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合成氨生产工艺

2021-11-30 08:39:10

来源:雷火app官网 作者:雷火亚洲电竞先驱

  合成氨生产工艺 合成氨生产原理: 氨是一种重要的化工原料,特别是生产化肥的原料,它是由氢和 氮合成。合成氨工业是氮肥工业的基础。为了生产氨,一般均以各种 燃料为原料。首先,制成含 H2 和 CO 等组分的煤气,然后,采用各种 净化方法,除去气体中的灰尘、H2S、有机硫化物、CO、CO2 等有害 杂质,以获得符合氨合成要求的洁净的 1:3 的氮氢混合气,最后, 氮氢混合气经过压缩至 15Mpa 以上,借助催化剂合成氨。 1、合成氨生产工艺介绍 造气实质上是碳与氧气和蒸汽的反应,主要过程为吹风和制气。 具体分为吹风、上吹、下吹、二次上吹和空气吹净五个阶段。原料煤 间歇送入固定层煤气发生炉内,先鼓入空气,提高炉温,然后加入水 蒸气与加氮空气进行制气。所制的半水煤气进入洗涤塔进行除尘降 温,最后送入半水煤气气柜。 造气工艺流程示意图 2、脱硫工段 煤中的硫在造气过程中大多以 H2S 的形式进入气相, 它不仅会腐 蚀工艺管道和设备,而且会使变换催化剂和合成催化剂中毒,因此脱 硫工段的主要目的就是利用 DDS 脱硫剂脱出气体中的硫。 气柜中的半 水煤气经过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫 塔,脱除硫化氢后经过二次除焦、清洗降温送往压缩机一段入口。 脱 硫液再生后循环使用。 脱硫工艺流程图 3、变换工段 变换工段的主要任务是将半水煤气中的 CO 在催化剂的作用下与 水蒸气发生放热反应,生成 CO2 和 H2。河南中科化工有限责任公司 采用的是中变串低变工艺流程。 经过两段压缩后的半水煤气进入饱和 塔升温增湿,并补充蒸汽后,经水分离器、预腐蚀器、热交换器升温 后进入中变炉回收热量并降温后,进入低变炉,反应后的工艺气体经 回收热量和冷却降温后作为变换气送往压缩机三段入口。 变换工艺流程图 4、变换气脱硫与脱碳 经变换后,气体中的有机硫转化为 H2S,需要进行二次脱硫,使 气体中的硫含量在 25mg/m3。脱碳的主要任务是将变换气中的 CO2 脱 除,对气体进行净化,河南中科化工有限责任公司采用变压吸附脱碳 工艺。来自变换工段压力约为 1.3MPa 左右的变换气,进入水分离器, 分离出来的水排到地沟。变换气进入吸附塔进行吸附,吸附后送往精 脱硫工段。 被吸附剂吸附的杂质和少量氢氮气在减压和抽真空的状态下, 将 从吸附塔下端释放出来,这部分气体称为解析气,解析气分两步减压 脱附,其中压力较高的部分在顺放阶段经管道进入气柜回收,低于常 压的解吸气经阻火器排入大气。 变换与脱硫工艺流程图 5、碳化工段 1 气体流程 来自变换工段的变换气,依次由塔底进入碳化主塔、碳化付塔, 变换气中的二氧化碳分别在主塔和付塔内与碳化液和浓氨水进行反 应而被吸收。 反应热由冷却水箱内的冷却水移走。 气体从付塔顶出来, 进入尾气洗涤塔下部回收段, 气体中的少量二氧化碳和微量的硫化氢 被无硫氨水继续吸收,再进入上部清洗段。气体中微量二氧化碳被软 水进一步吸收,最后达到工艺指标经水分离后,送往精脱硫塔进一步 脱硫后,送往压缩机三段进口。 2、液体流程 浓氨水由浓氨水泵从吸氨岗位浓氨水槽打入付塔, 一方面溶解塔 内的结疤,另一方面吸收主塔尾气中的剩余二氧化碳,逐步提高浓氨 水的碳化度。然后,付塔的溶液由碳化泵从底部抽出,打入主塔, 在 主塔内进一步吸收变换气中的二氧化碳, 生成含碳酸氢铵结晶的悬浮 液,再由底部取出管压入分离岗位进行分离。 回收塔回收段中的无硫氨水来自合成或铜洗工段使用过的无硫 氨水和回收段的稀氨水压入稀氨水压入吸氨岗位母液槽和稀氨水槽 或送脱硫岗位使用,从回收段出来的水直接排污水沟。 碳化工艺流程图 6、甲醇合成工段 联醇是将经变换、 脱碳后的净化气中的 CO: 1-5%、 CO2<0.5% (其 含量可根据生产所要求的醇氨比调节)与气体中的 H2 经压缩机加压 到 15MP 后,依次经过洗氨塔、油分、预热器、废热锅炉进入合成塔, 在催化剂的作用下合成为甲醇,同时起到气体净化的作用。醇后气中 CO<0.5%、CO2<0.2%。出塔气体经水冷却到 40℃左右,将气体中的 甲醇冷凝,使气体中的甲醇含量小于 0.5%,经醇分离器分离出甲醇 后,一部分气体经甲醇循环机返回甲醇合成塔,大部分气体进入精炼 工段。 粗醇生产工艺流程示意图 7、精炼工段 醇后工艺气中还含有少量的 CO 和 CO2。但即使微量的 CO 和 CO2 也能使氨 催化剂中毒,因此在去氨合成工序前,必须进一步将 CO 和 CO2 脱除。我们公司是采用醋酸铜氨液洗涤法,铜洗后的工艺气体中的含 量将至 25ppm 以下。醇后气体由铜洗塔底部进入,与塔顶喷淋的醋酸 铜氨液逆流接触,将工艺气中的 CO 和 CO2 脱除到 25ppm 以下,经分 离器将吸收液分离后送往压缩机六段进口。 铜氨液从铜洗塔经减压还 原、加热、再生后,补充总铜、水冷却、过滤、氨冷后经铜氨液循环 泵加压循环使用。 8、压缩工段 压缩工段的压缩机为六段压缩。由于合成氨生产过程中,变换、 脱碳、粗醇与氨合成分别在 0.87MPa、3.7MPa、15MPa、27MPa 条件下 进行,压缩工段的任务就是提高工艺气体压力,为各个生产工段提供 其所需的压力条件。 9、氨合成工段 氨合成工段的主要任务是将铜洗后制得的合格 N2、H2、混合气, 在催化剂的存在下合成为氨。压缩机六段来的压力为 27?MPa 的新鲜 补充气,与循环气混合后进入氨冷器、氨分离器、冷交换器,经循环 机升压并经过油分离器除油后进入氨合成塔的内件与外筒的环隙, 冷 却塔壁,出来后经预热器升温后进入氨合成塔内件,完成反应后离开 反应器,分别进入废热锅炉、预热器、软水加热器回收热量,最后经 水冷器、冷交换器、氨冷器降温冷却,将合成的氨液化分离出系统, 未反应的氮氢气循环使用。 10、冷冻工段 由于氨合成工段需要通过液氨气化来产生低温生产条件, 因此冷 冻工段的任务就是把气态的氨重新液化。 由氨蒸发器蒸发的气氨经气 氨总管进入冰机前分离器,分离出液氨后进入氨压缩机加压,加压后 的气氨经油分离器后进入水冷器, 在此气氨冷凝为液氨并回到冰机液 氨贮槽,由支出阀送给氨蒸发器循环使用或氨库。

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