年产60万吨合成氨生产工艺设计

年产60万吨合成氨生产工艺设计内容摘要：

了微机技术的可编程序逻辑控制 器（ PLC）代替过去的继电器，采用由用户编写的程序，实现自动或手动的“开”或“停”和复杂程序不同的各种逻辑控制，计时、计数、模拟控制等。 近年由于机电一体化需要逻辑控制和模拟控制计时、计数、运算等功能相结合，各仪表厂家的产品已从单一的逻辑控制，趋向多种控制功能结合为一体。 因此，用“可编程序控制器”（ PC）这一名称较为确切。 此外，若配置有高一级管理、控制功能的上位机系统，还能进行全厂综合优化控制和管理，这种新颖的过程控制系统不仅可以取代常规模拟仪表，而且还可以完成局部优化控制以及模拟仪表难以实现的复杂自控系统。 若能用仿真技术进行操作人员的模拟培训只需在一台高性能的计算机上配合相应的软件以代替实际生产装置的控制、运作设备，这样就可以在较短的时间内学习开停车、正常操作和事故状态操作。 这些都表示氨生产技术自动化进入新的阶段，改变了几十年合成氨生产控制的面貌。 中国合成氨工业的发展概况 中国合成氨生产是从 20世纪 30年代开始的，但当时仅在南京、大连两地建有氨厂，一个是由著名爱国实业家范旭东先生创办的南京永利化学工业公司 铔 厂 —— 永利宁厂，现南京化学工业公司的前身；另一个是日本占领东北后在大连开办的满洲化学 工业株式会社，最高年产量不超过 50Kt（ 1941 年）。 此外在上海还有一个电解水制氢生产合成氨、硝酸的小型车间。 中华人民共和国成立以来，化工部门贯彻为农业服务的方针，把发展化肥生产放毕业设计 毕业设计 毕业设计 7 在首位。 经过 50 多年的努力，中国已拥有多种原料、不同流程的大、中、小型合成氨厂 1000 多个， 1999 年总产量为 氨， 已 跃居世界第 1 位，已掌握 了以焦炭、无烟煤、褐煤、焦炉气、天然气及油田气和液态烃等气固液多种原料生产合成氨的技术，形成中国大陆特有的煤、石油、天然气原料并存和大、中、小生产规模并存的合成氨生产格局。 中国 合成氨工业的发展经历了以下几个阶段。 第一、 恢复老厂和新建中型氨厂 20世纪 50年代初，在恢复和扩建老厂的同时，从原苏联引进以煤为原料、年产50kt 的三套合成氨装置，并创建了吉化、兰州、太原三大化工基地，后又自行设计、制造了 万吨合成氨系统，以川化的创建为标志。 到 60年代中期中氮已投产了 15家。 20世纪 60年代随着石油、天然气资源的开采，又从英国引进一套以天然气为原料的加压蒸汽转化法年产 100kt 合成氨装置 (即泸天化 )；从意大利引进一套以重油为原料的部分氧化法年产 50kt 合成氨装置，从而形成了煤油气原料 并举的中型氨厂生产系统，迄今为止，已建成 50 多座中型氨厂。 第二、 小型氨厂的发展 从 20 世纪 60 年代开始在全国各地建设了一大批小型氨厂， 1979 年最多时曾发展到 1539 座氨厂。 第三、 大型氨厂的崛起 20世纪 70年代是世界合成氨工业大发展时期。 由于大型合成氨装置的优越性，1972年 2月中国作出了成套引进化学肥料技术和设备的决定。 1973 年开始，首批引进 13套年产 300kt 合成氨的成套装置 (其中 10 套为天然气为原料，建在川化、泸天化、云南、贵州等地 )，为了扩大原料范围， 1978 年又开始第二批引进 4 套年产 300kt 合成氨装置。 中国是世界上人口最多的农业大国，为了在 2020 年氮肥产量达到基本自给自足，最近十年先后陆续引进 14套具有 20世纪 90 年代先进水平的年产 300kt 合成氨成套设备， 同时从 20世纪 70 年代起，我国开始了大型合成氨成套装置的自行设计、自行制造工作，第一套年产 30 万吨的合成氨装置于 80 年在上海建成投产。 特别是于 90 年代初在川化建成投产的年产 20 万吨合成氨装置达到了当时的国际先进水平。 从而掌握了世界上几乎所有先进的工艺和先进技术如低能耗的凯洛格工艺、布朗工艺等，通过对引进技术的消化吸收和改造创新，不但使合成氨的技术水平跟上了世界前进的步伐，而且促毕业设计 毕业设计 毕业设计 8 进了国内中小型氨厂的技术发展。 至今 ， 在 32 套引进装置中，原料为天然气、油田气的 17套，渣油 7套，石脑油5 套，煤 2 套和尤里卡沥青 1套，加上上海吴泾，成都的两套国产化装置，合成氨总能力为。 中国潜在的天然气资源十分丰富，除新勘探的新疆塔里木盆地有大量的天然气可以通过长距离的管线东输外，对海南莺歌海域蕴藏的天然气已决定在新世纪初新建一套引 进的年产 450kt 合成氨装置，这将是中国规模最大的一套合成氨装置 [1]。 合成氨转变工序 的 工艺原理 合成氨的典型 工艺流程 介绍 合成氨的生产过程包括三个主要步骤：原料气的制备、净化和压缩和合成。 (1)原料气制备 将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。 对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。 (2)净化 对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱 碳过程以及气体精制过程。 ① 一氧化碳变换过程 在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有 CO，其体积分数一般为 12%～40%。 合成氨需要的两种组分是 H2和 N2，因此需要除去合成气中的 CO。 变换反应如下： CO+H2O→ H2+CO2 Δ H=； 由于 CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余 CO含量。 第一步是高温变换，使大部分 CO转变为 CO2和 H2；第二步是低温变换，将 CO含量降至 %左右。 因此， CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。 ② 脱硫脱碳过程 各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。 工业脱硫方法种类很多，通常是毕业设计 毕业设计 毕业设计 9 采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法 (Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。 粗原料气经 CO 变换以后，变换气中除 H2外，还 有 CO CO 和 CH4等组分，其中以 CO2含量最多。 CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。 因此变换气中 CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。 一般采用溶液吸收法脱除 CO2。 根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。 一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法 (Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法 (Selexol)，碳酸丙烯酯法。 一类是化学。