合成氨装置介绍讲解
合成氨装置介绍教材
3.精制 • 合成气生成的粗甲醇，一般采用蒸馏和化学 压力容器与管道安全评价 处理相结合的方法进行精制，常采用两塔或 三塔精馏流程。
ICI低压合成甲醇的工艺流程
900℃
200~250℃
压力容器与管道安全评价
240~270℃ 催化剂 甲醇浓度 3.5%~4%
工艺流程
压力容器与管道安全评价
气态烃或 液态烃、煤 原料气 制备 CO、CO2 H2 净化 H2、CO比例合适 含硫量小于0.6ppm
CO + 2H2
天然气为原料合成甲醇的能力占总生产能力的80％以上
（3）液体原料制取合成气
原料：轻质石脑油、重油、渣油等 压力容器与管道安全评价 水蒸气转化法 生产方法 部分氧化法
CnHm + n/2O2
CnHm + nH2O
nCO + （n+m/2）H2
n CO +m/2 H2
2.合 成 • 目的：通过合成反应将合成气通过反应合成 甲醇。 压力容器与管道安全评价
1.原料来源： 2.系统组成： （1）制氢： （2）制氮： （3）反应设备：氨合成塔 （4）储存设备：钢瓶、液氨罐 脱硫、转化、变换、脱碳、甲烷化 3H2十N2 催化剂 2NH3十Q
以天然气为原料的制氨工艺流程图
压力容器与管道安全评价
脱
天 然 气 硫 造 气 变 换 脱 CO2 脱 CO 压 缩 氨 合 成 氨 分 离 释 放 气
三、合成气制甲醇
低压法
低压（5MPa）、温度为548K， 铜基催化剂 压力容器与管道安全评价 高压法 特点:选择性高，精制甲醇质量好。 高温（613～693K）、高压 反应器生产能力小。
（30～50MPa） 锌基催化剂 生产能力大，单程转化率高 缺点：压力和温度高、设备
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。
实验室制氨气的装置和原理
实验室制氨气的装置和原理
实验室制备氨气的装置通常包括以下部分：
1. 氧化剂：通常使用铜或镍作为催化剂，用于催化氨气的合成反应。
铜或镍通常以颗粒状或线团状存在。
2. 加热装置：用于提供反应所需的高温条件。
3. 氨气收集装置：用于收集制得的氨气。
制备氨气的原理基于哈柏-博克过程，它是一种催化合成反应：
N2 + 3H2 →2NH3
该反应发生在高温下（通常在350-550摄氏度）和高压下（通常在100-200大气压）。
铜或镍的存在作为催化剂可以降低反应温度和增加反应速率。
反应中，氮气与氢气经过催化剂表面的活性位点，分子间发生氢化作用，生成氨气。
催化剂的存在提供了反应所需的活化能，促进气体分子的碰撞和反应。
制备过程中，反应物氮气和氢气以一定的流量通过加热的催化剂床（通常为管状），在催化剂的作用下进行氢化反应，生成的氨气经过冷却后被收集。
国内典型合成氨装置工艺介绍
国内典型合成氨装置工艺介绍合成氨是一种重要的化工原料，广泛应用于化肥生产、化纤生产、农药生产和石油加工等行业。
国内典型的合成氨装置工艺可以分为三个主要步骤：气体制备、催化反应和分离纯化。
1.气体制备气体制备是合成氨装置的第一步，通常使用天然气和空气作为原料。
首先，天然气经过净化、压缩、预热和加热等处理后，进入转化炉。
在转化炉中，天然气与蒸汽在催化剂的存在下进行催化转化，生成主要的合成气体成分，即氢气和一氧化碳。
然后，合成气进一步冷却、除尘和脱硫等处理后，进入氧化器。
在氧化器中，氢气与空气进行反应，生成含有氮气的合成气体。
2.催化反应催化反应是合成氨装置的核心步骤，通常使用铁催化剂。
合成气进入催化转化器，通过高温高压条件下的催化反应，将氢气和氮气转化为氨气。
