型化方向發(fā)展，目前大型氨廠的產(chǎn)量占世界合成氨總產(chǎn)量的80%以上。氨是重要的無機(jī)化工產(chǎn)品之一，在國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。除液氨可直接作為肥料外，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復(fù)合肥，都是以氨為原料的。合成氨是大宗化工產(chǎn)品之一，世界每年合成氨產(chǎn)量已達(dá)到1億噸以上，其中約有80%的氨用來生產(chǎn)化學(xué)肥料，20%作為其它化工產(chǎn)品的原料。德國化學(xué)家哈伯1909年提出了工業(yè)氨合成方法，即“循環(huán)法”，這是目前工業(yè)普遍采用的直接合成法。反應(yīng)過程中為解決氫氣和氮?dú)夂铣赊D(zhuǎn)化率低的問題，將氨產(chǎn)品從合成反應(yīng)后的氣體中分離出來，未反應(yīng)氣和新鮮氫氮?dú)饣旌现匦聟⑴c合成反應(yīng)。合成氨反應(yīng)式如下：N2+3H2≈2NH3合成氨的主要原料可分為固體原料、液體原料和氣體原料。經(jīng)過近百年的發(fā)展，合成氨技術(shù)趨于成熟，形成了一大批各有特色的工藝流程，但都是由三個(gè)基本部分組成，即原料氣制備過程、凈化過程以及氨合成過程?，F(xiàn)代大型合成氨廠大多數(shù)以天然氣為原料，生產(chǎn)過程中，天然氣經(jīng)脫硫、轉(zhuǎn)化及變換等工序，制得合成氨的粗原料氣，它的主要成分為H2,N2,CO2。粗原料氣經(jīng)凈化（包括脫碳和甲烷化工序），制得合成氨所需的H2,N2混合氣體。H2、N2混合氣體經(jīng)壓縮后送入合成工序合成制得氨，后由冷凍工序提供冷源值得分離產(chǎn)品氨。上述工藝過程大致可分為制氣、凈化和合成三個(gè)部分。此外還有一套完整的蒸汽動(dòng)力系統(tǒng)穿插于各個(gè)工序內(nèi)。其基本流程圖如下：2原料氣的制備：以天然氣為原料和燃料，在鐵錳脫硫劑和氧化鋅脫硫劑的作用下，將天然氣中的無機(jī)硫和有機(jī)硫脫除到0.5ppm以下，配入一定量的水蒸汽和空氣分別在一、二段轉(zhuǎn)化觸媒和一定溫度條件下將甲烷轉(zhuǎn)化為氫氣，制取合成氨所需的氫氣和氮?dú)猓谝欢ǖ臏囟群妥儞Q觸媒的催化作用下，使CO變換成CO2和H2，為尿素車間提供富余的中間蒸汽，同時(shí)凈化碳化氣體中殘余的CO2和CO，為后工段輸出合格的原料氣和凈化氣（其中CO和CO2的含量<25ppm）。由界區(qū)外供給合成氨裝置用作原料和燃料的天然氣，其壓力為3.5kg/cm2G。把天然氣引入進(jìn)料分離罐144-F中，把天然氣夾帶的液態(tài)烴分離掉，后氣流流經(jīng)過濾器102-LA或102-LB，除去懸浮的固體雜質(zhì)，從過濾器出來的天然氣分成兩股，一股作為轉(zhuǎn)化爐的原料天然氣，另一股作為合成氨裝置的燃料天然氣。經(jīng)計(jì)量的原料天然氣在原料氣壓縮機(jī)102-J的一段缸中壓縮后，與一股來自合成氣壓縮機(jī)吸入罐104-F的富氫合成氣循環(huán)氣混合。3脫硫工段：3.1基本原理從原料氣壓縮機(jī)一段缸出來的天然氣在壓縮機(jī)段間冷卻器137-C與冷卻水進(jìn)行換熱。從原料氣壓縮機(jī)出口出來的混合氣進(jìn)入一段轉(zhuǎn)化爐101-B的對流段，被預(yù)熱約399,接著進(jìn)入加氫器102D，在加氫器中有機(jī)硫化合物被氫化，生成硫化氫。在加氫器中，基本上所有的有機(jī)硫都變成硫化氫。接著氣體再進(jìn)入氧化鋅脫硫槽108-DA/DB,每一個(gè)脫硫槽內(nèi)裝有21的條狀氧化鋅脫硫劑，氣體中的硫化氫與氧化鋅反應(yīng)而被氧化鋅所吸附。脫硫的最好方法是在過量氫氣存在的情況下，將這硫化物催化轉(zhuǎn)化成硫化氫然后再使硫化氫與氧化鋅反應(yīng)達(dá)到脫除的目的。以焦?fàn)t煤氣為原料,壓縮至2.1MPa后進(jìn)入精脫硫裝置,將氣體中的總硫脫至0.1ppm以下.焦?fàn)t氣中甲烷含量達(dá)22.4％,采用純氧催化部分氧化轉(zhuǎn)化工藝,將氣體中甲烷及少量多碳烴轉(zhuǎn)化為合成甲醇用的一氧化碳和氫;經(jīng)壓縮進(jìn)入甲醇合成裝置.甲醇合成采用5.3MPa低壓合成技術(shù),精餾采用3塔流程3.2加氫轉(zhuǎn)化天然氣加氫轉(zhuǎn)化處理就是在有鈷、鉬催化劑尊在的條件下，與加入的氫氣進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，主要化學(xué)反應(yīng)如下：3.3氧化鋅脫硫這種方法用氧化鋅做脫硫劑，在一定條件下，它能迅速脫硫，由于氧化鋅脫硫劑使用后不能用簡單方法再生，因此只運(yùn)用于低濃度硫的脫除，并作為最后一級脫硫。主要化學(xué)反應(yīng)如下：脫硫后的原料氣在鎳催化劑作用下進(jìn)行反應(yīng)以制取合成氨所用的原料氣。主要反應(yīng)式如下：轉(zhuǎn)化工序分為兩段進(jìn)行，在一段轉(zhuǎn)化爐里，烴類和水蒸氣在反應(yīng)管內(nèi)的鎳觸媒上反應(yīng)，由管外供給熱量。出口氣體殘余甲烷濃度約為8～13%，一段氧化后的氣體進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化爐，在那里加入空氣燃燒放熱，又繼續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)。二段爐出口溫度在810～870℃之間，經(jīng)二段轉(zhuǎn)化后可使粗原料氣達(dá)到反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。氫氮比（分子比）：2.8～3.1殘余甲烷（干基）：0.3～0.6%轉(zhuǎn)化氣中的H2與空氣中的O2發(fā)生燃燒反應(yīng)：H2+1/2O2=H2O+241.16KJ在二段爐內(nèi)除氫氣外一氧化碳和甲烷也能燃燒，但H2燃燒反應(yīng)的速度比其它可燃?xì)怏w快3～4倍，所以在二段爐內(nèi)催化劑上部的非催化劑空間里，首先是空氣中的氧與一段轉(zhuǎn)化氣中的氫氣進(jìn)行燃燒，故大量的熱用于轉(zhuǎn)化氣中的殘余甲烷的繼續(xù)轉(zhuǎn)化3．4甲烷化處理出二段爐原料氣中含有大量的CO，變換工序就是使CO在催化劑的作用下與水蒸氣反應(yīng)生成CO2和H2.既除去對后段工序有害的CO，又能制得尿素原料之一的CO2。反應(yīng)式為：CO+H2O(g)→CO2+H2+9.8KJ/mol這是一個(gè)等體積、可逆、放熱反應(yīng)，降低溫度和提高蒸汽濃度均有利于變換反應(yīng)的進(jìn)行。催化劑是鐵鉻系催化劑，還原后具有催化活性的是Fe3O4，低變采用銅鋅系催化劑，還原后具有活性的是Cu。中變在360℃～380℃，在催化劑的作用下，反應(yīng)速度很快，中變爐出口CO≤3.0%，然后通過換熱降溫到180℃左右，在低變催化劑的作用下，工藝中的CO含量進(jìn)一步降到≤0.3%，以滿足甲烷化對CO含量的要求。經(jīng)過中、低變換和碳化、脫碳的氣體尚含有少量的CO2和CO，這些氣體會(huì)使合成氨觸媒中毒喪失活性，所以在送往合成前必須對原料氣作進(jìn)一步凈化處理。即將碳化氣中殘余的CO2和CO與原料氣中的H2，在一定溫度和鎳觸媒催化作用下反應(yīng)生成對合成氨無害的氣體甲烷。以上反應(yīng)有以下特點(diǎn)：1、反應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)，每0.1%CO、CO2、O2（體積含量）所造成的溫升分別為：CO7.4℃，CO26.1℃，O216.5℃；2、反應(yīng)是體積縮小的反應(yīng)，因此，提高壓力向正方向進(jìn)行3.5主要設(shè)備特點(diǎn)（1）脫硫槽玉龍化工廠使用中石油提供的天然氣，四川地區(qū)的天然氣含硫量比較高，合成氨原料氣中的硫化物主要以硫化氫的形式存在，含量其次的是COS、CS2和有機(jī)硫化物等。因?yàn)榱蚰苁购铣砂钡蔫F基催化劑及變換和甲烷化的催化劑中毒，因而需要在變換和甲烷化工序之前設(shè)置脫硫工序?qū)⒅?。玉龍化工廠采用了氧化鋅，氧化錳及加氫來脫硫。混合氣體在有氫氣的條件下在加氫轉(zhuǎn)化器中轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫，加氫轉(zhuǎn)化器直徑約為2m，全高約14米，催化劑分為兩層，每層高4m。下層的下邊和上層的上邊各鋪一層氧化鋁球作為過濾和分布?xì)饬髦谩Ｋ械臒o機(jī)硫在脫硫槽中與氧化鋅脫硫劑反應(yīng)生成硫化鋅被除去。氧化鋅脫硫槽是立式圓筒形容器，脫硫劑分為兩層，上下都有氧化鋁球?qū)?，槽上部設(shè)有氣體分布器，下部有集氣器。有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫時(shí)溫度一般控制在340℃-400℃；一般氫氣與有機(jī)硫化物摩爾比為250：1-1000：1；壓力一般為0.6-3.8Mpa；空間速度一般選用空速范圍為500-1500h-1.無機(jī)脫硫時(shí)升溫對脫硫有利，但不能太高，溫度一般控制在小于400℃；汽/氣比應(yīng)該小于0.3；較低空速，400h-1。（2）甲烷化裝置甲烷化爐為圓筒形立式設(shè)備，由于甲烷化爐內(nèi)氣體氫的分壓較高，而且有時(shí)會(huì)發(fā)生超溫事故，故殼體采用低合金鋼制成。催化劑上下層都有氧化鋁球?qū)雍弯摻z網(wǎng)，以免氣體將催化劑層吹翻，同時(shí)增大阻力利于氣體分布。為防止催化劑過熱，準(zhǔn)確掌握催化劑的溫度變化，在催化劑層不同平面設(shè)有熱電偶溫度計(jì)套管。（3）方箱爐玉龍化工廠是中小型化工廠，所以轉(zhuǎn)化爐和大型化工廠的轉(zhuǎn)化爐有所不同，為雙一段轉(zhuǎn)化爐。一段轉(zhuǎn)化爐分為方箱爐和換轉(zhuǎn)爐。方箱爐內(nèi)有56根轉(zhuǎn)化管，在底部變徑后引出。