氨合成工艺技术方案讲解

4工艺技术方案原料路线确定的原则和依据设计的基础，原料选择的原则是质优价廉,供应长期稳定。切原料制得，一般接受固体原料煤、焦,液体原料液态烃、石脑油、重油等，气成气的生产工艺都比较成熟，世界上都有工业扮装置在运转。.主要缘由是自然 气、石脑油为原料制取氨工艺技术简洁,成本低，易于大型化。国际上主要以自然 气和原90%左右。由于石油、自然 气资源相对匮乏,煤炭资源较为丰富，从能源结构、来源和原料价格等方面考虑，本项目接受以煤制取合成氨的原料路线。装置原料路线选择还应依据各种煤的特性选择不同的生产工艺进行经济比较才说，原料路线的选择应与工艺路线的选择同时进行.国际技术概况低温液氮洗精制工艺；合成接受低压合成;压缩均接受离心式压缩机。建设投资和生产成本，获得最大的经济效益。合成氨装置的单系列生产规模从上世纪50年月初的日产200吨到六十年月10002000吨以上。28GJ，以燃料油和煤焦为原料，接受部48GJ2090代以煤为原料的大46.05GJ~50.24GJ。目前世界上新建尿素装置主要接受氨气提法、ACES法和CO2气提法。国内技术概况步。如气化接受水煤浆加压气化、鲁奇(Lurgi）加压气化、干煤粉加压气化;净氨合成；压缩均接受离心式压缩机.国内中小合成氨厂的气化工艺多接受以无烟块煤或焦炭为原料的常压固定床间歇气化工艺（UGI）或恩德气化及灰熔聚气化工艺，净化工艺多接受湿式氧化法脱硫（栲胶、改良ADA、888等、中低低或全低变变换工艺、化学法（热（或醇烷化）25～31.4MPa压力;压缩接受往复式压缩机.51。5GJ。国内中小型尿素装置（600t/d以下）绝大部分接受水溶液全循环法，生产规CO工艺技术方案的比较和选择4。4。1合成氨工艺技术方案的比较和选择4。4。1.1气化工艺

气提法工艺。2气化工艺一般分为三种类型：固定床，流化床和气流床.·固定床气化技术煤气化技术、富氧连续气化技术。·流化床气化技术（氧气或空气）来进行床体流化，1000℃以下,以预防灰熔化后与炉床里的物质发生结聚。流化床气化技术主要有温克勒winkle、高温温克勒HTW)U-Ga等流化床粉煤气化技术。·气流床气化技术气流床气化炉属第三代先进的煤气化技术,是最清洁，也是效率最高的煤气煤中的矿物质成为熔渣后离开气化炉.气流床所使用的煤种要比固定床和流化床气的热值也高于空气气化炉所产生的合成气的热值.德士古（Texaco）水煤浆加压气化工艺；壳牌（SHEL）干粉煤加压气化工艺(SCGP；GSP、或者科林公司干粉煤加压气化工艺;国内的新型对置式多喷嘴水煤浆加压气化;以煤为原料的气化工艺的关键是依据煤种和生产规模选择好的气化炉。依据目前供应的初步煤质分析,该煤种活性高、灰分偏高，虽适合气化,但必需选择适合该煤种气化的技术。依据煤质分析可以考虑的气化技术有荷兰SHELLGSP、德国鲁奇、GTI循环流化床气化技术。,,3098%以上，但该技术投资高,对煤炭水分要求较高，煤炭需要干燥.环保。构简单，制造难度大，目前其内件及关键设备还需引进;相同生产规模，投资相,但开车不稳定,缺乏成功的操作管理和运行阅历。,目前中国有几套签约引进，但尚无SHELL。该技术于1976年由原民主德国VEB黑水泵公司研发,1979年原民主德国燃料争辩所在弗来堡建成热负荷3MW的中试装置，1984年在黑水泵市建成热负荷1400℃。优点:下喷水激冷降低设备造价,变换不需补水蒸汽（720t/d褐煤,操作1400℃,没有气化高灰分高灰融点煤阅历（3）GTI循环流化床气化技术来自于在循环流化床气化技术方面首屈一指的美国气体技术争辩所70年月获得成功,90年月在大型工业生产中应用。SES公司拥有GTI汽化技术在亚洲的独家授权许可.该技术的优势是：能够使用低成本的废煤和其化床灰团聚模式的工艺过程.