反应过程中需要控制气体的配比、温度和压力等条件，以实现高效的转化率和选择性。
催化反应的产物是含有氨气、未转化的氢气和一些惰性气体的混合气体。
3.分离纯化分离纯化是合成氨装置的最后一步，主要包括压缩、冷却、净化和纯化等过程。
首先，合成氨混合气体需要经过压缩，增加氨气的浓度。
然后，通过冷却过程，使氨气凝结成液体，同时降低氮气和其他惰性气体的浓度。
接下来，使用吸附剂进行净化，去除残留的氢气、一氧化碳、二氧化碳和其他杂质。
最后，对纯化后的氨液进行蒸馏分离，获得纯度高达99.95%的合成氨。
以上就是国内典型的合成氨装置工艺的简要介绍。
合成氨装置的设计和操作需要考虑许多因素，包括原料质量、催化剂选择、适宜的反应条件和高效的纯化技术等。
随着科技的不断进步，合成氨的装置工艺也在不断优化，以提高产能、降低能耗和减少环境污染。
合成氨装置流程简介
第一节装置简介合成氨装置设计生产能力为液氨5万吨/年（6.25t /h、150吨/天）、二氧化碳11.2万吨/年(7136Nm3/h、336吨/天)、产品氢气0.86万吨/年(11975Nm3/h、25.8吨/天)，2004年破土动工，2005年11月建成投产，建设投资3.2亿元人民币，占地面积32000m2。
装置共有设备226台，其中动设备88台，静设备138台。
该装置是以天然气为制氢原料，以原厂4500Nm3/h空分装置氮气为氮源生产合成氨。
主装置还包括蒸汽和发电系统，火炬系统，2000m3氨储罐等单元。
装置从1000单元到1800单元主要是制氢部分由德国林德公司（Linde AG）提供基础设计，其他单元由寰球公司做基础设计。
总体设计由寰球公司完成。
装置进口部分有MDEA溶液、转化炉烧咀、PSA变压吸附装置（外壳国内加工）、转化炉热端集气管、转化气余热回收器、合成气余热回收器及合成塔内件，部分调节阀，其余部分全部国产。
装置原料气压缩、脱硫单元；蒸汽转化和热回收单元；一氧化碳变换单元；MDEA脱碳单元；变压吸附PSA单元，主要是制氢部分由德国林德公司提供基础设计，其他单元由寰球公司做基础设计。
总体设计由寰球公司完成。
装置进口部分有MDEA溶液、转化炉烧嘴、PSA变压吸附装置（外壳国内加工）、转化炉热端集气管、转化气余热回收器、合成气热回收器及合成塔内件，部分调节阀，其余部分全部国产。
一、装置特点1．转化炉进料气的H2O/C=3.0,在此条件下装置所产H2和CO2的量，恰好可同时满足合同所要求的H2和CO2的数量。
如果不要求同时满足H2和CO2的生产能力，仅要求满足H2或仅要求满足CO2一种产品的数量，此时H20/C比可以改变，最低可降为：H2O/C=2.7的条件下进行正常生产。
2．装置中的钴-钼加氢、转化、高变、低变等催化剂的充填量是按国内催化剂活性末期的操作温度、允许空速，压降等条件设计的。
叙述氨合成反应塔的结构
叙述氨合成反应塔的结构氨合成反应塔是一种用于制备氨气的装置。
氨气作为重要的工业原料应用广泛，而氨合成反应塔作为一种成熟的技术设备已经被广泛应用于各行各业。
一般来说，氨合成反应塔包括反应器、加热器、冷却器、分离器、循环器、控制系统等几大部分。
其中，反应器是核心部分，它是进行氨合成反应的主要部位。
氨合成反应塔的反应器通常由一系列垂直圆柱状或矩形状容器组成，这些容器中充满了一种叫做催化剂的材料。
当气体在催化剂上通过时，它们会在催化剂表面发生反应，从而生成氨气。
在反应器中，气体和催化剂之间必须维持一定的物理和化学状态。
物理状态方面，要保证气体对催化剂表面的均匀通气，同时保持催化剂层的稠密度。
