【正文】 液 富液槽 富液泵 噴射氧化再生槽 ? 貧液 貧液槽 貧液泵 脫硫塔（塔頂） ? 硫泡沫 硫泡沫槽 硫泡沫泵 熔硫釜 硫磺 ? （二）氧化鐵干法脫硫 目的 用廉價的氧化鐵粗脫硫劑，進(jìn)一步脫除“ ADA+PDS濕法脫硫”后焦?fàn)t氣中 H2S，從而降低干法脫硫工序中精脫硫劑的用量。 ：氧化鐵 由于常溫型氧化鐵脫硫是水合氧化鐵，其主要成分是 α或 r型 Fe2O3. H2O，脫硫反應(yīng)如下： 2FeOOH+3H2S Fe2S3. H2O+3 H2O 氧化鐵脫硫槽設(shè)置二臺，可并（聯(lián)）可串（聯(lián)），生產(chǎn)時可在線更換脫硫劑，提高脫硫劑的有效硫容。 ? （ 2）硫化介質(zhì)可用 H2S、 CS2等進(jìn)行硫化。 第四節(jié) 轉(zhuǎn)化 ? 一、目的 在高溫條件下，焦?fàn)t氣中輕質(zhì)烴類與氧氣進(jìn)行不完全氧化反應(yīng)，得到生產(chǎn)合成氨所需的氫氣。但是，工業(yè)上適當(dāng)提高轉(zhuǎn)化壓力，主要原因有三個：①加壓可以節(jié)省壓縮功耗；②在一定程度內(nèi)加壓可以減少設(shè)備投資；③加壓有利于生產(chǎn)余熱的利用。 ? （ 2）溫度 從轉(zhuǎn)化反應(yīng)來說，提高溫度對反應(yīng)平衡和反應(yīng)速度都有好處。（ H2O/∑C是轉(zhuǎn)化時加入的蒸汽分子數(shù)與原料烴的碳原子總數(shù)之比。 ? （ 4）轉(zhuǎn)化爐加入的氧氣量 氧氣量要與進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐的焦?fàn)t氣量相適應(yīng)，兩者在轉(zhuǎn)化爐燒嘴的頂部混合，在爐膛頂部發(fā)生燃燒放熱反應(yīng)，提供轉(zhuǎn)化反應(yīng)所需要的熱量。 ? 三、轉(zhuǎn)化催化劑 ●甲烷的蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)即使在 1000℃ 以上進(jìn)行，其反應(yīng)速度也很緩慢，因此必須用催化劑來提高轉(zhuǎn)化反應(yīng)速度。 ●兩個牌號轉(zhuǎn)化催化劑的活性組份都是 NiO。 還原用氣體通常用氫氣。兩個輻射室內(nèi)各設(shè)一組加熱盤管 E1和 E2，對流室內(nèi)設(shè)四組加熱盤管。 對流室頂部設(shè)置燒嘴兩個。 （ 4）加熱爐的煙氣用引風(fēng)機(jī)抽出。 轉(zhuǎn)化爐 ? 說明 : （ 1）轉(zhuǎn)化爐為一立式圓筒，殼體材質(zhì)時碳鋼。 （ 2）轉(zhuǎn)化爐頂部燒嘴，從側(cè)壁進(jìn)去爐內(nèi)的焦?fàn)t氣與從頂部進(jìn)入爐內(nèi)的氧氣混合，在爐膛頂部燃燒。 ? 3．轉(zhuǎn)化廢鍋 （ 1）轉(zhuǎn)化廢鍋不同于一般專用鍋爐，它雖然是一臺將水加熱變成蒸汽的設(shè)備，但它實際上是一臺高強(qiáng)度的換熱器。兩者換熱，產(chǎn)生 （ G）， 250℃ 的中壓蒸汽。 第五節(jié) 變換 ? 一、概述 目的：在催化劑存在下， CO與 H2O↑作用生成 CO2和 H2，這樣既增加了制氨所需的H2 ，又除去合成氨催化劑的毒物 CO。 222 COHOHCO ??? ? 反應(yīng)的化學(xué)平衡 ? 在一定條件下，變換反應(yīng)的正、逆反應(yīng)速度相等時，反應(yīng)即達(dá)到平衡狀態(tài)。操作溫度必須控制在所用催化劑的活性范圍內(nèi)。蒸汽量 ↗ ，有利于反應(yīng)正方向，有利于多生成 H2。 ? CO2影響：在變換過程中，如能將 CO2除去，有利于反應(yīng)正方向，多產(chǎn) H2 。 ? （ 1）組成：三氧化二鐵（ Fe2O3），助催化劑三氧化二鉻（ Cr2O3），一般含三氧化二鐵（ Fe2O3 ） 78177。 2% ? （ 2）還原與氧化 ? 中變催化劑的活性主份是 Fe3O4 ,所以使用前必須活化，可用 CO和 H2 將 Fe2O3還原為Fe3O4 ? 還原反應(yīng)： ? 中變催化劑的使用壽命一般為 2～ 3年，失效后從中變爐卸出前，需將催化劑鈍化 (即氧化 ) ? 