年产2万吨合成氨合成工段的工艺.docVIP

年产12万吨合成氨合成工段的工艺 引 言 液氨称为无水氨，是一种无色液体。具有强烈刺激性气味，极易气化为气氨。相对密度0.667g/cm,相对分子质量17.03，沸点-33.33℃，溶点-77.7℃，爆炸极限为15.7%—27%（体积分数），液氨在工业上应用广泛，而且具有腐蚀性，容易挥发。 合成氨是化学工业的基础，也是我国化学工业发展的重要先驱。其产量居于各种化工产品的首位，同时是能源消耗的大户。氨产品分为农业用氨和工业用氨两大类。农业用氨主要用于生产尿素、硝铵、碳铵、硫酸铵、氯化铵、磷酸一铵、磷酸二铵、硝酸磷肥等多种含氮化肥产品。用于生产尿素和碳铵的消费量约占合成氨总消费量的75%，用于生产硝铵、氯化铵等其他肥料的合成氨约占合成氨总消费量的15%；工业用氨主要用于生产硝酸、纯碱、丙烯腈、己内酰胺等多种化工产品，占总消费量的10%。 合成氨生产的原料在20世纪末是以气体燃料和液体燃料为主。近年来，固体原料的比重大幅上涨。合成氨传统生产方法是在低温下将空气液化并分离制取氮，氢气则由电解水制取或在高温下将各种燃料与水蒸气反应制得。由于这两种制氢法能耗大，成本高，因此未能在工业中得到应用，因此，迫切需要改进生产工艺，降低成本，提高经济效益。世界合成氨的技术发展经历了传统型蒸汽转化制氨工艺阶段、低能耗制氨工艺阶段、装置单系列产量最大化阶段。未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变，其技术发展将会紧紧围绕“降低生产成本、提高运行周期、改善经济性”的基本目标，进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发。 第1章 概述 1.1 研究背景 1.1.1 氨的性质 ①物理性质 常温常压下，氨是一种具有特殊刺激性气味的无色气体，有强烈的毒性。空气中含有0.5%（体积分数）的氨，就能使人在几分钟内窒息而死。 在0.1MPa、-33.5℃，或在常温下加压到0.7到0.8MPa，就能将氨变成无色液体，同时放出大量的热量。氨的临界温度为132.9℃，临界压力为11.38MPa。液氨的相对密度为0.667g/cm（20℃）。若将液氨在0.101MPa压力下冷至-77.7℃，就能凝结成略带臭味的无色结晶。液氨容易气化，降低压力可急剧蒸发，并吸收大量的热。 氨极溶于水，可制成含氨在15%至30%（质量分数）的商品氨水。氨溶解时放出大量的热。氨的水溶液呈碱性，易挥发。 ②化学性质 氨的化学性质活泼，能与酸反应生成盐。如与磷酸反应生成磷酸铵；与硝酸反应生成硝酸铵；与二氧化碳反应生成氨基甲酸铵，脱水后成为尿素；与二氧化碳和水反应生成碳酸氢铵。在有水的条件下，氨对铜、银、锌等金属有腐蚀作用。 氨的自燃点为630℃。氨与空气或氧按一定比例混合后，遇火能爆炸。常温常压下，氨在空气中的爆炸极限为15.5%到28%，在氧气中为13.5%到82%。 1.1.2 氨的用途 ①制造化学肥料的原料 氨是重要的氮素肥料，农业上使用的所有氮肥、含氮混合肥和复合肥，都是以氨为原料。其它氮素肥料也大多是先合成氨，再加工成尿素或各种铵盐肥料。在氮肥需求量中，尿素约1850×10t，折实物量约4020×10t.加上工业用尿素，国内市场对尿素的总需求量为4100×10t实物量。预计近几年全国氮肥生产对合成氨的需求量每年约4750×10t；其它方面（主要是浓硝酸和铵盐等）的需求量，估计将以每年5%的速度增长，需要合成氨约550×10t.现在有87%的氨用来制造化肥，其余均为生产其它化工产品的原料。 ②生产其他化工产品的原料 基本化学工业中的硝酸、纯碱、含氮无机盐，有机化学工业中的含氮中间体，制药工业中的磺胺类药物、维生素、氨基酸、化纤和塑料工业中的己内酰胺。己二胺、人造丝、丙烯腈、酚醛树脂等都需要直接或间接以氨为原料。 ③应用于国防工业和尖端技术中作为制造三硝基甲苯、三硝基苯酚、硝化甘油、硝化纤维等多种炸药的原料；作为生产导弹、火箭的推进剂和氧化剂。 ④应用于医疗、食品行业中作为医疗食品行业中的冷冻、冷藏系统的制冷剂。 1.2 合成氨生产基本过程和特点 合成氨生产具有传统产业和现代技术的双重特征，其生产工艺具有能量消耗高、技术要求高、高度连续化、生产工艺典型的特点。合成氨生产过程包括以下几个主要生产工序。 ①原料气的制备工序 其任务是制备生产合成氨所用的氢、氮原料气。除电解水外，不论用何种原料制取的氢、氮原料气，都含有硫化物、一氧化碳、二氧化碳等杂质。这些杂质不但能腐蚀设备，还能使氨合成催化剂中毒。因此，把原料气送入合成塔之前，必须进行净化处理，除去各种杂质，获得纯净的氢、氮原料气。 ②脱硫程序 用脱硫剂除去原料气中的硫