化学状态方面，要使反应器中的气体组分、气体速度、反应温度、反应压力等参数处于正确的区间范围内，以保证氨气的产量和质量。
除了反应器之外，氨合成反应塔还配备了加热器和冷却器，以保证反应器中正常的反应温度。
在加热器中，冷却液或蒸汽通过加热装置给反应器提供热量。
在冷却器中，水或其他冷却液通过冷却装置给反应器散热。
通过这样的加热和冷却措施，反应器中的温度可以在一定范围内控制，使氨气产量达到最大值或最大化。
反应器中产生的气体混合物还需要进行分离。
这是通过分离器完成的，分离器的作用是将氮、氢和氨等气体有效地分离开来。
分离器多采用洗涤塔、吸收塔或者膜分离器等技术实现。
循环器也是氨合成反应塔中的重要部分。
循环器将分离器中分离出的反应剂气体，经过压缩与冷却后，再回流至反应器中进行循环使用，以增加反应剂的利用率。
最后，氨合成反应塔还需要一个控制系统。
这个系统需要对反应器中的所有参数进行实时监控和调整，以保证反应器中物理和化学状态的稳定性，从而保证氨气的产量和质量。
控制系统包括多个传感器和控制器，可实现全自动化控制，保证整个系统的工作安全稳定和高产高效。
综上所述，氨合成反应塔是一种复杂的工业装置，它的结构涉及到多重设备与工艺过程，需要严密的设计与制造。
合成氨装置简介和重点部位及设备
安全管理编号：LX-FS-A23133 合成氨装置简介和重点部位及设备In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior oractivity reaches the specified standard编写：_________________________审批：_________________________时间：________年_____月_____日A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑合成氨装置简介和重点部位及设备使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。
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一、装置简介(一)装置发展及其类型世界上第一座合成氨生产装置始于1913年。
我国首套合成氨生产装置建于20世纪30年代。
到70年代初，我国运行的合成氨生产装置绝大多数仍为以煤(焦)为原料，采用固定床制气技术的中、小型装置。
世界上，60年代起，大型合成氨生产装置由于具有工艺流程短、热利用率高、自动化水平高、单系列、运行时间长等优点，得到快速发展。
我国从1973年开始，从美国、日本、法国引进了13套日产合成氨1000t的大型合成氨生产装置。
这些装置均采用烃类蒸汽转化制气工艺技术，其中以天然气为原料的有10套(其中两套后来改用轻油)；以轻油为原料的有3套。
1978年以后，又引进了以渣油、煤为原料，采用部分氧化制气工艺技术的大型合成氨生产装置。
合成氨装置介绍讲解
煤和焦碳
原理
C + H 2O
CO +H2
难于大规模生产，只有小规模的生产甲醇的装置
（2）气体原料生产合成气
原料：天然气、焦炉气、炼厂气和乙炔尾气等
压力容器与管道安全评价
CH4 + H2O CO + 3H2
蒸气转化法
CnHm + nH2O nCO + （n+m/2）H2
生产方法
部分氧化法
CH4 + 1/2O2
工艺流程之三：变换 • 变换的反应式是： 压力容器与管道安全评价
• 包括高温变换和低温变换。
为什么？
工艺流程——变换
• • • • • • • 1、第二废热锅炉； 2、第三废热锅炉； 3、高温变换炉； 4、低温变换炉； 5、甲烷化气换热器； 6、变换气分离罐； 7、急冷水泵
