合成氨工艺简介模板
合成氨工艺简介
合成氨工艺简介工艺危险特点：1 高温、高压使可燃气体爆炸极限扩宽，气体物料一旦过氧（亦称透氧），极易在设备和管道内发生爆炸。
2 高温、高压气体物料从设备管线泄露时会迅速膨胀与空气混合形成爆炸性混合物，遇到明火或因郜流速物料与裂（喷）口处摩擦产生静电火花引起着火和空间爆炸。
3 气体压缩机等转动设备在高温下运行会使润滑油挥发裂解，在附近管道内造成积炭，可导致积炭燃烧和爆炸。
4 高温、高压可加速设备金属材料发生蠕变、改变金相组织，还会加剧氢气、氮气对钢材的氢蚀和渗氮，加剧设备的疲劳腐蚀，使其机械强度减弱，引发物理爆炸。
5 液氨大规模事故性泄露会形成低温云团引起大范围人群中毒，遇明火还会发生空间爆炸。
合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成氨，为一种基本无机化工流程。
现代化学工业中，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。
工艺流程1 原料气制备（制备H2、CO、N2的粗原料气）1-1煤气化煤气化是用气化剂对煤或焦炭等固体燃料进行热加工，使其转变为可燃性气体的过程，简称造气。
气化剂主要是水蒸气、空气（或氧气）及它们的混合气体。
对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；空气煤气：以空气为气化剂制取的煤气，主要成分为N2和CO2。
合成氨生产中也称之为吹风气。
水煤气：以水蒸气为气化剂制得的煤气，主要成分H2和CO。
混合煤气：以空气和适量水蒸气为气化剂。
半水煤气：以适量空气和水蒸气做气化剂，所得气体组成符合([H2]+[CO])/[N2]=3.1~3.2的混合煤气，即合成氨的原料气。
1-1-1 以空气为气化剂-空气煤气，其主要成分为空气和二氧化碳C + O2 = CO2C + 1/2O2 = COC + CO2 = 2COCO + 1/2O2 = 2CO21-1-2 以水蒸气为气化剂-水煤气，其主要成分为氢气和一氧化碳。
C + H2O = CO + H2C + 2H2O = CO2 + 2H2CO + H2O = CO2 + H2C + 2H2 = CH41-1-3 间歇式生产半水煤气1-1-3-1固定床煤气发生炉右图为间歇式固定床煤气发生炉燃料层分区示意图。
国内典型合成氨装置工艺介绍模板
国内典型合成氨装置工艺介绍模板合成氨是一种广泛应用于化工、农业和冶金等领域的重要化工原料。
合成氨装置工艺是指通过催化剂的作用，在合成气（氮气和氢气）的输入下，将氮气和氢气在一定的温度和压力条件下进行反应，生成合成氨。
国内典型的合成氨装置工艺包括Haber-Bosch工艺和低温催化合成氨工艺。
本文将对这两种工艺进行介绍。
首先是Haber-Bosch工艺。
该工艺主要采用的反应器是固定床催化剂反应器。
反应器内装有铁、钼、铝等金属氧化物催化剂。
氮气和氢气通过压缩机进行增压后经过预热器进行预热，然后进入反应器。
在反应器内，氮气和氢气与催化剂表面的活性位点发生反应，生成氨气。
由于反应生成的氨气会使反应体系产生压力增加，因此需要通过循环冷却系统将反应器冷却，使其保持在合适的反应温度。
反应器出口的混合气体经过除尘器去除杂质，然后通过冷却器进行冷却，进一步除去水蒸汽、一氧化碳等与氨气共存的成分。
最终得到高纯度的合成氨。
另一种典型的工艺是低温催化合成氨工艺。
该工艺主要采用的反应器是催化塔反应器。
反应器内填充有高活性的催化剂床。
氮气和氢气通过增压泵增压后，经过换热器进行预热，然后进入反应器。
在反应器内，氮气和氢气与催化剂床发生反应，生成氨气。
反应后的气体通过冷却器进行冷却，降低氨气的温度以便进一步处理。
冷却后的气体通过除尘器去除杂质，然后进入分离塔。
分离塔通过调节温度和压力，将氨气与未反应的氮气和氢气分离，得到高纯度的合成氨。
以上两种工艺都需要控制一定的反应温度和压力，以提高合成氨的产率。
此外，两种工艺均需要定期更换催化剂床，以保持反应的高活性。
