合成氨工艺流程图
化学工艺学第2章合成氨
耐火材料衬里 转化催化剂
耐火球 拱型 砌体 二段转化气 人孔
夹层式空气分布器
凯洛格型二段转化炉
33
第2章 合成氨
• 2.3 原料气的净化
原料气的净化工艺包括： 原料气脱硫→一氧化碳变换→二氧化碳的脱除 （脱碳） →原料气的精制（少量CO的脱除） 原料气脱除硫化物：是防止后续的一氧化碳变换和脱碳 反应的催化剂中毒； 一氧化碳变换反应：是为了提高原料气中H2含量和防止 合成氨反应催化剂（铁系催化剂）中毒； 二氧化碳的脱除：是防止合成氨反应催化剂中毒。
29
第2章 合成氨
• 2.2.5 甲烷蒸气转化的生产方式
一段转化炉 ：
侧壁烧嘴 转化炉
30
顶部烧嘴方箱转化炉
31
第2章 合成氨
• 2.2.5 甲烷蒸气转化的生产方式
二段转化 ： 转化气【一段】 + 空气【CO+H2）：N2=3~3.1 】 + 水蒸气【少量】 → 加压到3.3~3.5 MPa → 二段转化炉顶部喷出燃烧，使温度升高到1200℃，并进 入催化剂层反应：CO + H2O == CO2 + H2 出二段的转化气达1000℃。组成为：
中小型厂新鲜液氨1418nh87两级分氨工艺流程图中小型厂3050循环10301020循环器水冷器两级分氨工艺流程图大型厂凯洛格氨合成工艺流程89新鲜气甲烷化气换热器离心压缩机冷热交换器高压低压氨分离器换热器锅炉给水预热器开工加热炉放空气氨冷却器放空气分离器凯洛格的氨合成工艺流程250300155mpa69942323244314128490锅炉给水预热器热热交换器冷热交换器第一离心式压缩机压缩机循环段分离器分离器分离器托普索氨合成工艺流程
第2章 合成氨
合成氨工艺流程图Microsoft Office Word 文档
—→七段出口缓冲器——→七级冷却器——→七级油水分离器——→合成
7、低温甲醇洗甲醇循环泵
8、变换流程图
9、空分现场
10、精炼流程图
11、精炼现场
12、尿素现场图
13、尿素氨泵
14、尿素总控流程
一段分解
二段分解
闪蒸 二表液
一段蒸发
二段蒸发
造粒
原 料 的 净 化 和 压 缩
尿 素 的 合 成
一分气
一表液 二分气
一段回收
二段回收
解吸
废液
解吸气 地沟
下工序
15、尿素蒸发流程
循环槽 喷射泵 闪 蒸 冷
气 相 液 相
喷射泵
一表冷 粒度
液 气 相 相
二表冷、 中间冷
气 相
液 相
洗涤槽
循环槽
二表槽 二 蒸 发 蒸 蒸 发 蒸发 造 粒 发 蒸 蒸 发 蒸发
二 分 塔
闪蒸
一段蒸发
1、氨合成流程图
新鲜气油分
新鲜气氨冷压缩机来新Βιβλιοθήκη 气氨分离器冷交换器
循环机
循环油分
热交换器
二级氨冷器
一级氨冷器
水冷器
废热锅炉
合成塔
水冷器
2、氨合成循环机
3、氨合成现场
4、氨冰机
5、HN 气压缩机
6、HN 压缩机气体流程
气柜来半水煤气——→静电除焦——→一级两个进口前置水分—→一 段缸——→一段两出口缓冲器——→一级冷却器——→一级油水分离器——→二段进口缓 冲器—→二段缸———→二段出口缓冲器——→二级冷却器——→二级油水分离器——→ 三段进口缓冲——→三段缸——→三段出口缓冲器——→三级冷却器——→三级油水分离 器——→三段出口——→四段进口缓冲器———→四段缸————→四段出口缓冲器—— —→四级冷却器——→四级油水分离器——→四段出口大阀——→变换——→低温甲醇洗 ——→五段进口大阀——→五段进口水分——→五段进口缓冲器——→五段缸———→五 段出口缓冲器——→五级冷却器———→五级油水分离器———→六段进口缓冲器——— →六段缸——→六段出口缓冲器—→六级冷却器——→六级油水分离器——→六段出口大 阀——→铜洗 ——→七段入口大阀————→七段进口缓冲器———→七段缸——
合成氨工艺流程简介
合成氨工艺流程简介在200MPa的高压和500℃的高温和催化剂作用下，N2+3H2==2NH3,经过压缩冷凝后，将余料在送回反应器进行反应，合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。
世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。
合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料。
生产方法生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。
①天然气制氨。
天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％～0.3％（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。
以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。
②重质油制氨。
重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。
空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。
③煤（焦炭）制氨。
