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1、 年产15万吨合成氨合成工艺第一节 概述1装置设计规模，装置组成以及各工序名称试设计年产15万吨的液氨，需要的组成装置如下表：序号设备名称详细规格1合成塔外壳DN1400mmX16000mm电加热器N=1400kW2废热锅炉DN2200mm F中=134m2P=2.45MPa3循环气加热器DN1000mm F中=550m2 P=31.4MPa4软水加热器1000mm F中=133m2 P=2.50MPa5淋洒式水冷器F中=133m2 =49X10mm6冷交换器DN=1000mm F中=525m2 p=31.4MPa7氨冷凝器2200mm F中=460m2 P=1.6MPa8氨分离器DN1000
2、mm V=3.36m39循环气油分离器DN1000 V=3.0m310新鲜气油分离器DN800mm V=2.0m3 P=31.4MPa11往复式循环机P进口=28.5MPa P出口=31.4MPa;p排气量4m3/min2生产方法以及流程特点操作压力为2035 MPa的称为中压法，操作温度为450550 。中压法的优缺点介于高压法与低压法中间，但从经济效果来看，设备投资费用和生产费用都比较低。氨合成是合成氨厂的最后一道工序，其任务是把净化后合格的氮氢混合气合成为氨，并采用冷凝器冷凝方法制成产品液氨。它是整个合成氨生产最关键的一步，合成工序概况如下 有甲烷化来的新鲜气 排放气 合成 产品液氨 合
3、成氨各个工序的名称包括气体的升压，合成，冷却冷凝分离，制冷系统以及惰性气体的排放和热能利用等，我们设计的压力是32MPa。3本装置的“三废”治理和环境保护的措施与实际效果放空气弛放气送氢回收系统，先用洗涤塔回收几乎全部氨，制成浓氨水，再回收大部分氨送入高压机压缩后制氨既可以避免氨气进入大气，与放空气作燃料相比又更合理经济。废物集中处理达到国家排放标准后排放。这样比直接排放的优点的既可以循环利用废气中的氨气又可以很好的保护环境。4生产制度 每年操作日330天，共7920个小时，三班连续操作。 第二节 原材料以及催化剂的技术规格（一） 原材料技术规格：序号名称规格备注成分百分含量（摩尔）1精练气氢
4、气72.76氮气25.92氨气0甲烷0.98氩气0.34 （二）液氨产品技术规格序号名称规格国家标准备注等级组分含量1液氨一级品氨99.8GB356-65水和油0.22液氨二级品氨99.5GB356-65水和油0.5 （三）氨水产品技术规格序号名称规格标准备注等级组分含量1农业用氨水一级品氨20部标HGI-88-64二级品氨18三级品氨152工业用氨水一级品氨25部标HGI-88-64残渣0.3二级品氨20残渣0.3三级品氨20残渣0.5 （四）氨合成催化剂的主要性能型号A106A109A110A201A202A301A203FA401NCAQHA205成分Fe3O4、Al2O3、K2O、Ca
5、OFe3O4、Al2O3、K2O、CaO、MgO、SiOFe3O4、Al2O3、K2O、CaO、BaOFe3O4、Al2O3、K2O、CoOFe3O4、Al2O3、K2O、CoO其他助剂Fe3O4、Al2O3、K2O、稀土Fe3O4、Al2O3、K2O、稀土Fe3O4、Al2O3、K2O、钴Fe3O4、Al2O3、K2O、钴、其他元素总铁/%67676770687068706565706565铁比，Fe2+/F3+0.550.650.500.600.500.600.450.600.400.600.400.60.400.60.400.60.400.6堆积密/（g/ml）2.73.02.73.02
6、.73.02.63.02.73.03.03.252.73.02.73.02.73.02.73.0外观黑色光泽，不规则颗粒黑色光泽，不规则颗粒黑色光泽，不规则颗粒黑色光泽，不规则颗粒黑色光泽，不规则颗粒黑色光泽，不规则颗粒黑色黑色黑色黑色开始出水温度/380350350350350360350300330320大量出水温度/约470约450约430约430380440440430380430420最终还原温度/515525500510约500490500490500约480500500490490最佳反应温度/475460460460460450465460460455使用温度/42051541