压力容器与管道安全评价
2CH3Cl + Ca（OH）2 CH3Cl + CH3OH CH3OCH3 + H2O
CH3Cl + H2O
压力容器与管道安全评价 NaOH CH3OH +HCl
速度仍很慢
CaCl2 +2CH3OH
CH3OCH3 + HCl 二甲醚
2CH3OH
甲醇产率67%,原料转化率达 98% 常压反应，工艺简单
合 成 气 制 甲 醇
中压法
压力为10～27MPa，温度508～ 548K，铜基催化剂 特点:处理量大、设备庞大、占地 面积大。
第二节 合成气生产甲醇
一、生产过程 压力容器与管道安全评价
合成 造气
精制
甲醇生产过程
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三、合成气制甲醇
低压法
低压（5MPa）、温度为548K， 铜基催化剂 压力容器与管道安全评价 高压法 特点:选择性高，精制甲醇质量好。 高温（613～693K）、高压 反应器生产能力小。
（30～50MPa） 锌基催化剂 生产能力大，单程转化率高 缺点：压力和温度高、设备
投资和操作费用大、操作复 杂、温度压力不易控制、副 产物多，原料损失大。
CO + 2H2
天然气为原料合成甲醇的能力占总生产能力的80％以上
（3）液体原料制取合成气
原料：轻质石脑油、重油、渣油等 压力容器与管道安全评价 水蒸气转化法 生产方法 部分氧化法
CnHm + n/2O2
CnHm + nH2O
nCO + （n+m/2）H2
n CO +m/2 H2
2.合 成 • 目的：通过合成反应将合成气通过反应合成 甲醇。 压力容器与管道安全评价
No1. 合
成
氨
装
置
氨分子式NH3，相对分子质量为17.03。
压力容器与管道安全评价
无色气体，有强烈的刺激臭味。
熔点-77．7℃，沸点-33．5℃。 易溶于水，溶于醇
压力容器与管道安全评价
压力容器与管道安全评价
30万吨/年合成氨装置
主反应 压力容器与管道安全评价
合 成 气 制 甲 醇
中压法
压力为10～27MPa，温度508～ 548K，铜基催化剂 特点:处理量大、设备庞大、占地 面积大。
第二节 合成气生产甲醇
一、生产过程 压力容器与管道安全评价
合成 造气
精制
甲醇生产过程
1.造气
压力容器与管道安全评价
液体 气体
固体
造气原料
（1）固体原料制取合成气
压力容器与管道安全评价 原料
3.精制 • 合成气生成的粗甲醇，一般采用蒸馏和化学 压力容器与管道安全评价 处理相结合的方法进行精制，常采用两塔或 三塔精馏流程。
ICI低压合成甲醇的工艺流程
900℃
200~250℃
压力容器与管道安全评价
240~270℃ 催化剂 甲醇浓度 3.5%~4%
工艺流程
压力容器与管道安全评价
气态烃或 液态烃、煤 原料气 制备 CO、CO2 H2 净化 H2、CO比例合适 含硫量小于0.6ppm
第一节
压力容器与管道安全评价CO+H 生产方法
2
合成气生产甲醇
氯甲烷水解法
甲烷部分氧化法
一、甲烷部分氧化法
压力容器与管道安全评价
2CH4 + O2
2CH3OH
流程简单，原料便宜，节省投资 过程不易控制，易深度氧化生产甲醛 原料和产品损失,总收率不高（30%） 未工业化
二、氯甲烷水解法
与碱溶液共沸 与硝石灰作用
压力容器与管道安全评价
氨合成塔
压力容器与管道安全评价
氨合成塔是在高温、 高压下，使氢氮气体在催 化剂上发生反应，以生成 氨的一种结构比较复杂的 设备，是合成氨厂的心脏。
压力容器与管道安全评价
No2. 甲醇装置
甲醇的用途