因?yàn)榉较錉t內(nèi)溫度很高，在停產(chǎn)時(shí)容易產(chǎn)生熱脹冷縮，為了防止熱脹冷縮帶來的危害，變徑后的轉(zhuǎn)化管做成彎形并懸掛與方箱爐下方。方箱爐通過燃燒天然氣進(jìn)行加熱，加熱后的廢氣進(jìn)入換熱設(shè)備放出余熱對進(jìn)入反應(yīng)器的氣體和軟水預(yù)熱，溫度下降達(dá)到放空條件后放空。經(jīng)過脫硫后的反應(yīng)氣60%進(jìn)入方箱爐40%進(jìn)入換轉(zhuǎn)爐。換轉(zhuǎn)爐利用二段出口高溫氣體余熱（夾套加熱）進(jìn)行加熱。換轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是爐拱填裝鎳觸媒，在拱與觸媒之間擺有耐火球，爐拱，篦子板和耐火球是為支撐觸媒和是氣體能在觸媒層均勻分布而設(shè)計(jì)的。觸媒層有熱電偶測溫點(diǎn)三個(gè)（上層兩個(gè)，下層一個(gè)），下部有壓力表管一個(gè)。二段轉(zhuǎn)化爐的殼層為耐火磚，中間無有管道。4碳化工段4.1碳化工段的基本流程及特點(diǎn)有造氣車間轉(zhuǎn)化崗位中低變工序送來的（壓力≤0.85MPa，CO2含量為17%）低變氣從碳化主塔底部進(jìn)入塔內(nèi)，氣體由下而上與塔頂加入的副塔液逆流鼓泡吸收大部分CO2，含CO25%～10%的尾氣從塔頂導(dǎo)出，經(jīng)碳化副塔底部進(jìn)入塔內(nèi)，與塔頂加入的濃氨水進(jìn)一步逆流吸收，使CO2含量降至≤1.6%，尾氣由塔頂導(dǎo)出，有固定副塔底部進(jìn)入塔內(nèi)，與塔頂加入的濃氨水或回收塔稀氨水進(jìn)一步逆流吸收，使CO2降至小于等于0.4%，NH3≤20g/m3氣體從尾氣管導(dǎo)出再從回收段底部進(jìn)入回收清洗塔，與由清洗塔頂部加入或回收塔加入的軟水再次逆流吸收，去除氣體中所含的NH3和CO2使CO2含量≤0.2g/m3氣體由清洗塔頂部尾氣管導(dǎo)出，經(jīng)汽水分離器出去后，然后送壓縮機(jī)三段壓縮。由吸收送來的濃氨水經(jīng)加壓至1.0～1.2Mpa,由副塔頂部加入塔內(nèi)，與碳化主塔出口氣中的CO2反應(yīng)生成碳酸銨溶液，再用泵從塔底抽出，加壓至1.4～1.6Mpa,由碳化主塔頂部加入塔內(nèi)，進(jìn)一步吸收變換氣中的而生成碳酸氫銨懸浮液，由塔底部取出送稠厚器供離心機(jī)分離。由于反應(yīng)時(shí)放出大量熱量，碳化塔內(nèi)設(shè)冷水箱，用河泵送來壓力為0.05-0.10Mpa的冷水控制碳化溫度。由軟水崗位送來的0.7-1.2Mpa軟水，由頂部加入清洗塔內(nèi)，清洗塔氣體中的氨后，經(jīng)回收塔頂部與清洗塔底部的溢流管由回收塔頂部進(jìn)入回收塔內(nèi)。清洗回收固定副塔出口氣中的NH3和CO2后，生成的稀氨水一部分由回收塔底部抽出，加壓至0.8～1.2Mpa，由固定副塔頂部加入塔內(nèi)吸收副塔出氣中的NH3和CO2后，稀氨水壓往吸收。回收清洗塔另一部分稀氨水加壓至0.8～0.9Mpa，送往洗氨塔吸收合成馳放氣中的氨后，通過自動(dòng)氣動(dòng)薄膜閥，壓往吸收母液貯槽或稀氨水貯槽。在碳化工段中，主塔與副塔是相對的。因?yàn)樵诠ぷ?小時(shí)后，主塔與副塔要對換一次，在主塔中，有大量的碳氨晶粒存在，容易在主塔壁上沉淀下來，時(shí)間過長后，容易造成堵塞。而在副塔中，有濃氨水噴入，因而對換后，主塔變?yōu)楦彼谄渲杏蓾獍彼?，可以清洗壁上的沉淀。主塔和副塔結(jié)構(gòu)上是一樣的沒有什么區(qū)別4.2碳化工段流程圖4.3碳化主要設(shè)備特點(diǎn)（1）碳化塔碳化塔是碳化工段最主要的設(shè)備。工作原理是伴有化學(xué)反應(yīng)的吸收過程，在塔內(nèi)氨水吸收變換氣中二氧化碳生成碳酸氫銨——氮肥。冷卻系統(tǒng)采用小水箱結(jié)構(gòu)，拆裝容易，便于清理堵管和換管；設(shè)備具有操作方便、控制容易、運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。目前加壓碳化系統(tǒng)所采用的均為鋼制。碳化塔頂部溫度30℃左右，一般30-35℃較好，因?yàn)榇藴囟认拢芗铀俜磻?yīng)和吸收，減少晶核生成。下部溫度20-28℃較好：利于碳化反應(yīng)的平衡；提高氨轉(zhuǎn)化率；利于結(jié)晶析出，提高產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量；得到的碳化母液碳化度低，利于循環(huán)使用。（2）回收清洗塔大多數(shù)廠的回收清洗塔均采用泡罩塔，泡罩塔將塔分成若干層，每層塔板保持不同的濃度(不像碳化塔會(huì)縱向返混)。因而，可以用少量軟水連續(xù)操作，自上至下，氨水漸濃，既有利于氨的吸收又可以保證原料氣中二氧化碳含量合格。同時(shí)泡罩塔操作彈性大(最大允許操作氣速與最小允許操作氣速之比稱為操作彈性)，特別在低負(fù)荷下操作時(shí)，泡罩塔也能保持較高的塔板效率。達(dá)兩點(diǎn)都很適合于碳化工段氨的回收。（3）稠厚器主要起中間貯槽的作用。它解決碳化塔取出與離心機(jī)分離之間的不平衡而起緩沖作用。上部為圓筒形，下部為圓錐形。稠厚器頂部有碳酸氫銨懸浮液入口。筒體側(cè)面上部有溢流口。圓錐體下部有懸浮液出口與離心機(jī)連接。（4）離心機(jī)利用離心力分離固體和液體或液體和液體的機(jī)械。主要部分是一可以旋轉(zhuǎn)的圓筒，叫“轉(zhuǎn)鼓”。置物料于鼓內(nèi)，使鼓高速旋轉(zhuǎn)，所產(chǎn)生的離心力將比重不同的物質(zhì)分離。玉龍化工廠使用的應(yīng)該是壁上無空的轉(zhuǎn)鼓，操作時(shí)固體被甩出而附于內(nèi)壁，液體則由中央導(dǎo)管連續(xù)排出。離心機(jī)轉(zhuǎn)速越高，分離效果也越好。綜上表述為天然氣合成與凈化的大致工序，概括如下：由天然氣制備粗合成氣分四個(gè)主要步驟：原料天然氣脫硫脫硫后的天然氣在一段轉(zhuǎn)化爐中進(jìn)行烴類的部分轉(zhuǎn)化二段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)的轉(zhuǎn)化。向二段轉(zhuǎn)化爐內(nèi)引入足量的空氣以提供氨合成所需化學(xué)計(jì)量的氨，并降低二段轉(zhuǎn)化爐出口氣中甲烷的含量在變換爐內(nèi)，轉(zhuǎn)化氣中的一氧化碳與蒸汽反應(yīng)生成二氧化碳，同時(shí)產(chǎn)生當(dāng)量的氫氣一段轉(zhuǎn)化爐爐頂在爐管管排之間裝有頂部燃燒燒嘴，火焰向下噴射，使工藝火在爐管出口處的溫度達(dá)到803。爐管出口設(shè)有集氣管，集氣管位于一段轉(zhuǎn)化爐的輻射段。工藝火在上升管內(nèi)溫度繼續(xù)升高，出一段轉(zhuǎn)化爐的工藝火溫度約為820、壓力為34.5kg/cm2G。二段轉(zhuǎn)化爐燃燒所需工藝空氣由離心式空壓機(jī)101-J提供。空壓機(jī)由燃?xì)馔钙?01-JGT驅(qū)動(dòng)，把燃?xì)馔钙郊s477的熱排放氣送至一段轉(zhuǎn)化爐輻射段用作燃料空氣，提供一段轉(zhuǎn)化爐輻射段所需燃燒空氣量的65%左右。從低溫變換爐出來的工藝氣的溫度大約為231、壓力為31.9kg/cm2G，在低變給水預(yù)熱器131-G中加熱鍋爐給水，然后在再生塔噴射蒸汽發(fā)生器111-C中產(chǎn)生低壓蒸汽用于二氧化碳再生塔噴射器，接著在再沸器105-C中再沸苯菲爾溶液，在熱交換器106-C中預(yù)熱低壓鍋爐給水，最后工藝氣被冷卻至81。經(jīng)冷卻的工藝氣在分離器的中下將上述熱交換器內(nèi)冷凝出來的冷凝液從工藝氣中分離掉。天然氣的凈化工序中，對粗合成氣進(jìn)行處理，除去其中的二氧化碳和一氧化碳，生產(chǎn)出高純度的富氫/氮合成氣。采用改良苯菲爾脫碳工藝技術(shù)，該工藝技術(shù)帶半貧液四級閃蒸，從而使外部供熱減至最少。用甲烷化法脫除合成氣中殘余額二氧化碳和一氧化碳，在甲烷化爐中，碳的氧化物在催化床上與氫反應(yīng)轉(zhuǎn)化成甲烷和水。5凈化合成氣的壓縮與氨的合成：凈化后的合成氣中含有氫氣和氨氣，在大約29.9kg/cm2G的壓力和37的溫度下送至合成氣壓縮機(jī)103-J的進(jìn)口。此合成氣壓縮機(jī)是一蒸汽透平驅(qū)動(dòng)的二缸，段間冷卻離心式壓縮機(jī)，二段缸內(nèi)有一分隔開的循環(huán)葉輪。經(jīng)一段缸壓縮后的合成氣在段間冷卻器116-C中被冷卻水冷卻，然后在段間氨冷器129-C中被氨冷降溫，氨冷后的合成氣補(bǔ)充氣中冷凝下來的水，在段間分離罐105-F中分離出去，分離器頂部設(shè)有一根管線可以把氣體回流至壓縮機(jī)一段缸。分離器底有一根管線可以把合成氣中分離出來的水返回至合成氣壓縮機(jī)進(jìn)口罐104-F，以調(diào)節(jié)其液位。用段間冷卻器和氨冷器冷卻去壓縮機(jī)二段缸的氣體，以獲得最佳的體積效率，并保證去壓縮機(jī)的氣體不帶水，除水步驟能延長合成塔內(nèi)催化劑的使用壽命，并能獲得高純度的產(chǎn)品氨。6脫碳工藝：6.1基本原理MDEA(N-Methyldiethanolamine)即N-甲基二乙醇胺，分子式為：分子量119.2，沸點(diǎn)246℃-248℃，閃點(diǎn)260℃，凝固點(diǎn)-21℃，汽化潛熱519.16KJ/Kg，能與水和醇混溶，微溶于醚。在一定條件下，對二氧化碳等酸性氣體有很強(qiáng)的吸收能力，而且反應(yīng)熱小，解吸溫度低,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,無毒不降解。純MDEA溶液與CO2不發(fā)生反應(yīng)，但其水溶液與CO2可按下式反應(yīng)：式①受液膜控制，反應(yīng)速率極慢，式②則為瞬間可逆反應(yīng)，因此式①為MDEA吸收CO2的控制步驟，為加快吸收速率，在MDEA溶液中加入1%-5%的活化劑DEA（）后，反應(yīng)按下式進(jìn)行：③+④：由式③-⑤可知，活化劑吸收了CO2，向液相傳遞CO2，大大加快了反應(yīng)速度，而MDEA又被再生。6.2工藝流程圖6.3工藝流程變換氣經(jīng)過三段加壓到1.8

