【文章內(nèi)容簡介】 。前工序制得的合格氮氫氣在高溫高壓及鐵催化劑作用下合成為氨。由于在反應(yīng)過程中只有少部分氮氫氣合成為氨，因此反應(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。氨合成的化學反應(yīng)式如下：1/2 N2 + 3/2H2 ＝ NH3 + 熱量這是一個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，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)化工序加入過量空氣，使合成系統(tǒng)氮過剩，加大了合成排放氣量。為此增加了氫回收裝置加以彌補，回收的氫返回合成系統(tǒng)。合成系統(tǒng)從甲烷化來的新鮮氣（40℃、H2/N2=3：1）先經(jīng)壓縮前分離罐(104F)，分離氣體中的水后，進合成氣壓縮機(103J)低壓段，在壓縮機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)熱交換器（106C，（現(xiàn)場圖中錯標為136C）與甲烷化進料氣換熱）℃，再經(jīng)水冷器(116C)冷卻至38℃,最后經(jīng)氨冷器(129C)冷卻至7℃后與氫回收來的氫氣混合進入中間分離罐(105F)，進一步分離氣體中的水后，從中間分離罐出來的氫氮氣再進合成氣壓縮機高壓段。合成回路來的循環(huán)氣與經(jīng)高壓段壓縮后的氫氮氣混合進壓縮機循環(huán)段，從循環(huán)段出來的合成氣進合成系統(tǒng)水冷器(124C)。高壓合成氣自水冷卻器124C出來后，分兩路繼續(xù)冷卻，第一路串聯(lián)通過原料氣和循環(huán)氣一級和二級氨冷器117C和118C的管側(cè)，冷卻介質(zhì)都是冷凍用液氨，另一路通過就地的MIC23節(jié)流后，在合成塔進氣和循環(huán)氣換熱器120C的殼側(cè)冷卻，兩路會合后，又在新鮮氣和循環(huán)氣三級氨冷器119C中用三級液氨閃蒸槽112F來的冷凍用液氨進行冷卻，℃。冷卻后的氣體經(jīng)過水平分布管進入高壓氨分離器（106F），在前幾個氨冷器中冷凝下來的循環(huán)氣中的氨就在106F中分出，分離出來的產(chǎn)品液氨送往低壓氨分離器(107F)。從高壓氨分離器出來后，循環(huán)氣就進入合成塔進氣—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，然后又進入合成塔進氣出氣換熱器(121C)的管側(cè)，再由HCV11控制進入合成塔(105D)，在121C管側(cè)的出口處分析氣體成分。SP35是一專門的雙向降爆板裝置，是用來保護121C的換熱器，防止換熱器的一側(cè)卸壓導致壓差過大而引起破壞。主線合成氣進氣由HCV11控制，從冷激式合成塔105D的塔底進入，自下而上地沿內(nèi)件與外筒之間的環(huán)隙上升，被預熱至合成塔頂部。再向下依次經(jīng)過各觸媒層進行反應(yīng)；一路副線合成氣進氣（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（開工時僅由這一路進氣），另一路副線冷激氣可以分別用MIC1MIC15和MIC16進行調(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)過最底下一層觸媒床后，又自下而上地把氣體導入中心內(nèi)部換熱器的管側(cè)，把熱量傳給進來的氣體，再由105D的頂部出口引出。合成塔出口氣進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)與進塔氣換熱而進一步被冷卻，最后回到103J高壓缸循環(huán)段(最后一個葉輪)而完成了整個合成回路。合成塔出來的一部分氣體（吹出氣，又叫馳放氣），經(jīng)氨冷器125C至高壓吹出氣分離缸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)中積累多了會使氨的合成率降低。