化工合成氨工藝原理及流程分析.ppt

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1、2021/7/21合成氨流程簡介-32130萬噸仿真合成氨工藝原理流程簡介2010.102021/7/21合成氨流程簡介-322本模型是以德國伍德公司生產工藝，以天然氣為原料的日產合成氨1000噸（年產30萬噸）縮微仿真模型。整個裝置主要包括（1）天然氣脫硫與壓縮；（2）工藝空氣壓縮；（3）天然氣蒸汽轉化；（4）CO變換；（5）CO2脫除；（6）甲烷化；（7）合成氣壓縮；（8）氨合成；（9）冷凍；（10）氨回收；（11）氫回收2021/7/21合成氨流程簡介-3232021/7/21合成氨流程簡介-324一、原料氣壓縮和脫硫原料天然氣進入壓縮機，經(jīng)四段壓縮至51×1

2、05Pa，溫度加熱至390℃，進入鈷-鉬加氫反應器中反應，將有機硫轉化為無機硫，然后入氧化鋅脫硫槽將硫脫除，控制硫含量小于0.1ppm。2021/7/21合成氨流程簡介-325二、轉化經(jīng)脫硫后的原料氣在鎳催化劑作用下進行一段、二段蒸汽轉化，轉化氣溫度在983℃左右，殘余CH4在0.9％以下入廢熱鍋爐回收工藝氣熱量。2021/7/21合成氨流程簡介-326三、變換工藝氣溫度降為370℃左右進入鐵鉻系催化劑的高溫變換爐頂部，從底部流出高變氣溫度降為204℃再入低溫變換爐。低溫變換在銅鋅系催化劑中進行反應，CO含量降到0.36％。2021/7/21合成氨流程簡介-327四

3、、脫碳低變氣經(jīng)冷卻進入吸收塔下部，經(jīng)吸收氣體中CO2含量降到0.4％，再經(jīng)上塔吸收，從塔頂逸出的脫碳后的CO2含量0.1％工藝氣去甲烷化工序。吸收塔底流出富液，經(jīng)水力透平做功后送至再生塔頂部，溶液減壓閃蒸出水蒸汽和CO2，然后向下流經(jīng)再生塔四層填料。再生溶液（貧液）從再生塔底部流出，經(jīng)溶液泵升壓后分兩路（頂部和中部）送入吸收塔。2021/7/21合成氨流程簡介-328五、甲烷化來自吸收塔頂?shù)拿撎細?，進入甲烷化爐反應，從爐底流出進入熱交換器冷卻，甲烷化氣中（CO+CO2）小于10ppm。2021/7/21合成氨流程簡介-329六、合成氣的壓縮甲烷化后的工藝氣進入合成氣

4、壓縮機低壓缸、高壓缸壓縮到101×105Pa，冷卻到40℃后入第一氨冷器冷卻至5℃，與一氨冷出口的循環(huán)氣在管路中匯合，進入二氨冷降溫到-10℃，此時大部分氣氨被冷凝。出循環(huán)段的氣體經(jīng)熱交換器升溫后進入合成塔。2021/7/21合成氨流程簡介-3210七、氨的合成壓力104×105Pa、溫度239℃、氨含量4.12％的循環(huán)氣，流經(jīng)合成塔在鐵催化劑上進行合成反應。出塔氣的壓力為100×105Pa，414℃，氨含量16.3％入廢熱鍋爐回收熱量，部分氣氨在換熱器內冷凝為液氨，然后合成氣再進入一氨冷，然后與新鮮氣匯合成為循環(huán)氣，形成合成循環(huán)回路。2021/7/21合成氨流程簡

5、介-3211八、冷凍來自一氨冷、二氨冷及氣體冷卻器的氣氨分別進入冰機，經(jīng)壓縮后與從氨閃蒸槽來的氣氨相匯合，進入二段壓縮至15.6×105Pa，100℃，經(jīng)水冷器冷卻至40℃后，氣氨液化為液氨入氨收集器，再入氨閃蒸槽、產品氨加熱器與來自閃蒸槽的冷氨進行交換使之冷卻過冷至13℃，重新作為冷凍劑送往第一、二氨冷裝置，構成冷凍循環(huán)回路。2021/7/21合成氨流程簡介-3212九、氨回收合成馳放氣入吸收塔底部，被水吸收，吸收后氣體中含氨量為0.02％，大部分氣體送往氨冷器冷卻后送氫回收裝置。氨吸收塔底部流出的氨水，經(jīng)加熱后入汽提塔，從汽提塔頂蒸出的氣氨在冷凝器中冷凝為液氨。

6、汽提塔底流出的氨水濃度為0.1％經(jīng)冷卻后分別送往吸收塔作吸收劑循環(huán)使用。2021/7/21合成氨流程簡介-3213十、氫回收經(jīng)氨回收后的氣體進入分子篩干燥器，將氣體中的NH3，H2O徹底清除，然后送入冷箱，CH4、Ar、部分N2液化為液體與未液化的氫氣進入分離器，氫氣被富集為富氫氣，送往合成氣壓縮機循環(huán)段入口。2021/7/21合成氨流程簡介-3214十一、氨的貯存本裝置設有兩臺球型氨罐，每個貯存量為2500噸，操作壓力與溫度分別為3.8×105Pa和3℃。2021/7/21合成氨流程簡介-3215轉化工段2021/7/21合成氨流程簡介-3216天然氣預熱器脫硫預

7、熱一段轉化二段轉化廢熱鍋爐蒸汽預熱蒸汽空氣去變換1.天然氣蒸汽轉化工藝流程2021/7/21合成氨流程簡介-32172.原料氣脫硫天然氣中含有少量硫化物，這些硫化物可以使多種催化劑中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氫能腐蝕設備管道。因此，必須盡可能地除去原料氣中的各種硫化物。加氫轉化指在加入氫氣的條件下使原料氣中有機硫轉化為無機硫。加氫轉化不能達到直接脫硫的目的，但經(jīng)轉化后就大大的利于硫的脫除。在有機硫轉化的同時，也能使烯烴類加氫轉化為烷氫類從而可減少下一工序蒸汽轉化催化劑析炭的可能性。氧化鋅是一種內表面積大，硫容較高的接觸反應型脫硫劑。除噻吩及其衍生物外，脫除