化工合成氨工艺原理及流程分析

2023/6/7合成氨流程简介-32130万吨仿真合成氨工艺原理流程简介2010.102023/6/7合成氨流程简介-322本模型是以德国伍德公司生产工艺，以天然气为原料的日产合成氨1000吨（年产30万吨）缩微仿真模型。整个装置主要包括（1）天然气脱硫与压缩；（2）工艺空气压缩；（3）天然气蒸汽转化；（4）CO变换；（5）CO2脱除；（6）甲烷化；（7）合成气压缩；（8）氨合成；（9）冷冻；（10）氨回收；（11）氢回收2023/6/7合成氨流程简介-3232023/6/7合成氨流程简介-324一、原料气压缩和脱硫原料天然气进入压缩机，经四段压缩至51×105Pa，温度加热至390℃，进入钴-钼加氢反应器中反应，将有机硫转化为无机硫，然后入氧化锌脱硫槽将硫脱除，控制硫含量小于0.1ppm。

2023/6/7合成氨流程简介-325二、转化经脱硫后的原料气在镍催化剂作用下进行一段、二段蒸汽转化，转化气温度在983℃左右，残余CH4在0.9％以下入废热锅炉回收工艺气热量。

2023/6/7合成氨流程简介-326三、变换工艺气温度降为370℃左右进入铁铬系催化剂的高温变换炉顶部，从底部流出高变气温度降为204℃再入低温变换炉。低温变换在铜锌系催化剂中进行反应，CO含量降到0.36％。2023/6/7合成氨流程简介-327四、脱碳低变气经冷却进入吸收塔下部，经吸收气体中CO2含量降到0.4％，再经上塔吸收，从塔顶逸出的脱碳后的CO2含量0.1％工艺气去甲烷化工序。吸收塔底流出富液，经水力透平做功后送至再生塔顶部，溶液减压闪蒸出水蒸汽和CO2，然后向下流经再生塔四层填料。再生溶液（贫液）从再生塔底部流出，经溶液泵升压后分两路（顶部和中部）送入吸收塔。2023/6/7合成氨流程简介-328五、甲烷化来自吸收塔顶的脱碳气，进入甲烷化炉反应，从炉底流出进入热交换器冷却，甲烷化气中（CO+CO2）小于10ppm。2023/6/7合成氨流程简介-329六、合成气的压缩甲烷化后的工艺气进入合成气压缩机低压缸、高压缸压缩到101×105Pa，冷却到40℃后入第一氨冷器冷却至5℃，与一氨冷出口的循环气在管路中汇合，进入二氨冷降温到-10℃，此时大部分气氨被冷凝。出循环段的气体经热交换器升温后进入合成塔。2023/6/7合成氨流程简介-3210七、氨的合成压力104×105Pa、温度239℃、氨含量4.12％的循环气，流经合成塔在铁催化剂上进行合成反应。出塔气的压力为100×105Pa，414℃，氨含量16.3％入废热锅炉回收热量，部分气氨在换热器内冷凝为液氨，然后合成气再进入一氨冷，然后与新鲜气汇合成为循环气，形成合成循环回路。2023/6/7合成氨流程简介-3211八、冷冻来自一氨冷、二氨冷及气体冷却器的气氨分别进入冰机，经压缩后与从氨闪蒸槽来的气氨相汇合，进入二段压缩至15.6×105Pa，100℃，经水冷器冷却至40℃后，气氨液化为液氨入氨收集器，再入氨闪蒸槽、产品氨加热器与来自闪蒸槽的冷氨进行交换使之冷却过冷至13℃，重新作为冷冻剂送往第一、二氨冷装置，构成冷冻循环回路。2023/6/7合成氨流程简介-3212九、氨回收合成驰放气入吸收塔底部，被水吸收，吸收后气体中含氨量为0.02％，大部分气体送往氨冷器冷却后送氢回收装置。氨吸收塔底部流出的氨水，经加热后入汽提塔，从汽提塔顶蒸出的气氨在冷凝器中冷凝为液氨。汽提塔底流出的氨水浓度为0.1％经冷却后分别送往吸收塔作吸收剂循环使用。2023/6/7合成氨流程简介-3213十、氢回收经氨回收后的气体进入分子筛干燥器，将气体中的NH3，H2O彻底清除，然后送入冷箱，CH4、Ar、部分N2液化为液体与未液化的氢气进入分离器，氢气被富集为富氢气，送往合成气压缩机循环段入口。2023/6/7合成氨流程简介-3214十一、氨的贮存本装置设有两台球型氨罐，每个贮存量为2500吨，操作压力与温度分别为3.8×105Pa和3℃。2023/6/7合成氨流程简介-3215转化工段2023/6/7合成氨流程简介-3216