氧化反應(yīng)： 24332 23 COOFeCOOFe ??? OHOFeHOFe 243232 23 ???32243 64 OFeOOFe ?? ? 低溫變換催化劑 ? 本裝置用型號 B2051銅鋅系低變催化劑 ? （ 1）組成：氧化銅（ CuO）（ 28～ 29%），助催化劑氧化鋅（ ZnO）（ 47～ 51%），三氧化二鋁（ Al2O3）（ 9～ 10%）。 第六節(jié) 脫碳 （ MDEA） ? 一、脫碳工序的目的 ? 進(jìn)一步凈化變換過來的合成氨原料氣，要求脫碳后殘余 CO2 ≤% ，并送往下一道甲烷化工序； ? 回收純凈 CO2（ CO2 ≥%）氣體，滿足尿素生產(chǎn)需要。 優(yōu)點：因物理吸收法基本服從于亨利定律，即溶解度與氣體分壓成正比，因此理論上說物理吸收能力是無限的，尤其高壓、低溫更能發(fā)揮物理吸收法的優(yōu)點。 常用的物理吸收法有水洗法、低溫甲醇法、碳酸丙烯酯法等。 ? 缺點： CO2與化學(xué)吸收劑產(chǎn)生反應(yīng)，需消耗一定量吸收劑。 ? 物理化學(xué)吸收法 ? 這一脫碳方法是既有物理吸收又有化學(xué)吸收。 ? 三、 MDEA法簡介 ? MDEA法（又稱甲基二乙醇胺法），是德國巴斯夫公司（ BASF） 80年代開發(fā)的一種低能耗脫除CO2工藝。 ? MDEA的化學(xué)名： N－甲基二乙醇胺 ? MDEA分子式與分子結(jié)構(gòu)式 ? 分子式： ? 分子結(jié)構(gòu)式 : ? MDEA主要物理性質(zhì) ? 無色或微黃色油狀液體，能與水、醇互溶，微溶于醚。 2135 NOHC OHCHCHOHCHCHNCH22223 ???? 分子量 密度 g/cm3 (20℃ ) 凝固點 ℃ 沸點 ℃ （ 102KPa） 閃點 ℃ 黏度 蒸汽壓 Pa(20℃ ) 汽化熱 KJ/mol 21 246 101103 ＜ 1 ? 四、 MDEA法脫除 CO2的工藝原理 ? 脫碳工藝是有兩個過程，一是溶液吸收CO2以凈化變換氣；二是將吸收了 CO2的溶液（稱為富液）中的 CO2解析出來，恢復(fù)吸收前 MDEA溶液的組成，達(dá)到循環(huán)使用的目的。兩個過程都是傳質(zhì)過程，服從傳質(zhì)規(guī)律，只是進(jìn)行的方向不同。 ? MDEA與 CO2的化學(xué)反應(yīng) ? CO2+H2O OH++HCO3 ? H++R2CH3NH+ R2CH3NH+ （碳酸氫鹽） 與 的化學(xué)反應(yīng) N R2CH3NH++CO2 +H2O R2CH3NH+.HCO3 ? 說明： 為了提高 MDEA吸收 CO2速率，需要添加活化劑； 吸收反應(yīng)生成的碳酸氫鹽易進(jìn)行加熱再生； MDEA不僅加壓時對 CO2溶解度大，而且減壓閃蒸時解析出的 CO2完全。 ? 五、 MDEA溶液組份 ? 有效組份： N－甲基二乙醇胺，其濃度≤50% 。 ? 有效組份濃度過大，則使溶液粘度 ↗ ，不利 CO2吸收。 ? （ 2）濃度：～ 3% ? 緩蝕劑 ? 作用：減輕對設(shè)備、管道腐蝕，減少溶液起泡。 ? 六、 MDEA法脫碳工藝流程（見工藝流程圖） ? A貧液 ： ? B半貧液 ： 貧液 A 吸收塔貧液冷水卻器脫碳溶液換熱器來自再生塔中段底部 ℃℃℃ ?? ???? ???? ?? 5585120 再生塔（中段）脫碳溶液換熱器進(jìn)溶液泵吸收塔中部進(jìn)半貧液泵來自再生塔上段底部℃℃，?? ??????????? ???110 2Mp %20%80 ? 富液： 氣體： 再生塔上段再生塔下段來自吸收塔底部 ℃， ????? ?? 閃蒸氣去焦?fàn)t氣壓縮機(jī)三段 ???? ???? ???? ???????? ??? h/40575 N p %CO 3變換氣分離器脫鹽水預(yù)熱器再沸器低變氣 ℃℃℃， 凈化氣去甲烷化凈化氣分離器吸收塔 ℃，℃， ?????? ????????? ?? ? %2 32CO ? 七、主要設(shè)備 ? 吸收塔 ? 說明： ? （ 1）、塔高 30m以上。 ? （ 3）、貧液和半貧液進(jìn)塔處裝有分布管和分布盤組成的液體分布器，其目的是要求溶液在塔內(nèi)分布盡可能均勻。下段壓力 (G),起閃蒸罐作用，來自吸收塔的富液首先進(jìn)入下段，在此，富液中大部分溶解的氫氮氣被閃蒸出來，閃蒸氣返回焦?fàn)t氣壓縮機(jī)入口。