部分氧化是原料—--即纯(富氧和温度调整剂—-蒸汽,,其中.燃料中的硫份主要转化成硫化氢S一小部分转换成羰基硫化物(COS原的高温环境下运行，氮或硫均不能氧化成氮氧化物或硫氧化物。循环流化床技术就是一项越来越受到人们关注的技术，这是由于:于12%。实践证明灰分过高，在高温高压条件下,氧气及煤的消耗增长很快，格外不经济;而循环流化床则呈线性增加，增长幅度不是很大.2）流程简洁，投资少。3),投资省，周期短，建设期一般只需一年左右。(4）鲁奇气化技术军化肥厂使用该气化技术。由于该技术操作简单，气化温度低,焦油含量高,焦油回收困难，环保压力较大，该技术规模偏小,需要引进，投资高，中国多年未再引进，故本次比较未考虑该技术。GTI4.4。1。2净化技术4.4.1.2。1变换、和硫化物等杂质成分，且其中的一氧化碳含量较高,变换的目的主要是将半水煤气中的一氧化碳与水蒸汽作用变换成二氧化的要求.组成部分,因此选择工艺应有利于节省蒸汽、降低能耗、提高设备生产力量.为达到变换的目的,有接受铁系触媒的非耐硫中温变换和接受钴钼系催化剂的耐硫低温变换两种工艺可供选择。目前国内中小型合成氨企业多接受的变换工艺流程有传统的中变串低变流硫变换催化剂,反应一段热点温度较中变下降100~200℃.使变换反应所需汽气比降，使气体体积相对缩小,降低系统阻力,削减了压缩功的消耗。该工艺放宽了一材质要求，改善了设备修理条件。总之,在相同操作条件和工况下其设备力量和节能效果都比中串低、中低低工艺要好。另一方面也降低了全厂蒸汽管网的压力。耐硫催化剂有较强的有机硫转化功能,同时该催化剂活性高，可降低催化剂装填量.4.4。1。2。2酸性气脱除工艺方案（1）脱硫H2S75g/Nm3,另外气化工段水洗塔出口煤。硫对后续工序的设备、管道具有腐蚀并会造成后工序反应催化剂中毒,煤气中粉尘含量过高，将造成氢氮气压缩机的严峻磨损，降低设备的使用寿命，因此,必需对煤气进行脱硫、除尘等净化处理。H2SCO2往要对煤气进行脱硫.一般接受湿式氧化法。湿法脱硫方法很多。按吸取过程特法和氧化法.循环法是将吸取硫化氢的富液在降压加热或气提条件下逐出硫化反应为H2S+0。5O2 H2O+S蒽醌二磺酸钠（ADA法、拷胶和螯合铁等。氧化法脱硫既能脱除硫化氢又能回收副产硫磺，为各合成氨厂所广泛采用。目前国内常用的脱硫方法有氨水液相催化法、ADAPDS法。H2S含量高的煤CO2量较多,PH值降低，从而影响脱硫效率。ADA法脱硫，溶液无毒,净化度高、脱硫效率也高，但原料缺乏，在处理含高硫气体时，硫磺堵塔问题比较严峻.栲胶法或PDS法脱硫除具有ADA阻力小、操作稳定，加之接受喷射再生的新技术，可以进一步提高脱硫效率，降低投资，同时栲胶资源丰富，价格廉价，运行费用低.H2S脱至≤100mg/Nm3。（2)脱碳脱碳装置是将变换气中多余的CO2加以脱除，有利于氨的合成；同时削减CO2压缩所带来的动力消耗.CO2的脱除方法很多,目前常压气化工艺大体上有三种方法可供选择，即化学吸取法（热法)、物理吸取法（冷法、干法（变压吸附法。化学吸取法主要适用于气体中二氧化碳分压较低,净化度要求较高的状况，法、空间位阻胺法等。但这些方法溶剂的再生均需要加热,因而热量消耗多，操作运行费用高。物理吸取法适用于二氧化碳分压较高的状况，如水洗法、碳酸丙烯酯法、NHD法等。物理吸取法的吸取溶剂或干法的吸附剂不与二氧化碳反应，再生时法、NHD法和变压吸附法三种脱碳工艺来说，前两种为湿法脱碳工艺，具有一压再生，运行电耗较高，还要消耗溶剂，其中NHD还要消耗冷量。总的来讲，子筛、活性炭及硅胶等。吸附剂接受一次性装填，使用寿命一般在10年左右,且无需再生,不需要简单的预处理系统，自动化程度高，操作便利，运行成本低,不腐蚀设备,对环境没有污染。