合成氨
化学工艺学第2章合成氨

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第2章 合成氨
• 2.1 概述
1、氨的性质:
物理性质:冰点-77.7℃,汽化热大,所以 可作为冷冻剂使用。有刺激性气味。 化学性质:较活泼,可制化肥、硝酸等。 氨的用途:生产化肥(固氮)、生产硝酸、纯碱、 含氮无机盐、化纤、塑料。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2章 合成氨
• 2.1 概述
2、合成氨的原料 原料:(包括提供H2的原料和燃料) 固体原料:焦碳、煤 气体原料:天然气、重油、焦炉气等 液体原料:石脑油、重油、原油等 常用的原料有:焦碳、煤、天然气、重油
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第2章 合成氨
• 2.2 原料气的制取
煤气的类型: 空气煤气:H2:0.9%,CO:33.4%、N2:64.6% 水煤气:H2:50%,CO:37.3%、N2:5.5% 半水煤气:H2:37%,CO:33.3%、N2:22.4% (接近H2:N2=3.2:1) 半水煤气可采取分阶段制得空气煤气及水煤气, 然后将两者按一定比例混合而成。
钴钼加氢 反应器
排风机
天然气蒸气转化工艺流程图
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第2章 合成氨
• 2.2.5 甲烷蒸气转化的生产方式 一段转化:
采用管子炉,3~4MPa下,在多根耐热合金钢管 内填放催化剂,侧壁(或顶部)设有多个烧嘴,燃烧 天然气,产生高温。炉膛温度:1000℃,管子内温 度:750~800℃。 进入一段的原料气:3~4MPa,H2O/CH4=3.5, 500~520℃; 出一段的转化气:850~860℃
CO2+N2
CO+N2
空气
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第2章 合成氨
第二阶段(一次上吹): 水蒸气从下往上,一次地吹过炽热的C层,产生水煤 气送往气柜,炭层的温度上移,温度下降。
合成氨的化学反应方程式

合成氨的化学反应方程式
氨是一种重要的有机化合物,它可以由不同的原料和反应方法进行合成。
本文将介绍其中最常见的反应方程式合成氨的化学反应。
氨是由氨气和水组成的化合物,它是一种无色气体,有刺激性气味。
它被广泛用作医药、农药以及各种工业生产中的原料。
氨的反应方程式为:
2NH3(g) + 3H2O(l) 3N2O(g) + 6H2(g)
其中,NH3是氨气,H2O是水,N2O是氮氧化物,H2是氢气。
该反应可在室温下进行,在此反应中,氨气和水在气体形式的氮氧化物和氢气的形式下发生变化。
合成氨的反应需要用到一些原料,如氮气和氢气,以及一些催化剂。
氮气是由空气的78%的氮气分解得到的,氢气则通常是从石油中分解水蒸气中的乙烷得到的。
催化剂可以是金属铝铵、石油焦油、硅油、铝氧化物等,催化剂可以有效地提高反应速度,但需要定期更换。
在反应过程中,氢气和氮气以比例相同的比例被供应,用催化剂将两者混合到一起,以提高反应速度和效率。
当反应结束时,会产生氮氧化物和氢气,然后氮氧化物和氢气会被冷却,使其转变为液体形式的氨溶液,即已得到的氨。
依据以上的化学反应方程式,可以看出氨的合成是一个非常复杂的过程,需要正确的原料和反应条件,以及适当的催化剂才能实现高效率的合成氨。