7、0500380500360510350510325520380500350500350500380510第三节 装置危险性物料主要物性序号名称分子量熔点沸点闪点燃点爆炸极限（体积分数）毒性程度火险分类爆炸组级国家卫生标准备注上限下限1NH317.03-77.7-33.35651.2263027.415.7乙AT2（0.51.0）mgm使人缺氧死亡2H22.01-259.2-252.8无40074.14.1甲CT1容易引发爆炸。3CH416.04-182.5-161.5-18865015.05.3甲AT1易燃，具窒息性4CO28.01-199.1-191.4-5061074.212.5乙AT1
8、第四节 工艺流程简述由氮氢气压缩机送来的35的新鲜气，在油分离器中与循环机来的循环气混合，除去气体中的油、水及其杂质。混合气进冷交换器上部换热管内，与冷交换器下部来的冷气体进行换热回收冷量，热气体被冷却至17，然后进入氨冷器。气体在管内流动，液氨在管外蒸发，由于氨大量蒸发吸收了混合气的热量，使管内气体进一步冷却至-10，出氨冷器后的气液混合物，在冷交换器的下部用氨分离器将液氨分离。分氨后的循环气上升至上部换热器壳程被热气体加热至25后出冷交换器。然后气体分两股进入合成塔，一股主线经主阀由塔顶进入塔内环隙，另一股副线经副阀从倒塔底进入塔内中心管，以调节催化剂床层温度。入塔气氨含量为2.5%。反应
9、换热后温度降为140160，氨含量13%的反应气体出合成塔进入水冷器，气体经水冷器冷却至常温，其中部分气氨被冷凝，液氨在氨分离器中分出。为降低惰性气体含量，保持循环系统中一定量的惰性气体，循环气岀氨分离器后部分放空，然后进循环机增压后送往油分离器，从而完成一个循环。 冷交换器和氨分离器内的液氨，经液位调节系统减压后送往液氨贮槽。该流程具有能如下一些特征：氨合成反应热未充分予以回收，用来副产蒸汽，或用来预热锅炉给水。流程简单，设备投资抵。放空气位置设在惰性气体含量最高，氨含量较低处以减少氨和原料气损失。循环机位于水冷器和氨冷器之间，适用于有油润滑往复式压缩机。新鲜气和循环气中油、水及杂质可通过氨
10、冷器低温液氨洗涤后除去。合成塔水冷器热交换器废热锅炉油分离器冷交换器循环机新鲜气放空液氨储槽氨冷器氨分离塔驰放气1压力的影响提高压力，对氨合成反应的平衡和反应速率都是有利的，在一定的空间速度下，合成压力越高，出口氨浓度越高，氨净值越高。氨产率是随着压力的升高而上升的。氨合成压力的高低，是影响氨合成生产中能量消耗的主要因素，氨合成系统的能量消耗主要包括原料气压缩功，循环气压缩功和氨分离的冷冻功。提高操作压力，原料气压缩功增加，但合成压力提高时由于氨净值增高，单位按产品所需的气量减少，因而循环气压缩功减少。同时压力高也有利于氨的分离，在较高温度下，气氨也可冷却为液氨，冷冻功减少，实践证明，操作压力
11、在2035MPa时总能量消耗较低。2温度的影响氨合成反应必须在催化剂的存在下才能进行，而催化剂必须在一定的温度范围内才具有催化活性，所以氨合成反应温度必须维持在催化剂的活性温度范围内。通常，将某种催化剂在一定生存条件下具有最高氨生成速率的温度称为最适宜温度，不同的催化剂有不同的最适宜温度，而同一催化剂在不同使用期，其最适宜温度也会改变。例如，催化剂在使用初期活性较强，反应温度可以低些，使用中期活性减弱，操作温度要提高，使用后期活性衰退，操作温度要比使用中期更提高一些。此外，最适宜温度还和空间速度、压力等有关。空间速度对最适宜温度的影响。在一定空间速度下，开始时氨产率随着温度的升高而增加；达到最
12、高点后，温度再升高，氨产率反而降低，不同的空间速度都有一个最高点，也就是最适宜温度。所以为了获得最大的氨产率，合成氨的反应随空间速度的增加而相应地提高，在最适宜温度以外，无论是升高或降低温度，氨产率都会下降。催化剂层内分布的理想状况应该是降温状态，即进催化剂层的温度高，出催化剂层的温度比较低，这是 一个告诉反应（催化剂层上部）与最大平衡（催化剂层下部）相结合的方法，因为刚进入催化剂层的气体中氨含量低，距离平衡又远，需要迅速地进行合成反应以提高氨含量，因此催化剂层的上部温度高就能加快反应速率。当气体进入催化剂层下部，气体中含量已经增高了，催化剂温度低就可以降低逆反应速率，从而提高了气体中平衡氨含量。催化剂层中温度分布是不均匀的，期中温度组高点称为热点。3空速的影响当操作压力、温度及其进塔气组成一定时，对于即定结构的合成塔增加空间速度也就是增快气体通过催化剂床层的速度，气体与催化剂接触的时间缩短，使出塔气体中氨含量降低，即氨净值降低。但由于氨净值降低的程度比空间速度的增大倍数要少，所以当空间速度增加时，氨合成生产强度有所提高，氨产量有所增加。在其他条件一定时，增加空间速度能提高催化剂生产强度。但空间速度增大，将使系统阻力增大，压缩循环气功耗增加，冷冻功也增大。同时，单位循环气量的产氨量减少，所获得的反应热也相
