化肥厂合成氨装置生产原理及工艺流演示教学.ppt

合成氨生产原理及工艺流程大庆石化公司化肥厂2007年10月;1、合成氨概述与中石油合成氨企业状况 1.1合成氨概述 合成氨是生产量最大的化工产品之一，主要应用于生产尿素。第一套工业化合成氨生产线于1913年建成，日产30吨合成氨。 20世纪60年代,美国凯洛格公司开发了以天然气为原料的大型合成氨装置，单套日产氨能力达到600吨，70年代建设的氨厂日产能力达1000吨，使合成氨工业进入一个新的发展阶段，世界合成氨的生产能力飞速增长，目前年产量达到1亿3700多万吨，我国截止2004年底合成氨总量已达到4200万吨/年的生产能力。 2006年，据中国石油化工研究会不完全统计，在建尿素装置还有300多万吨（合成氨约180万吨）。; 合成氨的生产方法因原料的不同主要有烃类蒸汽转化法、重油部分氧化法、煤部分氧化法。作为大型合成氨装置原料的烃类主要有天然气、油田伴生气、重油和石脑油等。 合成氨的理论能耗约为22.3GJ/t·NH3,实际生产要达到理论值是不可能的，现在合成氨生产最好的能耗指标按天然气、渣油、煤原料分别为28.3 GJ/t·NH3、35.8 GJ/t·NH3和41.8 GJ/t·NH3。;1.2中国石油化肥企业生产工艺类型简介;2、合成氨主要生产方法及技术发展方向2.1、烃类蒸汽转化法 烃类蒸汽转化法是世界上最早的生产合成氨的方法，目前在约占大型合成氨厂中生产能力的85%，主要代表工艺有Kellogg工艺、Tops?e工艺、ICI工艺、Branu深冷净化工艺等。其工艺流程大同小异。; Kellogg基本示意流程如下：;Branu深冷净化工艺 采用了深冷净化流程脱除合成气中过量的氮气、甲烷及氩气。Branu深冷净化工艺示意流程见下图：; 原Kellogg工艺的技术改造主要有增设预转化炉、净化采用BASF的MEDA吸收技术，及这些模块的组合。大庆合成氨装置2005年技术改造后，在中油系统已处于领先地位，在国内同类型装置，处于前列。与云天化等厂略有差距，主要是我们的改造投资、新技术交流、设备更新等存在一定的差距。比如小空压机，云天化采用进口压缩机，我们采用国产的，仅此一项，多耗电折合综合能耗0.17GJ/TNH3。;重油部分氧化法流程;3、装置目前存在的问题及解决办法； 合成氨装置总体运行平衡，能耗、产量、运行平稳率均处于中油九套合成氨装置第一名。目前存在问题有：3.1油田气经常不足. 经常在90%以下负荷运行，能耗大幅上升。经统计：100%负荷能耗34.5GJ/T.NH3，90%负荷上升到35.3 GJ/T.NH3，80%则上升36.8 GJ/T.NH3。负荷频繁波动不仅对能耗影响较大，同时对设备的运行维护也不利。;3.2一段炉炉管透火。 该炉管为2000年更换，使用7年多，10月停车处理123根泄漏炉管，现在炉顶仍有两处透火，用氮气保护特护运行，制定事故预案，准备2008年大修更换整炉炉管。3.3 二段炉偏烧，出口气体CH4超过设计值，影响装置能耗，2008年大修检查处理。3.4 101-CA内漏;4、大庆石化公司化肥厂合成氨生产原理 油田气经加压至4.05MPa，经预热升温在脱硫工序脱硫后，与水蒸汽混合，进入一段转化炉进行转化制H2，随后进入二段转化炉，在此引入空气，转化气在炉内燃烧放出热量，供进一步转化，同时获得N2。工艺气经余热回收后，进入变换系统，将CO变为CO2 ，随后经脱碳、甲烷化反应除去CO和CO2，分离出的CO2送往尿素工艺。工艺气进入分子筛系统除去少量水份，为合成氨提供纯净的氢氮混合气。氢氮混合气经压缩至14MPa，送入合成塔进行合成氨的循环反应，少量惰性气体经过普里森系统分离进行回收利用。产品氨送往尿素工艺和氨罐保存。;合成氨生产工艺主要化学反应过程：1、油田气脱硫： R-SH+H2＝RH+H2S H2S+ZnO＝H2O(汽)+ZnS2、转化： CH4+H20(汽)＝CO+3H2 CH4+2H2O(汽)＝CO2+4H2 3、变换：CO+H2O(汽)＝CO2+H24、脱碳：K2CO3＋CO2＋H2O ＝ 2KHCO3 5、甲烷化：CO+3H2＝CH4+H2O CO2+4H2＝CH4+2H2O6、氨合成：N2＋3H2＝2NH3; 以上六步化学反应是主要反应过程，每一步均会对下一工况产生影响。其原理及控制方法如下：4.1 加氢脱硫反应 加氢转化反应是指原料烃中的有机硫及其它组分，在300～400℃，在钴钼催化剂的作用下，与加入的氢气进行转化反应。其主要的反应有有机硫转化为H2S，不饱和烯烃加氢饱和，含氮有机化合物脱氮（生成NH3和烃