Mpa，溫度小于40℃，由進(jìn)口閥導(dǎo)入，經(jīng)變換氣分離器分離油水后進(jìn)入吸收塔低部。在塔內(nèi)與半貧液，貧液逆流接觸，被吸收CO2后，由塔頂引出。出塔頂?shù)臍怏w被凈化器冷卻器冷卻，再經(jīng)凈化器分離器分離出水分，溫度小于40℃，氣體中CO2≤0.2%，經(jīng)凈化器出口閥到甲烷化工序。

吸收塔內(nèi)吸收CO2的MDEA溶液稱為富液，溫度約80℃、1.8

Mpa，經(jīng)減壓閥減壓到0.4

Mpa，經(jīng)過富液預(yù)熱器預(yù)熱后進(jìn)入常壓解析塔的頂部，解析出CO2

后從塔底出來的被稱為半貧液，約2/3的半貧液到半貧液冷卻器降溫后經(jīng)過泵加壓到2.2

Mpa進(jìn)入吸收塔中部吸收CO2，約1/3的半貧液被常壓泵加壓到0.6

Mpa，經(jīng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)入溶液過濾器。過濾完機(jī)械雜質(zhì)后流入溶液換熱器管內(nèi)，出溶液換熱器（94℃）進(jìn)入氣提塔上部，解析出部分CO2后溶液從中部出來流入溶液再沸器，在蒸汽作用下，出再沸器溫度升高到113℃的氣液混合物，再次進(jìn)入氣提塔下部，溶液中CO2幾乎全部解析，從氣提塔底部出來的溶液被稱為貧液，溫度為113℃進(jìn)入溶液換熱器管間與半貧液換熱，降溫到93℃進(jìn)入貧液冷卻器管間，被水冷卻后的貧液控制在60℃，由貧液泵加壓到2.4

Mpa經(jīng)調(diào)節(jié)閥送到吸收塔頂部吸收CO2。

從氣提塔頂部出來的102℃壓力0.05Mpa的在生氣被稱為汽提氣，進(jìn)入常壓解析塔頂部，在常壓解析塔與富液解析出來的氣體一道從頂部出來，稱為再生氣。再生氣進(jìn)入再生氣冷卻塔后冷卻后，在進(jìn)入再生氣分離器分離水分，分離后的再生氣CO2≥98%溫度≤40℃壓力5-10kpa，送入尿素生產(chǎn)車間做為尿素的原料。苯菲爾溶液吸CO2的化學(xué)反應(yīng)活化鉀堿溶液接化學(xué)反應(yīng)吸收二氧化碳，二氧化碳經(jīng)水合成碳酸，它再與一個(gè)碳酸根離子反應(yīng)，生成重碳酸根離子，其反應(yīng)式如下：苯菲爾系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)包括：提高反應(yīng)速度，導(dǎo)致所需再生熱耗量少采用無揮發(fā)性的洗滌介質(zhì)；使氫損失大大減少；投資費(fèi)用和操作費(fèi)用低6.4干法脫碳簡介在合成氨和尿素生產(chǎn)過程中，都需要除去大量的CO2組份，其脫碳過程均在變換工序后。經(jīng)變換后的變換氣，CO2含量通常在18％～35％。脫除變換氣中CO2的方法很多，從大類來分，可分為濕法和干法，濕法可根據(jù)吸收機(jī)理的不同，分為化學(xué)吸收法、物理吸收法和物理－化學(xué)綜合吸收法；干法即變壓吸附(PSA)法。變壓吸附法脫除變換氣中CO2是利用吸附劑對CO2的吸附力很強(qiáng)，而對H2、N2、CO等的吸附力相對較弱的特性，壓力狀態(tài)下(一般為0.7～1.5MPa)吸附CO2以及吸附力更強(qiáng)的H2O、硫化物等雜質(zhì)，在真空狀態(tài)下脫附這些雜質(zhì)，使CO2與H2、N2等組分得以有效的分離，同時(shí)使吸附劑獲得再生。

PSA干法脫碳技術(shù)在1991年開始進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，由于其顯著的優(yōu)越性，目前已得到越來越廣泛的應(yīng)用。PSA干法脫碳技術(shù)主要有以下特點(diǎn)：（1）操作方便，流程簡單，無設(shè)備腐蝕問題，能耗低，操作中不消耗蒸汽，裝置運(yùn)行費(fèi)用低。（2）CH4在變換氣中一般為0.7～0.9%，經(jīng)PSA脫碳后CH4含量可降低到0.2～0.4%，使合成系統(tǒng)的弛放氣大大減少。（3）以煤為原料的氨廠變換氣中一般H2S約為50～200mg/m3，有機(jī)硫?yàn)?0～50ppm，其主要組分為COS、CS2、硫醇、硫醚等，在經(jīng)PSA脫碳后凈化氣中H2S含量可降至0.5mg/m3，有機(jī)硫除COS外可全部除去。（4）由于PSA技術(shù)對變換氣凈化度高（氫氮?dú)庵蠧O2含量≤0.2%），可采用甲烷化代替銅洗，節(jié)省蒸汽和冷凍量消耗，免除銅洗液污染環(huán)境。由于氣體凈化度高，硫化物、NH3等雜質(zhì)均為ppm級，使有聯(lián)醇工序的合成氨廠甲醇質(zhì)量大大提高，且將延長甲醇催化劑使用壽命。