合成氨对当今工业发展非常重要,因此本文介绍的信
息可以为相关重要研究工作提供一定的指导作用。
合成氨的化学反应方程式

合成氨的化学反应方程式氨(Ammonia)是一种有机物质,它是人们熟悉的日常化学制品,也是非常重要的原材料,在医药、农药和农业肥料行业中都有广泛的应用。
氨的英文符号是NH3,为了达到生产氨的目的,我们必须尽可能清楚地了解它的合成原理和合成反应方程式。
氨的合成反应是一个非常基础的反应,主要有两种方式:热法合成氨和电解法合成氨。
热法是指将氮、碳、水和碳酸钾等原料煅烧,经过温度和压力控制后,按下列化学反应方程式产生氮:1.N2 + 3H2 2NH3其中,N2为氮气,H2为氢气,NH3为氨气。
电解法是指将氯气等原料电解溶液,发生电化学反应后产生氨,其反应方程式如下:2.2N2 + 3H2 2NH3其中,N2为氮气,H2为氢气,NH3为氨气。
氨合成反应通常是在室内温度下进行,化学反应可能会放出有毒气体,所以操作时要注意安全。
氨的合成反应虽然简单,但也可以用于更多复杂的反应。
它可以与硫酸、乙酸、甲醛和其他有机物和无机物进行反应,以获得具有不同功能性的有机化合物。
例如,氨可与烯烃和醇类反应,在一定的温度和压力下,可以产生一种有机氨基化合物,如丙烯酰胺和苯甲醛等。
此外,氨也可以与有机硫化物进行反应,生成了一种特殊的化合物,可能会对生物有害,这种物质称为硝酸盐。
例如,氨可与硫酸反应,可以产生亚硝酸盐:3.NH3 + H2SO4 NH4HSO4其中,NH3为氨气,H2SO4为硫酸,NH4HSO4为亚硝酸盐。
此外,氨还可以与碳酸氢钠、磷酸三氢钠对水反应,可以得到氨水和碳酸氢铵:4.NH3 + NaHCO3 + Na3PO4 NH4HCO3 + Na3PO4 + H2O其中,NH3为氨气,NaHCO3为碳酸氢钠,Na3PO4为磷酸三氢钠,NH4HCO3为氨水,Na3PO4为碳酸氢铵。
氯化氢的反应也可以与氨发生反应,这种反应可以获得氯溴酸、氯溴化钠或氯溴钠,如下所示:5.NH3 + HCl NH4Cl6.NH3 + HBr NH4Br7.NH3 + NaCl NaCl + NH4Cl其中,NH3为氨气,HCl为氯化氢,NH4Cl为氯溴酸,HBr为溴化氢,NH4Br为氯溴化钠,NaCl为氯化钠,NH4Cl为氯溴钠。
工业合成氨资料讲解

1. 合成氨工业(1)简要流程(2)原料气的制取N2:将空气液化、蒸发分离出N2或将空气中的O2与碳作用生成CO2,除去CO2后得N2。
H2:用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气)在高温下制取。
用煤和水制H2的主要反应为:(3)制得的H2、N2需净化、除杂质,再用压缩机制高压。
(4)氨的合成:在适宜条件下,在合成塔中进行。
(5)氨的分离:经冷凝使氨液化,将氨分离出来,提高原料的利用率,并将没有完全反应的N2和H2循坏送入合成塔,使之充分利用。
2.合成氨条件的选择(1)合成氨反应的特点:合成氨反应是一个放热的、气体总体积缩小的可逆反应:(2)合成氨生产的要求:合成氨工业要求:○1反应要有较大的反应速率;○2要最大限度的提高平衡混合物中氨气的含量。
(3)合成氨条件选择的依据:运用化学反应速率和化学平衡原理的有关知识,同时考虑合成氨生产中的动力、材料、设备等因素来选择合成氨的适宜生产条件。
