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1、合成氨厂学习总结在领导的帮助下，再学习了解了氨原料气的生产后，继续来到了合成氨厂学习。在这里，谢谢帮助我的部领导、各分厂领导以及教会我许许多多知识的师傅们。谢谢你们。在学习过程中，我了解了氨合成系统的生产流程，了解了各种生产设备，掌握了初步的操作知识，同时也让我了解了氨合成的原理和初步的生氨合成产模型。我想这些对我以后的工作中一定有很重要的帮助。在学习掌握知识过程中，有很多设备和工艺使我的感触很深，但印象最深的应该是热交换器。看到热交换器的时候，我想起了我第一个学习的地方煤气发生炉长达一分钟的吹风放空时间。 我觉得如果能让半水煤气与吹风空气换热，这样不但回收了热量，减少了煤气发生炉的吹风时间，
2、也减少了放空时间，而且可以把多余的吹风时间用在制气上增加生产能力。除此之外还可以减少了冷却水的使用，降低环境的污染。具体措施是：在煤气发生炉上气道上使用换热器，使高温的半水煤气与吹风气换热。降低半水煤气的出口温度，提高吹风气温度。但得煤气发生炉吹风气和其他煤气发生炉的上气道出口半水煤气换热（吹风和制气有时间差） 。如 1#的上气道出口的半水煤气与 2#的吹风气换热。学习人：魏启泽学习时间：2007 年 11 月 8 日2008 年 3 月 1 日第一部分 合成氨生产系统1.1 合成氨系统 造气生产的半水煤气中除了含有合成氨所需的 H2、N2外，还有大量的H2S、CO、CO2。这些气体不但不是合
3、成氨有效气体，而且对设备、管道有腐蚀作用，对催化剂有毒作用和能污染铜液。所以进入合成塔前一定要将其脱出。于是利用半脱岗位的脱硫塔脱除 H2S，变化岗位的变换炉将 CO 转换成CO2，脱碳岗位脱除 CO2、粗甲、铜洗脱除净化脱除不完全的H2S、CO、CO2。在动力方面，除了半脱的脱硫塔和一段总管所需的动力是煤气风机提供外，其它各个工序的动力由压缩机提供。压缩机是合成氨系统的动力核心。1.2 煤气风机和半脱造气生产的半水煤气经过气柜的混合稳定，再经电捕焦油器分离出部分焦油后，一部分被罗茨风机加压送往新系统作为复肥系统的燃料气，另一部分被一次煤气风机送到净化的半脱岗位的脱硫塔脱除大量的 H2S。使
4、H2S 含量变为 80150mg/Nm3，再由二次煤气风机加压后送到压缩机。1.3 变换二次煤气风机送来的半脱气进入压缩一段加压后再进入二段加压后送到变换岗位，把含量为 3038%CO 与锅炉或热电送来的水蒸气反应，使变为CO 含量为 36%的变换气。变换气又被压缩机的三段抽走后送入四段加压后再送往脱碳。1.4 脱碳四段送来的变换气经过变脱除去了影响后面工序正常运行的 H2S 后进入脱碳工段，运用 NHD 脱碳法和 EDTA 热钾碱溶液脱碳法脱除 CO2后被压缩五段抽走加压后送入六段。六段再把净化气送到粗甲工段和铜洗工段。1.5 粗甲与铜洗六段送来的净化气中仍然有脱除不完全的 CO2、CO、H
5、2S。于是引入了粗甲的联醇工艺和铜洗，以达到微量的基本彻底的脱除，便于合成工艺的有效进行。此时精炼气中的 CO2CO25ppm、H2S5ppm。精炼气被压缩七段抽走后送入合成工段用于合成氨生产。1.7 合成七段送来的新鲜气与合成塔反应不完全的循环气进入合成塔反应。3H2N22NH3。在合成塔反应不完全的原料气又被循环机抽走后再送入合成工段进入下一步的循环。合成氨系统的工艺流程图如图 1-1第二部分 净化2.1半脱2.1.1 H2S 的危害合成氨原料气中的硫以不同形式的硫化物存在。其中大部分是以 H2S 的形式存在的。这以造气的原料有关。我公司的硫化物主要的就是 H2S。由于原料气中的硫化物对合
