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1、合成氨工艺简介,合成氨的原料及简单流程： 合成氨的原料是氢气和氮气。氮气来源于空气，可以在制氢过程中直接加入空气，氢气来源于水或含有烃的各种燃料。工业上普遍采用的是以焦炭、煤、天然气等燃料与水蒸气作用的气化方法。 简单流程如图所示： 原料造气净化合成 合成氨过程由许多环节构成，氨合成反应过程是整个工艺过程的核心。,一、造气,1、反应原理 在气化过程中各类气化剂与碳反应所起的化学反应，称为一级反应，如： C+O2=CO2 C+2H2O=CO2+2H2 2C+ O2=2CO C+H2O=CO+H2 一级反应的生成物与碳、气化剂及生成物之间的化学反应为二级反应，如： 2CO+O22CO2 C+2H2
2、 CH4 CO+H2O CO2+H2 2CO+2H2 CH4+CO2 CO2+C 2CO CO+3H2 CH4+H2O CO2+CH4 2CO+2H2 2H2+O2 2H2O,2工艺流程 （1）、烘干后的煤棒通过皮带输送机送往钢煤斗，经过自动加焦机进入煤气炉。在吹风阶段，空气由炉底送入，由炉顶出来的吹风气经单炉旋风除尘器，由烟囱放空或送吹风气回收工段；回收阶段，吹风后期，空气由炉底送入，由炉顶出来经单炉旋风除尘器、煤总旋风除尘器、显热回收器、洗气塔、安全水封送到气柜；上吹制气阶段，水蒸汽由炉底进入，与燃料反应生成的水煤气，从炉顶出来，经单炉旋风除尘器、煤总旋风除尘器、显热回收器、洗气塔、安全水
3、封送气柜；下吹制气阶段，蒸汽由炉上部加入，与燃料反应生成的水煤气自炉底出来，经过下行旋风除尘器，煤总旋风除尘器、显热回收器、洗气塔、安全水封到气柜；二次上吹阶段的流程同上吹阶段相同。空气吹净阶段的流程与回收阶段相同。灰渣落入炉底灰仓，定期排出炉外。,（2）、固定层间歇法制半水煤气各工艺循环的作用 吹风：以空气为气化剂，空气自下而上通过燃料层，目的是通过C与O2的化学反应，放出热量，并贮存于燃料层中，为制气阶段提供热量。 回收：吹风后期，空气自下而上，通过燃料层，氧气燃烧后，回收氮气到气柜，控制H2/N2比。 上吹制气：以蒸汽（或配少量空气）为气化剂，自下而上通过燃料层，燃料中的C与水蒸汽反应，
4、生成半水煤气。这个过程加入空气并不单纯为了提高温度，主要是为了配入适量N2，以满足原料气H2/N2比要求，即所谓“上吹加氮”。 下吹制气：上吹制气后，蒸汽改变进入燃料层的方向，自上而下通过燃料层生产水煤气，以保持气化层的位置和温度稳定在一定区域内。 二次上吹：下吹制气后，蒸汽改变方向，自下而上通过燃料层，即生产水煤气，又能排净炉底残留的半水煤气，为空气通过燃料层创造安全条件。 空气吹净：空气自下而上通过燃料层，生产空气煤气，将原来炉上部残留的水煤气一并送入气柜。,3、工艺流程图,二、脱硫,1、生产原理 在碱性溶液中添加（催化剂）等组成脱硫液，与需净化的半水煤气在脱硫塔内逆流接触，脱去硫化氢（H
5、2S)，吸收了硫化氢的脱硫液经氧化再生槽与空气氧化作用，使脱硫液得到再生，并浮选出单质硫。脱硫液循环使用。 吸收反应： 碱性溶液吸收H2S生成HS-（脱硫塔内进行） Na2CO3+H2SNaHS+NaHCO3 再生反应： NaHS+NaHCO3+O2Na2CO3+S+ H2O,2、工艺流程 （1）.气体流程：来自气柜的半水煤气，经过气柜后洗气塔降温、除尘，分二路进1#2#前静电除焦塔进口水封，再进入前静电除焦塔下部，从下向上通过静电场，在此除去所含的粉尘、煤焦油等杂质，从前静电除焦塔顶部出来进入前静电除焦塔出口水封，汇集总管，通过风机进口水封进入罗茨鼓风机加压，加压后半水煤气温度约70，压力约
