论文资料-合成氨工艺概述初稿-word可编辑

论文资料-合成氨工艺概述初稿-word可编辑内容摘要：

的（压力≤ ， CO2含量为 17%）低变气从碳化主塔底部进入塔内，气体由下而上与塔顶加入的副塔液逆流鼓泡吸收大部分 CO2，含 CO25%～ 10%的尾气从塔顶导出，经碳化副塔底部进入塔内，与塔顶加入的浓氨水进一步逆流吸收，使 CO2 含量降至 ≤ %，尾气由塔顶导出，有固定副塔底部进入塔内，与塔顶加入的浓氨水或回收塔稀氨水进一步逆流吸收，使 CO2 降至小于等于 %， NH3≤ 20g/m3 气体从尾气管导出再从回收段底部进入回收清洗塔，与由清洗塔顶部加入或回收塔加入的软水再次逆流吸收，去除气体中所含的 NH3 和 CO2 使 CO2 含量≤ 导出，经汽水分离器出去后，然后送压缩机三段压缩。 由吸收送来的浓氨水经加压至 ～ ,由副塔顶部加入塔内，与碳化主塔出口气中的 CO2 反应生成碳酸铵溶液，再用泵从塔底抽出，加压 至 ～, 由碳化主塔顶部加入塔内，进一步吸收变换气中的而生成碳酸氢铵悬浮液，由塔底部取出送稠厚器供离心机分离。 10 由于反应时放出大量热量， 碳化塔内设冷水箱 ，用河泵送来压力为 的冷水 控制碳化温度。 由软水岗位送来的 软水，由顶部加入清洗塔内，清洗塔气体中的氨后，经回收塔顶部与清洗塔底部的溢流管由回收塔顶部进入回收塔内。 清洗回收固定副塔出口气中的 NH3 和 CO2 后，生成的稀氨水一部分由回收塔底部抽出，加压至 ～ ，由固定副塔顶部加入塔内吸收副塔出 气中的 NH3 和CO2 后，稀氨水压往吸收。 回收清洗塔另一部分稀氨水加压至 ～ ，送往洗氨塔吸收合成驰放气中的氨后，通过自动气动薄膜阀，压往吸收母液贮槽或稀氨水贮槽。 在碳化工段中，主塔与副塔是相对的。 因为在工作 8 小时后，主塔与副塔要对换一次，在主塔中，有大量的碳氨晶粒存在，容易在主塔壁上沉淀下来，时间过长后，容易造成堵塞。 而在副塔中，有浓氨水喷入，因而对换后，主塔变为副塔，在其中由浓氨水，可以清洗壁上的沉淀。 主塔和副塔结构上是一样的没有什么区别 碳化工段流程图 碳化主要设备特点 （ 1） 碳化塔 碳化塔是碳化工段最主要的设备。 工作原理是伴有化学反应的吸收过程，在塔内氨水吸收变换气中二氧化碳生成碳酸氢铵 —— 氮肥。 冷却系统采用小水箱结构，拆装容易，便于清理堵管和换管；设备具有操作方便、控制容易、运行稳定的优点。 目前加压碳化系统所采用的均为钢制。 碳化塔顶部温度 30℃左右，一般3035℃较好，因为此温度下，能加速反应和吸收，减少晶核生成。 下部温度2028℃较好：利于碳化反应的平衡；提高氨转化率；利于结晶析出，提高产品的产量、质量；得到的碳化母液碳化度低，利于循环使用。 （ 2） 回收清洗 塔 大多数厂的回收清洗塔均采用泡罩塔，泡罩塔将塔分成若干层，每层塔板保持不同的浓度 (不像碳化塔会纵向返混 )。 因而，可以用少量软水连续操作，自上至下，氨水渐浓，既有利于氨的吸收又可以保证原料气中二 11 氧化碳含量合格。 同时泡罩塔操作弹性大 (最大允许操作气速与最小允许操作气速之比称为操作弹性 )，特别在低负荷下操作时，泡罩塔也能保持较高的塔板效率。 达两点都很适合于碳化工段氨的回收。 （ 3） 稠厚器 主要起中间贮槽的作用。 它解决碳化塔取出与离心机分离之间的不平衡而起缓冲作用。 上部为圆筒形，下部为圆锥形。 稠厚器顶部有 碳酸氢铵悬浮液入口。 筒体侧面上部有溢流口。 圆锥体下部有悬浮液出口与离心机连接。 （ 4） 离心机 利用离心力分离固体和液体或液体和液体的机械。 