【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 告書(shū)合成氣加熱器（123－C），甲烷化氣加熱器（114－C）及一段爐對(duì)流段低溫段鍋爐給水預(yù)熱盤(pán)管加熱到295℃左右進(jìn)入汽包（101－F），同時(shí)在汽包中加入磷酸鹽溶液,汽包底部水經(jīng)101－CA/CB、102－C、103－C、一段爐對(duì)流段低溫段廢熱鍋爐及輔助鍋爐加熱部分汽化后進(jìn)入汽包，經(jīng)汽包分離出的飽和蒸汽在一段爐對(duì)流段過(guò)熱后送至103－JAT，經(jīng)103－、327℃中壓蒸汽，供各中壓蒸汽用戶(hù)使用。103－JAT停運(yùn)時(shí)，高壓蒸汽經(jīng)減壓，全部進(jìn)入中壓蒸汽管網(wǎng)，中壓蒸汽一部分供工藝使用、一部分供凝汽透平使用，其余供背壓透平使用，并產(chǎn)生低壓蒸汽，供111－C、101－U使用，其余為伴熱使用在這個(gè)工段中，縮合/脫水反應(yīng)是在三個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)器中進(jìn)行的，接著是一臺(tái)分層器，用來(lái)把有機(jī)物從液流中分離出來(lái)。圖1 合成氨轉(zhuǎn)化工段總圖2．2合成氨裝置凈化工段凈化工段包括下列主要部分：脫碳、甲烷化、冷凝液回收系統(tǒng)。仿真實(shí)習(xí)報(bào)告書(shū)2．2．1 脫碳經(jīng)變換工序后的工藝氣，CO2含量一般在17％左右。本裝置采用改良苯菲爾法脫除工藝氣中的二氧化碳，吸收劑為碳酸鉀溶液，溶液的吸收和再生可以用如下反應(yīng)方程式表示：K2CO3 + CO2 + H2O ＝ 2KHCO3 + 熱量這是一個(gè)可逆過(guò)程，脫碳溶液中K2CO3吸收了CO2生成KHCO3，KHCO3又在加熱、減壓的條件下放出CO2，重新變成K2CO3。前一個(gè)過(guò)程是吸收過(guò)程，后一個(gè)過(guò)程是再生過(guò)程。％；％。從變換工序來(lái)變換氣溫度60℃，(101E)下部，在吸收塔中經(jīng)塔板逆流向上與塔頂加入的貧液（40℃）接觸，脫去工藝氣中所含二氧化碳，再經(jīng)塔頂洗滌段后出CO2吸收塔，出吸收塔凈化氣在管路上由噴射器噴入變換氣分離器(102F)來(lái)的工藝?yán)淠哼M(jìn)一步洗滌，經(jīng)凈化氣分離器(121F)分離出噴入的工藝?yán)淠?，溫?4℃，液體與變換冷凝液匯合去工藝?yán)淠禾幚硌b置。從CO2吸收塔塔底出來(lái)的富液（74℃）先經(jīng)溶液換熱器(109CB)加熱，再經(jīng)溶液換熱器(109CA)進(jìn)一步升溫至105℃后，進(jìn)入CO2汽提塔(102E)頂部，102E為篩板塔，共10塊塔板，在CO2汽提塔中靠變換氣煮沸器()蒸汽煮沸器(111C)提供的熱量蒸發(fā)出大量水蒸汽，由下向上逐板汽提出溶液中的CO2，氣體經(jīng)過(guò)CO2汽提塔冷凝器(110C)，再經(jīng)CO2汽提塔回流液槽(103F)分離出液體后，CO2氣體送尿素裝置。從CO2汽提塔底部出來(lái)的熱貧液先經(jīng)溶液換熱器(109CA)與富液換熱降溫后進(jìn)貧液泵，經(jīng)貧液泵(107JA/JB/JC)升壓后的貧液再經(jīng)溶液換熱器(109CB)降溫，并經(jīng)貧液冷卻器(108C)進(jìn)一步冷卻至40℃左右進(jìn)CO2吸收塔上塔。從CO2汽提塔回流液槽底部出來(lái)的冷凝液，先經(jīng)回流液泵(108J)升壓，一部分去冷凝液處理裝置，另一部分去CO2吸收塔頂部洗滌凈化氣中夾帶出的溶液，洗滌后的冷凝液回CO2汽提塔頂部進(jìn)入系統(tǒng)。仿真實(shí)習(xí)報(bào)告書(shū)圖2 脫碳系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)圖2．2．2 甲烷化碳氧化物（CO、CO2）是合成觸媒的毒物，在工業(yè)生產(chǎn)中要求入合成工序的氫氮?dú)庵械腃O、CO2含量小于10PPm。