双环新工工艺培训

2014年新工培训主讲人:陈刚应全厂概况厂大门制盐事业部联碱事业部能源事业部热电片盐部、碱部循环水氨部办公室碱部办公室生产部氨事业部能源事业部型煤造气片

化工生产主要是用原始原料：煤天然气、矿石、空气和水等天然资源经一系列的化学变化或物理、化学处理，改变其性质、状态和组成，利用有效成分，制得所需要的化工原料或化工产品，并获得最大的经济效益。

化工生产的基本任务

研究生产化工原料、化工产品的基本原理和操作过程研究化工生产的工艺流程和最佳的工艺参数研究生产中所用的设备的结构、工作原理及强化生产的方法等化工生产的特点：原料来源丰富，生产线路多有联产和副产品产生，综合利用率高技术水平高，集中采用了近代的许多科学技术，在化工生产中，由于化学反应复杂，速度快，并且连续化程度高，许多化工操作是在高温或低温，高压或负压下进行，很多原料、产品是有毒、易燃、易爆、有腐蚀性的，为了确保生产安全、确保产品的产量和质量，必须借助仪表并实现自动化。工艺管理巡回检查制度交接班管理制度工艺管理制度操作法的学习，明确岗位职责、任务、操作方法、正常指标、事故判断和处理。合成氨生产工艺简介讲课提纲一、合成氨工艺流程简介合成氨生产是以煤、空气（氧、氮）和水蒸汽为原料，用固体燃料气化的方法制得半水煤气，经压缩、变换、甲醇洗（脱硫、脱碳）、甲烷化等过程将氢氮混合气净化后，送往氨合成工序，氢氮气在催化剂的作用下进行氨的合成。合成所得的氨送往后续工段，二、各工序任务及工艺原理

双环合成氨生产分为空分、造气、压缩、变换、甲醇洗（脱硫、脱碳）、甲烷化及氨合成等七个主要工序1造气工序2空分工序3压缩工序4变换工序5甲醇洗工序6甲烷化工序7合成工序合成氨工艺流程简介液氧液氩碱厂吸收岗位氨水空气透平空压机煤氮压机分馏氧压机煤气化型煤合成高压机甲烷化甲醇洗变换氨库低压机CO2碱厂二氧化碳压缩机合成氨工艺流程简介

以上流程中各过程气体成份：半水煤气（型煤）：

CO29%、H240%、CO28%、N221%、

CH41.5%、O20.4%、H2S0.5-2.0g/m3；半水煤气（壳牌）：

CO56%、H219%、CO22%、N29%、

CH4300ppm、H2S1000ppm；H2O:14%变换气：H252.8%、N26.4%CO240.4%CO0.3%H2S+COS1400PPm水份0.25%甲醇洗（脱硫、脱碳气）:

CO2.0%、H270%、H2S＜0.1ppmCO2

＜20ppm、N225%、CH42.0%；

甲烷化后的精练气：

H274%、N225%、CH40.7%、(CO+CO2)≤20ppm

二氧化碳气：

CO2≥96%；

原料液氨：

NH3≥99.5%。

空分工段

空分，顾名思义就是空气分离。就是要设法将空气中的氧气分离出来，因此也叫“制氧”。制氧机也被称作“空气分离设备”。由于氧、氮在工业生产和科学技术发展中有重要的作用，工业上制氧的方法有：化学法、电解法、吸附法和低温精馏分离法。各工序任务及工艺原理

不仅最经济，又能大量生产氧、氮气，而且适合大规模工业化生产，成为工业上制取氧气的主要方法。各工序任务及工艺原理空气分离目前主要采用低温精馏分离法，特点是生产成本低、技术成熟，制氧的工艺原理低温精馏分离法制氧就是以自然界中取之不尽、用之不竭的空气为原料，先使空气在低温下液化，然后在精馏塔中利用氧、氮各组分沸点的不同，分离为氧气和氮气。干燥空气的组成