針對合成氨生產(chǎn)廠家的不同需要，在脫碳工序，變壓吸附脫碳技術(shù)的用于主要有以下三種類型：1、用來替代碳化以增產(chǎn)液氨為目的的PSA脫碳工藝。2、配甲醇生產(chǎn)的PSA脫碳工藝。3、同時(shí)制取脫碳凈化氣和純度為98％以上氣體CO2的工藝。玉龍化工廠主要是用來替代碳化以增產(chǎn)液氨為目的的PSA脫碳工藝。PSA裝置分為提純系統(tǒng)和凈化系統(tǒng)。整個(gè)工藝流程簡述如下，由造氣車間送來的半水煤氣經(jīng)過濕法脫硫，加壓后進(jìn)入中低變系統(tǒng)，變換氣組成：CO228.7%、CO0.2%、H250.4%、CH21.1%、N219.6%。變換氣送PSA提純系提純產(chǎn)品CO2純度為98%，中間氣經(jīng)壓縮后去脫除CO2，便凈化氣中CO2〈0.2%，凈化氣加壓后去銅洗，然后再加壓去氨合成。純CO2經(jīng)壓縮后去脫除，再壓縮后去尿素生產(chǎn)。6.5主要設(shè)備特點(diǎn)（1）吸收塔吸收塔是加壓吸收設(shè)備。由于采用兩段吸收，進(jìn)入上塔的溶液量僅為整個(gè)溶液量的四分之一到五分之一，同時(shí)氣體中大部分二氧化碳又都在塔下部被吸收掉，因此全塔分成上下兩段：上塔直徑較小而下塔直徑較大。整個(gè)塔內(nèi)裝有填料。為了使溶液均勻的潤濕填料表面，除了在填料層上部裝有液體分布器以外，上下塔的填料又多分成兩層，每層中間沒有液體再分布器。每層填料都置于支撐板上，支撐板是特殊設(shè)計(jì)的，稱為氣體噴射式支撐板。支撐板里波紋狀，上面開有長條圓形孔，其截面積可與塔的截面積相當(dāng)，氣體由波形上面和側(cè)而的小孔進(jìn)入填料而液體由波形下部的小孔流出。這樣，氣液分布均勻，不易液泛，面且剛性較好，承重量大。在下塔底部的存液段中設(shè)有消泡器，以消除由填料層流出的液體中所形成的泡沫。為了防止溶液產(chǎn)生旋渦將氣體帶到再生塔內(nèi)，在吸收塔下部富液出口管上裝有破旋渦裝置。（2）解析塔解析塔的結(jié)構(gòu)和吸收塔的結(jié)構(gòu)差不多，也分為兩段也是填料塔。但是他的塔身上下一樣大。而且是個(gè)常壓設(shè)備沒有其他的吸收的的要求高。而且是從塔的下面進(jìn)液，上面出塔是解析后的CO2氣體。6.6工藝操作技術(shù)指標(biāo)進(jìn)系統(tǒng)變換氣壓力≤1.8MPa出系統(tǒng)凈化氣溫度≤40℃出系統(tǒng)凈化氣CO20.05%~0.15%再生氣壓力4-10kpa出系統(tǒng)再生氣溫度≤35℃出系統(tǒng)再生氣CO2≥98%進(jìn)吸收塔半貧液溫度80±2℃半貧液含CO215-25L/L(V)進(jìn)吸收塔貧液溫度64-70℃貧液CO21..5-3.0L/L(V)出再沸器溶液溫度106-110℃7合成氨工藝7.1氨的主要特點(diǎn)

氨在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是無色氣體，比空氣密度小，具有刺激性氣味。會(huì)灼傷皮膚、眼睛，刺激呼吸器官粘膜。空氣個(gè)氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.5％-1.0%時(shí)，就能使人在幾分鐘內(nèi)窒息。

氨的相對分子質(zhì)量為17.3沸點(diǎn)(0.1013MPa)-33.5C冰點(diǎn)一77．7C,臨界溫度132.4C，臨界壓力ll．28MPa．液氨的密度0.1013MPa、-334C為0.6813kg?L‘。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣氨的密度7．714×10E4

kg-L

摩爾體積22．08L?mol-1液氨揮發(fā)性很強(qiáng)。氣化熱較大。

氨基易揮發(fā)，可生產(chǎn)含氨15%~30%(質(zhì)量)的商品氨水，氨溶解時(shí)放出大量的熱。氨水溶液呈弱堿性，易揮發(fā)。

液氨和干燥的氣氨對大部分材料沒有腐蝕性，但是在有水存在的條件下。對銅、銀、鋅等金屬有腐蝕性。

氨是一種可燃性物質(zhì)，自然點(diǎn)為630C，一般較難點(diǎn)燃。氨與空氣或氧的混合物在一定范圍內(nèi)能夠發(fā)生爆炸，常壓，室溫下的爆炸范圍分別為15.5%~28%和13.5%~82%