主要部分是一可以旋转的圆筒，叫“转鼓”。 置物料于鼓内，使鼓高速旋转，所产生的离心力将比重不同的物质分离。 玉龙化工厂使用的应该是壁上无空的转鼓，操作时固体被甩出而附于内壁，液体则由中央导管连续排出。 离心机转速越高，分离效果也越好。 综上表述为天然气合成与净化的大致工序 ，概括如下： 由天然气制备粗合成气分四个主要步骤： 1， 原料天然气脱硫 2， 脱硫后的天然气在一段转化炉中进行烃 类的部分转化 3， 二段转化炉内的转化。 向二段转化炉内引入足量的空气以提供氨合成所需化学计量的氨，并降低二段转化炉出口气中甲烷的含量 4， 在变换炉内，转化气中的一氧化碳与蒸汽反应生成二氧化碳，同时产生当量的氢气 一段转化炉炉顶在炉管管排之间装有顶部燃烧烧嘴，火焰向下喷射，使工艺火在炉管出口处的温度达到 803 C?。 炉管出口设有集气管，集气管位于一段转化炉的辐射段。 工艺火在上升管内温度继续升高，出一段转化炉的工艺火温度约为 820 C? 、压力 为。 二段转化炉燃烧所需工艺空气由离心式空压机 101J提供。 空压机由燃气透平 101JGT 驱动，把燃气透平约 477 C? 的热排放气送至一段转化炉辐射段用作燃料空气，提供一段转化炉辐射段所需燃烧空气量的 65%左右。 从低温变换炉出来的工艺气的温度大约为 231C? 、压力为 ，在低变给水预热器 131G 中加热锅炉给水，然后在再生塔喷射蒸汽发生器 111C中产生低压蒸汽用于二氧化碳再生塔喷射 器，接着在再沸器 105C中再沸苯菲尔溶液，在热交换器 106C中预热低压锅炉给水，最后工艺气被冷却至 81C?。 经冷却的工艺气在分离器的中下将上述热交换器内冷凝出来的冷凝液从工艺气中分离掉。 天然气的净化 工序中，对粗合成气进行处理，除去其中的二氧化碳和一氧化碳，生产出高纯度的富氢 /氮合成气。 采用改良苯菲尔脱碳工艺技术，该工艺技术带半贫液四级闪蒸，从而使外部供热减至最少。 用甲烷化法脱除合成气中残余额二氧化碳和一氧化碳，在甲烷化炉中，碳的氧化物在催化床上与氢反应转化成甲烷和水。 5 净化合成气的压缩与氨的合成 ： 净化后的合成气中含有氢气和氨气，在大约 ? 的温度下送至合成气压缩机 103J的进口。 此合成气压缩机是一蒸汽透平驱动的二缸，段间冷却离心式压缩机，二段缸内有一分隔开的循环叶轮。 经一段缸压缩后的合成气在段间冷却器 116C中被冷却水冷却，然后在段间 12 氨冷器 129C中被氨冷降温，氨冷后的 合成气补充气中冷凝下来的水，在段间分离罐 105F 中分离出去，分离器顶部设有一根管线可以把气体回流至压缩机一段缸。 分离器底有一根管线可以把合成气中分离出来的水返回至合成气压缩机进口罐 104F，以调节其液位。 用段间冷却器和氨冷器冷却去压缩机二段缸的气体，以获得最佳的体积效率，并保证去压缩机的气体不带水，除水步骤能延长合成塔内催化剂的使用寿命，并能获得高纯度的产品氨。 6 脱碳工艺： 基本原理 MDEA(NMethyldiethanolamine) 即 N甲基二乙醇胺， 分子式为 ： 3 2 2 2()C H N C H C H O H? 分子量 ，沸点 246℃ 248℃ ，闪点 260℃ ，凝固点21℃ ，汽化潜热 ，能与水和醇混溶，微溶于醚。 在一定条件下，对二氧化碳等酸性气体有很强的吸收能力，而且反应热小，解吸 温度 低 ,化学性质稳定 ,无毒不降解。 