综上所述，国内典型的合成氨装置工艺包括Haber-Bosch工艺和低温催化合成氨工艺。
这两种工艺都通过催化剂的作用，将氮气和氢气在一定的温度和压力条件下进行反应，生成合成氨。
工艺的选择主要根据生产规模、产品要求等因素进行决定。
合成氨工艺简介
合成氨工艺简介1、粘结剂制备先将水加入到粘结剂提取罐内，然后向罐内微通蒸汽，加热温度应≤40℃，开动搅拌机在不断搅拌的情况下投入液体烧碱（30％NaOH）,待碱液温度达一定时继续搅拌，投入筛好的褐煤（含腐蚀酸约35%），含量低的褐煤应适当多投，可根据含量高低而调整加入量，边投料边通入蒸汽，同时不停搅拌，此时由于化学反应而放出热量产生少量气体、液位有所升高，为防止冒槽现象应酌情减少蒸汽加入量，维护反应温度，时间约2小时反应基本完全，可取少量提取液检查，其颜色为黑褐色，有粘结性，用母指和食指捏后拉开有连丝，冷却后粘结性增大，流动性变差，视为提出制液结束。
此时停蒸汽，不搅拌待用。
2、原料煤的粉碎和粘结剂的加入原料煤先送入一级粉碎机，粉至3毫米以下，后经皮带机送入鼠笼粉碎机粉至1毫米以下，经皮带机送入双轴搅拌机内，此时由操作工视其送入的煤量酌情控制加液阀加入已提取好的粘结剂，在双轴搅拌机内不断的搅拌推进混匀后落入斜皮带机，送至分仓平皮带机，分仓堆沤备用（粘结剂的加入量是根据经验判断掌握调节，一般加液后的煤屑用手抓一把捏得拢，两指能捏散较为合适）。
3、煤棒制备沤化合格的原料煤送煤棒机挤压3成型后经皮带机输送到煤棒烘干炉中，利用吹风气回收锅炉的尾气（温度~160℃）将煤棒烘干，再经皮带机输送到造气车间供造气炉制取半水煤气用。
4、半水煤气制取以空气和蒸汽为气化剂，在常压、常温下与煤棒中的碳作用，通过固定床（造气炉）蓄热间歇制气法得到半水煤气，根据氨合成必需的氢、氮气体比例调整空气和蒸汽加入量，保证合成氨系统的循环氢含量，造气过程由微机控制，分为五个阶段：①吹风吹风是一个放热过程，目的是使燃料燃烧放出的热量积蓄在造气炉的炭层中，提高气化层的温度，为制气提供有利的反应条件，尽量用最少的燃料达到应有的温度。
这部分气体不能用于氨的合成，但其中含有一氧化碳、氢、甲烷、煤炭粉屑等可燃性物质，因此将吹风气自炉顶引出到吹风气总管（为调节氮含量，根据需要进行部分回收进入半水煤气总管），与合成系统的驰放气一起进入吹风气燃烧炉燃烧，产生高温烟气，在废热锅炉中产生蒸汽，并进入蒸汽管网，从废热锅炉出来的大约160℃的尾气送到煤棒烘干炉用于烘干煤棒。
合成氨生产工艺介绍样本
1、合成氨生产工艺简介1）造气工段造气实质上是碳与氧气和蒸汽反映，重要过程为吹风和制气。
详细分为吹风、上吹、下吹、二次上吹和空气吹净五个阶段。
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。
所制半水煤气进入洗涤塔进行除尘降温，最后送入半水煤气气柜。
造气工艺流程示意图2）脱硫工段煤中硫在造气过程中大多以H2S形式进入气相，它不但会腐蚀工艺管道和设备，并且会使变换催化剂和合成催化剂中毒，因而脱硫工段重要目就是运用DDS脱硫剂脱出气体中硫。
气柜中半水煤气通过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫塔，脱除硫化氢后通过二次除焦、清洗降温送往压缩机一段入口。
脱硫液再生后循环使用。
脱硫工艺流程图3）变换工段变换工段重要任务是将半水煤气中CO在催化剂作用下与水蒸气发生放热反映，生成CO2和H2。
河南中科化工有限责任公司采用是中变串低变工艺流程。
通过两段压缩后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、热互换器升温后进入中变炉回收热量并降温后，进入低变炉，反映后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。
变换工艺流程图4）变换气脱硫与脱碳经变换后，气体中有机硫转化为H2S，需要进行二次脱硫，使气体中硫含量在25mg/m3。
脱碳重要任务是将变换气中CO2脱除，对气体进行净化，河南中科化工有限责任公司采用变压吸附脱碳工艺。