反应条件对化学反应速率的影响对平衡混合物中NH3的含量的影响合成氨条件的选择增大压强有利于增大化学反应速率有利于提高平衡混合物中NH3的产量压强增大,有利于氨的合成,但需要的动力大,对材料、设备等的要求高,因此,工业上一般采用20MPa—50MPa的压强升高温度有利于增大化学反应速率不利于提高平衡混合物中NH3的产量温度升高,化学反应速率增大,但不利于提高平衡混合物中NH3的含量,因此合成氨时温度要适宜,工业上一般采用500℃左右的温度(因该温度时,催化剂的活性最强)使用催化剂有利于增大化学反应速率没有影响催化剂的使用不能使平衡发生移动,但能缩短反应达到平衡的时间,工业上一般选用铁触媒作催化剂,使反应在尽可能低的温度下进行。
○1温度:500℃左右○2压强:20MPa—50MPa ○3催化剂:铁触媒除此之外,还应及时将生成的氨分离出来,并不断地补充原料气,以有利合成氨反应。
(6)合成氨生产示意图3.解化学平衡题的几种思维方式(1)平衡模式思维法(三段思维法)化学平衡计算中,依据化学方程式列出“起始”“变化”“平衡”时三段各物质的量(或体积、或浓度),然后根据已知条件建立代数式等式而进行解题的一种方法。
合成氨

5、循环时间及分配
一般一个循环时间为2.5~3min。 工作循环时间取决于燃料的性质和各阶段的操作要求。不同燃料循环时 间分配百分比例如表所示。
吸收
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燃料种类 吹风 无烟煤,粒度 25~75mm 无烟煤,粒度 15~25mm 焦 炭,粒度 15~50mm 炭化煤球 6、气体成分 24.5~25.5 25.5~26.5 22.5~23.5 27.5~29.5
吸收
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工业煤气的组成如下表:
煤气名称 H2 CO 气体组成,体积% CO2 N2 CH4 O2 H2S
空气煤气
水煤气 混合煤气 半水煤气
0.9
50.0 11.0 37.0
33.4
37.3 27.5 33.3
0.6
6.5 6.0 6.6
64.4
5.5 55.0 22.4
0.5
0.3 0.3 0.3
半水煤气,并经
废热锅炉、洗涤 塔后送入气柜。
吸收
3、下吹造气:
上吹后炉层温度降 低,但上层温度尚 高,仍可利用热能, 故改为下吹造气。
先从炉顶向下吹几
秒水蒸气,防止直 接吹空气与煤气相 遇爆炸。得半水煤 气从炉底导出,并
送至气柜。
吸收
4、二次上吹:
自炉底吹水蒸气, 将炉中水煤气排出,
为重新进行空气吹风
做准备,同时回收炉 内残存的半水煤气,
防止直接送入空气引
起爆炸。 持续时间很短。
吸收
5、空气吹净:
将空气从炉底吹
入,把炉内残存的
半水煤气和含氮吹
风气一起吹出并送
入气柜。持续时间
更短。
吸收
五个阶段为一个循环,每个循环需3~4min。生产 出的半水煤气中: H2%=38~42%; N2%=19~22%;
合成氨生产过程包含的主要工序

合成氨生产过程包含的主要工序
合成氨生产过程包含的主要工序:脱硫、转化、变换、脱碳、甲烷化、氨的合成、吸收制冷及输人氨库和氨吸收八个工序。
合成氨的生产过程一般包括三个主要步骤:
(l)造气,即制造含有氢和氮的合成氨原料气,也称合成气;
(2)净化,对合成气进行净化处理,以除去其中氢和氮之外的杂质;
(3)压缩和合成,将净化后的氢、氮混合气体压缩到高压,并在催化剂和高温条件下反应合成为氨。
其生产工艺流程包括:脱硫、转化、变换、脱碳、甲烷化、氨的合成、吸收制冷及输人氨库和氨吸收八个工序。
在合成氨生产过程中,脱除CO2是一个比较重要的工序之一,其能耗约占氨厂总能耗的10%左右。
