合成氨生产工艺讲义.ppt

合成氨生产工艺及其试车和开车 吴云龙 2010年3月 讲课内容目录 第一部分 合成氨生产工艺流程和操作原理简介 第二部分 合成氨装置化工试车 第三部分 合成氨装置原始开车  第一部分 合成氨生产工艺流程和操作原理简介 第一节 概 述 一、氨的生产简史 世界上第一个研究成功合成氨技术的科学家是德国巴斯夫荷技术大学的哈伯教授，他在1901年开始研究氢与氮直接合成氨的研究，1908年在实验室研究取得成功。 哈伯经研究发现：氨的合成转化率非常小，只有把高压的气体进行循环并将生成的氨在高压下除去，氨合成的技术方法是可行的。哈伯的这一著名的“循环法”专利一直被应用到现今的合成氨厂。 德国的巴斯夫（BASF）公司对哈伯的氨合成研究很感兴趣，购买了哈伯的专利，并授予布什伟氨合成工业化项目的负责人。 哈伯完成了合成氨的基础研发工作，布什实现了合成氨的工业化。两人密切合作，1913年9月9日世界上第一座工业化的合成氨工厂在德国建成投产，氨厂的生产能力为30t/d。所以，合成氨工业的发展史迄今将近100年。 二、氨的性质和用途 1、氨的性质 氨为无色透明、有强烈刺激臭味的气体，能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官粘膜。 氨的密度为0.771Kg/Nm3 ，液氨的比重0.667（20℃），液氨挥发性很强、气化热较大。 氨极易溶于水，可生产含氨15～30%（重量）的商品氨水，氨溶解时放出大量的热。氨的水溶液呈弱碱性，易挥发。 液氨或干燥的氨气对大部分物质没有腐蚀性，但在有水的条件下，对铜、银、锌等金属有腐蚀作用。 氨的自燃点630℃，在空气中燃烧分解为氮和水。氨与空气遇火能爆炸，在常压常温下氨的爆炸范围为15.5～28%，或13.5～82%（在氧气中）。 氨是活泼性化合物，与酸作用生成盐类。例如，氨与硝酸作用生成硝酸铵，与二氧化碳作用生成氨基甲酸铵，然后脱水生成尿素。 2、氨的用途 氨主要用于农业。除氨本身就可作为化肥外，几乎所有的氮肥、复合肥料都离不开氨。 氨不仅对发展农业有着重要的意义，而且也是重要的工业原料，广泛用于制药、炼油、合成纤维、合成树脂等工业部门。 将氨硝化可制成硝酸。硝酸用来制造氮肥，也是生产炸药、染料等产品的化工原料。 液氨是常用的冷冻剂。 所以，氨是基本化工的产品之一，在国民经济中占有十分重要的地位。 三、合成氨的生产过程 1、包括三个主要步骤 ⑴造气 ⑵净化 ⑶合成 2、氨合成化学反应式： 3H2+N2 = 2NH3 无论以煤、天然气、轻油等为原料，制备的粗合成气都必须要经过净化，除去H2、N2外的其他杂质气体，获得纯净的氢氮混合气。 四、以焦炉气为原料制氨 1、焦炉气定义：焦炉气是在煤炼焦过程中进行干馏所产生的煤气。 干 馏：在隔绝空气的条件下，将煤、木材、油母页岩等固体加热至高温，使其分解的过程，叫做干馏。 如煤的干馏，得到焦炭、煤焦油、焦炉气、粗氨水和粗苯等，因此，干馏是一个伴随物理变化和化学变化的复杂过程。是固体燃料的热化学加工方法。 2、本装置原料焦炉气的主要成分 （1）组成 （2）杂质（焦炉气杂质较多） 五、本装置生产规模（设计值） 合成氨产能 12万吨/年 （日产量360.36吨） 年操作时间 333天 年操作时数 8000小时 （小时产量15吨） 第二节 本装置合成氨工艺全流程、装置特点和催化剂知识简介 一、本装置合成氨工艺全流程方块示意图如下： 说明： 来自焦化装置的焦炉气送入合成氨装置界区后，首先经过电捕焦油器和脱硫工序，脱除焦炉气中的焦油、尘及硫化物后，送至转化工序。在这过程中，焦炉气用焦炉气压缩机压缩3.75Mp（G）。 压力3.75Mpa（G）焦炉气送入转化工序，先进入饱和塔被工艺水饱和增湿，然后经加热炉，再进入转化炉，在此引入来自空分的氧气。氧气在炉内燃烧掉一部分CH4，放出热量供转化反应。出转化炉的焦炉气中残余的CH4已经很少了。 接下去的中温变换和低温变换（简称中变和低变），各自在不同的温度下使气体中的CO与水蒸气反应，生成等量的CO2和H2,从而提供了更多的作为合成氨原料的氢气。这个反应叫做变换反应。 以上转化工序和变换工序构成了合成氨装置的造气系统，制出了合成氨