氨的化學(xué)性質(zhì)較活潑，能與堿反應(yīng)生成鹽。

7.2合成氨工藝的流程1、分流進(jìn)塔：反應(yīng)氣分成兩部分進(jìn)塔，一部分經(jīng)塔外換熱器預(yù)熱，依次進(jìn)入塔內(nèi)換熱管、中心管，送到催化劑第一床層，另一部分經(jīng)環(huán)隙直接進(jìn)入冷管束，兩部分氣體在菱形分布器內(nèi)匯合，繼續(xù)反應(yīng)，這樣使低溫未反應(yīng)氣直接竟如冷管束，稍加熱后，作為一、二段間的冷激氣，從而減少冷管面積和占用空間，提高了催化劑筐的有效容積，并強(qiáng)化了床層溫度的可調(diào)性。同時(shí)僅有65~70%的冷氣進(jìn)入塔內(nèi)換熱器和中心管，減輕了換熱器負(fù)荷，因而減少了換熱面積，相對增加了有效的高壓容積，也使出塔反應(yīng)氣溫度提高（310~340℃），即回收熱品位提高。氣體分流進(jìn)塔還使塔阻力和系統(tǒng)阻力比傳流程小。2、進(jìn)塔外換熱器的冷氣不經(jīng)環(huán)隙，這樣溫度更低，使進(jìn)水冷器的合成氣溫度更低（約75℃左右），提高了合成反應(yīng)熱的利用率，降低了水冷器的負(fù)荷和冷卻水的消耗。3、水冷后的合成氣直接進(jìn)入冷交管間，由上而下邊冷凝邊分離，液氨在重力和離心力的作用下分離，既提高了分離效果，又減小了阻力。4、塔后放空置于水冷、冷交后，氣體經(jīng)連續(xù)冷卻，冷凝量多，因此氣體中氨含量低，惰氣含量高，故放空量少，降低了原料氣消耗。5、塔前補(bǔ)壓：循環(huán)機(jī)設(shè)于冷交之后，氣體直接進(jìn)塔，使合成反應(yīng)處于系統(tǒng)壓力最高點(diǎn)，有利于反應(yīng)，同時(shí)循環(huán)機(jī)壓縮的溫升不消耗冷量，降低了冷凍能耗。6、設(shè)備選用結(jié)構(gòu)合理，使消耗低，運(yùn)行平穩(wěn)，檢修量減少，工藝趨于完善。7、選用先進(jìn)的自控手段，如兩級放氨，氨冷加氨，廢鍋加水，系統(tǒng)近路的控制，均用了DCS計(jì)算機(jī)集散系統(tǒng)自動(dòng)化控制，冷交、氨分用液位檢測采用國內(nèi)近幾年問世的電容式液位傳感器等新技術(shù)使操作更加靈活、平穩(wěn)、可靠，降低了操作強(qiáng)度。7.3合成氨工藝流程圖7．4氨合成工藝條件（1）溫度：合成塔壁≤150℃進(jìn)塔主氣流175℃-185℃分流氣出塔150℃-160℃零米360℃-380℃一段熱點(diǎn)460℃-470℃二段進(jìn)口400℃-430℃廢鍋進(jìn)口310℃-340℃廢鍋出口190℃-200℃水冷進(jìn)口≤75℃水冷出口≤30℃氨冷出口0—5℃（2）壓力：系統(tǒng)壓力≤31.4Mpa輸氨壓力≤1.9Mpa放氨壓力≤2.55Mpa氨蒸發(fā)壓力≤2.45Mpa廢鍋蒸汽壓力≤1.3Mpa總回收壓力：0.4-0.7Mpa（3）氣體成分：補(bǔ)充氣CO+CO2≤20PPm進(jìn)塔H2/N22.0-2.8進(jìn)塔CH4+Ar20%進(jìn)塔NH3%：≤2.5%7.5氨的凈化和輸送由合成車間液氨倉庫經(jīng)液氨升壓泵加壓后的原料液氨，壓力大于（表壓），溫度約<20直接送入尿素生產(chǎn)車間27米樓面的液氨過濾器，進(jìn)入液氨緩沖槽原料室。來自一段循環(huán)系統(tǒng)冷凝器回收的液氨，自氨冷凝器A、B流入液氨緩沖槽的回流室，其中一部分液氨正常為60%，作為一段吸收塔回流液氨用，而其余液氨經(jīng)過液氨緩沖槽的中部溢流隔板，進(jìn)入原料室與新鮮原料液氨混合后一起至高壓氨泵，這樣可使液氨保持較低的溫度以減少高壓氨泵進(jìn)口氨氣化。氨緩沖槽壓力維持在左右，設(shè)置在高為23米平面上，是為了具有足夠的壓頭，使液氨回流進(jìn)入一段吸收塔，同時(shí)也為了保證高壓氨泵所需要的吸入壓頭。氨緩沖槽原料室的液氨，進(jìn)入高壓氨泵（單動(dòng)臥式三聯(lián)柱塞泵、打液能力為每臺(tái)，反復(fù)次數(shù)180次/分、電動(dòng)機(jī)250KW、三臺(tái)高壓氨泵一臺(tái)備用）將液氨加壓7.6主要設(shè)備特點(diǎn)（1）合成塔進(jìn)入合成塔的其他主要由兩部分組成，一部分是占?xì)怏w總量65%-70%的主反應(yīng)氣，從塔底進(jìn)入位于塔內(nèi)最底層的換熱器和中心管進(jìn)行加熱，升溫至360℃-370℃，進(jìn)入第一催化劑床層反應(yīng)，反應(yīng)溫度達(dá)到470℃-480℃，，另外一部分為為熱護(hù)氣和冷護(hù)氣的混合氣體，約占總氣體量的30%-35%，由下而上進(jìn)入合成塔內(nèi)件與殼層的環(huán)隙，從塔頂頂部進(jìn)入催化劑層冷管束，被管外熱氣加熱至250℃，上升至冷激分氣盒進(jìn)入催化劑第二床層。主反應(yīng)氣與熱護(hù)氣和冷護(hù)氣的混合氣體在第一反應(yīng)床層混合后依次進(jìn)入第二、第三床層反應(yīng)。進(jìn)入合成塔內(nèi)件與殼層環(huán)隙的氣體主要起保護(hù)作用：因?yàn)楹铣砂钡姆磻?yīng)條件為高溫高壓，而塔設(shè)備的材料決定了其只能在反應(yīng)時(shí)承受高溫或者高壓，而不能同時(shí)承受高溫高壓，進(jìn)入環(huán)隙的保護(hù)氣在加壓后壓力和塔內(nèi)的壓力相當(dāng)，避免了塔內(nèi)件承受高壓而只承受高溫，同時(shí)氣體處于低溫狀態(tài)可以吸收反應(yīng)放出的熱量，避免了塔的殼層承受高溫而只承受高壓。反應(yīng)放出的熱量對保護(hù)氣加熱也實(shí)現(xiàn)了能量的充分利用。（2）一段轉(zhuǎn)化爐一段轉(zhuǎn)化爐為方格式爐子，整個(gè)爐子由輻射段、過渡段、對流段、出口煙道、引風(fēng)機(jī)組成。輻射段是爐子的主體，里面設(shè)置完成轉(zhuǎn)化過程的“豎琴”系統(tǒng)，它由進(jìn)口急風(fēng)管、豬尾管、轉(zhuǎn)化管、下集氣管、上升管和輸氣總管組成、爐頂設(shè)燒嘴向下噴燒供熱，對流段有多組換熱器，用煙道氣加熱其他介質(zhì)。原料氣脫硫后，則希望以比較經(jīng)濟(jì)的方法將原料氣轉(zhuǎn)化生成氫氣。原料氣蒸汽混合氣與鎳催化劑接觸，同時(shí)提高溫度和壓力來促進(jìn)此反應(yīng)。該反應(yīng)是一吸熱反應(yīng)，需要一段爐供給恒定的熱量以維持適合一段轉(zhuǎn)化反應(yīng)的溫度。在一段爐和二段爐中，催化劑促使兩個(gè)同時(shí)發(fā)生的平衡反應(yīng)，它們是蒸汽-甲烷反應(yīng)：但事實(shí)上不是這樣的，二段爐出口氣中含有大量的CO，大部分未變換的CO再變換中氧化成從而提高產(chǎn)氫率。一段轉(zhuǎn)化爐爐管內(nèi)裝有環(huán)狀或圓柱狀的鎳催化劑，各爐管內(nèi)催化劑裝填應(yīng)均勻，從而保證其壓降相等，使通過每根轉(zhuǎn)化管的氣體分配均勻。如果某根轉(zhuǎn)化管的壓降不正常，則可能會(huì)發(fā)生過熱或轉(zhuǎn)化不充分，造成操作不正常。（3）二段轉(zhuǎn)化爐二段轉(zhuǎn)化爐為立式圓筒形反應(yīng)器。受壓主體為碳鋼制圓筒殼，兩端為錐形封頭，由于內(nèi)部溫度高，在殼外部有水夾套，這樣既可降低殼體溫度，也可是殼體受熱均勻?？諝?蒸汽由混合器均勻噴出，工藝氣則通過帶孔的環(huán)形分布板，這樣可保證空氣-蒸汽和工藝氣均勻混合燃燒。轉(zhuǎn)化爐下部為帶孔的耐火金剛玉磚拼成的球形承重拱。出一段爐的經(jīng)部分轉(zhuǎn)化的氣體經(jīng)過一段有水夾套的輸送管線107-D，沿切線方向進(jìn)入二段爐（103-D）的入口室，二段轉(zhuǎn)化爐進(jìn)口的溫度大約830。一段轉(zhuǎn)化后的氣體仍含有較多的甲烷，為了進(jìn)一步轉(zhuǎn)化則需要更高的溫度。這個(gè)任務(wù)在內(nèi)熱式二段爐里完成。在此加入空氣，于是氣體中的，同時(shí)氣體中的、CO也可能燃燒，放出大量的熱，溫度可達(dá)1200-1250，因此，殘余的繼續(xù)轉(zhuǎn)化。出口溫度降到900-1000左右。進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化的空氣，也為合成提供了N2。（4）熱交換器熱交換器為管式換熱器，進(jìn)熱交換器的冷氣不經(jīng)過合成塔的間隙，這樣使溫度更低，使進(jìn)水冷器的合成氣溫度更低，提高了合成反應(yīng)熱利用，同時(shí)也降低了水冷器的負(fù)荷和冷卻水的消耗。（5）循環(huán)機(jī)循環(huán)機(jī)設(shè)與冷交換熱氣之后，氣體經(jīng)循環(huán)機(jī)加壓后直接進(jìn)塔，使合成反應(yīng)處于系統(tǒng)壓力最高點(diǎn)，有利于反應(yīng)。氣體在設(shè)備中流動(dòng)和反應(yīng)都會(huì)使得整個(gè)體系的壓力降低，循環(huán)機(jī)起到補(bǔ)充系統(tǒng)壓力的作用7.6氨合成技術(shù)的發(fā)展近年來,氨合成工藝技術(shù)已取得長足進(jìn)步。特別是市場經(jīng)濟(jì)體制的建立,各氮肥企業(yè)為了在市場競爭中走在前列,紛紛圍繞節(jié)能降耗,加大技改力度,為氨合成技術(shù)的新發(fā)展提供了一個(gè)平臺(tái)。在此形勢下,各企業(yè)對氨合成裝置的要求,逐漸由以前的強(qiáng)化高負(fù)荷生產(chǎn)轉(zhuǎn)變到現(xiàn)在的輕負(fù)荷低消耗運(yùn)行模式上來。因此氨合成的關(guān)鍵設(shè)備合成塔,在同等規(guī)模條件下,也逐漸的被大塔取代,出現(xiàn)了“大馬拉小車”的局面。一些Φ1200、Φ1500、Φ1600、Φ1800、Φ2000的大直徑塔逐漸被研制出來,并投入到工業(yè)生產(chǎn)中去。伴隨著大直徑塔的使用,氨合成系統(tǒng)工藝運(yùn)行條件發(fā)生了變化。低溫低壓氨合成催化劑的應(yīng)用,也是企業(yè)節(jié)能降耗可行途徑之一。大直徑塔及低溫低壓催化劑的使用,加大了企業(yè)的設(shè)備投入。