6、成氨的生产是十分的有害的，它会增加气体对金属设备的腐蚀、使催化剂（触媒）中毒、污染溶液、污染环境。而且在另一方面，硫作为工业生产的一种重要原料，因此必须对硫化物进行脱除和回收。在腐蚀设备方面，H2S 易溶于水生成硫氢酸，能与设备、管道生成相应的金属硫化物从而造成腐蚀。甚至与氧反应生成更为原重的硫酸和连多硫酸，而连多硫酸是不锈钢设备与焊缝区腐蚀破裂的重要因素；在催化剂中毒方面，由于 H2S 能与变换、合成催化剂的活性部分反应生成金属硫化物，从而使催化剂的活性下降，原重时会影响了催化剂的寿命，影响生产；在污染溶液方面，H2S 能与铜洗液中的 Cu+、Cu+反应生成沉淀，破坏溶液组分，降低铜液对CO
7、 的吸收，原重时会造成设备堵塞、精炼气带液；在环境污染上，H2S 是剧毒物质，吸入会使人中毒。2.1.2 半脱的原理与操作合成氨工业中，脱硫的方法有很多，但一般分为湿法脱硫和干法脱硫两类。我公司采用的是湿式脱硫法中的氧化法之一的栲胶脱硫法。脱硫原理是利用纯碱吸收 H2S 后，再利用 NaVO3的氧化性将 NaHS 氧化并析出单质 S，而富液利用栲胶的栽秧能力和氧化性将溶液还原再生。栲胶对设备的腐蚀速度慢，生产成本较低。栲胶中的大丹宁分子经过加热熟化降解成丹宁小分子，使其的活性增强，成为具有较强载氧能力和具有水溶液较稳定的络合物。栲胶脱硫工艺脱硫步骤如下： 利用纯碱（Na2CO3）吸收硫化氢（H
8、2S）形成 NaHS。Na2CO3H2S=NaHSNaHCO3 再利用 NaVO3的氧化性将 NaHS 氧化并析出单质 S。NaHSNaVO3NaHCO3=S+NaV2O5Na2CO3H2O同时生成的 NaV2O5被氧化态的栲胶还原成 NaVO3保证后反应的有足够的NaVO3。同时 NaHS 与 NaVO3反应生成 Na2V4O9，并析出单质硫 S。NaHSNaVO3H2O = Na2V4O9NaHO2S 而氧化态的栲胶将 Na2V4O9氧化成 NaVO3，氧化态的栲胶同时被还原成还原态的栲胶。 还原态的栲胶被空气中的氧氧化成氧化态的栲胶进行下一次的循环。 所生成的 NaHCO3与 NaHO2
9、反应NaHCO3NaHO2 = Na2CO3H2O保证后反应的有足够的 Na2CO3。在这里，纯碱（Na2CO3）吸收硫化氢（H2S）形成 NaHS 是发生在脱硫塔，而其他的反应都在喷射再生氧化槽里发生。在操作方面，主要是通过对脱硫溶液量的调节，来达到对出口 H2S 含量的控制，利用加减蒸汽用量来调节溶液温度。但为了使变换炉的催化剂的正常硫化使用，必须把出口 H2S 控制在 80150mg/Nm3。2.1.3 半脱气的气体流程气体由一次煤气风机从并联的三个脱硫塔底部进入后与逆流而下的脱硫溶液充分接触反应后由二次煤气风机抽走送入压缩一段。流程如图 2-1 2.1.4 半脱气的溶液流程为了使溶液的
10、循环利用，利用碱性溶液吸收了 H2S，然后再借溶液中的载氧体的氧化化作用把吸收的 H2S 转化为单质 S，使溶液再生。从脱硫塔顶部喷淋而下的脱硫贫液在脱硫塔里与逆流而上的原料气充分接触后吸收了 H2S 后形成富液。富液经过富液泵加压后进入溶液加热器经过水蒸气加热后（35450C）送入喷射再生氧化器顶部，富液经过喷射与空气中的氧发生反应后溶液得以再生形成贫液，并分离出含有单质 S 的硫泡沫。硫泡沫被送到硫回收系统，而贫液经过贫液槽的收集后被贫液泵送到脱硫塔顶部后进入下一轮的循环。脱硫溶液的循环流程如图 2-22.2 变换2.2.1 变换原理与操作造气生产的半水煤气中的 CO 的含量约为 3038
11、%，而 CO 不但不是合成氨的原料气，而且能使氨催化剂（触媒）中毒，降低了催化剂的使用寿命，所以必须清除。在清除 CO 的方法中，选取用水蒸气与 CO 反应得方法不但可以祛除 CO，而且可以生成合成氨所需的 H2 。反应方程式：COH2O CO2H2Q。CO 的变换反应是一个可逆放热反应，根据化学平衡移动原理，温度降低，平衡向着生成 CO2的和 H2的方向移动；温度升高，平衡向着 CO和水蒸气的方向进行。操作 在操作上，可以通过调节变换炉蒸汽的用量和增湿器脱盐水用量调节变换反应，以及通过冷、热副线调节来控制各个触媒点的温度（1800C4500C）来控制出口 CO 的含量。对于出口 CO 含量的
