【正文】 = m3/h (2) 工藝空氣量： A=2780247。 富液由吸收塔底引出。 工藝空氣經壓縮機加壓到 33~35atm，也配入少量蒸汽，然后進入對流段的工藝空氣盤管加熱到 450℃左右，進入二段爐頂部與一段轉化氣匯合，在二段爐頂部燃燒區(qū)燃燒、放熱，溫度升到 1000℃，再通過催化劑床層繼續(xù)反應并吸收熱量。 C. 合成工序采用 ICI 獨立開發(fā)的低壓（ 60~110bar）、低溫（ 400℃）高活性催化劑。 B. 一段爐增設蒸汽過熱燒嘴：在對流段過熱蒸汽盤管高溫段上方，增加 20 個過熱燒嘴（強制鼓風式），使過熱蒸汽溫度，由原 440℃提 至 460℃，使過熱蒸汽作功能力增大。 3) 緩蝕劑含量：以 DEA 為活化劑的熱鉀堿脫碳中，多以 V2O5為緩蝕劑。在兩段吸收、兩段再生流程中，半貧液的溫 度和再生塔中部溫度幾乎相等，取決于再生操作壓力和溶液組成，約為 110~115℃，而貧液的溫度，則根據(jù)吸收壓力和要求的凈化氣濃度來確定，通常為 70~80℃。其中水蒸汽冷凝熱占有相當大的比例，這部分熱量與水蒸汽分壓有直接關系，壓力愈高，水蒸汽分壓愈高，因此其冷凝溫度也愈高，蒸汽冷凝液的利用價值愈高。所以，在經濟方面考慮，要選擇一個合適的水碳比，目前一般選擇水碳比 ~4。這是一個典型的物理過程，可以比銅洗法制得純度更高的氫氮混合氣。 當采用以低碳氫比的天然氣、石腦油為原料，蒸汽轉化法制取原料氣時，脫除 CO2及殘余 CO 多選用熱鉀堿 — 甲烷化的所謂“熱法”流程。國內采用的 方法有水洗法、低溫甲醇洗法、碳酸丙烯酯法等。 高變低變串聯(lián)流程。考慮到經濟合理，一般要求轉化氣中殘余甲烷＜ %（干基）。分為吹風和制氣兩個階段，先把空氣送入煤氣發(fā)生爐內使燃料燃燒，為制氣積蓄熱量?；钚蕴棵摮裏o機硫，過程比較復雜，分為脫硫、再生和硫的回收幾個步驟。不過，大型合成氨裝置對操作人員的技術水平、管理水平和責任心，都提出了更高的要求。 合成氨工業(yè)是能耗大，投資十分客觀的工業(yè)。那時只有兩個規(guī)模不大的合成氨工廠，不僅生產能力低而且技術水平也很落后?？梢?，合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎，對農業(yè)增產起著很大的作用。它不象一般的毒氣具有累積的毒害作用，但對人體組織有很大的灼傷性，正?？諝庵腥艉?5000ppm 的氨含量既能使人在短時間內窒息；只要有2021ppm的氨含量就有可能在幾秒內灼燒皮膚，使它起泡，并可能造成嚴重的肺水腫；濃度超過 700ppm將會損傷眼睛，如不及時治療，便會失去視力。前 言 本設計是年產 30 萬噸合成氨轉化、凈化工段的設計。 氨在空氣中的可燃極限是 16~25%（體積），在 O2中是 15~79%。 另外，氨也是重要的化工原料，廣泛應用于制藥、煉油、純堿、合成纖維、合成樹脂、含氮無機鹽等工業(yè) 部門。解放后，我國合成氨工業(yè)發(fā)展十分迅速，尤其是八十年代后期，通過技術引進與消化吸收，我國合成氨發(fā)展向大工業(yè)化、自動化控制方向發(fā)展。隨著農業(yè)生產的發(fā)展，世界化肥需求量與日俱增，世界能源日漸減少，這就使不論是在世界范圍內還是我國，合成氨工業(yè)的發(fā)展都是增產、節(jié)能、降耗。 綜上所述，在二十世紀六十年代開始的合成氨廠大型化是其發(fā)展史上的一次飛躍。