合成氨装置简介和重点部位及设备示范文本

1、文件编号：RHD-QB-K7039合成氨装置简介和重点部位及设备示范文本平安治理范本系列FOONSHlOh编辑:XXXXXX查核:XXXXXX时间:XXXXXX合成氨装置简介和重点部位及设备示范文本操作指导：该平安治理文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够平安稳定地有效运转而制定的,并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与治理.,其中条款可根据自己现实基5出上调整,请仔细浏览后进行编辑与保存.一、装置简介一装置开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

2、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,得到快速开展.我国从1973年开始,从美国、日本、法国引进了13套日产合成氨looot的大型合成氨生产装置.这些装置均采用粒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,采用局部氧化制气工艺技术的大型合成氨生产装置.合成氨装置生产工艺技术因原料制气、气体净化、氨合成工艺不同而有多种工艺技术.原料气化有：煤焦固定床气化工艺；煤焦气流床气化工艺；渣油、水煤浆局部氧化制气工艺；粒类

3、轻油、天然气蒸汽转化制气工艺.气体净化工艺种类繁多.硫化物脱除分为固定床吸附如氧化锌吸附和溶液吸收如：乙醇胺法、甲醇法、NHD法.一氧化碳变换工艺可分耐硫变换工艺和非耐硫变换工艺.二氧化碳脱除可分为化学吸收法如：GV法,苯菲尔法和物理吸收法如：低温甲醇法、NHD法.气体精制工艺可分为“热法精制"甲烷化工艺和"冷法精制"低温液氮洗或深冷净化工艺.氨合成工艺按压力等级,可分为高压法、中压法、低压法；按合成塔的气体流向,可分为轴向塔和径向塔；按床层换热方式,可分为内部换热式、中间换热式和中间冷激式.世界上,由于合成氨原料本钱价格不断上升,合成氨工艺技术目前向低能耗开展.

4、出现了多种低能耗合成氨工艺技术.其中,以天然气为原料的蒸汽转化低能耗制合成氨装置,其能耗已降到28CJ/t.NH3的水平.二装置的单元组成与工艺流程1,组成单元合成氨装置因工艺技术不同,组成的单元也不同.现介绍以粒类蒸汽转化制气工艺技术生产合成氨装置的情况.装置由硫化物脱除简称脱硫、粒类蒸汽转化制气简称转化、一氧化碳变换简称变换、二氧化碳脱除简称脱碳、气体精制简称甲烷化、氢、氮气压缩简称压缩、氨的合成简称合成七个单元组成.各单元介绍如下：脱硫粒类原料天然气、炼厂气、轻油等与氢气混合进行加氢反响,将原料中的不饱和粒、有机硫化物转化为饱和粒、硫化氢.再由氧化锌脱硫剂吸附,除去原料中的硫化物.如原料

5、中硫含量过高,那么在脱硫单元中增加予脱硫装置.2转化原料中的碳氢化合物先与蒸汽,后加空气发生转化反响,得到含山、8、C02sCH.4等的气体.并回收热量,产生高压蒸汽.一段转化反响需要的热量由燃料气(油)燃烧提供.变换转化气中co与水蒸气反响生成也和C02o(4)脱碳采用碳酸钾溶液循环吸收、再生的方法,除去工艺气中C02,并将再生出来的高浓度CO2送到尿素装置作为原料.(5)甲烷化将工艺气中微量的CO、CO?与电反响生成甲烷,从而得到合成氨生产所需要的纯洁的n2sh2气.压缩通过合成气压缩机将工艺气压力提升,补充入氨合成循环回路.并提供氨合成回路气体循环需要的动力.7合成氢、氮气在高温、高压下

6、反响生成NH3.反响后的气体经冷却、冷凝别离出液氨,未反响的氢、氮气与补充的新鲜气循环回合成塔.根本循环流程：合成一热回收一冷却一冷凝一氨别离一换热一循环升压一合成.合成循环回路中需要的冷量由氨冷冻系统提供.2.工艺流程工艺流程说明：工艺原那么流程见图7-L工艺流程从原料到氨的合成,共分七个工序.脱硫含少量硫化物的原料天然气、轻油等经原料压缩机泵升压到4MPa表,与少量从合成气压缩机来的合成气混合,经加热,进入加氢反响器,将有机硫化物转化为h2s0然后进入氧化锌脱硫槽吸附H2S,使原料气中的硫含量降到0.2mg/m3lU下.脱硫后的气体送去转化.2转化脱硫后的气体与水蒸气混合进入一段转化炉炉管

7、内,在镶催化剂作用下,进行粒类蒸汽转化反响,出口温度达800左右,出口气体中CH,含量达8%左右.工艺气再进入二段转化炉,与适量空气混合燃烧,在镶催化剂作用下,继续进行甲烷转化反响,使出口气体中甲烷含量降为0.3%0高温转化气再进入废热锅炉,回收热量,产生高压蒸汽.一段转化炉炉膛内设有顶或侧壁烧嘴,由燃料气油燃烧,提供转化反响需要的热量.3变换从转化来的气体温度约360,先进入高温变换炉,反响后出口气体中CO达3%左右.气体经换热后,温度降至!J220,再进入低温变换炉,出口气体中CO降到0.4%左右.然后去脱碳系统.(4)脱碳变换来的气体含CO2约20%,进入二氧化碳吸收塔底部,与热碳酸钾溶