空气是一种均匀的多组分混合气体，主要成分是氧、氮、氩，此外还有微量的惰性气体。根据地区条件不同，空气中含有不定量的二氧化碳、水蒸汽以及乙炔等碳氢化合物。空气中氮占78.084%、氧占20.95%、氩占0.932%。

在标准状态下，空气液化温度-172℃，氧的液化温度-182.8℃，氮的液化温度-195.7℃,氩的液化温度-185.7℃。氧氮沸点相差13℃,氩氮沸点相差10℃,这就是能够利用低温精馏法将空气分离成氧、氮和氩气的基础。各工序任务及工艺原理空分装置的工作过程①空气的过滤和压缩；②压缩空气的初步冷却；③空气的净化即空气中微量水份、CO2、乙炔和碳氢化合物的清除；④空气被冷却到液化温度；⑤冷量的制取；⑥液化和精馏；⑦危险杂质的排除。各工序任务及工艺原理空分生产流程图

原料空气空压机空冷系统纯化系统热交换系统膨胀机系统精馏系统产品压缩机液体储存系统控制系统各工序任务及工艺原理透平空压机空分装置干螺杆压缩机污氮鼓风机净化液氩液氧外卖外卖污氮气5.2Mpa送煤气化空分系统流程示意图空气自大气氮气煤气化煤气化氧压机氮压机煤气化甲烷化联合氮压机一级出口二级出口氮气7.2Mpa送煤气化氧气各工序任务及工艺原理

造气工序

任务：就是将空气和水蒸汽通入固定层煤气发生炉中,在高温下将固体燃料进行气化制得含有氢和氮的半水煤气。主要设备:煤气发生炉、旋风除尘器、显热回收器、洗气塔、蒸汽缓冲罐、夹套汽包、空气鼓风机、煤气气柜等。

各工序任务及工艺原理

造气工序

反应原理：在固体燃料气化过程中，分别通入空气和水蒸汽制得空气煤气和水煤气,并成为具有一定比例的混合气体。这种混合气体称之为半水煤气，它是生产合成氨的基本原料气。各工序任务及工艺原理

造气工序煤气化主要反应式如下：①C+O2=CO2+Q②2CO+O2=2CO2+Q③2C+O2=2CO+Q④CO2+C=2CO-Q⑤C+H2O=CO+H2-Q⑥C+2H2O=CO2+2H2-Q⑦CO+H2O=CO2+H2+Q⑧C+2H2=CH4+Q（副反应）各工序任务及工艺原理

造气工序从上述反应看提高温度有利于④⑤⑥式的反应向右进行，而不利于⑦⑧式的反应，所以，提高温度可以降低半水煤气中CH4和CO2的含量。煤气发生炉内固体燃料自上而下分为干燥层、干馏层、还原层、氧化层、灰渣层。制气过程分为吹风(含回收)、上吹、下吹、二次上吹、吹净等五个阶段。各工序任务及工艺原理

造气工序单台造气炉流程图各工序任务及工艺原理

造气工序煤气系统工艺流程图一.煤气化工艺简介壳牌煤气化工艺理念起源于1972年.1976年第一套日耗煤6吨/天的实验装置在荷兰的阿姆斯特丹建成近年来随着煤气化工艺不断更新完善,试验的规模不断扩大,由每天6吨扩大到150吨,250吨,最大的试验装置每天耗煤400吨.1994年第一套日耗煤2000的壳牌煤气化装置在荷兰Demkolec正式投入商业运行.双环煤气化装置设计能力1000吨每天,于2006年5月17日正式开车,开停车共计32次,最长连续运行记录120天.各工序任务及工艺原理二、煤气化生产原理

