30万吨合成氨流程教材课程.ppt

合成氨流程简介-32 合成氨流程简介-32 * 合成氨流程简介-32 * 本模型是以德国伍德公司生产工艺，以天然气为原料的日产合成氨1000吨（年产30万吨）缩微仿真模型。整个装置主要包括 （1）天然气脱硫与压缩； （2）工艺空气压缩； （3）天然气蒸汽转化； （4）CO变换； （5）CO2脱除； （6）甲烷化； （7）合成气压缩； （8）氨合成； （9）冷冻； （10）氨回收； （11）氢回收 * 合成氨流程简介-32 * * 合成氨流程简介-32 * 一、原料气压缩和脱硫 原料天然气进入压缩机，经四段压缩至51×105Pa，温度加热至390℃，进入钴-钼加氢反应器中反应，将有机硫转化为无机硫，然后入氧化锌脱硫槽将硫脱除，控制硫含量小于0.1ppm。 * 合成氨流程简介-32 * 二、转化 经脱硫后的原料气在镍催化剂作用下进行一段、二段蒸汽转化，转化气温度在983℃左右，残余CH4在0.9％以下入废热锅炉回收工艺气热量。 * 合成氨流程简介-32 * 三、变换 工艺气温度降为370℃左右进入铁铬系催化剂的高温变换炉顶部，从底部流出高变气温度降为204℃再入低温变换炉。低温变换在铜锌系催化剂中进行反应，CO含量降到0.36％。 * 合成氨流程简介-32 * 四、脱碳 低变气经冷却进入吸收塔下部，经吸收气体中CO2含量降到0.4％，再经上塔吸收，从塔顶逸出的脱碳后的CO2含量0.1％工艺气去甲烷化工序。 吸收塔底流出富液，经水力透平做功后送至再生塔顶部，溶液减压闪蒸出水蒸汽和CO2，然后向下流经再生塔四层填料。 再生溶液（贫液）从再生塔底部流出，经溶液泵升压后分两路（顶部和中部）送入吸收塔。 * 合成氨流程简介-32 * 五、甲烷化 来自吸收塔顶的脱碳气，进入甲烷化炉反应，从炉底流出进入热交换器冷却，甲烷化气中（CO+ CO2）小于10ppm。 * 合成氨流程简介-32 * 六、合成气的压缩 甲烷化后的工艺气进入合成气压缩机低压缸、高压缸压缩到101×105Pa，冷却到40℃后入第一氨冷器冷却至5℃，与一氨冷出口的循环气在管路中汇合，进入二氨冷降温到-10℃，此时大部分气氨被冷凝。 出循环段的气体经热交换器升温后进入合成塔。 * 合成氨流程简介-32 * 八、冷冻 来自一氨冷、二氨冷及气体冷却器的气氨分别进入冰机，经压缩后与从氨闪蒸槽来的气氨相汇合，进入二段压缩至15.6×105Pa，100℃，经水冷器冷却至40℃后，气氨液化为液氨入氨收集器，再入氨闪蒸槽、产品氨加热器与来自闪蒸槽的冷氨进行交换使之冷却过冷至13℃，重新作为冷冻剂送往第一、二氨冷装置，构成冷冻循环回路。 * 合成氨流程简介-32 * 九、氨回收 合成驰放气入吸收塔底部，被水吸收，吸收后气体中含氨量为0.02％，大部分气体送往氨冷器冷却后送氢回收装置。 氨吸收塔底部流出的氨水，经加热后入汽提塔，从汽提塔顶蒸出的气氨在冷凝器中冷凝为液氨。 汽提塔底流出的氨水浓度为0.1％经冷却后分别送往吸收塔作吸收剂循环使用。 * 合成氨流程简介-32 * 十、氢回收 经氨回收后的气体进入分子筛干燥器，将气体中的NH3，H2O彻底清除，然后送入冷箱，CH4、Ar、部分N2液化为液体与未液化的氢气进入分离器，氢气被富集为富氢气，送往合成气压缩机循环段入口。 * 合成氨流程简介-32 * 十一、氨的贮存 本装置设有两台球型氨罐，每个贮存量为2500吨，操作压力与温度分别为3.8×105 Pa和 3℃。 * 合成氨流程简介-32 * 转化工段 * 合成氨流程简介-32 * 天然气 预热器 脱硫 预热 一段转化 二段转化 废热锅炉 蒸汽 预 热 蒸汽 空气 去变换 1.天然气蒸汽转化工艺流程 * 合成氨流程简介-32 * 2. 原料气脱硫 天然气中含有少量硫化物，这些硫化物可以使多种催化剂中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氢能腐蚀设备管道。因此，必须尽可能地除去原料气中的各种硫化物。 加氢转化 指在加入氢气的条件下使原料气中有机硫转化为无机硫。加氢转化不能达到直接脱硫的目的，但经转化后就大大的利于硫的脱除。在有机硫转化的同时，也能使烯烃类加氢转化为烷氢类从而可减少下一工序蒸汽转化催化剂析炭的可能性。 氧化锌 是一种内表面积大，硫容较高的接触反应型脱硫剂。除噻吩及其衍生物外，脱除硫化氢及各种有机硫化物的能力极高，可将出口气中硫含量降至0.1PPm以下。 * 合成氨流程简介-32 * 3．原料气的一段蒸汽转化 经脱硫后的原料气的总硫含量降至0.1PPm以下，与水蒸汽混合后进行转化反应，生成氢气和CO （CO 将在下一变化工序中去除）： CH4+H2O ＝ CO+3H2 CnH2n+2+nH2O ＝ nCO +（2n+1）H2 由于转化反应是吸热反应，在