吹出氣在進入分離罐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。合成塔備有一臺開工加熱爐(102B)，它是用于開工時把合成塔引溫至反應(yīng)溫度，開工加熱爐的原料氣流量由FI62指示，另外，它還設(shè)有一低流量報警器FAL85與FI62配合使用，MIC17調(diào)節(jié)102B燃料氣量。冷凍系統(tǒng)合成來的液氨進入中間閃蒸槽(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)進入三級閃蒸罐(112F)，進一步閃蒸，閃蒸后作為冷凍用的液氨進入系統(tǒng)中。冷凍的一、二、三級閃蒸罐操作壓力分別為：(G)、(G)、(G)。三臺閃蒸罐與合成系統(tǒng)中的第一、第二、第三氨冷器相對應(yīng)，它們是按熱虹吸原理進行冷凍蒸發(fā)循環(huán)操作的。液氨由各閃蒸罐流入對應(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行氣液分離，氣氨分別進氨壓縮機(105J)各段氣缸，液氨分別進各氨冷器。由液氨接收槽(109F)來的液氨逐級減壓后補入到各閃蒸罐。一級閃蒸罐(110F)出來的液氨除送第一氨冷器(117C)外，另一部分作為合成氣壓縮機(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)的氣氨進入二級閃蒸罐(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。由三級閃蒸罐(112F)出來的氣氨進入氨壓縮機(105J)一段壓縮，一段出口與二級閃蒸罐111F來的氣氨匯合進入二段壓縮，二段出口氣氨先經(jīng)壓縮機中間冷卻器(128C)冷卻后，與一級閃蒸罐110F來的氣氨匯合進入三段壓縮，三段出口的氣氨經(jīng)氨冷凝器(127CA、CB)，冷凝的液氨進入接收槽(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。三、合成氨模型主要設(shè)備平面布置圖見附圖四、合成工段流程圖見附圖五、實習思考題1．為什么天然氣要預先脫硫才能進行轉(zhuǎn)化？天然氣中含有少量硫化物，這些硫化物可以使多種催化劑中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氫能腐蝕設(shè)備管道。因此，必須盡可能地除去原料氣中的各種硫化物－Mo加氫和氧化鋅脫硫有何特點？CoMo加氫轉(zhuǎn)化主要指在加入氫氣的條件下使原料氣中有機硫轉(zhuǎn)化為無機硫。加氫轉(zhuǎn)化不能達到直接脫硫的目的，但經(jīng)轉(zhuǎn)化后就大大的利于硫的脫除。在有機硫轉(zhuǎn)化的同時，也能使烯烴類加氫轉(zhuǎn)化為烷氫類從而可減少下一工序蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑析炭的可能性。氧化鋅是一種內(nèi)表面積頗大，硫容較高的接觸反應(yīng)型脫硫劑。除噻吩及其衍生物外，脫除硫化氫及各種有機硫化物的能力極高，可將（108－D）？供熱形式是什么？由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在高溫條件下有利于反應(yīng)平衡及反應(yīng)速度。在實際生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)化反應(yīng)分別是在一段爐和二段爐中完成。在一段爐中（101－B），烴類和水蒸氣的混合氣在反應(yīng)管內(nèi)鎳催化劑的作用下進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，管外有燃料氣燃燒供給反應(yīng)所需熱量，出一段爐轉(zhuǎn)化氣溫度控制在800℃左右。4．少量CO、CO2的脫除方法有哪些？各自特點？ a、銅氨液吸收法：可循環(huán)使用b、甲烷化法：可將原料氣中的碳氧化物總含量脫除到10ppm以下。由于甲烷化過程中消耗氫氣并生成無用的甲烷，因此，﹪的氣體精制。