合成氨的化学反应方程式

合成氨的化学反应方程式以《合成氨的化学反应方程式》为标题,本文将分析合成氨的化学反应方程式,阐述其中所涉及的各种反应原理。
氨是一种经常用于工业制造和生活消费的重要化学物质,由于它可以被作为组成其他化合物的重要组成部分,并可以普遍应用于农药、食品添加剂、纤维素和肥料等领域,因此,制备氨的反应方法也受到了广泛的关注。
合成氨是利用氮气与氢气在高温高压条件下发生反应,形成氨的一种反应方法。
一般可以采用两种反应方式合成氨,一种是利用热力学反应,另一种是利用催化反应。
热力学反应是利用放大热力活化分子而实现的反应,其反应方程式为:N2 + 3H2 = 2NH3,即氮气加三份氢气生成两份氨。
这种反应是基于氮气和氢气可以经过一系列能量加热后,发生反应,从而形成氨的反应原理。
在此过程中,关键的是将氮气和氢气的放大热力活化分子,使其发生反应,这种反应是热活化反应,以形成氨的反应方式称为热力学反应。
另一种反应方式是采用催化反应的方式,这是为了解决热力学反应中反应温度和压力要求过高的现象,即以氮气和氢气为原料,通过催化剂原理,在低温低压条件下,实现高效反应,并形成氨,反应方程式:N2 + 3H2 = 2NH3,即氮气加三份氢气生成两份氨。
催化反应所采用的催化剂有很多,常见的如钯催化剂、氧化铜催化剂和磷酸催化剂。
这些催化剂经过精心调配,可以有效地降低反应温度和压力,从而改善反应效率,在较低的温度和压力条件下,形成氨。
以上就是合成氨的化学反应方程式,无论是采用热力学反应还是催化反应,两者的反应原理和反应方程式都是基于氮气和氢气之间发生反应而形成氨,也都可以使用催化剂来降低反应温度和压力,从而达到改善反应效率的目的。
此外,反应温度和压力的变化,也会直接对反应的效率进行调节,从而影响到所生成的氨的化学特性和性能。
综上所述,合成氨的化学反应方程式可以利用热力学反应和催化反应两种反应方式,其反应原理是基于氮气和氢气之间发生反应而形成氨,反应方程式为:N2 + 3H2 = 2NH3,即氮气加三份氢气生成两份氨。
工业合成氨的化学反应方程式

工业合成氨的化学反应方程式合成氨是指在催化剂的存在下,由氮气和氢气在高温高压下直接合成的氨。
别名:氨气。
除了从焦炉煤气中回收的少量副产品外,世界上大部分的氨都是合成氨。
合成氨主要用作肥料、制冷剂和化工原料。
方法生产合成氨的主要原料是天然气、石脑油、重油和煤(或焦炭)。
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。
一部分储存和运输的氨由制造商以液态形式运输到其他地方。
此外,为保证制造厂合成氨和氨加工车间的供需平衡,防止因短期事故而停工,需要设置液氨仓库。
根据液氨储存的容量,有不冻、半冻和全冻三种。
液氨的运输方式包括海运、驳船运输、管道运输、油轮运输和卡车运输。
工业合成氨的化学反应方程式 1工业合成氨的化学反应方程式 1:N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g)(可逆反应)。
大多数工业氨生产是在高压和高温下,在催化剂的存在下,由氮和氢合成的。
氮气主要来自空气;氢气主要来源于含有氢气和一氧化碳的合成气(纯氢气也来源于水的电解)。