6、为49Kpa，先送入冷却塔下段，与来自冷却塔上段冷却水逆流接触换热，被冷却至35以下，再送入预脱硫塔下部从下向上与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触脱除部分硫化氢后，从预脱硫塔上部出来进入主脱硫塔下部，从下向上通过喷嘴层、填料层，并与塔顶喷淋下来的脱硫液逆流接触脱除硫化氢，从主脱硫塔上部出来的硫化氢含量80-150mg/Nm3的半水煤气进入清洗塔，用冷却水洗去其中夹带的雾沫后，分二路进1#2#后静电除焦塔进口水封，从静电除焦塔顶部出来进入出口水封，最后送往压缩工段。 副线: 冷却塔出口管回罗茨鼓风机进口总管； 预脱硫塔出口管至主脱硫塔出口管；,2.脱硫液流程：脱硫液由贫液泵打入（预）脱硫塔，与来自罗
7、茨风机的半水煤气在填料层、喷淋层逆流接触吸收H2S以后，出（预）脱硫塔的溶液，进入1#2#富液槽由富液泵加压送入1#2#喷射氧化再生槽，在此进行再生并浮选分离出硫泡沫。再生后脱硫液，经液位调节器进入1#2#贫液槽，再经贫液泵加压送（预）脱硫塔，溶液循环使用。从再生槽环槽出来的硫泡沫，借位能自流进硫泡沫槽，经泡沫泵送硫回收过滤机，过滤后清液直接回收。另.脱硫液根据工艺要求可分开独立循环，也可以通过联通伐整体循环。,3、工艺流程图,三、变换,1、生产原理 一氧化碳与水蒸汽作用,生成二氧化碳和氢气并放出热量。其反应如下: CO + H2O （汽） CO2 + H2 + Q 该反应的特点是可逆、放热、
8、反应前后气体体积不变，并且反应速度比 较慢，只有在催化剂的作用下才具有较快的反应速度。,2、工艺流程 从压缩机二段总管来的半水煤气（40）进入变换系统，煤气从中部进入油分滤器分离出大部分油、水、粉尘后从侧上部出来，然后从顶部进入活性炭滤油器，煤气中剩余的油和水被吸油剂吸附，然后从下侧部出来；除掉油水的煤气从下侧部进入饱和塔，在饱和塔煤气至下而上经过规整填料与高温热水逆流接触，水经过传质传热以气态的形式混合于煤气中，温度升高（约98）、提高饱和度的煤气从饱和塔的顶部出来；从饱和塔出来的煤气添加一定量的蒸汽从热交预腐蚀器的下侧部进入（约115），经过丝网除沫器，分离夹带的油水，煤气走管内经过预热器
9、（约130），汇集后进上换热器，走管内经过加热器被加热顶部出来，煤气（约200）从电炉上侧部进入，从下侧部出来，煤气从上部进入变换炉一段，经过催化剂床层发生变换反应；从一段出来的高温（约390）变换气分两部分：一部分从热交预腐蚀器上侧部进入加热器，走管间与管内煤气换热，从加热器下侧出来，进入预热器上侧部，走管间与管内煤气换热，从下侧部出来；,一部分变换气走热副线（近路）与热交预腐蚀器出来的变换气会合，从顶部进入淬冷过滤器上段，变换气在此经软水冷激、降温、增湿后从下侧部出来（约200），然后进入变换炉二段继续变换反应（约290），二段出来的变换气从侧面进入淬冷过滤器下段，变换气在此再次经软水冷激
10、、降温、增湿后从下侧部出来（约200），然后进入变换炉三段继续变换反应；三段出来的变换气（约230）从顶部进入热水加热器（一水加），走管内与管间循环水换热而降温（约120），从底部出来；从下侧部进入热水塔，经规整填料，与自上而下的热水接触，回收变换气中的热量和水汽，然后上侧部出来（约95）；从顶部进入软水加热器（二水加），走管内与管间的冷软水换热，从底部出来（约74）；从顶部进入变换气冷却器冷却段降温，变换气走管内与管间的冷却水换热而降温，从下侧部出来后；变换气从侧部进入变换气脱硫塔，在塔内件层与脱硫液鼓泡接触脱除H2S,从脱硫塔顶部出来后，从中侧部进入塔后分滤器，分滤夹带的脱硫液，从顶部出来
11、去压缩三段和碳铵。 近路 A、一路油分滤器（DN400)；B、活性炭滤油器（DN400)； 副线 A、热交预腐蚀器中下部出来至热交预腐蚀器顶部出口管(煤气自调DN200);B、变换炉一段出来至热交预腐蚀器下侧部出来（变换气DN400);,3、流程图,四、变换气脱硫,1、生产原理 将变换气中的硫化物（H2S）用碱液法气液相逆向接触吸收，达到净化变换气的目的。净化后的变换气硫化物含量在20mg/m3以下，吸收后碱液经氧化再生（催化剂作用下），析出单质硫，碱液得到再生，循环使用，硫泡沫送去硫回收岗位处理。 吸收反应：Na2CO3 + H2S = NaHS + NaHCO3 COS + 2Na2CO3