总反应方程式：CH+1/2O2=CO＋1/2H2

1.反应原料:原煤

氧

蒸汽CH是煤的简化分子式各工序任务及工艺原理气化反应方程：C+1/2O2=CO-110MJ/KmolC+H2O=CO+H2

+131MJ/KmolC+2H2=CH4

-75MJ/Kmol变换反应方程:CO+H2O=CO2+H2+9.84KCal/mol蒸汽甲烷重组反应CH4+H2OCO+3H2

+211MJ/Kmol各工序任务及工艺原理加压输送氧+蒸汽优点1.煤适用性广

2.水冷壁代替炉砖，原料煤的热效率高达97％，3.碳转化率高达95％以上4.反应温度高，杂质气体少各工序任务及工艺原理净化简介：净化总投资1亿元。2003年开始施工建设。2005年六月一次开车成功。第二套2009月1月一次开车成功各工序任务及工艺原理净化工段任务将煤气化来的合成气经变换、甲醇洗、甲烷化后，生成合格的气体送下一单元。原料气73000NM3/h去合成氨（精制气）73000NM3/h去联碱（二氧化碳）32000NM3/hCO：56.3%H2:74.2%CO2:≥96%H2:19.1%N2:24.7%CO2:2.2%N2:9%CH4+Ar:≤0.7%H2O:14%(CO+CO2)≤20ppmH2S:1000ppm各工序任务及工艺原理（73926Nm3/h、150℃、3.25MPa，含CO：56.3%、H2：19.1%、CO2：2.2%、N2：9%、H2O：14%、H2S：1000PPm）439.3℃CO20.6%、379.1℃、CO3.3%、280℃240℃221.4℃、CO小于0.35第一变换炉第二变换炉第三变换炉低压废锅变换气水洗塔

高压蒸汽原料气冷凝水冷凝水（自产蒸汽与电厂过热蒸汽混合，46T/h，300℃）

260.9℃副产0.6MPa蒸汽(先后与锅炉给水、脱盐水、循环水换热、分离）3.0MPa、40℃、含H252.8%、N26.4%CO240.4%CO0.3%H2S+COS1400PPm水份0.25%（饱和水）的变换气106310Nm3/h30℃、2.80MPa

62879Nm3/h

H2：74.2%、N2：24.7%

CO+CO2≤20ppm脱硫脱碳吸收塔甲烷化炉CO2再生及N2气提塔甲醇再生塔精制气送合成

液氨冷冻站富含CO2、H2S的甲醇富含H2S的甲醇CO2送碱厂

H2S送硫回收(改火炬)酸气压缩机去变换放空去火炬变换岗位主要任务将煤气化来的合成气中的CO与水蒸汽在适宜的温度下，经耐硫变换催化剂的作用进行CO变换反应，生成有用的CO2及H2，CO含量由46%~64%降至0.35%以下，合格变换气送至低温甲醇洗装置。回收变换反应高位废热,副产0.6MPa蒸汽；低能位废热经一系列换热器回收利用，合理利用能量。反应方程式变换

CO＋H2O

CO2＋H2

＋9.84Kcal/mol甲烷化岗位任务除去合成气中的微量。按1：3配N2/H2送合格气体至合成。控制气体中微量（CO+CO2＜20PPM）。主要反应式：

CO＋3H2CH4＋H2O

＋48.28Kcal/molCO2＋4H2

CH4＋2H2O

＋39.6Kcal/mol低温甲醇洗岗位的主要任务脱除变换气中的CO2、H2S及有机硫杂质，同时也脱除变换气中带入的饱和水，制得CO2＜20ppm；H2S＜0.1ppm的合格净化气送往甲烷化进一步精制净化。为联碱装置提供CO2≥98.5%（V）、H2S＜20PPm合格的CO2原料气。浓缩H2S，为防止变换触媒的反硫化.低温甲醇洗优点

*

溶剂在低温下对CO2、H2S、COS等酸性气体吸收能力极强，溶液循环量小，功耗少。*流程简单，一个塔内同时完成脱硫脱碳

*溶剂有很好的化学和热稳定性

*净化度高，CO2<20ppm，H2S<0.1ppm。

*具有选择性吸收H2S、COS和CO2的特性，可分开脱除和再生

*该工艺技术成熟，目前全世界约有87套大中型工业化装置。

*甲醇有毒，对操作和维修要求严格冰机岗位的主要任务是由螺杆冰机压缩氨构成冷冻循环，为甲醇洗工序提供―40℃的冷源。节流阀被冷却介质氨蒸发器冰机氨冷凝器各工序任务及工艺原理