随着石油化工和天然气化工的发展，以煤（焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。
用途氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。
硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。
液氨常用作制冷剂。
贮运商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。
此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。
液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。
液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运合成氨是以碳氨为主要原料, 我司可承包的合成氨生成成套项目, 规模有 4×104 吨/年, 6×104 吨/年, 10×104 吨/年, 30×104 吨/年, 其产品质量符合中国国家标准.1. 工艺路线：以无烟煤为原料生成合成氨常见过程是:造气 -> 半水煤气脱硫 -> 压缩机1，2工段 -> 变换 -> 变换气脱硫 ->压缩机3段 -> 脱硫 ->压缩机4，5工段 -> 铜洗 -> 压缩机6段 -> 氨合成 -> 产品NH3采用甲烷化法脱硫除原料气中CO. CO2 时, 合成氨工艺流程图如下:造气 ->半水煤气脱硫 ->压缩机1,2段 ->变换 -> 变换气脱硫 -> 压缩机3段 ->脱碳 -> 精脱硫 ->甲烷化 ->压缩机4,5,6段 ->氨合成 ->产品NH32.技术指标:(1) 原料煤: 无烟煤: 粒度15-25mm 或25-100mm固定75%蒸汽: 压力0.4MPa, 1-3MPa(2) 产品: 合成氨：氨含量（99.8%）残留物含量（0.2%）3. 消耗定额: ( 以4×104 吨/年计算)(1) 无烟煤( 入炉) : 1,300kg(2) 电: 1,000KWH( 碳化流程), 1,300KWH( 脱碳流程)(3) 循环水: 100M3(4) 占地: 29,000M24. 主要设备:(1) 造气炉(2) 压缩机(3) 铜洗(4) 合成塔。
合成氨生产工艺简介
合成氨生产工艺简介目前国内生产合成氨的工艺大同小异，忽略各自的设备差异和工艺上的微小不同，我们可以将氨的生产过程，粗略的讲可分成一下几步：造气；脱硫；变换；变换后脱硫；铜洗；氨合成几个步骤，如下是此类流程的一个极简示意图：图1 合成氨的极简化流程1造气工段造气实质上是碳与氧气和蒸汽的反应，原料煤间歇送入固定层煤气发生炉内，先鼓入空气，提高炉温，然后加入水蒸气与加氮空气进行制气。
所制的半水煤气（主要成分为CO和H2，另有其他杂质气体）进入洗涤塔进行除尘降温，最后送入半水煤气气柜。
造气工段脱硫工段变换工段煤块水蒸汽CO, N2, H2H2S等其他杂质CO, N2, H2变换气脱硫工段CO2, N2, H2H2S等其他杂质甲醇合成工段少量CO, CO2,N2, H2精炼工段N2, H2极少量CO X等其他杂质氨合成工段N2, H2冷冻工段NH3液氨图2 造气工艺流程示意图2脱硫工段煤中的硫在造气过程中大多以H2S的形式进入气相，它不仅会腐蚀工艺管道和设备，而且会使变换催化剂和合成催化剂中毒，因此脱硫工段的主要目的就是利用DDS脱硫剂脱出气体中的硫。
气柜中的半水煤气经过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫塔，脱除硫化氢后经过二次除焦、清洗降温送往压缩机一段入口。
脱硫液再生后循环使用。
图3 脱硫工艺流程图3变换工段气体从脱硫工艺中处理过后，已不含H2S等有毒气体。
变换工段的主要任务是将半水煤气中的CO在催化剂的作用下与水蒸气发生放热反应，生成CO2和H2。
经过两段压缩后的半水煤气进入饱和塔升温增湿，并补充蒸汽后，经水分离器、预腐蚀器、热交换器升温后进入中变炉回收热量并降温后，进入低变炉，反应后的工艺气体经回收热量和冷却降温后作为变换气送往压缩机三段入口。
说明：合成气的中的CO（一氧化碳）经蒸汽转换成CO2（二氧化碳）与H2，转换后气体称为“变换气”。
图4 变换工艺流程图4变换气脱硫与脱碳经变换后，气体中的有机硫转化为H2S，需要进行二次脱硫，使气体中的硫含量在25mg/m3。
第1章 合成氨1
化学与化工系
西安文理学院
1.2.4 气态烃类蒸气转化催化剂
选择原则：高强度、高活性、抗析碳、抗中毒 高空隙率
组成：
主催化剂：
NiO（4-30％）
促进剂 ： Al2O3、MgO、CaO、TiO2、K2O
载体： 铝酸钙连接型和氧化铝烧结型 装填：过筛、均匀、下降落差不能太大。 化学与化工系
还原后才能使用，卸出前必须钝化
log k p 2
备注： 此公式属经验公式，来源于试验， 化学与化工系
2.平衡常数的应用（计算平衡组成）
Nm，nw分别为进气中甲烷和水蒸气的量，kmol； x为甲烷蒸汽转化反应的甲烷转化量， kmol； y为变换反应转化的一氧化碳的量， kmol；
预计转化气组成
已知温度
求平衡常数
求平衡组成
选择工艺条件 判断工况
化学与化工系
西安文理学院
1.1.2 生产方法简介