c、液氮洗滌法：用高純度氮在190℃左右將原料氣中所含的少量一氧化碳脫除的分離過程，由于甲烷和氬的沸點都比一氧化碳高，所以在脫除一氧化碳的同時，也可將這些組分除去5．在仿真裝置中，氨合成塔的反應(yīng)壓力如何控制？ 從甲烷化來的新鮮氣（40℃、H2/N2=3：1）先經(jīng)壓縮前分離罐(104F)，分離氣體中的水后，進合成氣壓縮機(103J)低壓段，在壓縮機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)熱交換器（106C，與甲烷化進料氣換熱）℃，再經(jīng)水冷器(116C)冷卻至38℃,最后經(jīng)氨冷器(129C)冷卻至7℃后與氫回收來的氫氣混合進入中間分離罐(105F)，進一步分離氣體中的水后，從中間分離罐出來的氫氮氣再進合成氣壓縮機高壓段。六、實習心得短短幾天的仿真實習實習很快的結(jié)束了，這幾天的學習讓我對自己的專業(yè)有了更深的認識。在這次實習之前，我一直都在懷疑自己平時在學校里學的那些知識的實用性，學習的時候也找不到重點，常常只是為了應(yīng)付考試而被動的去學。這次實習讓我意識到平時的學習是非常重要的，因為任何實際的操作都依賴于一套理論體系，只有熟悉了理論，才可能在實際問題中找到解決的辦法。在老師的指導下我們學習了仿真軟件中的“合成氨”的仿真操作?？梢哉f我們在這 幾 天的 實習中學到了很多在平時課堂沒學到的知識,受益匪淺。這次實習仿真軟件的操作，使我們 不僅進一步熟悉了“合成氨”三個工段的工藝流程，更讓我們了解到在工廠的實際操作上是怎 么操作的，使我們了解到計算機系統(tǒng)在實際的生產(chǎn)操作中起到的重要作用。這是一種步驟，更是一種結(jié)合。這不僅是學校給我們的一個課程，而且還是我 們對以后在工廠 “中控室”的一種初步了解,讓我們受益匪淺!通過使用仿真軟件以及觀看化工廠模型并對其進行畫圖分析，更進一步加深了我們對氨合成等項目的印象和認識，將我們之前的理論盡最大可能的于實際結(jié)合起來，加深我們對氨合成的認知。更為重要的是，是仿真軟件帶來的觀念的改變，不是一定要去生產(chǎn)車間去實物面前才能學習了解相關(guān)的工藝流程。學校組織的這斷時間的認知實習，對我們有著重大的作用和深遠的影響，希望在之后的學校生活中能有更多的機會參與。浦安全0906 孫健學號P19050906182011年11月2日第三篇：南京工業(yè)大學 城市建設(shè)與安全工程學院仿 真 實習報 告 書AAAAAA 1000000000 安全工程系化學化工實驗教學中心2012年11月一、實習目的本次氨合成仿真實習是實習計劃的組成部分，通過實習使學生了解化工生產(chǎn)一般特點、規(guī)律和工藝參數(shù)的控制，獲得化工生產(chǎn)實踐知識，培養(yǎng)運用化工專業(yè)理論知識，分析和解決實際問題的能力，為適應(yīng)今后所從事的化工企業(yè)工作打下良好的實踐基礎(chǔ)。合成仿真實習是理論聯(lián)系實際，應(yīng)用和所學專業(yè)知識的一項重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)我們動手能力和學習能力的一個重要手段。仿真實習是以仿真的實習模式，在既保證學生安全又能完美提供實習機會的情況下，學校給予我們的一次專業(yè)實踐的機會。是我們在學習專業(yè)知識后進行實際運用的重要環(huán)節(jié)，它對培養(yǎng)我們的動手能力有很大的意義，同時也能使我們了解化工工藝的重點要素，仿真實習是我們走向工作崗位的必要前提。二、實習要求。要求了解并熟悉生產(chǎn)過程及控制，包括： 1）生產(chǎn)方法和原理，原料、催化劑及產(chǎn)品特性；2）生產(chǎn)工藝流程（流程中設(shè)備、主副管線，過程操作和控制）； 3）各工序工藝條件及控制：主要設(shè)備操作溫度、壓力和組成； 4）主要設(shè)備型式、結(jié)構(gòu)；5）主要設(shè)備及管線上的控制儀表及調(diào)節(jié)方法。三、實習內(nèi)容仿真實習的主要內(nèi)容是：以河南化肥廠為原型的大型合成氨全流程仿真模型和以寧夏化工廠為原型的合成氨大工段DCS控制系統(tǒng)仿真軟件。