压缩工序压缩简介：由于在合成氨的过程中，原料气的净化和氨的合成均要在一定的压力下进行，所以，需要用压缩机将原料气逐级压缩至各工序要求的压力后送往各工序。岗位任务：将型煤造气工段送来的半水煤气，经低压机提压后送往变换工段。将净化工段送来的精制气经高压机加压至31.38MPa送合成塔岗位生产合成氨。各工序任务及工艺原理

压缩工序

压缩机型号及参数：氢氮气压缩机型号有3D22（Ⅲ）、4D、4M50（高压机）6M50-460/35、

4M50-240/32(低压机)等等。各工序任务及工艺原理

合成工序

岗位任务:在适当的温度、压力和有催化剂存在的条件下，将经过净化后的氢氮混合气体直接合成为氨。

主要设备：氨合成塔、冷交换器（氨冷凝器）、氨分离器、氨冷（氨蒸发器）、油分离器、热交换器、水加热器、废热锅炉、水冷器、循环机等。

各工序任务及工艺原理

合成工序

合成原理：氢和氮在460℃、31.4MPa、H2/N22.2～2.8和铁系催化剂存在下发生如下化学合成反应

Fe3O4、AI2O3、K2O、CaO、MgO、SiO2及微量元素的化合物组成N2+3H2=2NH3+Q

可逆、放热、体积缩小，催化剂纯碱生产工艺简介

主要内容工艺流程纯碱工业简介纯碱简介反应原理纯碱物化性质纯碱：学名碳酸钠化学式：Na2CO3白色粉末或颗粒状物相对分子质量105.989密度：2.533g/cm3熔点：854℃

纯碱产品种类轻质纯碱（轻灰）松密度0.5g/cm3

左右重质纯碱（重灰）松密度0.95-1.2g/cm3

低盐重灰NaCl含量<0.3%普通重灰NaCl含量>0.3%纯碱按松密度分重灰按盐含量分纯碱的用途A、广泛用于玻璃工业，用量占纯碱总耗量的一半；B、用作化工原料（小苏打，烧碱，泡花碱，晶碱等）C、用于冶金工业（钢铁，有色金属）D、广泛用于轻工业（造纸，肥皂，纺织，食品，医药等）氯化铵的性质及用途

联碱生产法产生两种产品：纯碱和氯化铵，俗称为双吨产品。氯化铵的性质：1、分子式为NH4Cl，分子质量为53.497.2、白色粒状结晶.

3、密度（20℃）为1.523g/cm3，熔点400℃.4、易溶于水，氯化铵在水中呈弱酸性，加热时酸性增强。由于有Cl-的存在，对管道设备（一般钢铁）腐蚀性非常强。5、氯化铵极易吸潮结块，给运输、储存、使用带来不少困难。

6、氯化铵加热到350℃时升华。氯化铵的用途：

a、农用氯化铵主要用于农业作为氮肥。

b、工业氯化铵用于干电池和蓄电池的制造，用于金属焊接、电镀、医药、精密铸造、阻燃耐火剂、化学试剂及制造无机聚合物等。

c、食用氯化铵一般与碳酸氢钠混合后使用，主要用于面包、饼干等。

d、药用氯化铵用作祛痰药和利尿药。

e、饲料添加剂用氯化铵主要用于反刍动物饲料添加，提高产肉率。二、双环公司联碱生产工艺介绍方法:联合制碱法产品:轻质碱,重质碱,氯化铵,精铵,小苏打.世界上生产纯碱的方法主要有三种:1氨碱法2

联合制碱法☺3天然碱加工法双环联碱生产分为压缩、碳化、氯化铵、煅烧、干铵等五个工段联合制碱的含义广义的联合制碱是合成氨工业与制碱和氯化铵工业的联合。侠义的联合制碱是单纯指纯碱生产和氯化铵生产相联合。侯德榜