在催化劑作用下將CO、CO2加氫反應(yīng)生成對(duì)合成觸媒無(wú)害甲烷。在鎳觸媒存在的條件下，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)： CO + 3H2 ＝ CH4 + H2O + + 4H2 ＝ CH4 + 2H2O + ，溫升很大，每反應(yīng)1％CO，溫升72℃左右；每反應(yīng)1％CO2，溫升60℃左右。因此，要嚴(yán)格控制低變出口CO含量及脫碳出口CO2含量再規(guī)定指標(biāo)范圍內(nèi)，嚴(yán)防甲烷化觸媒超溫。甲烷化裝置的原料氣來(lái)自脫碳裝置，該原料氣（44℃、）先后經(jīng)合成氣一脫碳?xì)鈸Q熱器(136C)℃、高變氣—脫碳?xì)鈸Q熱器(104C)加熱到316℃，進(jìn)入甲烷化爐(106D)，爐內(nèi)裝有18mJ105型鎳催化劑，氣體自上部進(jìn)入106D，氣體中的CO和CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O。甲烷化爐(106D)仿真實(shí)習(xí)報(bào)告書(shū) 的出口溫度為363℃，依次經(jīng)鍋爐給水預(yù)熱器(114C)，甲烷化氣脫鹽水預(yù)熱器(134C)和水冷器(115C)，溫度降至40℃，甲烷化后的氣體中CO和CO2含量降至10ppm以下，進(jìn)入104F進(jìn)行氣液分離。2．2．3 冷凝液回收系統(tǒng)自低變104D來(lái)的工藝氣（260℃）經(jīng)102F底部冷凝液萃冷后，再經(jīng)105C，106C換熱至60℃，進(jìn)入102F，其中工藝氣中所帶的水分沉積下來(lái)，脫水后的工藝氣進(jìn)入CO2吸收塔101E脫除CO2。102F的水一部分進(jìn)入103F，一部分經(jīng)換熱器C66401換熱后進(jìn)入E66401，由管網(wǎng)來(lái)的327℃的蒸汽進(jìn)入E66401的底部，塔頂產(chǎn)生的氣體進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)，底部液體經(jīng)C66401，C66402換熱后排出。2．3合成氨裝置合成工段氨的合成是整個(gè)合成氨流程中的核心部分。前工序制得的合格氮?dú)錃庠诟邷馗邏杭拌F催化劑作用下合成為氨。由于在反應(yīng)過(guò)程中只有少部分氮?dú)錃夂铣蔀榘?，因此反?yīng)后的氣體混合物分離氨后，經(jīng)加壓又送回合成塔，構(gòu)成合成回路。氨合成的化學(xué)反應(yīng)式如下：1/2 N2 + 3/2H2 ＝ NH3 + 熱量這是一個(gè)放熱和體積減少的可逆反應(yīng)。本裝置的合成塔采用了三段間接換熱式徑向合成塔，這樣合成塔觸媒層的溫度分布就更為合理，更加接近最佳溫度分布曲線，觸媒層的阻力降也更小。同時(shí)，在合成塔出口設(shè)置了合成廢鍋，利用合成氨余熱產(chǎn)生125105Pa（絕）的高壓蒸汽，能量回收更為充分。但是，由于轉(zhuǎn)化工序加入過(guò)量空氣，使合成系統(tǒng)氮過(guò)剩，加大了合成排放氣量。為此增加了氫回收裝置加以彌補(bǔ)，回收的氫返回合成系統(tǒng)。2．3．1 合成系統(tǒng)從甲烷化來(lái)的新鮮氣（40℃、H2/N2=3：1）先經(jīng)壓縮前分離罐(104F)，分離氣體中的水后，進(jìn)合成氣壓縮機(jī)(103J)低壓段，在壓縮機(jī)的低壓缸將新鮮氣體壓縮到合成所需要的最終壓力的二分之一左右，出低壓段的新鮮氣先經(jīng)熱交換仿真實(shí)習(xí)報(bào)告書(shū)器（106C，（現(xiàn)場(chǎng)圖中錯(cuò)標(biāo)為136C）與甲烷化進(jìn)料氣換熱）℃，再經(jīng)水冷器(116C)冷卻至38℃,最后經(jīng)氨冷器(129C)冷卻至7℃后與氫回收來(lái)的氫氣混合進(jìn)入中間分離罐(105F)，進(jìn)一步分離氣體中的水后，從中間分離罐出來(lái)的氫氮?dú)庠龠M(jìn)合成氣壓縮機(jī)高壓段。