兩者均以天然氣為原料的合成氨工藝，通過仿真實習了解合成氨工藝原理與流程，掌握合成氨生產(chǎn)中的主要參數(shù)和DCS控制系統(tǒng)的操作。四、合成氨的工藝原理與流程(1)合成氨裝置轉(zhuǎn)化工段 轉(zhuǎn)化工段包括下列主要部分: 原料氣壓縮和脫硫→原料氣的一段蒸汽轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)化氣的二段轉(zhuǎn)化→CO變換。1 原料氣壓縮和脫硫原料天然氣進入壓縮機，經(jīng)四段壓縮至51105Pa，溫度加熱至390℃，進入鈷鉬加氫反應(yīng)器中反應(yīng)，將有機硫轉(zhuǎn)化為無機硫。天然氣中含有少量硫化物，這些硫化物可以使多種催化劑中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氫能腐蝕設(shè)備管道。因此，必須盡可能地除去原料氣中的各種硫化物。加氫轉(zhuǎn)化主要指在加入氫氣的條件下使原料氣中有機硫轉(zhuǎn)化為無機硫。加氫轉(zhuǎn)化不能達到直接脫硫的目的，但經(jīng)轉(zhuǎn)化后就大大的利于硫的脫除。在有機硫轉(zhuǎn)化的同時，也能使烯烴類加氫轉(zhuǎn)化為烷氫類從而可減少下一工序蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑析炭的可能性。在采用鈷鉬催化劑的條件下，主要進行如下反應(yīng)： RSH+H2=RH+H2S RSR’+2H2=RH+R’H+H2S C4H4S+4H2=C4H10+H2S RC=CR’+H2=RCH2CH2R’氧化鋅是一種內(nèi)表面積頗大，硫容較高的接觸反應(yīng)型脫硫劑。除噻吩及其衍生物外，脫除硫化氫及各種有機硫化物的能力極高。氧化鋅脫硫反應(yīng)：ZnO+H2S=ZnS+H2O 原料天然氣在原料氣預熱器（141－C）中被低壓蒸汽預熱后，進入活性碳脫硫槽（101－DA、102－DA一用一備），進行初脫硫后，經(jīng)壓縮機（102－J）加壓。在一段爐對流段低溫段加熱到230℃左右與103J段來的氫混合后進入Co－Mo加氫和氧化鋅脫硫槽（108－D）終脫硫后，天然氣中的總硫≤。原料氣的一段蒸汽轉(zhuǎn)化，與水蒸汽混合后進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)：CH4 + H2O ＝ CO + 3H2CnH2n+2 + nH2O ＝ nCO +（2n+1）H2 由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在高溫條件下有利于反應(yīng)平衡及反應(yīng)速度。在實際生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)化反應(yīng)分別是一段爐和二段爐中完成。在一段爐中，烴類和水蒸氣的混合氣在反應(yīng)管內(nèi)鎳催化劑的作用下進行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，管外有燃料氣燃燒供給反應(yīng)所需熱量，出一段爐轉(zhuǎn)化氣溫度控制在800℃左右。脫硫后的原料氣與中壓蒸汽混和后，經(jīng)對流段高溫段加熱后，進入一段爐（101－B）的336根觸媒反應(yīng)管進行蒸汽轉(zhuǎn)化，管外由頂部的144個燒嘴提供反應(yīng)熱，經(jīng)一段轉(zhuǎn)化后，氣體中殘余甲烷在10％左右。轉(zhuǎn)化氣的二段轉(zhuǎn)化為了進一步轉(zhuǎn)化，需要更高的溫度。在二段爐中加入預熱后的空氣，利用H2和O2的燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生高熱，促使CH4進一步轉(zhuǎn)化。一段轉(zhuǎn)化氣進入二段爐（103－D），在二段爐中同時送入工藝空氣，工藝空氣來自空氣壓縮機（101－J）加入少量中壓蒸汽并經(jīng)對流段高