企業(yè)勢必采取各種措施保持裝置長周期運(yùn)行,以求得更多的有效生產(chǎn)時(shí)間。因此,原料氣的凈化度高,避免催化劑中毒,至關(guān)重要。積極使用原料氣凈化新技術(shù),實(shí)現(xiàn)原料氣微量(CO+CO2)趨近于“零”,避免銅液、油水入塔,最大限度的減少毒物對催化劑的影響將會(huì)被人們逐漸重視。（二）尿素的合成1尿素的基本性質(zhì)尿素的化學(xué)命名為碳酸銨，分子式是.尿素是無色，無嗅，無味的針狀或棱柱狀結(jié)晶，工業(yè)產(chǎn)品為白色，含氮量為46.6%，分子量為60.04。熔點(diǎn)：132.7℃重度：20℃-40℃,1,335（固體），1.4（粒狀）。比重變化量：每1℃0.000208假比重：0.52-0.64,0.7-0.75（粒狀）溶解度：易溶于水和液氨中，稍溶于甲醇、苯中，不溶于三氯甲烷、醚類中。溫度在30℃以上，尿素在液氨中溶解度較水中的溶解度大。2尿素合成的基本原理用氨和合成尿素的反應(yīng)，通常認(rèn)為是按以下兩個(gè)步驟，在合成塔內(nèi)連續(xù)進(jìn)行：第一步：氨與作用生成氨基甲酸銨第二步：氨基甲酸銨脫水生成尿素這兩個(gè)反應(yīng)都是可逆反應(yīng)，反應(yīng)（1）是放熱反應(yīng)，在常溫下實(shí)際上可以進(jìn)行到底，在100、150℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行的很快、很完全，為瞬時(shí)反應(yīng)，而反應(yīng)（2）是吸熱反應(yīng)，進(jìn)行的比較緩慢，且不完全，這就使其成為合成尿素的控制反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)證明，尿素不能在氣相中直接形成，固體的氨基甲酸銨加熱時(shí)尿素的生成速度比較慢，而在液相中反應(yīng)才較快。所以，尿素的生產(chǎn)過程要求在液相中進(jìn)行，即氨基甲酸銨必須呈液態(tài)存在。溫度要高于熔點(diǎn)145-155℃，因此，決定了尿素的合成要在高溫下進(jìn)行。氨基甲酸銨是個(gè)不穩(wěn)定化合物，加熱時(shí)很容易分解，在常溫下60就可以完全分解，制取尿素時(shí)為了使氨基甲酸銨呈液態(tài)，采用了較高溫度，所以必需采用高壓。由上可知，合成尿素的反應(yīng)的基本特點(diǎn)是高溫、高壓下的液相反應(yīng)，并且是可逆放熱反應(yīng)。3尿素合成工藝條件的選擇（1）過剩氨過剩氨是比較化學(xué)反應(yīng)量所多的氨，常以百分率表示，或表示。過剩氨可以使反應(yīng)的平衡趨向生成尿素的一方，使產(chǎn)率提高。過剩氨也可以合成速度加快，提高尿素產(chǎn)率，過剩氨的存在，可與系統(tǒng)中的水結(jié)合，從而降低了水的濃度，抑制了副反應(yīng)的發(fā)生。過剩氨的存在，帶走了一部分氨基甲酸銨的生成熱，不僅有利于反應(yīng)平衡趨向生成尿素的方向，提高尿素產(chǎn)率，而且有利于維持塔內(nèi)反應(yīng)的自熱平衡，簡化了合成塔的結(jié)構(gòu)，過剩氨的存在，抑制了氫酸和氫酸氨的生成，降低了對合成塔的腐蝕。但過剩氨的存在也帶來一些不利影響：過剩氨的增加過大，二氧化碳轉(zhuǎn)化率增加率也逐漸增加，并且提高了合成塔內(nèi)反應(yīng)系的平衡壓力：過剩氨的增加，會(huì)破壞反應(yīng)物的自然平衡，為維持合成塔內(nèi)頂定溫度，就必須提高濃氨預(yù)熱溫度；過剩氨的增加，會(huì)是反應(yīng)混合物的比重下降，所需反應(yīng)釜的容積加大，處理未生成尿素的反應(yīng)物的設(shè)備也更大，動(dòng)力消耗增加。因此，在尿素水溶液全循環(huán)法中比一般在3.5-4.1。水份水是尿素合成過程中的產(chǎn)物，水存在可以降低氨基甲酸銨的熔點(diǎn)，有利于尿素的合成，氨基甲酸銨可以溶解在水中，故可以消除氨基甲酸銨的堵塞現(xiàn)象。但是從化學(xué)反應(yīng)平衡考慮，過量水的存在阻止合成反應(yīng)向著生成尿素的方向移動(dòng)，促進(jìn)氨基甲酸銨水解等付反應(yīng)的進(jìn)行。造成CO2轉(zhuǎn)化率的下降，甚至引起合成與分解的操作條件惡性循環(huán)，水的存在也使合成塔腐蝕加劇。因此在水溶液全循環(huán)中，正常生產(chǎn)時(shí)避免向合成塔內(nèi)送水，在過剩氨回收和液相循環(huán)中，也應(yīng)力求減少水分進(jìn)入合成塔，在工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行合成塔物料為1/0.65。（3）的純度的純度低，不僅會(huì)降低的轉(zhuǎn)化率，而且會(huì)造成合成塔的腐蝕，生產(chǎn)實(shí)踐證明%在86-100%時(shí)，純度每下降1%的轉(zhuǎn)化率下降0.6%左右。因此生產(chǎn)中過頂二氧化碳的純度要在98%以上。溫度和壓力溫度越高尿素達(dá)最大產(chǎn)率的時(shí)間越短，即反應(yīng)速度越快，合成塔的生產(chǎn)強(qiáng)度也就提高，但溫度越高，尿素產(chǎn)率的提高逐漸減慢，同時(shí)反應(yīng)溫度的提高也必須使合成系統(tǒng)的平衡壓力提高，腐蝕速度增加，為保證尿素在液相中生成和一定的反應(yīng)速度，對設(shè)備制造和防腐問題，合成塔的操作溫度控制在185-190℃為宜。合成塔的操作壓力，必須大于操作條件下的平衡壓力，否則會(huì)使氨基甲酸銨離解，溶液中氨氣化，轉(zhuǎn)化率下降，但操作壓力過高，會(huì)使動(dòng)力消耗增加，設(shè)備制造強(qiáng)度加大。因此合成塔的操作壓力高于其操作條件下平衡壓力10-30氣壓較好。4未反應(yīng)成尿素物質(zhì)的分離和回收在合成塔中比為4時(shí)，約有65%的和33%的氨轉(zhuǎn)變成尿素，其余的氨和二氧化碳則以氨基甲酸銨，游離二氧化碳和游離氨的形式存在于合成后尿素熔融物種，這部分物質(zhì)必須同尿素分離，以便循環(huán)利用。為了把未反應(yīng)生成尿素的從尿水熔融物分離出來，一般采用逐段降壓和提溫的方法，有利于的溜出，但壓力的選擇，還必須考慮到，的回收，為年度的控制還必須考慮到高溫對設(shè)備的腐蝕，溫度和壓力的選擇都不宜太高太低。為了把分離出來的回收，通常是在不同溫度，不同壓力，是用水和氨水，把吸收，生成甲胺和氨水，然后返回尿素合成塔。5尿素的加工尿素水溶液在加熱過程中其熱穩(wěn)定性較差，在溶液加熱達(dá)到一定溫度以上就可能發(fā)生尿素水解反應(yīng)和縮二脲的生成反應(yīng)，其反應(yīng)如下：2NH2CONH2=NH2CONHCONH2+NH3NH2CONH2+2H2O=（NH4）2CO3=2NH3+CO2+H2O兩個(gè)副反應(yīng)由于受溫度、加熱時(shí)間、溶液面上氣氨分壓等因素的影響。因此，尿液蒸發(fā)過程的操作壓力越低，相應(yīng)飽和尿液濃度就越高，如果達(dá)到相同濃度，蒸發(fā)壓力高，相應(yīng)所需溫度也高。為減少副產(chǎn)物的生成，避免出現(xiàn)結(jié)晶困難的問題，通常采用兩段蒸發(fā)流程：一段蒸發(fā)的目的是在較低的壓力下首先蒸發(fā)掉大量的水，然后在更低的壓力下進(jìn)行二段蒸發(fā)，已達(dá)到最后的濃度，兩端蒸發(fā)的分界線是根據(jù)傳熱溫差和冷卻水溫度而定的。6工藝流程介紹其生產(chǎn)工藝流程特點(diǎn)是采用了二段分解、三段吸收、二段蒸發(fā)、自然通風(fēng)的造粒流程，設(shè)計(jì)中未考慮解析系統(tǒng)，碳化氨水送碳氨母液槽。本流程分為壓縮、合成、分解系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、蒸發(fā)造粒四個(gè)生產(chǎn)過程，整個(gè)生產(chǎn)為單系統(tǒng)生產(chǎn)。7.尿素合成工藝流程圖：8尿素合成基本流程：來自脫碳工段的二氧化碳經(jīng)壓縮機(jī)加壓后達(dá)到1.6MPa壓力，進(jìn)入尿素合成塔。從氨庫來的液氨進(jìn)入氨儲(chǔ)罐，經(jīng)氨泵加壓至2MPa，預(yù)熱后進(jìn)入甲胺噴射器作為推動(dòng)液，將來自甲胺分離器的甲胺溶液增壓后混合一起進(jìn)入尿素合成塔。尿素合成塔內(nèi)溫度為186℃-190℃，壓力為20MPa左右。出合成塔的合成液中含有尿素、氨基甲酸銨、過剩的氨和水。通過壓力控制閥減壓并進(jìn)入預(yù)分離器，與一分加熱器來的熱氣體逆流接觸，進(jìn)行傳質(zhì)傳熱，使液相中部分氨基甲酸銨分解進(jìn)入氣相。同時(shí)，氣相中的水蒸氣部分冷凝。出預(yù)分離器的液體進(jìn)入一分離器加熱器減壓，使液體中的氨基甲酸銨分解。一分塔出口液體中氨基甲酸銨含量已經(jīng)大大降低，再通入二分塔進(jìn)一步減壓，氣液分離后，液體經(jīng)減壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)入閃蒸槽和一蒸器（一段蒸發(fā)器）進(jìn)一步將液相提濃，出一蒸器的液相中尿素含量一般在90%以上。液相經(jīng)一蒸器分離進(jìn)入二蒸器，出二段蒸發(fā)加熱器的尿素溶液濃度可達(dá)到99%以上，此時(shí)尿素溶液的溫度一般為140℃左右。最后經(jīng)二蒸器分離后，尿素溶液送往造粒塔頂部進(jìn)行造粒，造粒塔底部得到的成品顆粒尿素由傳送機(jī)送至包裝處。一分塔、二分塔出來的氣體中含有氨和二氧化碳，分別進(jìn)入一段吸收和二段吸收，氨和二氧化碳與閃蒸、一段蒸發(fā)、二段蒸發(fā)工段冷凝下來的冷凝水吸收混合形成水溶液，用泵送入尿素合成塔繼續(xù)參與反應(yīng)。一段吸收后剩余的氣體進(jìn)入惰洗器稀釋與二段吸收的殘余氣體混合進(jìn)入尾氣吸收塔。尿素生產(chǎn)采用水溶液全循環(huán)改良C法。整個(gè)流程包括：二氧化碳的壓縮，氨的凈化和輸送，尿素的合成，一段循環(huán)，二段循環(huán)，蒸發(fā)和造粘，尾氣吸收與解吸。