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2UHDE—AMV合成氨工艺中原大化合成氨、动力锅炉和供水装置2.1我国的合成氨工业概述2.1.1氨的性质及用途氨有毒,是一种无色、有刺激性恶臭的气体;分子式为NH3,熔点为-77.7℃,沸点为-33.5℃,饱和蒸气压为506.62kPa(4.7℃),临界温度为132.5℃,临界压力为11.40MPa;易燃,引燃温度为651℃。
本品与空气混合能形成爆炸性混合物,与空气混合爆炸极限为15.7%~27.4%(体积分数),遇明火、高热能引起燃烧爆炸,与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应;若遇高热,容器内压力增大,有开裂和爆炸的危险。
本品易溶于水、乙醇、乙醚。
本品主要用作生产氮肥(如尿素、碳酸氢铵、硫酸铵、硝酸铵等),也用于合成某些有机含氮化学品(如苯胺、酰胺、氨基酸、氰化物、氰胺树脂、聚丙烯脂纤维、丁脂橡胶等),除此之外,还广泛用作制冷剂。
2.1.2我国合成氨生产的技术现状合成氨行业既是我国化肥工业的基础,也是传统煤化工的重要组成部分,我国合成氨产业规已居世界第一,并且是世界上最大的以煤为原料的合成氨产地。
受能源结构的影响,我国合成氨生产的原料以煤为主,以天然气为辅,2011年国内合成氨生产原料中,煤炭约占76.2%,天然气约占21.3%,油约占1.5%,焦炉气约占0.9%。
我国从70年代开始建设大型化肥厂,其下游产品除1套装置生产硝酸磷肥之外,均为尿素。
除上海吴泾化工厂为国产化装置外,其他均系从国外引进,荟萃了当今世界上主要的合成氨工艺技术。
我国中型合成氨装置下游产品主要是尿素和硝酸铵。
我国小型合成氨装置下游产品主要是碳酸氢铵,部分装置经改造生产尿素。
我国以煤为原料大中型合成氨装置主要采用鲁奇(Lurgi)碎煤气化工工艺,德士古(Texaco)水煤浆气化工艺,“油改煤”项目则采用谢尔(壳牌,Shell)粉煤气化工艺。
我国以渣油为原料的合成氨合成工艺很不均衡,以渣油为原料的大型合成氨装置中,主要采用先进的德士古渣油气化工艺,谢尔(Shell)气化工艺。
大多数以渣油为原料的中型合成氨装置采用60年代比较流行的通用设计工艺,采用3.0MPa部分氧化法加压气化、热钾脱碳、ADA脱硫、3.2MPa氨合成技术。
我国以天然气(油田气)、轻油为原料的合成氨装置主要是大型合成氨装置,目前己建成的大型合成氨装置中,采用了凯洛格(Kellogg)传统工艺、凯洛格—东洋工程(TEC)工艺、丹麦托普索(Topsoe)工艺、节能型的AMV工艺和美国布朗(Brown)工艺。
2.1.3先进的合成氨生产技术以天然气(油田气)为原料,生产合成氨的大型生产装置,自60年代投入生产以来,经四十多年的发展,生产技术有了突飞猛进的发展。
目前新建的以天然气为原料的合成氨装置的综合能耗已降到29.3GJ/tNH3以下。
当前世界上具有竞争能力的低能耗合成氨技术有:KBR公司的技术、ICI公司的AMV技术、Uhde公司的技术和托普索公司的技术。
各种工艺的主要特点简述如下。
2.1.3.1KBR公司的技术是原Kellogg公司和Brown公司合并后推出的新技术,该技术在Kellogg公司技术的基础上结合了原Brown公司专有的冷箱工艺:一段炉采用顶烧箱式炉,二段炉、废热锅炉等设备采用KBR公司的专有技术设备,转化压力提高到4.0MPa,燃气透平驱动工艺空气压缩机,燃气透平排出的乏气用作一段转化炉的燃烧空气,从而提高热效率。
二段炉加入过量约50%的空气,降低一段炉负荷。
在甲烷化后设置冷箱,通过深冷净化调整合成补充气的氢氮比至最佳,同时降低合成补充气中的惰性气体含量,使合成驰放气量减至最少。