8、液进行逆流接触吸收.吸收塔出口工艺气中C02下降到0.1%,经别离后进人甲烷化系统.碳酸钾溶液在再生塔内通过减压,加热再生.再生后的溶液回到吸收塔,循环使用.再生出来的co2气,降温后,送往尿素装置.为提升吸收、再生效率,一般采用两段吸收、两段再生.(5)甲烷化脱碳后的气体经换热后进入甲烷化炉,在银触煤35CTC,经给水加热器,热交换器、水冷却器、氨冷器,降温到左右,进入氨别离器,别离出液氨.别离后的气体经冷交换器、热交换器提升温度后,去合成气压缩机循环段,升压后继续进行循环.别离出来的液氨经减压,解吸出溶于液氨中的气体后,送到氨罐.为限制循环气中的惰性气体浓度,循环气体中排出一局部气体,吹出

9、气经氨回收,氢回收后,用作燃料.循环系统中,氨冷器的冷量,由一套氨压缩机组成的冷冻系统提供.三化学反响过程2.工艺技术特点采用粒类蒸汽转化制气技术,采用两段变换、碳酸钾溶液脱碳、甲烷化气体净化技术以及中压合成氨技术,工艺流程短.设备采用单机组、单系列,设备性能可靠,可实现长周期连续运行.装置的能量利用较合理,生产过程余热利用充分,能耗较低.采用集中自动限制、自动联锁系统,装置自动化水平高,操作平安可靠性高.五催化剂合成氨装置工艺过程中采用了加氢催化剂、硫吸收剂、一段转化催化剂、二段转化催化剂、高温变换催化剂、低温变换催化剂、甲烷化催化剂、氨合成催化剂共八种催化剂.催化剂由于型号不同、生产配方不

10、同,其性能、特性也不同.各种催化剂的一般组成见表72O二、重点部位及设备一重点部位1 .转化系统转化系统由一段转化炉、二段转化炉、废热锅炉以及燃料燃烧、烟气废热回收设备组成.高温设备集中,一段炉炉膛高达130CTC,二段炉出口950,废热锅炉产生1.MPa表高压蒸汽.设备内为易燃、易爆气体,压力达4MPa表.转化系统是装置中的高温区,其特点是高温、高压、易燃、易爆、有毒.假设发生超温,易造成设备损坏,工艺气体泄漏,而引发重大火灾,爆炸事故.2 .合成系统合成系统由合成塔、水加热器、热交换器、冷交换器、水冷器、氨冷器、氨别离器等高压设备组成.是装置中高压设备集中的区域.设备压力等级一般为20-2

11、5MPa表.设备内工艺介质为山、M、NH3等.由于压力高,设备发生泄漏,易造成火灾、中毒、爆炸事故.如设备存在缺陷或产生氢脆、产生裂纹,在发生物理爆炸的同时,还可发生化学爆炸,往往造成灾难性的后果.二重点设备1 .一段转化炉一段转化炉承当着将原料粒类与蒸汽发生反响制取原料气的任务.其操作、运行是否正常影响到整个装置的平安运行,是装置中结构复杂,操作条件苛刻的关键设备.一段转化炉由辐射段、对流段及燃料系统组成.辐射段一般有几百根转化炉管,炉管内装填催化剂,粒类与水蒸气在炉管内反响.炉管外用燃料气油燃烧形成的火焰直接加热,炉管外壁温度高达900950,炉管内压力为4MPa表,运行条件比拟苛刻.对流

12、段为有效回收热能,采用多种工艺物料与烟气换热,换热方式较复杂.一段转化炉在生产中,如发生催化剂中毒、结碳,水碳比失调,燃料系统故障、炉管超温等都可造成事故.如发生设备损坏、泄漏还可引发重大火灾、爆炸事故.2 .压缩透平机组合成氨装置有合成气压缩机、氨气压缩机、工艺空气压缩机、原料气压缩机四大机组,采用离心式多级压缩机组,用蒸汽透平驱动.原料气压缩机压缩气体为天然气或干气,出口；压力4MPa表;氨气压缩机压缩气氨,出口压力1.61.8MPa表;工艺空气压缩机压缩空气,出口压力4MPa表;最重要的是合成气压缩机,压缩气体为山、用气体,出口压力一般为2025MPa俵,采用lOMPa俵高压蒸汽透平驱动

13、,转速可达11000r/min,被称为合成氨装置的心脏.大机组一般在高温、高压、高转速下运行,密封、润滑条件要求高,调节限制系统复杂.运行中如发生喘振、气体带液、轴瓦磨损、密封损坏、轴位移高等都可造成机组故障.由于结构复杂,维护保养、检修安装要求高.如维护不当,检修安装未到达精度标准,也容易发生设备故障.而四大机组均为单系列运行,无备用机组,任何一台机组的停机,都可造成全装置停车.而且泄漏出来的NH3、H2sN2,原料气还可造成重大的火灾、爆炸、中毒事故.3 .合成塔合成塔是装置的主要设备,氢气与氮气在合成塔内反响生成氨.合成塔是高温、高压设备,工作压力2025MPa表,反响温度500左右.由承受高压的外壳及承受高温的内件组成.内件由热交换器及触煤筐组成,触