銅氨液洗滌法畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫吧
2025-07-30 09:12 本頁面
【正文】 過 程 (1)原料氣制備 將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣。對(duì)于固體原料煤和焦炭，通常采用氣化的方法制取合成氣；渣油可采用非催化部分氧化的方法獲得合成氣；對(duì)氣態(tài)烴類和石腦油，工業(yè)中利用二段蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氣。 (2)凈化 對(duì)粗原料氣進(jìn)行凈化處理，除去氫氣和氮?dú)庖酝獾碾s質(zhì)，主要包括變換過程、脫硫脫碳過程以及氣體精制過程。 ① 一氧化碳變換過程 在合成氨生產(chǎn)中，各種方法制取的原料氣都含有CO，其體積分?jǐn)?shù)一般為 12%~40%。合成氨需要 的兩種組分是 H2和 N2，因此需要除去合成氣中的 CO。變換反應(yīng)如下： CO+H2OH→2+CO2 = 由于 CO 變換過程是強(qiáng)放熱過程，必須分段進(jìn)行以利于回收反應(yīng)熱，并控制變換段出口殘余 CO 含量。第一步是高溫變換，使大部分 CO 轉(zhuǎn)變?yōu)?CO2和 H2；第二步是低溫變換，將 CO 含量降至 %左右。因此， CO 變換反應(yīng)既是原料氣制造的繼續(xù)，又是凈化的過程，為后續(xù)脫碳過程創(chuàng)造條件。 ② 脫硫脫碳過程 各種原料制取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生 產(chǎn)過程催化劑的中毒，必須在氨合成工序前加以脫除，以天然氣為原料的蒸汽轉(zhuǎn)化法，第一道工序是脫硫，用以保護(hù)轉(zhuǎn)化催化劑，以重油和煤為原料的部分氧化法，根據(jù)一氧化碳變換是否采用耐硫的催化劑而確定脫硫的位置。工業(yè)脫硫方法種類很多，通常是采用物理或化學(xué)吸收的方法，常用的有低溫甲醇洗法 (Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法 (Selexol)等。 粗原料氣經(jīng) CO 變換以后，變換氣中除 H2外，還有 CO CO 和 CH4等組分，其中以 CO2含量最多。 CO2既是氨合成催化劑的毒物，又是制造尿素、碳酸氫銨等氮肥的重要原料。 因此變換氣中 CO2的脫除必須兼顧這兩方面的要求。 一般采用溶液吸收法脫除 CO2。根據(jù)吸收劑性能的不同，可分為兩大類。一類是物理吸收法，如低溫甲醇洗法 (Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法 (Selexol)，碳酸丙烯酯法。一類是化學(xué)吸收法，如熱鉀堿法，低熱耗本菲爾法，活化 MDEA法， MEA 法等。 ③ 氣體精制過程 經(jīng) CO 變換和 CO2脫除后的原料氣中尚含有少量殘余的 CO 和 CO2。為了防止對(duì)氨合成催化劑的毒害，規(guī)定 CO 和 CO2總含量不得大于 10cm3/m3(體積分?jǐn)?shù) )。因此，原料氣在進(jìn)入 合成工序前，必須進(jìn)行原料氣的最終凈化，即精制過程。 目前在工業(yè)生產(chǎn)中，最終凈化方法分為深冷分離法和甲烷化法。深冷分離法主要是液氮洗法，是在深度冷凍 (100℃ )條件下用液氮吸收分離少量 CO，而且也能脫除甲烷和大部分氬，這樣可以獲得只含有惰性氣體 100cm3/m3 以下的氫氮混合氣，深冷凈化法通常與空分以及低溫甲醇洗結(jié)合。甲烷化法是在催化劑存在下使少量 CO、 CO2與 H2反應(yīng)生成 CH4 和 H2O 的一種凈化工藝，要求入口原料氣中碳的氧化物含量 (體積分?jǐn)?shù) )一般應(yīng)小于 %。甲烷化法可以將氣體中碳的氧化物 (CO+CO2)含量脫除到 10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分 H2，并且增加了惰性氣體 CH4的含量。甲烷化反應(yīng)如下： CO+3H2→CH4+H2O =CO2+4H2→CH4+2H2O = (3)氨合成 將純凈的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在催化劑的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨產(chǎn)品的工序，是整個(gè)合成氨生產(chǎn)過程的核心部分。氨合成反應(yīng)在較高壓力和催化劑存在的條件下進(jìn)行，由于反應(yīng)后氣體中氨含量不高，一般只有 10%~20%， 故采用未反應(yīng)氫氮?dú)庋h(huán)的流程。氨合成反應(yīng)式如下： N2+3H2→2NH3(g) =（二） 合成氨工藝的流程 ：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(duì)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。 ，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。 ，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。 、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。 ：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。 ，使消耗低，運(yùn)行平穩(wěn)，檢修量減少，工藝趨于完善。 ，如兩級(jí)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(cè)采用國(guó)內(nèi)近幾年問世的電容
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