由合成車間脫碳工序送來的CO2在總管先加氧混合，加氧量控制在CO2總量的0.5％(V/V)。其目的是防止尿素合成塔不銹鋼襯里的腐蝕，因此要測定CO2中氧含量，保證緩蝕效果。二氧化碳在分離器中除去水份后進(jìn)入壓縮機(jī)，經(jīng)過壓縮，壓力達(dá)到21MPa，溫度升至100——130℃，然后直接送入尿素合成塔。來自氨庫的液氦壓力大于2.0MP溫度低于20℃。它先進(jìn)入液氨過濾器，除去雜質(zhì)，然后進(jìn)入液氨緩沖槽。來自一段循環(huán)系統(tǒng)回收的液氨，從氨冷器流入液氨緩沖槽。其中一部分(正常為60％)用作一段吸收塔的回流氨；另一部分溢出氨緩沖槽，進(jìn)入原料室與新鮮氨混合后引進(jìn)高壓液氨泵入口。掖氨加壓至20——21MPa后，進(jìn)入氨預(yù)熱器預(yù)熱至40——55℃，然后進(jìn)入尿素合成塔。由CO2壓縮機(jī)五段送來的CO2經(jīng)高壓泵加壓與預(yù)熱器來的液氨和一段甲銨泵送來的甲銨液一起進(jìn)入合成塔的混合器。使CO2和NH3發(fā)生反應(yīng)，約90％的CO2生成氨基甲酸鉸，在170—180℃時(shí)氨基甲酸銨脫水生成尿素。