来自变换工段压力约为1.3MPa左右变换气，进入水分离器，分离出来水排到地沟。
变换气进入吸附塔进行吸附，吸附后送往精脱硫工段。
被吸附剂吸附杂质和少量氢氮气在减压和抽真空状态下，将从吸附塔下端释放出来，这某些气体称为解析气，解析气分两步减压脱附，其中压力较高某些在顺放阶段经管道进入气柜回收，低于常压解吸气经阻火器排入大气。
变换与脱硫工艺流程图5)碳化工段5.1、气体流程来自变换工段变换气，依次由塔底进入碳化主塔、碳化付塔，变换气中二氧化碳分别在主塔和付塔内与碳化液和浓氨水进行反映而被吸取。
合成氨工艺简介课件
通过大数据和人工智能技术，对合成氨生产过程 进行实时监测和数据分析，实现生产过程的优化 和智能化决策。
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合成氨的发展历程
总结词
合成氨的发展经历了多个阶段，技术的不断改进和创 新推动了合成氨工业的发展。
详细描述
合成氨技术的发展历程可以追溯到19世纪末期，当时 科学家们开始探索将氮气和氢气合成为氨气的方法。经 过多次试验和改进，1909年德国化学家哈伯（Fritz Haber）开发出了采用铁催化剂的高压合成氨工艺，并 在随后的几年中不断完善。随着技术的不断改进和创新 ，合成氨的产量和效率逐渐提高，推动了合成氨工业的 发展。如今，合成氨技术已经广泛应用于全球范围内， 为人类的生产和生活提供了重要的化工原料。
少对环境的污染。
废水处理
建立废水处理设施，对工艺过程中 产生的废水进行处理，达到排放标 准后再排放。
废弃物回收利用
对工艺过程中产生的废弃物进行回 收利用，减少对环境的负担。
04
合成氨工艺的未来发展
新技术的研发与应用
新型催化剂
研发高效、低成本的新型催化剂 是合成氨工艺未来的重要方向， 以提高合成氨的效率和选择性。
二氧化碳脱除
采用化学或物理方法脱除原料气中的二氧化碳，以防止其在 后续的合成过程中形成氨的碳化物。
氨的合成
01
02
03
合成塔
原料气在高温、高压条件 下进入合成塔，与催化剂 接触，发生反应生成氨。
氨的分离
从合成塔出来的气体中， 氨被冷凝分离出来，未反 应的氢气和氮气循环回到 合成塔继续反应。
氨的储存与运输
研究新型高效催化剂，降 低反应活化能，提高原料 的转化率。
降低能耗
合成氨生产工艺简介
合成氨生产工艺简介
合成氨以煤为原料，采用固定层间歇法制气，制出合格的半水煤气送至气柜。
经静电除尘后的半水煤气进入脱硫塔，经湿法脱硫后去氢氮气压缩机加压后，半水煤气进入饱和塔，传热传质后，进入变换炉，经变换炉将其中的一氧化碳转化为二氧化碳和氢气，进入变脱进一步脱除硫化物，再经过脱碳工段脱除二氧化碳后，进入压缩机加压，经铜洗脱除其中少量的一氧化碳、二氧化碳，进入压缩机七段加压，然后进入合成塔，在高温高压催化剂作用下进行合成反应生成氨，再经氨分离器和冷凝塔分离出液氨，减压、计量后送往液氨仓库备用。
尿素由氨库来液氨经液氨泵加压送往尿素合成塔。
同时由氢氮压缩机三段出口的气体通过脱碳之后，其中二氧化碳气体经二氧化碳压缩机压缩后送入尿素合成塔，由循环系统回收的氨基甲酸铵一氨水溶液；也回到尿素合成塔，在塔内CO2和NH3反应生成尿素熔融物，出塔后多次减压分解，再经过加热蒸浓，液相熔融尿素进入造粒塔后成尿素产品，再经包装制成成品尿素。
未反应的NH3和CO2经回收循环再使用。
甲醇由合成压缩机六段出来的气体，经滤油进入甲醇合成塔，经冷却分离后，进入粗甲醇储槽，经计量后，经商品泵装桶或装槽车销售。
国内典型合成氨装置工艺介绍
103-J改转子；并联101-JA； 净化使用ACT-1活化剂，更换规整填料；
司，成达
合成回路改塔后分氨、增加小合成塔1105-D工程公司 Nhomakorabea10
五大机组电子调 五大机组电子调速器改造，采用ITCC系统进行控制 速器改造
康吉森公 司
投用时 间
1984.4 1986.2
1990.8 1988.9
1993.9 1997.7 2002.7 2005.1 2008.8