12、 + H2O =Na2CO2S + 2NaHCO3 Na2CO3 + CO2 + H2O = NaHCO3 再生反应：NaHS + 1/2O2 = NaOH+S NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O 2Na2CO2S + O 2 = Na2CO3 + 2S,2、工艺流程,气体流程：经冷却器降温后的变换气进入脱硫塔脱除H2S，经汽液分离器后，送往压缩机 液体流程：在脱硫塔内吸收H2S后的富液由系统自身压力经减压后到闪蒸槽后再压到喷射再生槽内，经喷射氧化再生后进入贫液槽，由贫液泵打入脱硫塔进行脱除H2S后又进入闪蒸槽循环使用。 在再生槽内浮选出来的硫泡沫溢流到泡沫槽内，经泡沫泵
13、或空气加压打到半脱硫泡沫槽内，经过滤机过滤后清液由配液泵打入再生槽内进行回收再利用。,3、工艺流程图,五、脱碳,1、生产原理 工业VPSA脱碳装置所用的吸附剂都是具有较大比表面积的固体颗粒，主要有：活性氧化铝类、活性炭类、硅胶类。不同的吸附剂由于有不同的孔隙大小分布、不同的比表面积和不同的表面性质，因而对混合气体中的各组分具有不同的吸附能力和吸附容量。 本装置所用吸附剂的特性如下： 1).HXAL-01吸附剂（活性氧化铝） HXAL-01吸附剂对H2O均有很高的吸附能力，同时再生非常容易，并且该吸附剂还具有很高的强度和稳定性，因而适合于装填在吸附塔的底部脱除水分和保护上层吸附剂。 2).HXS
14、I-01吸附剂（硅胶） 本装置所用脱碳专用硅胶属于一种高空隙率的无定型二氧化硅，化学特性为惰性，无毒、无腐蚀性.其中规格为1-3球状的硅胶装于吸附塔中上部，用于吸附CO2 3).HXBC-15B吸附剂（活性炭） 本装置所用活性炭是以煤为原料，经特别的化学和热处理得到的孔隙特别发达的专用活性炭。属于耐水型无极性吸附剂，对原料气中几乎所有的有机化合物都有良好的亲和力。本装置所用活性炭规格为1.5条状，装填于吸附塔中部主要用于脱除各种烃类组分。,下图为不同组分在分子筛上的吸附强弱顺序示意图 组分 吸附能力 氦气 弱 净化气 氧气 氩气 氮气 一氧化碳 甲烷 二氧化碳 乙烷 乙烯 丙烷 异丁烷 丙烯
15、戊烷 丁烯 硫化氢 硫醇 戊烯 苯 甲苯 乙基苯 苯乙烯 水 强,2、工艺流程 本装置一段采用18-3-10VPSA工艺流程，即：装置的18个吸附塔中有3个吸附塔始终处于同时进料吸附的状态。其吸附和再生工艺过程由吸附、连续10次均压降压、顺放、逆放、抽真空、连续10次均压升压和中间气最终生压等步骤组成。二段采用18-3-10VPSA工艺流程，即：装置的18个吸附塔中有3个吸附塔始终处于同时进料吸附的状态。其吸附和再生工艺过程由吸附、连续10次均压降压、顺放、逆放、抽真空、连续10次均压升压和中间气最终生压等步骤组成。 来自界区外的压力为1.7MPa(G)、温度40的变换气经过原料气缓冲罐缓冲后
16、，从塔底部进入一段吸附塔T101AR中正处于吸附工况的塔(始终有3台)，在多种吸附剂组成的复合吸附床的依次选择吸附下，一次性除去CO2等杂质，直接获得CO2纯度在58%的中间气从塔顶排出，然后经吸附压力调节阀PV103稳压后送至二段。低压顺放气去气柜或去二段作为升压气。逆放解吸气与抽真空解吸气就地放空。 来自一段的中间气从塔底部进入二段吸附塔T201AR中正处于吸附工况的塔(始终有3台)，在多种吸附剂组成的复合吸附床的依次选择吸附下，一次性除去CO2等杂质，直接获得CO2纯度小于0.2%的产品净化气从塔顶排出，然后经吸附压力调节阀PV201稳压后送出界区。低压顺放气去顺放气缓冲罐，用于一段初始升压。逆放解吸气与抽真空解吸气直接放空。,六、铜洗,生产原理 1、铜氨液吸收CO是在游离氨存在下，依靠低价铜离子进行的