主要包括3个步骤 (1)造气：即制备含有氢、氮的原料气； (2) 净化：不论采用何种原料和何种方法造气，原 料气中都含有对合成氨反应过程有害的各种杂质， 必须采取适当的方法除去这些杂质； (3) 压缩和合成：将合格的氮、氢混合气压缩到高 压，在铁催化剂的存在下合成氨。
化学与化工系
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胺.磺胺
氨 的 用 途
氨
炸药 医药
化学与化工系
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氨的发展概况
氨(Ammonia)，分子式NH3，是1754年由普里斯特 里(Priestiy) 加热氯化铵和石灰石时发现的。1784年，伯 托里(C.L.Berthollet) 确定氨是由氮和氢组成的。其后，人 们便开始进行化学合成氨的研究.经过100多年的漫长岁月。 1901年，法国化学家吕查德里开创性地提出氨合成的条件 是高温、高压，并有催化剂存在。 终于在1913年实现了由氮和氢直接合成氨的工业化。 这是由哈伯 (Frite Haber) 与伯希 (Carl Bosch) 一起开发 的日产30t的工业化装置，在德国奥堡 (Oppau) 投入生产， 采用高温高压和铁系催化剂工艺，这就是著名的Haber— Bosch 法。因为保密和第一次世界大战(1914~1918)的关系， 除了德国和BASF公司外，该技术并未被很好利用。 化学与化工系
合成氨工艺流程
合成氨工艺流程在200MPa的高压和500℃的高温和催化剂作用下，N2+3H2====2NH3,经过压缩冷凝后，将余料在送回反应器进行反应，合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨。
世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。
合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料生产方法生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。
①天然气制氨。
天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％～0.3％（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。
以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。
②重质油制氨。
重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。
空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。
③煤（焦炭）制氨。
随着石油化工和天然气化工的发展，以煤（焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。
用途氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。
硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。
液氨常用作制冷剂。
贮运商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。
此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。
液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。
液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运合成氨是以碳氨为主要原料, 我司可承包的合成氨生成成套项目, 规模有4×104 吨/年,6×104 吨/年, 10×104 吨/年, 30×104 吨/年, 其产品质量符合中国国家标准.1. 工艺路线：以无烟煤为原料生成合成氨常见过程是:造气-> 半水煤气脱硫-> 压缩机1，2工段-> 变换-> 变换气脱硫->压缩机3段-> 脱硫->压缩机4，5工段-> 铜洗-> 压缩机6段-> 氨合成-> 产品NH3采用甲烷化法脱硫除原料气中CO. CO2 时, 合成氨工艺流程图如下:造气->半水煤气脱硫->压缩机1,2段->变换-> 变换气脱硫-> 压缩机3段->脱碳-> 精脱硫->甲烷化->压缩机4,5,6段->氨合成->产品NH32. 技术指标:(1) 原料煤: 无烟煤: 粒度15-25mm 或25-100mm固定75%蒸汽: 压力0.4MPa, 1-3MPa(2) 产品: 合成氨：氨含量（99.8%）残留物含量（0.2%）3. 消耗定额: ( 以4×104 吨/年计算)(1) 无烟煤( 入炉) : 1,300kg(2) 电: 1,000KWH( 碳化流程), 1,300KWH( 脱碳流程)(3) 循环水: 100M3(4) 占地: 29,000M24. 主要设备:(1) 造气炉(2) 压缩机(3) 铜洗(4) 合成塔。