合成回路來(lái)的循環(huán)氣與經(jīng)高壓段壓縮后的氫氮?dú)饣旌线M(jìn)壓縮機(jī)循環(huán)段，從循環(huán)段出來(lái)的合成氣進(jìn)合成系統(tǒng)水冷器(124C)。高壓合成氣自水冷卻器124C出來(lái)后，分兩路繼續(xù)冷卻，第一路串聯(lián)通過(guò)原料氣和循環(huán)氣一級(jí)和二級(jí)氨冷器117C和118C的管側(cè)，冷卻介質(zhì)都是冷凍用液氨，另一路通過(guò)就地的MIC23節(jié)流后，在合成塔進(jìn)氣和循環(huán)氣換熱器120C的殼側(cè)冷卻，兩路會(huì)合后，又在新鮮氣和循環(huán)氣三級(jí)氨冷器119C中用三級(jí)液氨閃蒸槽112F來(lái)的冷凍用液氨進(jìn)行冷卻，℃。冷卻后的氣體經(jīng)過(guò)水平分布管進(jìn)入高壓氨分離器（106F），在前幾個(gè)氨冷器中冷凝下來(lái)的循環(huán)氣中的氨就在106F中分出，分離出來(lái)的產(chǎn)品液氨送往低壓氨分離器(107F)。從高壓氨分離器出來(lái)后，循環(huán)氣就進(jìn)入合成塔進(jìn)氣—新鮮循環(huán)氣換熱器120C的管側(cè)，從殼側(cè)的工藝氣體中取得熱量，然后又進(jìn)入合成塔進(jìn)氣出氣換熱器(121C)的管側(cè)，再由HCV11控制進(jìn)入合成塔(105D)，在121C管側(cè)的出口處分析氣體成分。SP35是一專(zhuān)門(mén)的雙向降爆板裝置，是用來(lái)保護(hù)121C的換熱器，防止換熱器的一側(cè)卸壓導(dǎo)致壓差過(guò)大而引起破壞。主線合成氣進(jìn)氣由HCV11控制，從冷激式合成塔105D的塔底進(jìn)入，自下而上地沿內(nèi)件與外筒之間的環(huán)隙上升，被預(yù)熱至合成塔頂部。再向下依次經(jīng)過(guò)各觸媒層進(jìn)行反應(yīng)；一路副線合成氣進(jìn)氣（冷激氣）經(jīng)由MIC13控制，直接到第一層觸媒的入口，用以控制該處的溫度（開(kāi)工時(shí)僅由這一路進(jìn)氣），另一路副線冷激氣可以分別用MIC1MIC15和MIC16進(jìn)行調(diào)節(jié)，分別控制第二、第三、第四層觸媒的入口溫度。氣體經(jīng)過(guò)最底下一層觸媒床后，又自下而上地把氣體導(dǎo)入中心內(nèi)部換熱器的管側(cè)，把熱量傳給進(jìn)來(lái)的氣體，再由105D的頂部出口引出。合成塔出口氣進(jìn)入合成塔鍋爐給水換熱器123C的管側(cè)，把熱量傳給鍋爐給水，接著又在121C的殼側(cè)與進(jìn)塔氣換熱而進(jìn)一步被冷卻，最后回到103J高壓缸循環(huán)段(最后一個(gè)葉輪)而完成了整個(gè)合成回路。合成塔出來(lái)的一部分氣體（吹出氣，又叫馳放氣），經(jīng)氨冷器125C至高壓仿真實(shí)習(xí)報(bào)告書(shū)吹出氣分離缸108F，經(jīng)MIC18調(diào)節(jié)并用FI63指示流量后，送往氫回收裝置或送往一段轉(zhuǎn)化爐燃料氣系統(tǒng)。從合成回路中排出一部分氣是為了控制循環(huán)氣中的甲烷和氬的濃度，甲烷和氬在系統(tǒng)中積累多了會(huì)使氨的合成率降低。吹出氣在進(jìn)入分離罐108F以前先在氨冷器125C中冷卻，由108F分出的液氨送低壓氨分離器107F回收。合成塔備有一臺(tái)開(kāi)工加熱爐(102B)，它是用于開(kāi)工時(shí)把合成塔引溫至反應(yīng)溫度，開(kāi)工加熱爐的原料氣流量由FI62指示，另外，它還設(shè)有一低流量報(bào)警器FAL85與FI62配合使用，MIC17調(diào)節(jié)102B燃料氣量。2．3．2冷凍系統(tǒng)合成來(lái)的液氨進(jìn)入中間閃蒸槽(107F，即低壓氨分離器)，閃蒸出的不凝性氣體通過(guò)PICA8排出，作為燃料氣送一段爐燃燒。分離器107F裝有液面指示器LI12。