而脫除有機硫則主要用于脫除了大量的 H2S 之后，除去硫醇等有機硫化物及少量的 H2S。以焦炭或煤為原料的反應： C+O2 CO2，接著通入蒸汽進行氣化反應，隨后進入下一循環(huán)的吹風、制氣。為了達到這項目標，在加壓操作條件下，相應的蒸汽轉化溫度需在 1000℃以上。采用此流程時，一般與甲烷化方法配合。吸收劑的最大吸收能力由在該溶劑中的溶解度來決定。這是因為熱法脫碳需要較多的熱量，溶液的吸收能力又不如低溫甲醇洗法等物理吸收法。通常把用液體氮洗滌 CO 的 操作稱為“氮洗”。本設計取水碳比 =。 可以減少原 料氣制備系統(tǒng)的設備投資。 本設計采用的是半貧液經過四級閃蒸后進入吸收塔的節(jié)能流程，進吸收塔的半貧液溫度設計為 105℃，貧液 71℃。在系統(tǒng)開車時，為了在設備表面生成牢固的鈍化膜，此時溶液中總釩濃度應為 ~% 17 以上（ wt，以 KVO3計）。 C. 脫除 CO2采用改良本菲爾溶液吸收，再生采用多級閃蒸，閃蒸出的蒸汽用噴射泵加壓去再生塔，用作再生蒸汽。 托普索（ Hald Tops216。 離開二段爐的轉化氣送入兩臺并聯(lián)的第一廢熱鍋爐，接著又進入第二廢熱鍋爐，這三 臺鍋爐都副產高壓蒸汽。為了回收能量，富液在進入再生塔之前先經過水力透平減壓膨脹，然后借自身 的殘余壓力自流到再生塔頂部。 100 = m3/h （ 3）返氫量： Nh=2780247。 100 1000247。出塔的凈化氣溫度 71℃， CO2 含量為 %，經凈化氣分離器分離掉氣體夾帶的液滴及少量的冷凝水后，進入甲烷化系統(tǒng)。在這里進行烴類蒸汽轉化的吸熱反應，離開反應管底部的轉化氣溫度為800~820℃左右，匯合于集氣管，再沿著集氣管中間的上升管上升，繼續(xù)吸收一些熱量，經輸氣總管送往二段爐。 B. 為消除由于過量空氣帶來的過量氮氣，對合成回路馳放氣采用深冷回收氫，這一回收是在與合成回路基本等壓的情況下進行，回收的氫氣直接返回循環(huán)機入口，加壓 19 后繼續(xù)利用。與之配套進行的是：爐頂燒嘴及輔鍋燒嘴由原自吸式改成強制鼓風式，節(jié)省了轉化反應 變 換 脫 碳 甲 烷化 壓 縮 氨合成 18 大量燃料，爐頂燒嘴由原 200 個，減為 160 個。在本菲爾熱鉀堿脫碳中，活化劑 DEA 含量約為 ~5%，溶液中含有更多的活化劑，其活化作用的增加并不明顯，故本設計加入 3%的活化劑 DEA。通常應在保持有足夠的推動力的前提下，盡量將吸收溫度提高到和再生溫度相同或接近的程度，以節(jié)省再 16 生的耗熱量。由于轉化是在過量的水蒸汽條件下進行，經CO 變換冷卻后，可以回收原料氣大量余熱。但是，烴類蒸汽轉化反應是吸熱反應，如果提高水碳比，將降低一段爐出口溫度，一段爐出口殘余甲烷含量會上升，為了保證一段爐出口殘余甲烷不變，勢必要通過加大燃氣量來補充缺少的熱量，又增加了燃氣的消耗。于是在空氣液化分離技術的基礎上，在低溫下逐級冷凝焦爐氣中各個高沸點組分，最后用液體氮把少量CO 及殘余的 CH4脫除。這是因為高碳氫比的原料，需脫除的 CO2量較多，而低溫甲醇洗法在低溫加壓的條件下可以達到比其它任何熱法都大的吸收能力， 且系統(tǒng)能量利用比較經濟。 物理吸收法是利用 CO2能溶解于水或有機溶劑這一性質來完成的。下面簡述兩種變換流程以作出分析。因此，首先要求轉化氣中殘余甲烷含量要低。 內部蓄熱的間歇轉化。