合成氨工艺简介
合成氨工艺简介一合成氨工艺简介中小型氮肥厂是以煤为要紧原料，采纳固定层间歇气化法制造合成氨原料气。
从原料气的制备、净化到氨的合成，通过造气、脱硫、变换、碳化、压缩、精炼、合成等工段。
工艺流程简图如下所示：该装置要紧的操纵回路有：（1）洗涤塔液位；（2）洗涤气流量；（3）合成塔触媒温度；（4）中置锅炉液位；（5）中置锅炉压力；（6）冷凝塔液位；（7）分离器液位；（8）蒸发器液位。
其中触媒温度操纵可采纳全系数法自适应操纵，其他回路采纳PID操纵。
二要紧操纵方案（一）造气工段操纵工艺简介：固定床间歇气化法生产水煤气过程是以无烟煤为原料，周期循环操作，在每一循环时刻里具体分为五个时期；(1)吹风时期约37s；(2)上吹时期约3 9s；(3)下吹时期约56s；(4)二上吹时期约12s；(5)吹净时期约6s.l、吹风时期现在期是为了提升炉温为制气作预备的。
这一时期时刻的长短决定炉温的高低，时刻过长，炉温过高；时刻过短，炉温偏低同时都阻碍发气量，炉温要紧由这一时期操纵。
般工艺要求现在期的操作时刻约为整个循环周期的18％左右。
2、上吹加氮制气时期在现在期是将水蒸汽和空气同时加入。
空气的加入增加了气体中的氮气含量，是调剂H2/N2的要紧手段。
然而为了保证造气炉的安全该段时刻最多不超过整个循环周期的26％。
3、上吹制气时期该时期与上吹加氯制气总时刻为整个循环的32％，随着上吹制气的进行下部炉温逐步下降，为了保证炉况和提升发气量，在现在期蒸汽的流量最好能得以操纵。
4、下吹制气时期为了充分地利用炉顶部高温、提升发气量，下吹制气也是专门重要的一个时期。
这段时刻约占整个循环的40％左右。
5、二次上吹时期为了确保生产安全，造气炉再度进行吹风升温之前，须把下吹制气时留在炉底及下部管道中的半水煤气吹净以防不测，故进行第二次上映。
这段时刻约占7％左右。
6、吹净时期这段时刻要紧是回收上行煤气管线及设备内的半水煤气。
约占整个循环的3％。
合成氨工艺流程图
概述氮肥生产是高能耗的工业，其生产成本主要取决于系统的能耗，系统能耗除了与采用的工艺流程有关外，在很大程度上取决于系统控制的算法及稳定性，因此，化肥生产过程的控制系统对整个生产成本具有关键意义。
氮肥生产系统是由一个个相对独立的单元（工段）组成的。
各单元之间具有密切关系。
上一单元的产品或输出，即为下一单元的原料或输入，各个单元相互紧密联系形成一个连续的生产过程。
各个单元在地域上相互分散，但距离又不很远。
整个生产过程可以分为造气、脱硫、压缩、变换、脱碳、合成、甲醇、尿素等主要单元（工段）。
上述各单元（工段）的操作在工艺上密切联系，但在地域上分散、在控制上相对独立。
浙江威盛DCS在氮肥生产过程控制方面具有许多特点：●生产工艺的优化控制。
●各单元工艺参数的集中监控。
●在紧急情况下的遥控措施（阀门、马达等）。
●必要的报警和联锁。
●方便地查阅实时趋势和历史趋势。
●可以与企业管理网相连，实现数据共享。
1、造气造气一般是以块煤为原料，采用间歇式固定层常压气化法，在高温和程控机油传动控制下，交替与空气和过热蒸汽反应。
反应方程式：吹风C+O2→CO2+QCO2+C→2CO-Q上、下吹C+H2O(g)→CO+H2-QA、吹风阶段吹风阶段的主要作用是产生热量，提高燃料温度。
B、上吹（加氮）阶段上吹阶段的主要作用是置换炉底空气，吸收热量、制造半水煤气，同时加入部分氮气。
C、下吹阶段下吹阶段作用是制取半水煤气，吸收热量，使上吹后上移的气化层下移。
D、二上吹阶段二上吹的主要作用是将炉底及进风管道中煤气吹净并回收，确保生产安全。
E、吹净阶段吹净的主要作用是回收造气炉上层空间的煤气及补充适量的氮气，以满足合成氨生产对氮氢比的要求。
造气工艺流程图控制方案在生产中，一般均是多个造气炉组成一组。
在多台造气炉同时投入运行时，为了保证造气炉在吹风阶段的风量，必须对造气炉的吹风阶段进行顺序控制。
对造气炉进行吹风排序，也就是要实现吹风时间自寻优及动态跟踪。
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合成氨
合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨，世界上的氨除少量从焦炉气中回收副产外，绝大部分是合成的氨。
合成氨主要用作化肥、冷冻剂和化工原料。
①天然气制氨。
天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％～0.3％（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。
以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。
②重质油制氨。
重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。
空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。
③煤（焦炭）制氨。
随着石油化工和天然气化工的发展，以煤（焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。
o合成氨工艺流程图
o合成氨的在线分析检测点。