12、多少取决于粗甲生产量的多少，但一般控制在 39% 。2.2.2 新变换压缩二段送来的气体有大量的油污，这些油污进入变换炉会降低催化剂的利用，于是在进入变换系统前一点要被除去，于是引入了油过滤器和焦炭过滤器。而在变换的正常进行需要触媒的温度控制在 1800C4500C。所以在气体变换炉之前需要一些辅助设备。变换工段各设备的一些功能如表 2-1。设备名称数量设备功能气体流程焦炭过滤器2 个除去油污两个焦炭过滤器并联，气体低进高出。饱和塔1 个增加半水煤气的饱和度气体低进高出在出口处加水蒸气，有冷副线换热器1 个气体加热顶进底出（管内）变换炉一段COH2O = CO2H2Q顶进中出增湿器1 个喷脱盐
13、水降温，副产蒸汽顶进低出，在入口处加水蒸气，出口有热副线变换炉二段COH2O = CO2H2Q低进中出换热器1 个气体降温换热低进高出（管间）水加热器1 个用除氧软水进一步降低变高进低出换气温度热水塔1 个降温、热量回收低进高出冷凝器1 个软水降温顶进低出（管内）冷却塔1 个循环水降温低进高出表 21新变换的气体流程如图 232.2.3 老变换老变换的变换工艺和新变换的一样，只是在祛除油污设备使用了一个油过滤器和一个焦炭过滤器。老变换的气体流程如图 242.3 变脱2.3.1 新变脱原理由于变换炉催化剂的硫化需要，半脱的脱硫塔并没有完全脱除H2S（80150%） ，但 H2S 的存在影响了后面
14、氨合成的正常进行，所以的必须脱出。新变脱采用的是湿法脱硫的改良 ADA 脱硫工艺与干法脱硫的活性炭脱硫工艺串联的脱硫方法。改良 ADA 法脱硫 ADA 法经过改良后成为 ADA钒酸盐法。这方法可以将 H2S 脱至 0.5cm3/m，甚至更低。而回收的硫磺纯度可达 99.9%。改良ADA 脱硫法脱硫机理可以分为四步进行： 在脱硫塔中，稀碱溶液吸收 H2S 进行反应。NaCO3H2SNaHSNaHCO3。 NaHS 与 NaVO3发生反应生成单质硫的析硫反应。NaHSNaVO3H2ONa2V4O9NaOH2S。 氧化态的 ADA 与 Na2V4O9的熟化反应。Na2V4O9ADA（氧化态）4NaO
15、HH2O4 NaVO32ADA（还原态） 还原态 ADA 被空气中的 O2氧化再生反应。2ADA（还原态）O22ADA（还原态）2H2O活性炭脱硫 活性炭脱硫的原理是活性炭先将 H2S 吸收后再进行氧化还原反应。活性炭由许多毛细微孔体聚集而成，通常气体分子都能从微孔扩散入内。毛细孔为脱硫提供了反应场所和容纳反应物产物提供空间。在室温下，气态H2S 与 O2发生反应。H2SO22H2OS。这是个放热反应，在常温下反应速度很慢，但在活性炭的催化下大大的加大了反应速度。活性炭在脱除 H2S 过程中起到了吸附和催化作用。其脱硫机理如下几步骤进行： 变换气中 O2扩散到活性炭毛细孔表面被化学吸附，形成催
16、化活性中心表面物，变换气中含有0.5%的氧，这足以满足脱硫的要求。 气相 H2S 分子扩散到活性炭毛细表面与化学吸附的氧发生反应，H2SO22H2OS。反应生成的单质硫 S，呈多分子层吸附于活性炭空隙中。活性炭空隙越大，沉积于孔内的硫分子层越厚。2.3.2 气体、NAD 溶液流程气体流程 压缩四段送来的变换气由变脱塔底部进入，自下而上的与ADA 溶液逆流接触。ADA 溶液将 H2S 吸收，使变脱气中的 H2S 含量5 没mg/m3，从气体出来的气体经气液分离器分离出所带的溶液后进入活性脱硫槽底部，进一步脱除 H2S 后，经过水洗塔后送往脱碳岗位。变脱气体流程如图25ADA 溶液流程 变脱吸收塔吸收了 H2S 后的富液从塔底引出，进入闪蒸槽，解吸出 H2S 后进入喷射氧化再生槽再生后，进入贫液槽，聚集在贫液槽的ADA 溶液经贫液泵打入变脱吸收塔循环使用。而从喷射氧化再生槽溢流出来