压力容器与管道安全评价 对苯二甲酸
醋酸
二甲酯
甲醛
乙烯、丙烯等 低级烯烃
甲醇原料
图4-1 制氨工艺流程框图
工艺流程之一：脱硫 压力容器与管道安全评价
• 1.预脱硫：将有机硫转化为硫化氢，再用汽提法
将其除去 • 2.终脱硫：氧化锌脱硫
工艺流程之二：转化 1.一段转化： 压力容器与管道安全评价
2.二段转化：
可燃气体的燃烧（放热）： 残余甲烷的转化：
二段转化作用：甲烷的进一步转化；制得必须的氮气
工艺流程之四——脱碳
压力容器与管道安全评价 • 苯菲尔溶液脱碳、 变压吸附法 • 其吸收和再生过程可用下列方程式表示：
工艺流程——脱碳 压力容器与管道安全评价
低变气 • • • 1、低变气再沸器；2、液滴分离罐；3、锅炉给水预热器；4、再生塔； 5、CO2水冷器；6、液滴分离罐；7、半贫液泵；8、过滤器； 9、蒸汽再沸器；10、冷凝液泵；11、吸收塔；12、贫液泵
蒸汽 或氧、空气 精甲醇成品 精馏 粗甲醇 5MPa、10 MPa、 32 MPa 合成 压缩
工艺流程之五：甲烷化
• • • • • • 1、合成气压缩机段间冷却器； 2、高变气换热器； 3、锅炉给水预热器； 4、水冷却器； 5、甲烷化炉； 6、液滴分离罐
压力容器与管道安全评价
工艺流程之六：氨的合成
在高压(10～100MPa)，高温(300～500℃)及铁 压力容器与管道安全评价 催化剂作用下使氢气和氮气合成为氨。 合成氨的合成反应式为： 3H2+N2＝2NH3+Q 工艺流程之七：氨的冷冻 经合成塔合成后，其产品混合气中含有部分未 起反应的氮气和氢气。 氨的冷凝温度比氮和氢的冷凝温度高的多，所 以可以用冷凝方法进行分离。
工艺流程之三：变换 • 变换的反应式是： 压力容器与管道安全评价
• 包括高温变换和低温变换。
为什么？
工艺流程——变换
• • • • • • • 1、第二废热锅炉； 2、第三废热锅炉； 3、高温变换炉； 4、低温变换炉； 5、甲烷化气换热器； 6、变换气分离罐； 7、急冷水泵
压力容器与管道安全评价
甲酸
草酸 乙二醇
醋酸酐
甲醇是一种重要的有机化工原料,应用广泛
甲醇作燃料
压力容器与管道安全评价
甲醇有良好的燃烧 性能 辛烷值高(110～ 120)，抗爆性能好， 是一种无烟燃料。
甲醇和汽油混合物中 加入助溶剂MTBE （甲基叔丁基醚）等， 制成燃料甲醇。 可用于直接生产汽油、 汽油添加剂，合成以 甲醇为主的醇类混合 物燃料。
1.原料来源： 2.系统组成： （1）制氢： （2）制氮： （3）反应设备：氨合成塔 （4）储存设备：钢瓶、液氨罐 脱硫、转化、变换、脱碳、甲烷化 3H2十N2 催化剂 2NH3十Q
以天然气为原料的制氨工艺流程图
压力容器与管道安全评价
脱
天 然 气 硫 造 气 变 换 脱 CO2 脱 CO 压 缩 氨 合 成 氨 分 离 释 放 气
煤和焦碳
原理
C + H 2O
CO +H2
难于大规模生产，只有小规模的生产甲醇的装置
（2）气体原料生产合成气
原料：天然气、焦炉气、炼厂气和乙炔尾气等
压力容器与管道安全评价
CH4 + H2O CO + 3H2
蒸气转化法
CnHm + nH2O nCO + （n+m/2）H2
生产方法
部分氧化法
CH4 + 1/2O2
2CH3Cl + Ca（OH）2 CH3Cl + CH3OH CH3OCH3 + H2O
CH3Cl + H2O
压力容器与管道安全评价 NaOH CH3OH +HCl
速度仍很慢
CaCl2 +2CH3OH
CH3OCH3 + HCl 二甲醚
2CH3OH
甲醇产率67%,原料转化率达 98% 常压反应，工艺简单