其缺点是其中有用气体损失较多。NHD吸取，在低温(-50℃～—60℃下，溶剂吸取力量大，溶液循环量小，气体净化H2S、COS、CO2，溶液,,消耗指标和能耗均低于其它净化工艺，在大型合成氨厂和甲醇生产厂中普遍接受。NHD脱硫脱碳工艺在常温条件下操作，溶剂无毒，饱和蒸汽压低，溶剂损操作指标钾减法操作指标钾减法烯酯法MDEA法吸附)Mpa2。72.72。72.72。7吸取温度℃70380～-55535～40CO2V%26~2826～2834~3626～2826~28化气中C℃OV％ 0。1 0。1~0。0.1~0.2 0。1～0.2 。22溶液吸取力量NM3/ 20～24 9~12 21 18Nm3CO2消耗定额NHD溶剂对有机硫的吸取力量差,对氮洗精制，NHD脱硫脱碳配甲烷化精制。现将国内有代表性的几种脱碳工艺技术指标进行比较如下：项目改良热碳酸丙NHD法改良PSA(变压2蒸汽t/tNH31.80。11。2电Kwh/NH3501061257068水t/tNH31966015748NM3/1000Nm3CO2冷冻量＊106kJ0。352kg/tNH30.40.50。250.200.2投资对比1。4811。321。131。4氮氢损失1210102214106氮氢损失12101022141065.841。3751。484.891。0附的特性,加压吸附除去原料气中杂质组份，减压脱附这些杂质而使吸附剂获得再生。因此，接受多个吸附床,循环地变动所组合的各吸附床压力，就可以达到连续分别气体混合物的目的。分二氧化碳,1.0MPa压力下脱碳,考虑到变压吸附脱碳量不足,引起变换催化剂返硫化。因此选择部分气体通过预脱碳工段，实现二氧化碳和硫含量均满足变换的要求。4。4.1。2.3合成气精制COCO2,10ppm.CO2的净化,目前中国大多数中小氮肥企业仍接受传统的“铜洗”净化工艺,由于铜洗工艺存在着运行费用高,运行不稳定，易CO深度变换—甲烷化工艺,该工艺能保证合成新颖气的净化度，运行也比较平稳，但是其缺点也比较明显,变换工段蒸汽消耗量大（CO0。3%左右,脱碳系统净化度要求高（脱碳出口CO20.2左右.目前中国有代表性的甲精制工艺的升级技术,烃催化剂为一种铁系催化剂，一氧化碳、二氧化碳与氢换和脱碳系统出口的CO和CO2等氨合成原料气中有害成分与氢反应生成附价值较高的甲醇，进烷化催化剂气体中的COCO250~200PPm,合成氨原料气中的CH4,是利用甲醇化反应将原料气中的H2CO+CO2把握,CO+CO2在催化剂的作用下，分别与H2反应生成醇类和烃类物及少量的甲烷.烃化出口气体中CO+CO2〈10ppm送合成工序。物理低温吸取过程,CO的最好的方法。同时该工艺可以将气体中的甲烷,合成工段无需排出放空气，其缺点是投资高。30t/a甲醇,综合投资及规模等因素合成气精制选择醇烃化工艺.4.4.1.2.4合成技术氨合成是将合格的氢氮气在催化剂的作用下,生成氨。整个合成回路包括：,系。0Mpa,.各国氨合成争辩的另一个问题是如何改进氨合萨利氨合成以及凯洛格公司、英国化学公司等开发的技术等.NC型合成塔，湖南安淳科技公司开发的ШJ冷激型、ШJ轴径向合成塔技术等。氨合成塔是氨合成系统的关键设备,直接影响着氨合成系统的循环机功耗、.GC—R301Y型φ1800三轴一径催化剂自卸结构。4。4。1。2。5压缩机的选择原料气/合成气压缩机是合成氨装置的关键设备，该机组的效率和运转稳定性直接影响了合成氨的产量和企业的经济效益.业一般接受常压气化,低压净化，中压精制,高压合成，回路多,压缩比大，且净化中压合成,合成回路少，压缩比小,通常接受离心式压缩机。相对于往复式压缩机来讲，离心式压缩机具有处理气量大,运行平稳，振动小,易损件少，正常连续运行时间长，可接受蒸汽透平直接驱动,热效率高，运行费用低，气缸内无需润滑轴式离心机。