按脫硫劑的物理形態(tài)分為干法和濕法，而干法和濕法又分很多種： 表 22 脫硫方法分類 硫化物種類 無機硫 有機硫 干法 吸附法 活性炭、分子篩 吸附法 活性炭、分子篩 接觸反應法 氧化鐵、氧化鋅、氧化錳 接觸反應法 氧化鋅 轉化法 鈷鉬加氫 濕法 化學吸附法 氨水催化、 ADA、乙醇胺 冷 NaOH吸收法 物理吸收法 低溫甲醇洗 氧化鈉吸收法 物理化學綜合吸收法 環(huán)丁砜 下面簡要介紹幾 種主要的脫硫方法 干法脫硫活性碳法可用于脫除無機硫和有機硫。另一方面，為了經濟起見，不再像過去那樣分成幾個獨立的車間，而是把工廠設計為露天操作，將全流程控制點的二次儀表集中到中控室，整個過程采用自動化控制，降低了勞動強度 ，減少了人員。 一段爐的改造體現(xiàn)在轉化管的使用上，原有的 HK40 厚壁管改用高強度的 HNb 薄壁管，這使轉化管在相同外徑時，催化劑容積增加，在 100~110%負荷下，轉化管壁溫下降 45~50℃，轉化管的阻力降降低。 解放前，全國合成氨工業(yè)與其它工業(yè)一樣，是十分落后的。此外，液氨本身就是一種高效氮素肥料，可以直接施用。 氨有毒而且易爆。 設計說明書分兩部分。雖然 NH3空氣的混合氣不易燃燒，但很容易引起爆炸。將氨氧化可以制硝酸，而硝酸又是生產炸藥、燃料等產品的重要原料。目前的合成氨技術與過去相比較，從各種原料生產合成氨的總流程并沒有新的變化。 目前，我國化肥行業(yè)繼續(xù)推廣一系列行之有效的節(jié)能方法，大氮肥長周期穩(wěn)定生產已在大部分企業(yè)得到全面推廣，使生產合成氨的煤、油、焦、氣和電的消 耗降低。但是，大型氨廠也具有它的弱點：作為一個單系列裝置而言，只要生產過程中任何一個環(huán)節(jié)發(fā)生故障，都會影響整系列裝置，甚至會造成全系列的停車；由于作為動力的蒸汽主要依靠回收工藝余熱，如果在裝置低負荷狀態(tài)下，勢必導致蒸汽的不平衡而無法生產；由于未能預見的原因而臨時停車，對大型化的合成氨廠造成的經濟損失也是巨大的。因反應機理不同分為吸附法、氧化法、催化法三種。因此，生產煤氣的操作是間歇的。對于吸熱的蒸汽烴類轉化反應，要在高溫下進行，除了采取蓄熱式的間歇催化法以外，大型合成氨廠都采用外熱式的連續(xù)催化轉化法。天然氣蒸汽轉化法制 12 氨過程中，由于原料氣中 CO 含量較低，高變催化劑只需布置一段。吸收 CO2后的溶液再生較為簡單，一般單靠減壓解析即可。而蒸汽轉化法流程中余熱較多，需脫除的 CO2量又較少，所以采用熱鉀堿溶液的熱法脫碳是適宜的?，F(xiàn)在，此法主要用在焦爐氣分離以及重油部分氧化、煤富氧氣化的制氨流程中。 轉化爐出口氣甲烷含量 烴類作為制氨原料，要求盡可能轉化完全。轉化壓力提高后，可提高轉化、變換的反應速度，減少催化劑用量。 在再生過程中，提高溶液的溫度可以加快 KHCO3的分解速度，這對再生是有利的。而在正常生產時，溶液中的釩主要用于維持和“修補”已生成的鈍化膜，溶液中總釩含量可保持在 %左右，其中五價釩的含量為總釩含量的 10%以上即可。又增設一低壓冷凝液鍋爐和鍋爐給水換熱器，進一步回收低變氣的余熱。e）公司 與凱洛格相似，托普索的節(jié)能也多半是基于現(xiàn)有的氨生產并逐步進行優(yōu)化，而很少引用全新的技術。從第二廢鍋出來的氣體送往變換工序。