每排42根转化管的底部都同一根集气管相连，后者靠近 一段炉的底部，每根集气管的中部有一上升管，这九根上升 管又把气体引到炉顶上一根装有水夹套的输气管线，再由此 把气体送至二段转化炉103-D的入口。一段炉的热量是由 200个顶部烧嘴供应的。部分转化后的混合气含有12.91%的 甲烷。
二段转化炉103-D所需工艺空气由蒸汽透平压缩机101-J （提供约65%的空气量）和电动压缩机101-JA（约35%）提 供。定量中压蒸汽与工艺空气混合，经过一段炉对流段空气/ 蒸汽混合气预热盘管被加热到599℃，经过二段炉的喷嘴与 来自一段炉的工艺气在燃烧室进行混合燃烧（空气中的氧与 一段转化气中的氢燃烧），接着在内衬耐火材料的圆筒式反 应炉内通过镍触媒进一步转化残余甲烷。二段转化炉出口气 含有0.38%的甲烷，温度约为1000℃，进入第一废热锅炉 101-CA/CB、第二废热锅炉102-C，被来自101-F的锅炉水 继续冷却，冷却后的转化气温度降低到371℃。
合成氨工艺的5个过程：
1、油田气脱硫：
R-SH+H2＝RH+H2S H2S+ZnO＝H2O(汽)+ZnS 2、转化：
CH4+H20(汽)＝CO+3H2 CH4+2H2O(汽)＝CO2+4H2 3、变换：
合成氨工艺简介
02
随着科技的不断进步，合成氨 技术将不断优化和改进，提高 生产效率和降低成本。
03
合成氨技术的未来发展趋势将 更加注重环保、节能和可持续 性，以适应人类社会发展的需 要。
06
相关问题和探讨
节能减排技术在合成氨工艺中的应用
节能技术
节能技术贯穿于合成氨工艺的全过程，包括原料的预处理、反应条件的优化、 能源回收等环节。通过采用先进的节能技术，可以显著降低合成氨工艺的能耗 ，提高能源利用效率。
合成氨工艺简介
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目录
• 合成氨的历史和发展 • 合成氨工艺流程 • 合成氨工艺的原理和特点 • 合成氨工艺的操作和维护 • 合成氨的应用和前景 • 相关问题和探讨
01
合成氨的历史和发展
合成氨的发明历程
1805年，戴维(Humphry Davy)将氢气通过金属进行反 应实验。
1909年，哈勃(Fritz Haber)发明了工业合成氨的方法。
合成氨工艺的操作和维护
工艺参数的监控和调节
温度监控
合成氨工艺的反应温度是关键参数之一，需要 实时监控并调节。
压力监控
反应压力也是关键参数，需要精确控制以获得 最佳的反应效果。
气体组成分析
分析反应气体组成，判断反应是否进行完全，同时根据分析结果调整工艺参数 。
设备的维护和保养
1 2
设备清洁
定期对设备进行清洁，以防止灰尘和杂质对设备 性能的影响。
催化剂的活性
催化剂的活性可以通过温度、压力、气体组成等因素来调节。
合成氨工艺的特点和优缺点
工艺流程
合成氨工艺通常包括天然气或煤的气化、净化、压缩、合成等环 节。
优点
合成氨工艺具有原料来源广泛、工艺成熟、产量大等优点。
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1
合成氨工艺控制方案总结
一合成氨工艺简介
中小型氮肥厂是以煤为主要原料, 采用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, 经过造气、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:
该装置主要的控制回路有: ( 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。
其中触媒温度控制可采用全系数法自适应控制, 其它回路采用PID 控制。
2
二主要控制方案
( 一) 造气工段控制
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, 在每一循环时间里具体分为五个阶段; (1)吹风阶段约37s;
(2)上吹阶段约39s; (3)下吹阶段约56s; (4)二上吹阶段约12s; (5)吹净阶段约6s.
