年產(chǎn)18萬(wàn)噸液氨合成工段工藝設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧資料
2024-11-16 17:15本頁(yè)面
【正文】 (2) 預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣和副產(chǎn)蒸汽。這種方法簡(jiǎn)單，但熱量回收不完全。目前 回收利用反應(yīng)熱的方法主要有以下幾種： (1) 預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣。這樣，提高了放空氣中惰性氣體含量，從而減少了氫氮?dú)鈸p失。也可采用冷凝法將放空氣中的甲烷分離出來(lái)，得到氫、氮?dú)猓缓髮⒓淄檗D(zhuǎn)化為氫，回收利用，從而降低原料氣的消耗。由此可見(jiàn) ，放空的位置應(yīng)該在氨已大部分分離之后，而又在新鮮氣加入之前。 (5)惰性氣體的排除 氨合成循環(huán)系統(tǒng)的情性氣體通過(guò)以下三個(gè)途徑帶出： (1)一小部分從系統(tǒng)中漏損； (2)一小部分溶解在液氨中被帶走； (3)大部分采用放空的辦法，即間斷或連續(xù)地從系統(tǒng)中排放。為補(bǔ)償這一損失，流程中必須設(shè)置循環(huán)壓縮機(jī)。分離氨后剩余的氫氮?dú)?，除為降低情性氣體含量而少量放空以外，與新鮮原料氣混合后，重新返回合成塔，再進(jìn)行氨的合成，從而構(gòu) 成了循環(huán)法生產(chǎn)流程。當(dāng)液氨在貯槽內(nèi)減壓后，溶解的氣體大部分釋放出來(lái)，通常稱為“貯罐氣”。在水冷器和氨冷器之后設(shè)置氨分離器，把冷凝下來(lái)的液氨從氣相中分離出來(lái)，經(jīng)減壓后送至液氮貯槽。 目前工業(yè)上主要采用冷凝法分離循環(huán)氣中的氨。 (3)氨的分離 9 進(jìn)入氨合成塔催化層的氫氮混合氣，只有少部分起反應(yīng)生成氨，合成塔出口氣體氨含量一般為 10～ 20％，因此需要將氨分離出來(lái)。在正常操作的情況下，加熱氣體的熱源主要是利用氨合成時(shí)放出的反應(yīng)熱，即在換熱器中反應(yīng)前的氫氮混合氣被反應(yīng)后的高溫氣體預(yù)熱到反應(yīng)溫度。若采用離心式壓縮機(jī)或采用無(wú)油潤(rùn)滑的往復(fù)式壓縮機(jī)，氣體中不含油水，可以取消濾油設(shè)備，簡(jiǎn)化了流程。氣體中所含的油不僅會(huì)使氨合成催化劑中毒、而且附著在熱交換器壁上，降低傳熱效率，因此必須清除干凈。 (1)氣體的壓縮和除油 為了將新鮮原料氣和循環(huán)氣壓縮到氨合成所要求的操作壓力，就需要在流程中設(shè)置壓縮機(jī)。在生產(chǎn)過(guò)程中有一系列化學(xué)反應(yīng)、傳熱、燃燒、分離等過(guò)程 ,溫度、壓力、濃度等因素都影響反應(yīng)的進(jìn)行 ,這些因素又受到設(shè)備質(zhì)量、水質(zhì)、煤質(zhì)、季節(jié)、氣 候、操作水平、調(diào)度與管理的影響 ,這樣就形成了合成氨生產(chǎn)工藝過(guò)程、設(shè)備結(jié)構(gòu)、操作管理與生產(chǎn)技術(shù)的復(fù)雜性 生產(chǎn)流程及生產(chǎn)方法的確定 合成氨的基本工藝步驟 實(shí)現(xiàn)氨合成的循環(huán)，必須包括如下幾個(gè)步驟 [4]：氮?dú)湓蠚獾膲嚎s并補(bǔ)入循環(huán)系統(tǒng)；循環(huán)氣的預(yù)熱與氨的合成；氨的分離；熱能的回收利用；對(duì)未反應(yīng)氣體補(bǔ)充壓力并循環(huán)使用，排放部分循環(huán)氣以維持循環(huán)氣中惰性氣體的平衡等。但是，只要我們能充分認(rèn)識(shí)這一客觀規(guī)律并掌握這一客觀規(guī)律就能做到安全生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)。 在整個(gè)合成氨生產(chǎn)過(guò)程中，合成氨生產(chǎn)比較復(fù)雜，始終存在著高溫、高壓、易燃 、易爆、易中毒等危險(xiǎn)因素，各種控制條件比較嚴(yán)格，稍有疏忽就可能發(fā)生事故。未合成為氨的氫氮混合氣體繼續(xù)在合成系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)使用。然后將所得的氣氨， 從氫氮混合氣中經(jīng)冷卻冷凝成為液態(tài)氨分離出來(lái)。