本工程为中型装置,原料气净化前气体中的粉尘及焦油含量高，且段间需要引出,因此原料气压缩机宜接受电动往复压缩机。经过净化后净化气洁净，因此汽轮机的蒸汽量来调整转速，能够便利调整压缩机的流量.。1.2.6氢回收技术.变压吸附法的特,因而对阀门的性能、自控水平及牢靠性要求较高。,产品回收率与变压吸附法相当,但产品纯度不如变压吸附高.深冷分别法是依据混合气体中各组分冷凝液化温度的差异而将混合气体特点是回收率高，但投资大。化所开发的膜分别技术,均已在中国广泛使用，深冷分别装置在中国也能生产,但只有用于小型厂的例子，三种比较见下表：项目方法变压吸附深冷分别膜分别产品纯度%98～99。9990～9980～95产品氢回收率%70～8590~9665～85MPa0.8～2。82.5～1。0P入/P出=2.5~10P入—进口压力P出-渗透压力投资年回收率～1。4~2。8～1占地较小较小最小操作费用较低较高较低消耗少量蒸汽操作牢靠性牢靠牢靠牢靠统，氢纯度没有苛刻要求。4。4。1.2.7空分技术空分技术目前中国已工业化的制氧技术有深冷法和变压吸附法。,通过精馏塔进行精馏,100年的进展、完善,40000m3/h,其制氧电0.5kwh/m3以下，技术成熟。空气分别.该方法主要应用于小型空分装置。对于本工程如此大的氧、氮耗量，只能接受深冷法空分装置。4.4.1.2。8甲醇精馏艺主要是两塔流程（单效）和三塔流程双效主要区分在于主精馏塔的设置和能量综合利用。（1)两塔流程塔为主精馏塔，两塔再沸器均用低压蒸汽作为热源。除去重组分,同时得到精甲醇产品。含水和高沸点组分的粗甲醇从塔中部进入，,产品精甲醇从近塔顶处取出。(2）三塔流程,不仅节省了加热蒸汽，而且也节省了冷却用水，有效地利用了能量.预精馏塔的操作与两塔流程类似,来自预塔塔底的甲醇－水混合液，经过加产品精甲醇部分采自第一主精馏塔的塔顶冷凝液，部分采自其次主精馏塔的塔顶冷凝液。,其工艺指标基较高且操作把握简单；两塔流程接受单效精馏,冷却水和蒸汽的消耗较高，设备投资低且操作把握简洁.本可研推举三塔精馏流程。4.4.1.2。9氨回收,提氢也需先经洗氨项目将放空气及贮槽驰放气分别进行回收.合成放空气由脱盐水洗氨得到稀氨水，贮槽驰放气主要是含氨及较少量的氢,设等压回收塔回收氨，即由提氢洗氨得到稀氨水由泵加压后送往等压回收塔,连续吸取驰放气中所含的氨，使氨水浓14～18%左右，送尿素解吸系统。。2。10氨贮存0.4MPa;2.0～2.5MPa三种型式.常压贮存液氨温度较低为-33℃，贮罐需用耐低温钢材，适于大型氨贮存。需要设置冷冻保安系统。2.2MPa，才能达到本工程尿素装置的需求。因此本设计，推举中压液氨贮存。2天的生产量。1000m32台。。2。11甲醇贮存,可储存四天；三台用来储存精甲醇，可储存十二天。4。4。1。2.12火炬,用于将正常生产,用于开停车、事故排放等非正常的工况的放空。置、长明灯、分子封及自控系统,保证火炬平安燃烧。综上所述，本工程合成氨装置推举的工艺技术方案为：SES气化，2。0万Nm3/h（外压缩;耐硫全低温变换；序号项目序号项目评价12123456789101112131415技术先进性技术适用性技术牢靠性技术平安性技术进展前景产品质量水平技术对产品质量保证程度技术对原料的适应程度工艺流程的合理性工艺符合清洁生产的程度工艺技术的可得性工艺技术能耗水平产品竞争力降低成本的可能性存在的问题及改进方向国内先进技术在国内应用广泛并不断创新技术成熟，操作数据齐备涉及危急因素较少，易实施平安生产管理在气化系统、合成系统、原料结构方面取得新的进展达到国家标准随着技术水平提高，对增加产量和提高质量是有保障的原料为烟煤,技术