l、吹风阶段
此阶段是为了提高炉温为制气作准备的。
这一阶段时间的长短决定炉温的高低,
时间过长, 炉温过高; 时间过短, 炉温偏低而且都影响发气量, 炉温主要由这一阶段控制。
般工艺要求此阶段的操作时间约为整个循环周期的18％左右。
2、上吹加氮制气阶段
在此阶段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, 是调节
H2/N2的主要手段。
可是为了保证造气炉的安全该段时间最多不超过整个循环周期的26％。
3、上吹制气阶段
该阶段与上吹加氯制气总时间为整个循环的32％, 随着上吹制气的进行下部炉温逐渐下降, 为了保证炉况和提高发气量, 在此
3
阶段蒸汽的流量最好能得以控制。
4、下吹制气阶段
为了充分地利用炉顶部高温、提高发气量, 下吹制气也是很重要的一个阶段。
这段时间
约占整个循环的40％左右。
5、二次上吹阶段
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。
这段时间约占7％左右。
6、吹净阶段
这段时间主要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％。
该阶段是由吹风管路送风, 该段时间的长短直接影响H2/N2.
该控制系统是一个较复杂的时变、间歇、非线性、大滞后控制系统。
故将该系统设计为串级控制。
造气炉的工作方式分为开车、停车、正常造气、升温和制惰等五种方式。
每台造气炉需要控制15个电磁阀, 为了防止多台炉同时进入吹风阶段而引起争风抢汽观象, 各台炉之间必须进行吹风排队顺序控制。
4
控制方案:
1、造气工段H2/N2控制方案
造气工段是经过加减氮操作来进行氢氮比控制的, 而加减氮操作又是经过调节上下吹加氮时间和吹风回收时间来实现的, 因此, 该控制系统最终得到的控制量要转化为上下吹加氮时间或吹风回收时间。
本系统的氢氮比控制采用调节吹风回收时间来实现。
在合成氨生产过程中, 影响氢氮比的主要干扰来源是造气、脱硫两个环节, 这部分仅有较小的滞后, 因此对脱硫制氢采用PID 闭环控制和较高的采样频率, 这是控制的内环。
然后将造气脱硫与变换、脱碳、精炼及合成组成一个广义外环, 采用预测控制进行控制, 这是控制的外环。
可选作控制量的参数有: 脱硫氢、变换氢、补充氢和循环氢, 这四个氢值之间的波动有一个时间差, 脱硫氢到变换氢大约有5min, 变换氢到补充氢大约有15min,再由补充氢到循环氢又有20min, 而且补充氢与循环氢之间存在积分关系, 补充氢中氢氮比的微小变化就会造成循环氢中氢的增加与减小, 即稳定的补充氢并不能保证循环氢的稳定。
而循环氢是生产过程最终阶段的信号, 因此采用循环氢作为主调节参数, 并选择脱硫氢作
5
为副调参数, 以克服循环氢巨大的滞后。
2、 H2/N2调节方法
采用改变加氮空气量的方法调节H2/N2, 在上吹和下吹阶段设置用／否加氮软手动开关决定是否启用加氮空气, 同时采用上／下加氮调节阀来改变加氮空气量, 其次能够经过调整
吹净时间的方法来调整H2／N2, 同时还采用打吹净软开关确定在吹风阶段是否提前关闭烟囱阀, 以辅助调节H2/N2.
( 三) CO变换工段控制
工艺简介: 工艺流程图如下:
中温变换护的正常操作应该是将各段催化剂的温度控制在适宜的范围内, 以充分发挥催化剂的活性。
同时用最低的蒸汽消耗实现最高的CO变换率。
影响中变炉催化剂床层温度变化的因素很多, 如蒸汽的加入量、蒸汽的温度、进入催化剂前反应气体的温度、反应气体的组成以及生产负荷等。
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该工段主要的控制系统主要有: 中变炉入口温度定值控制, 入中变护蒸汽流量定值控制, 入中变沪中段蒸汽流量定值控制, 中变炉下段温度控制等。
( 1) 中变炉人口温度定值控制系统
该系统是经过控制中变炉的入口温度来稳定上段催化剂的温度。
选中变炉人口气体的温度作为被控变量, 操作变量为中温换热器的半水煤气副线流量。
其主要干扰因素有: 半水煤气流量, 半水煤气温度, 蒸汽流量, 蒸汽温度, 变换气温度等。
在这个系统中, 中变炉人口温度是根据生产要求由人工设定, 当受到干扰使该温度偏离没定值时, 经过改变中温换热器副线流量来维持其入口温度的稳定。
（2）入炉蒸汽流量定值控制
控制流程图如下:
7。