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)上此法已不采用了。但此法所用催化劑對(duì)毒物很敏感，易中毒，使用壽命短，因此對(duì)原料氣的精制純度要求嚴(yán)格。 (3)低壓法 操作壓力 10MPa 左右，溫度 400～ 450℃。但功耗決不但取決于壓力一項(xiàng)，還要看其它工藝指標(biāo)和流程的布置情況。因?yàn)楹铣蓧毫Φ拇_定，不外乎從設(shè)備投資和壓縮功耗這兩方面來(lái)考慮。目前工業(yè)上很少采用此法生產(chǎn)。但因?yàn)楹铣尚矢?，放出的熱量多，催化?溫度高，易過(guò)熱而失去活性，所以催化劑的使用壽命較短。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是氨合成效率高，混合氣中的氨易被分離。工業(yè)上合成氨的各種工藝流程一般以壓力的高低來(lái)分類[3]。 簡(jiǎn)述產(chǎn)品的幾種生產(chǎn)方法及特點(diǎn) 合成氨生產(chǎn)方法 氨的合成是合成氨生產(chǎn)的最后一道工序，其任務(wù)是將經(jīng)過(guò)精制的氫氮混合氣在催化劑的作用下多快好省地合成為氨。以烴類為原料的蒸汽轉(zhuǎn)化法制取原料氣，鎳催化劑對(duì)硫含量限制十分嚴(yán)格，要求烴原料中總硫含量為 (重量 )以下。雖然原料氣中硫化物含量不高，但對(duì)合成氨生產(chǎn)危害卻很大。操作壓力 300atm 時(shí)，一般進(jìn)塔氨含量控制在～ ％； 150atm 時(shí)，為 ～ ％。對(duì)于冷凍法分離氨，初始氨含量與冷凝溫度和系統(tǒng)壓力有關(guān)。 當(dāng)其它條件一定時(shí)，進(jìn)塔氣體中氨含量越高，氨凈值越小，生產(chǎn)能力越低。因此，循環(huán)氣中惰性氣體含量應(yīng)根據(jù)新鮮氣惰性氣體含量、操作壓力、催化劑活性等條件而定。但是，維持過(guò)低的惰氣含量又需大量排放循環(huán)氣導(dǎo)致原料氣消耗量增加。 惰性氣體 (CH Ar)來(lái)源于新鮮原料氣，它們不參與 反應(yīng)因而在系統(tǒng)中積累。當(dāng)氫氫比為 3 時(shí)，對(duì)于氨合成反應(yīng)，可得最大平衡氨含量，但從動(dòng)力學(xué)角度分析，最適宜氫氨比隨氨含量的不同而變化。現(xiàn)在工業(yè)上普遍采用以焦炭、煤、天然氣、重油等原料與水蒸汽作用的氣化方法。 氫氣來(lái)源于水或含有烴類的各種燃料，它取決于用什么方法制取。 5 第一章 生產(chǎn)流程及生產(chǎn)方法 設(shè)計(jì)任務(wù) 年產(chǎn) 18 萬(wàn)噸合成氨合成工段設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)產(chǎn)品所需的主要原料來(lái)源、規(guī)格 主要原料來(lái)源 生產(chǎn)合成氨，首先必須制備氫、氮原料氣。 提高生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性 ,延長(zhǎng)運(yùn)行周期是未來(lái)合 成氨裝置“改善經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力”的必要保證。 開(kāi)發(fā)低壓、高活性合成催化劑 , 實(shí)現(xiàn)“等壓合成”。以 Uhde公司的“雙壓法氨合成工藝 ”和 Kellogg 公司的“基于釕基催化劑 KAAP 工藝” ,將會(huì)在氨合成工藝的大型化方面發(fā)揮重要的作用。根據(jù)合成氨技術(shù)發(fā)展的情況分析 , 未來(lái)合成氨的基本生產(chǎn)原理將不會(huì)出現(xiàn)原則性的改變 , 其技術(shù)發(fā)展將會(huì)繼續(xù)緊密圍繞“降低生產(chǎn)成本、提高運(yùn)行周期 , 改善經(jīng)濟(jì)性”的基本目標(biāo) , 進(jìn)一步集中在“大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行”等方面進(jìn)行技術(shù)的研究開(kāi)發(fā) [1]。氨主要用于農(nóng)業(yè) ,合成氨是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各種銨鹽肥料，這部分約占
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