在再生塔頂部，溶液閃蒸出部分水蒸汽和 CO2，經過三層洗滌板，冷凝液引出塔外，經低變出口氣預熱后，經過四個噴射泵和一臺四級閃蒸槽，閃蒸出的氣體又引回再生塔，在塔內回收熱量并放出殘余的 CO2。 100 = m3/h （ 4）加入的水蒸汽量： 原料天然氣的總碳： 1 +2 +3 +4 （ +） = 蒸汽用量： 18247。 24=（ t/h） 已知新鮮氣量 G=2780 m3/ 鈷鉬加氫 25 (1) 天然氣量： Nx=2780247。 變換氣經吸收塔底部 的氣體分布管進入吸收塔，在塔內分別用 105℃的半貧液和71℃的貧液進行洗滌。反應：在一段爐和二段爐中，催化劑加速兩個同時進行的平衡反應 CH4+2H2O CO2+4H2 CH4+2H2O CO +4H2 流程：天然氣經脫硫后，總硫含量小于 ，根據(jù)水碳比配入工藝蒸汽后進入對流段加熱到 500~520℃，然后送到輻射段頂部 ，分配進入各轉化管，氣體自上而下流經催化劑。 帝國化學公司（ ICI） 英國 ICI 公司 AMV 工藝的基本設計理念與布朗公司有很多相似之處，其主要特點為： A. 采用 20%的過量空氣供給二段轉化，從而使一段轉化操作溫和，水碳比由傳統(tǒng)的 降至 ~，使噸氨耗汽由 噸下降到 噸，雖然由此增加了輸送空氣的動力，仍是經濟的因一段爐操作改善，轉化溫度下 降，操作壓力提高。這樣，排煙溫度由原 260℃降至 130℃，提高了轉化爐的熱效率。 2) 活化劑的含量：溶液中除含有 K2CO3，還含有一定量的活化劑、緩蝕劑和消泡劑。 吸收、再生的溫度、再生塔的水汽比及溶液組成 1. 吸收溫度 提高吸收溫度可以使吸收系數(shù)加大，但卻使吸收的推動力降低。 可以提高過量蒸汽余熱的利用價值。另一方面，提高水碳比，對析碳反應有抑制作用。 液氮洗滌法：二十世紀二十年代以后，制氨原料擴大到焦爐氣。在這種條件下考慮脫碳方法，就可以選用低溫甲醇洗等物理吸收法較為合適。根據(jù)所用吸收劑的性質不同，可分為物理吸收法、化學吸收法及物理化學吸收法三種。根據(jù)變換出口氣的 CO 需求量來確定變換的具體形式。同時，甲烷在氨合成過程為一惰性氣體，它會在合成回路中逐漸積累，有害無利。其出口氣在二段爐內加入空氣繼續(xù)反應。 脫硫方法很多。因為大型合成氨裝置中每種機器和設備基本上都是單臺，造成設備尺寸的大型化。 以天然氣為原料合成氨廠的凈化工序大多采用 Benfiled 熱鉀堿脫碳，采用蒸汽噴射器節(jié)省部分能量。 目前合成氨生產技術已發(fā)展到相當高的水平，生產操作高度自動化，生產工藝日趨成熟，裝置的不斷 大型化，能源利用越加合理。以氨為原料可制造各種氮素肥料。 氨的密度 ，比重 ，沸點 ℃，固體氨溶點 ℃，臨界溫度℃，臨界壓力 ，液氨比重 （ 20℃），液氨揮發(fā)性很強，汽化熱較大。 第一部分是綜述，分九章討論了氨的性質、用途及其在國民經濟中的地位，合成氨工業(yè)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，現(xiàn)代大型氨長的生產特點，設計方案的論證，生產方法的綜述與選擇，本設計主要工藝參數(shù)的論證與確定，生產工藝流程的評述與選擇，合成氨生產原理與本設計生產流程的敘述及本設計主要設備一覽表。氨的自燃點是 630℃，燃燒時 生成藍色火焰。生產火箭的推進劑和氧化劑，同樣也離不開氨。歸納一下，流程分為三類：一是烴類蒸汽轉化制氣，低變串甲烷化凈化流程；一是重油部分氧化，富氧氣化制氣，冷法凈化流程；一是煤氣化，耐硫變換與