合成采用卧式合成塔,组合式二级氨冷器。
2.1.3.2ICI公司的AMV技术燃气透平驱动工艺空气压缩机,燃气透平排出的乏气用作一段转化炉的燃烧空气。
二段转化炉加入过量约25%的空气,降低一段炉负荷。
深冷净化与KBR 流程有所不同,新鲜气没有直接进入深冷系统,而是从循环气中抽出一部分进入深冷系统,回收其中的氢气,调节循环气中的氢氮比。
低压合成,使用性能优良的低压合成催化剂。
2.1.3.3Uhde公司的技术采用传统的合成氨工艺。
一段炉、二段炉、合成塔、废热锅炉等采用专有工艺设备。
通过预热一段炉燃烧空气,节省燃料天然气。
两台合成塔串联,提高氨净值。
提高中压蒸汽的参数,提高了中压蒸汽透平的效率。
通过使用特色设备,合理利用高、低位能,优化操作参数,充分降低能耗。
2.1.3.4托普索公司的技术一段炉为侧烧型,热效率高,温度易于调节,负荷沿管长分布均匀:合成采用S200型合成塔,具有阻力降小,氨净值高的特点。
采用托普索自行开发的新型催化剂,以实现高空速与高低温活性。
2.2中原大化UHDE—AMV合成氨工艺概述德国的伍德(Uhde)公司用AMV技术于1985年在加拿大建成一座大型合成氨装置。
投产后经考核证明吨氨能耗和产量均能达到设计水平。
为了进一步减少能耗、降低投资,伍德公司在实践经验的基础上对ICI公司AMV流程作了较大修改,形成了自己的工艺,称为Uhde—AMV(Uhde—ICI—AMV)合成氨工艺。
中原大化是国内第一家采用Uhde—AMV技术的大型合成氨设备的企业,中原大化合成氨主要工艺过程如图2-1所示。
图2-1中原大化合成氨工艺过程简图2.2.1Uhde—AMV合成氨装置的技术特点2.2.1.1转化部分(1)减少一段炉转化负荷。
出口甲烷含量由传统流程的10%提高到16.3%。
具体操作条件是:降低水碳比,由传统流程的3.5降低到2.75,从而减少一段炉热负荷和降低转化炉管的阻力。
一段炉热负荷54×106W,一段炉热利用率88.1%。
炉管阻力由传统的0.32MPa降低到0.20MPa;降低烟气排出温度。
在一段炉对流段内并列设有原料气过热器A/B、高压蒸汽过热器、空气预热器、原料气预热器、锅炉水预热器、天然气预热器等7组盘管来回收热量,烟气排出温度由传统流程的200℃降低到128℃,因此提高了燃料天然气的利用率;提高转化操作压力,由传统流程的3.5MPa提高到4.9MPa,这样既节省了压缩功耗,又提高了过量蒸汽余热的利用价值,并使一段炉转化管数量减少,降低了设备投资。
中原大化的装置共有180根转化管,分4排均匀布置。
(2)二段炉加入过量空气。
二段炉转化任务有2个,一是将残余甲烷转化,二是加入空气,以便得到合适的氢氮比。
由于降低了一段炉转化负荷,将较多的甲烷移至二段炉,因此在二段炉加入过量空气,这样就有多余的氮气,将在合成回路中采用深冷法除去。
(3)采用燃气轮机。
传统流程的空气压缩机都采用蒸汽轮机。
本流程采用燃气轮机驱动,排放的含氧16%、542℃的高温废气作为一段炉燃烧空气。
每小时约有137.2km3高温废气进入一段炉,提供的热量约为26.9×106W,节约天然气燃料1.8km3,燃气轮机的综合循环效率达到85%以上。
2.2.1.2净化部分(1)除与传统流程一样,仍然采用高、低温变换串甲烷化的流程,二氧化碳脱除采用改良的苯菲尔(Benfield)法,在解吸塔后采用四级喷射和蒸汽压缩机,回收解吸塔出口溶液的余热。
(2)吸收塔出口设有水力透平,利用富液的热能转化为机械能驱动水力透平。