目前普篇采用一次碳酸化、两次吸氨、一次加盐、冰机致冷的联合制碱工艺流程。联合制碱原则流程联合制碱法基本原理

总反应方程式：NaCl＋NH3＋H2O＋CO2＝NaHCO3＋NH4Cl重碱在煅烧炉内受热分解发生反应：2NaHCO3→Na2CO3(纯碱)+CO2+H2O↑此法的优点是得两种产品Na2CO3和NH4Cl，无CaCl2废料产生，NaCl的利用率达95～98%。联合制碱循环过程示意图

母液Ⅰ

母液Ⅱ第一过程第二过程

NH4Cl（氯化铵）原料

原料

Na2CO3（纯碱）盐氨CO2联合制碱法的特点优点：1、原料利用率高

2、投资省、污染小

3、联产氯化铵缺点：1、循环量大，设备容积利用系数偏低,输送动力消耗较大。

2、必须严格控制系统母液平衡。

3、对设备及厂房的防腐要求高。联碱法的特点就是母液的循环使用。在生产过程中保持母液总量的平衡（各项进出水收支平衡），避免递增性膨胀或者递减性收缩。系统循环中的母液平衡是指相对的平衡，有时增加，有时减少，其总量波动长期处于一平衡线附近，即可称为“平衡”术语母液Ⅰ(MⅠ)：指联碱生产过程中经滤碱机分离重碱后的滤液。母液Ⅱ(MⅡ)：指联碱生产过程中盐析结晶器、盐析稠厚器的溢流液。氨母液Ⅰ(AⅠ)：指MⅠ吸收气氨后的母液。氨母液Ⅱ(AⅡ)：指MⅡ吸收气氨后的母液。热碱液：指炉气喷淋洗涤后的溶液。AⅡ碳化NaHCO3(重碱)煅烧纯碱滤过MⅠAⅠ原料NH3原料CO2MⅡ结晶器NH4Cl干燥包装原料NaCl原料NH3联合制碱工艺流程包装从盐析结晶器顶部之母液Ⅱ，在吸氨器内吸氨制得氨母液Ⅱ，经澄清池后送碳化吸收二氧化碳制成碳酸氢钠悬浮液，取出后经滤碱机分离出碳酸氢钠，送入蒸汽煅烧炉加热分解成碳酸钠，送往纯碱成品包装；同时分解出的二氧化碳气体经冷凝塔、洗涤塔降温洗涤后，再经压缩机加压送入碳化塔制碱。CO2煅烧热碱液或包装车间落地碱制成一定浓度的碳化溶液，与二氧化碳反应生成碳酸氢钠结晶，经分离机分离后进行干燥，干燥后的小苏打在磨粉机内粉碎后进入包装仓，然后进行包装。联合制碱工艺流程煅烧运碱送来的轻质纯碱与适量的水在水合机内进行水合反应，生成一水碱，将一水碱在重质碱煅烧炉内加热干燥，制成重质纯碱，送包装。

原料NH3原料CO2包装AⅡ碳化NaHCO3(重碱)煅烧纯碱滤过MⅠAⅠMⅡ结晶器NH4Cl干燥原料NaCl原料NH3包装水合机重质碱煅烧重质纯碱包装AⅡ碳化NaHCO3(重碱)煅烧纯碱滤过MⅠAⅠ原料NH3原料CO2MⅡ结晶器NH4Cl干燥包装原料NaCl原料NH3联合制碱工艺流程包装滤碱机出来的母液Ⅰ在吸氨器内吸收氨制成氨母液Ⅰ，送入冷析结晶器，盐析结晶器，析出氯化铵CO2联合制碱工艺流程AⅡ碳化NaHCO3(重碱)煅烧纯碱滤过MⅠAⅠ原料NH3原料CO2MⅡ结晶器NH4Cl干燥包装原料NaCl原料NH3包装CO2氨母液Ｉ和湿铵按一定比例混合洗涤，晶浆送一洗稠厚器增稠后，经分离机分离进入二洗搅拌桶中进一步洗涤，其送二洗稠厚器增稠后，经分离机分离后进干燥炉干燥，干燥后的精铵进入料仓包装。稠厚器分离机一洗二洗搅拌桶稠厚器分离机干燥精铵包装