9尿素生產(chǎn)工藝條件1壓縮機(jī)壓力：一段吸入：100-500mm水柱溫度：3-40℃一段出口：2.6（表）溫度：150℃二段出口：9-10.5（表）溫度：150℃三段出口：28-32（表）溫度：150℃四段出口：75-90（表）溫度：150℃五段出口：210（表）溫度：150℃二，三，四段進(jìn)口溫度：40℃五段進(jìn)口溫度：38-40℃循環(huán)油壓力：30.5（表）水壓：2-3（表）2尿素合成塔入合成塔氣體中含氧量：0.5-0.8%（體積）液氨頂熱后溫度：40-60℃反應(yīng)釜底部溫度：180℃反應(yīng)釜頂部溫度：185-190℃反應(yīng)釜壓力：210（表）入反應(yīng)釜物料比：3.8-4.1（分子比）(分子比)轉(zhuǎn)化率：62-67%3一段分解壓力：17（表）分解操作溫度：155-160℃甲胺分解率：87-89%氨蒸出率：88-90%氣相含水量：5.6-6%一分塔液位：30-40%4二段分解壓力：1.7（表）分解操作溫度：137-140℃甲胺分解率：98-99%總氨蒸出率：97-99%二分塔液位：30-40%5一段吸收壓力：17（表）塔底溶液溫度：90-100℃填料上部溫度：45-50%塔頂氣相中含一吸塔液位：40-60%出塔氨基甲酸銨溶液組成：6二段吸收二段第一吸收塔壓力：1.2（表）溫度：<40℃二段第二吸收塔壓力：0.7（表）溫度：<40℃10主要設(shè)備的說明（1）二氧化碳壓縮機(jī)由合成車間脫碳工段送來的CO2在總管先加氧或空氣混合，在CO2氣體中加氧或空氣的目的是使尿素反應(yīng)釜不銹鋼的襯里表面、生成很薄一層氧化膜防止腐蝕。由總管進(jìn)來的CO2氣體分成三路，經(jīng)一段進(jìn)口緩沖器，進(jìn)入三臺(tái)4M12-45/210型臥式五段對稱平衡式二氧化碳壓縮機(jī)（轉(zhuǎn)/分軸工率550KW電