水力透平和溶液泵通过3s离合器啮合,透平回收的能量可以补偿溶液泵轴功率的40%。
溶液泵设计轴功率为1137kW,可节省454kW,相当于每小时节电454 kW·h。
2.2.1.3合成部分(1)采用新开发的低温活性好的ICI74-1型氨合成催化剂,压力为10.5MPa、温度为479℃,比传统流程的空速低,氨净值可达12%,热能回收量大,低压下压缩功耗小,但是也增加了催化剂用量和设备质量。
(2)多余的氮进入合成回路中的深冷装置,在弛放气中氨回收后,将其冷却到-195℃,使部分氮及甲烷冷凝。
2.2.1.4动力系统(1)提高高压蒸汽的温度和压力。
与传统流程相比,压力由10.5MPa提高到12.5 MPa,温度由482℃提高到535℃,从而提高蒸汽做功的效率,减少蒸汽用量。
(2)采用1台余热回收后的发电机替代蒸汽驱动一些机、泵。
平均每小时实际发电3200kW,从而提高了能量利用率,节省了电耗。
2.2.2中原大化节能技改措施合成氨装置投产后,经过生产运行和局部的节能改造,Uhde—AMV合成氨装置节能工艺技术更加完善,运行更加稳定。
主要的节能技改措施包括以下几个方面。
2.2.2.1低变炉前增设喷水降温器锅炉给水泵出口脱盐水分为2路,1路进入对流段与一段炉燃烧烟气换热后进入汽包;另1路进入低变炉前换热器与工艺气换热后进入汽包。
为了充分利用对流段烟气热能,降低烟气排放温度,锅炉给水泵出口三通阀全开,使去对流段锅炉给水盘管的水量达到最大,以最大限度地吸收烟气热量,降低烟气排放温度。
然而,由于另1路去低变炉前换热器的水量减少,致使换热器换热少,低变炉进口温度高。
为了稳定低变炉进口温度,在低变炉前增设喷水降温器,手动控制进水量。
遇到系统停车时,要紧急关闭进水阀门,防止水进入炉内损坏触媒。
2.2.2.2降低辅锅负荷初始装置辅锅设计耗混合燃料气6.3km3/h,产高压蒸汽60t/h。
从初始开车到目前,辅锅一直满负荷运行,以维持蒸汽管网的平衡。
近几年来,由于天然气供应量不足,为了节省天然气消耗量,装置新增3台燃煤锅炉,其中1台高压,2台中压,所产蒸汽并入蒸汽管网,从而降低了辅锅负荷,由原来的6300m3/h 降到800m3/h,节省下来的天然气用以提高生产负荷,降低吨氨消耗。
2.2.2.3外引氢气公司拥有1套年产2万t的双氧水装置,H2需要量的设计值为210m3/h。
双氧水装置的实际生产负荷已达到3万t/a。
双氧水装置所需氢气由合成氨装置合成气压缩机入口引出,经过变压吸附装置后,99%的H2送往双氧水。
实际生产中,从合成氨装置平均每小时引出1200m3/h的合成气(合成气含H2量72%),每小时约有860m3/h的纯H2送往双氧水装置。
每吨NH3理论耗氢1960m3/h,从而每小时少产0.44t氨,每天少产氨约10t。
为了降低消耗,公司采取外引氢气的措施,从附近乙烯厂引入H2,引入量为1500m3/h,每立方米H2约0.8元人民币。
由此可停止运行变压吸附装置,多余的H2则加到原料气压缩机入口,提压后进入系统合成氨,每天可多产氨10余吨,同时也降低了双氧水生产成本。
2.2.2.4回收CO2冷凝残液净化工段的大部分CO2冷凝液作为塔板冲洗水和贫液泵密封水回收,大约有2~3t/h的CO2冷凝残液通过调节阀送往水处理单元以维持净化工段的水平衡。
由于冷凝液中含有的甲醇、甲醛、氨等副产物对水处理树脂有害,所以这部分残液被就地排放,造成能源浪费,环境污染。
2006年设备大检修时,新增1套小型冷凝液汽提装置,包括1台换热器和1台汽提塔,所用汽提蒸汽由排污收集罐产生的饱和低压蒸汽供给。