母液Ⅰ

母液Ⅱ第一过程第二过程

NH4Cl（氯化铵）原料

原料

Na2CO3（纯碱）盐氨CO2指标名称标准AⅠα值2.15～2.35AⅡβ值0.96～1.12AⅠCNH3≥78ttMⅡγ值1.5～1.8重碱烧成率≥50%联合制碱主要工艺指标制盐生产工艺简介

制盐工艺我国有着悠久的制盐历史是产盐最早的国家。相传在夏朝(公元前2140—前1711年)，我们的祖先就会用海水煮盐。关于古代制盐工艺的记载，以明末宋应星的《天工开物·作咸篇》所叙述的最为详细。一、盐的特性、用途、种类二、双环公司制盐生产概况三、工艺及其基本原理内容一、盐的性质、用途、种类（一）盐的性质1、盐：酸与碱中和的产物，由金属离子（包括铵根离子）与非金属离子构成。2、氯化钠：分子量58.443，化学式NaCL，离子型化合物。无色透明的立方晶体，熔点为801℃，沸点为1413℃，相对密度为2.165，堆积密度0.7-1.5。有咸味，含杂质时易潮解；溶于水或甘油，难溶于乙醇，不溶于盐酸，水溶液中性。在水中的溶解度随着温度的升高略有增大。大量存在于海水、天然盐湖中和以岩盐形态埋藏于几百至几千米的地层中。（二）盐的用途1、氯碱行业的主要原料盐是氯气、烧碱、纯碱、盐酸的主要原料，也是合成橡胶、合成纤维、塑料、农药和医药等许多无机和有机化学工业的基本原料。

2、食用盐用于食用的同时，还大量用于农业、畜牧业、渔业、皮革和食品加工行业。3、其它另外，盐还大量用于融化道路冰雪和用于水处理、冷冻、纺织、染料、造纸以及金属加工等众多行业。盐和盐的衍生物有15000多种。可以这样讲，没有发达的制盐工业就没有发达的化工行业，也就不可能有国民经济的全面发展。盐被称为“化学工业之母”。常见用途：可用来制取氯气、氢气、盐酸、氢氧化钠、氯酸盐、次氯酸盐、漂白粉及金属钠等，是重要的化工原料；可用于食品调味和腌制鱼肉蔬菜，以及供盐析肥皂和皮革工业等；经高度精制的氯化钠可用来制生理食盐水，用于临床治疗和生理实验，如失钠、失水、失血等情况。真空制盐的定义为了实现二次蒸气的多次利用，需依次降低各效卤水的沸点，人们采用了降低尾效蒸发压力，形成‘真空’，来实现压力向负压移动，即压力阶梯，这就是多效蒸发的特点，称为真空蒸发制盐。真空蒸发制盐的基本原理向多效蒸发罐的首效加热室壳程内加入一定压力的饱和蒸汽。饱和蒸汽与管程内自下而上的卤水按对流-传导-对流方式进行热交换。饱和蒸汽释放潜热冷凝成水，卤水吸收热量温度升高。在轴流泵的作用下，卤水强制循环至蒸发室内蒸发、结晶，产生的二次蒸汽进入下一效加热室作为加热蒸汽，依次类推。.真空制盐经历了如下发展阶段真空蒸发首先发源于制糖工业，1887年约瑟夫.M.邓肯在美国将单效蒸发用于制盐，1899年美国建成了世界第一套多效真空制盐设备，我国的真空制盐创始人为肖家干。1940年试制成功“灶用制盐真空机”1941年8月14日又安装真空机一台，真空锅一口，日产盐5.1吨，1958年有吴鹿华等人在青岛设计建成一套标准型四效真空制盐设备。真空蒸发制盐主要生产工序1)卤水予处理，除去卤水中的杂质。2)蒸发结晶工序；使卤水中水分蒸发，NaCL过饱和而结晶析出，制得盐浆。 3)脱水干燥工序，离心脱水得湿盐，热风干