從上段頂部出來的 CO2氣體經(jīng)洗滌冷卻后送往尿素。再生過的貧液經(jīng)冷卻和貧液泵加壓后送至吸收塔頂部作為吸收液。 ? （ 5）、再生塔為低壓（下段）和常壓（上、中段）設(shè)備，塔壁較薄，嚴(yán)禁超壓或塔內(nèi)形成負(fù)壓。送往合成工序。 ? 缺點：甲烷化要消耗一定 H2，生成 CH4，從而增加合成馳放氣量，也就增加了氫、氮損失。 ? 二、甲烷化基本原理 ? 化學(xué)反應(yīng)式 m olKcalOHCHHCO / 242 ??? ?? m olKcalOHCHHCO / 2422 ??? ?? m olKcalOHOH /222 ??? ? 上述二個反應(yīng)都是強(qiáng)放熱反應(yīng)，并且是可逆、體積減少反應(yīng)。 ? 經(jīng)驗數(shù)據(jù)：在絕熱情況下 ? 原料氣中，每 %的 CO轉(zhuǎn)化為 CH4時，原 料氣的溫度將升高 ℃ 。 ? 每 %的 O2與 H2作用時，會造成 ℃ 的溫升。 KJCCOCO 2 ??? KJ4131COHHCO 22 .???? ? 三、甲烷化催化劑 ? 本裝置用 J103型甲烷化催化劑 ? 組成：活性成分是氧化鎳，載體為氧化鋁，促進(jìn)劑為氧化鎂。 ? 催化劑的還原與氧化 ? （ 1）還原：甲烷化催化劑使用前必須將氧化鎳還原成金屬鎳，才具有催化活性。因此，在催化劑降溫至 180℃ 時，要停止使用含 CO的工藝氣，而改用 H2或 N2 。其反應(yīng)如下： ? 注意點：甲烷化催化劑 如長期停車或更換催化劑時，通入含有少量氧氣的水蒸氣，使催化劑緩慢氧化，并在表面形成一層氧化鎳保護(hù)膜，即“鈍化”，經(jīng)“鈍化”后的甲烷化催化劑才能與空氣接觸。 第八節(jié) 壓縮 ? 一、概述 ? 壓縮工序目的：原料氣的凈化和氨的合成都是在一定的壓力下進(jìn)行。 ? 壓縮機(jī)的分類 ? （ 1）往復(fù)式壓縮機(jī) ? 優(yōu)點： ? a) 壓力范圍廣 b) 效率較高 c) 對機(jī)體材料 沒有特殊要求 ? 缺點： ? a) 外形尺寸和重量較大 ? b) 氣流有脈沖性，易損零件較多 ? C) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，氣缸內(nèi)一般需注入潤滑油 ? （ 2）離心式壓縮機(jī) ? 優(yōu)點 ? a) 輸氣量大、尺寸小、重量輕、占地少、無需備機(jī)； ? b) 可用蒸汽透平代替電機(jī)，作為驅(qū)動機(jī)； ? c) 易損部件少，運(yùn)行平衡，運(yùn)行周期長； ? d) 供氣均勻，調(diào)節(jié)方便，易于自動化操作。 ? 二、離心壓縮機(jī)的性能曲線 ? 每臺離心式壓縮機(jī)是按一定的設(shè)計條件制造的，制造廠家通常都會通過實驗數(shù)據(jù)繪制每臺離心式壓縮機(jī)的性能曲線。 ? 性能曲線上存在一個最大流量和最小流量，這是離心式壓縮機(jī)的特點。 （ 2）由 PG曲線知， P↗ ，則 G↘ ，當(dāng)氣量減到一定量時，壓縮機(jī)會突然出現(xiàn)不穩(wěn)定工況，叫做喘振，這是允許操作的最小流量，通常，為適應(yīng)生產(chǎn)中波動情況，一臺離心式壓縮機(jī)的防喘振流量大于設(shè)計流量的 。 ? 每臺離心式壓縮機(jī)都有廠家提供的性能曲線，操作人員必須熟悉其應(yīng)用。 ? 三、離心式壓縮機(jī)的喘振及其防止 ? 喘振的定義：當(dāng)壓縮機(jī)的打氣量減少到一定程度時，機(jī)組會突然出現(xiàn)不穩(wěn)定的狀況，這種現(xiàn)象叫喘振。 ? （ 2）出現(xiàn)周期性的氣流吼叫聲，并且很響。 ? 造成喘振的唯一原因是氣體流量太小。 ? （ 3）熟悉和學(xué)會應(yīng)用離心式壓縮機(jī)的性能曲線。 ? 四、蒸汽汽輪機(jī) ? 定義：蒸汽汽輪機(jī)是用蒸汽作功的旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機(jī)，又稱為蒸汽透平。 ? （ 2）調(diào)速系統(tǒng)的組成 ? a) 感受單元（感受元件） ? b) 傳動單元（傳動放大元件） ? c)