纯 MDEA溶液与 CO2不发生反应，但其水溶液与 CO2可按下式反应： 2 2 3CO H O H H CO??? ? ? ① 2 3 2 3H R CH N R CH NH???? ② 式 ① 受液膜控制，反应速率极慢，式 ② 则为瞬间可逆反应，因此式 ① 为 MDEA 吸收 CO2的控制步骤，为加快吸收速率，在 MDEA 溶液中加入 1%5%的活化剂 DEA（ 39。 2RNH ） 后，反应按下式进行： 39。 39。 2 2 2R NH CO R NCO O H?? ③ 39。 39。 39。 39。 2 2 3 2 2 2 3 3R NC O O H R NC H H O R NH R CH NH H CO ?? ? ? ? ? ④ ③ +④： 39。 39。 2 3 2 2 2 3 3R NCH CO H O R CH NH H CO ?? ? ? ? ⑤ 由式 ③ ⑤ 可知，活化剂吸收了 CO2，向液相传递 CO2，大大加快了反应速度，而 MDEA 又被再生。 工艺流程 图 13 工艺流程 变换气经过三段加压到 Mpa，温度小于 40℃ ，由进口阀导入，经变换气分离器分离油水后进入吸收塔低部。 在塔内与半贫液，贫液逆流接触，被吸收CO2 后，由塔顶引出。 出塔顶的气体被净化器冷却器冷却，再经净化器分离器分离出水分，温度小于 40℃ ，气体中 CO2≤% ，经净化器出口阀到甲烷化工序。 吸收塔内吸收 CO2 的 MDEA 溶液称为富液，温度约 80℃ 、 Mpa，经减压阀减压到 Mpa，经过富液预热器预热后进入常压解析塔的顶部，解析出CO2 后从塔底出来 的被称为半贫液，约 2/3 的半贫液到半贫液冷却器降温后经过泵加压到 Mpa 进入吸收塔中部吸收 CO2，约 1/3 的半贫液被常压泵加压到 Mpa，经调节阀进入溶液过滤器。 过滤完机械杂质后流入溶液换热器管内，出溶液换热器（ 94℃ ）进入气提塔上部，解析出部分 CO2 后溶液从中部出来流入溶液再沸器，在蒸汽作用下，出再沸器温度升高到 113℃ 的气液混合物，再次进入气提塔下部，溶液中 CO2 几乎全部解析，从气提塔底部出来的溶液被称为贫液，温度为 113℃ 进入溶液换热器管间与半贫液换热，降温到 93℃ 进入贫液冷却器管间，被水 冷却后的贫液控制在 60℃ ，由贫液泵加压到 Mpa 经调节阀送到吸收塔顶部吸收 CO2。 从气提塔顶部出来的 102℃ 压力 的在生气被称为汽提气，进入常压解析塔顶部，在常压解析塔与富液解析出来的气体一道从顶部出来，称为再生气。 14 再生气进入再生气冷却塔后冷却后，在进入再生气分离器分离水分，分离后的再生气 CO2≥98% 温度 ≤40 ℃ 压力 510kpa，送入尿素生产车间做为尿素的原料。 苯菲尔溶液吸 CO2 的化学反应 活化钾碱溶液接化学反应吸收二氧化碳，二氧化碳经水合成碳酸，它再与一个碳酸根离子反应，生 成重碳酸根离子，其反应式如下： 332323222 2 K H C OCOKCOH COHOHCO ?? ?? 苯菲尔系统具有的优点包括： 提高反应速度，导致所需再生热耗量少 采用无挥发性的洗涤介质；使氢损失大大减少； 投资费用和操作费用低 干法脱碳 简介 在合成氨和尿素生产过程中，都需要除去大量的 CO2 组份，其脱碳过程均在变换工序后。 经变换后的变换气， CO2 含量通常在 18％～ 35％。 脱除变换气中 CO2 的方法很多，从大类来分，可分为湿法和干法，湿法可根据吸收机理的不同，分为化学吸收法、物理吸收法和物理－化学综合吸收法；干法即变压吸附(PSA)法。 变压吸附法脱除变换气中 CO2 是利用吸附剂对 CO2 的吸附力很强，。