液氨減壓后由液位調(diào)節(jié)器LICA12調(diào)節(jié)進(jìn)入三級(jí)閃蒸罐(112F)，進(jìn)一步閃蒸，閃蒸后作為冷凍用的液氨進(jìn)入系統(tǒng)中。冷凍的一、二、三級(jí)閃蒸罐操作壓力分別為：(G)、(G)、(G)。三臺(tái)閃蒸罐與合成系統(tǒng)中的第一、第二、第三氨冷器相對(duì)應(yīng)，它們是按熱虹吸原理進(jìn)行冷凍蒸發(fā)循環(huán)操作的。液氨由各閃蒸罐流入對(duì)應(yīng)的氨冷器，吸熱后的液氨蒸發(fā)形成的氣液混合物又回到各閃蒸罐進(jìn)行氣液分離，氣氨分別進(jìn)氨壓縮機(jī)(105J)各段氣缸，液氨分別進(jìn)各氨冷器。由液氨接收槽(109F)來(lái)的液氨逐級(jí)減壓后補(bǔ)入到各閃蒸罐。一級(jí)閃蒸罐(110F)出來(lái)的液氨除送第一氨冷器(117C)外，另一部分作為合成氣壓縮機(jī)(103J)一段出口的氨冷器(129C)和液氨接收槽(109F)的氨冷器(126C)的冷源（126C冷卻管道圖中省略）。氨冷器(129C)和(126C)蒸發(fā)的氣氨進(jìn)入二級(jí)閃蒸罐(111F)，110F多余的液氨也送往111F。111F的液氨除送第二氨冷器(118C)和弛放氣氨冷器(125C)作為冷凍劑外，其余部分送往三級(jí)閃蒸罐(112F)。112F的液氨除送119C作為冷凍劑外，還可以由冷氨產(chǎn)品泵(109J)作為冷氨產(chǎn)品送液氨貯槽貯存。由三級(jí)閃蒸罐(112F)出來(lái)的氣氨進(jìn)入氨壓縮機(jī)(105J)一段壓縮，一段出口與二級(jí)閃蒸罐111F來(lái)的氣氨匯合進(jìn)入二段壓縮，二段出口氣氨先經(jīng)壓縮機(jī)中間冷卻器(128C)冷卻后，與一級(jí)閃蒸罐110F來(lái)的氣氨匯合進(jìn)入三段壓縮，三段出口仿真實(shí)習(xí)報(bào)告書(shū) 的氣氨經(jīng)氨冷凝器(127CA、CB)，冷凝的液氨進(jìn)入接收槽(109F)。109F中的閃蒸氣去閃蒸罐氨冷器(126C)，冷凝分離出來(lái)的液氨流回109F，不凝氣作燃料氣送一段爐燃燒。109F中的液氨一部分減壓后送至一級(jí)閃蒸罐(110F)，另一部分作為熱氨產(chǎn)品經(jīng)熱氨產(chǎn)品泵(13P1,2)送往尿素裝置。圖3 合成氨工段現(xiàn)場(chǎng)圖圖4 合成氨塔DCS圖仿真實(shí)習(xí)報(bào)告書(shū)圖5 冷凍工段現(xiàn)場(chǎng)圖三．畫(huà)出合成氨合成工段的工藝儀表流程圖（PID圖）見(jiàn)末頁(yè)附上的CAD圖四．合成氨合成工段自動(dòng)控制的要點(diǎn)該工段包括合成氨工段和冷凍工段。合成氨工段：首先根據(jù)工藝流程，把管道連接好。步驟中的可操作步驟，先按照合理的順序，一一完成。其次要注意控制點(diǎn)的調(diào)節(jié)。在溫度上升的時(shí)候，把一段溫度、二段溫度、三段溫度按照步驟要求，調(diào)整好溫差。并且達(dá)到一定溫度時(shí)滅火，調(diào)整冷氣閥和相關(guān)閥門(mén)，讓一段溫度、二段溫度、三段溫度同步上升，一起達(dá)到工藝要求溫度，并且根據(jù)上下偏差調(diào)整好溫差變化。冷凍工段：首先根據(jù)工藝流程和可操作步驟，把管道和閥門(mén)調(diào)節(jié)好。這里主要的問(wèn)題是調(diào)整液位，不能過(guò)低，也不能過(guò)高。高的時(shí)候，要能夠及時(shí)有效的排液。低的時(shí)候，一方面要補(bǔ)充液體，另一方面要及時(shí)減少排液量。最后，還要注意，好的液位既要在安全范圍內(nèi)，而且要穩(wěn)定。仿真實(shí)習(xí)報(bào)告書(shū)五．選做5題實(shí)習(xí)思考題1．為什么天然氣要預(yù)先脫硫才能進(jìn)行轉(zhuǎn)化？硫?qū)铣砂眮?lái)講是有害物質(zhì)，預(yù)先脫硫是想降低后工段脫硫的負(fù)荷，降低硫化物的危害。①硫化物腐蝕管道、單質(zhì)硫和部分硫化物堵塞管道。②硫含量超標(biāo)會(huì)使觸媒（合成、變換）中毒