天然气

预热器

脱硫

预热一段转化二段转化废热锅炉蒸汽预热蒸汽空气去变换1.天然气蒸汽转化工艺流程2023/6/7合成氨流程简介-32172.原料气脱硫天然气中含有少量硫化物，这些硫化物可以使多种催化剂中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氢能腐蚀设备管道。因此，必须尽可能地除去原料气中的各种硫化物。加氢转化指在加入氢气的条件下使原料气中有机硫转化为无机硫。加氢转化不能达到直接脱硫的目的，但经转化后就大大的利于硫的脱除。在有机硫转化的同时，也能使烯烃类加氢转化为烷氢类从而可减少下一工序蒸汽转化催化剂析炭的可能性。氧化锌是一种内表面积大，硫容较高的接触反应型脱硫剂。除噻吩及其衍生物外，脱除硫化氢及各种有机硫化物的能力极高，可将出口气中硫含量降至0.1PPm以下。2023/6/7合成氨流程简介-32183．原料气的一段蒸汽转化经脱硫后的原料气的总硫含量降至0.1PPm以下，与水蒸汽混合后进行转化反应，生成氢气和CO（CO将在下一变化工序中去除）：

CH4+H2O＝CO+3H2CnH2n+2+nH2O＝nCO+（2n+1）H2由于转化反应是吸热反应，在高温条件下有利于反应平衡及反应速度。在实际生产中，转化反应分别是在一段炉和二段炉中完成。在一段炉中

，烃类和水蒸气的混合气在反应管内镍催化剂的作用下进行转化反应，管外有燃料气燃烧供给反应所需热量，出一段炉转化气温度控制在800℃左右。

2023/6/7合成氨流程简介-32194．转化气的二段转化为了进一步转化，需要更高的温度。在二段炉中加入预热后的空气，利用H2和O2的燃烧反应，产生高热，促使CH4进一步转化。出二段炉的工艺气残余甲烷含量0.3％左右，经并联的两台第一废热锅炉回收热量，再经第二废热锅炉进一步回收余热后，送去变换。

2023/6/7合成氨流程简介-32205．变换经蒸汽转化后的工艺气含有12～15％的CO，变换工序的任务是使CO在有催化剂存在的条件下与水蒸汽进行反应：CO+H2O＝CO2+H2这样即能把一氧化碳变为易于清除的二氧化碳，同时又可制得合成需要的原料氢。变换反应是一个可逆、放热、反应前后气体体积不变的化学反应。

2023/6/7合成氨流程简介-32215．变换整个变换过程是由高温变换和低温变换组成。高温变换炉，所用的催化剂是以Fe3O4为活性组分的，它的活性温度在300℃以上（一般在350～430℃）。在此温度下，可以取得较高的反应速度，但不能达到较低的CO浓度。为了进一步取得较低的CO浓度，还要以铜为活性组分的催化剂作用下，进行低温变换。它的变换温度一般在200～250℃，这样的低温下，就能使CO的变换进行的比较彻底，可以使CO浓度降至0.3％以下。2023/6/7合成氨流程简介-32222023/6/7合成氨流程简介-3223净化工段1、脱碳经变换工序后的工艺气，CO2含量一般在17％左右。本装置采用改良苯菲尔法脱除工艺气中的CO2，吸收剂为碳酸钾溶液，溶液的吸收和再生可以用如下反应方程式表示：

K2CO3+CO2+H2O＝2KHCO3+热量这是一个可逆过程。脱碳溶液中K2CO3在低温、加压的条件下吸收了CO2生成KHCO3，KHCO3又在加热、减压的条件下放出CO2，重新变成K2CO3。前一个过程是吸收过程，后一个是再生过程。经过吸收塔的脱碳气体要求CO2小于0.1％；经过再生塔的CO2气体要求纯度大于98.5％。2023/6/7合成氨流程简介-32242、甲烷化碳氧化物（CO、CO2）是合成触媒的毒物，在工业生产中要求入合成工序的氢氮气中的CO、CO2含量小于10PPm。在催化剂作用下将CO、CO2加氢反应生成对合成触媒无害的甲烷。在镍触媒存在的条件下，进行如下化学反应：CO+3H2

＝CH4

+H2O+206.16kJ/molCO2

+4H2

＝CH4

+2H2O+165.08kJ/mol甲烷化反应是可逆强放热反应，温升很大，每反应1％CO，温升72℃左右；每反应1％CO2，温升60℃左右。因此，要严格控制低变出口CO含量及脱碳出口CO2含量，在规定指标范围内，严防甲烷化触媒超温。2023/6/7合成氨流程简介-32252023/6/7合成氨流程简介-3226反应具有如下几个特点：①是可逆反应。即在氢气和氮气反应生成氨的同时，氨也分解成氢气和氮气。②是放热反应。在生成氨的同时放出热量，反应热与温度、压力有关。③是体积缩小的反应。④反应需要有催化剂才能较快的进行。氨合成反应的特点氨合成的化学反应式如下：2023/6/7合成氨流程简介-3227合成工段氨的合成是整个合成氨流程中的核心部分。前面工序制得的合格氮氢气在高温高压及铁催化剂作用下合成为氨。由于在反应过程中只有少部分氮氢气合成为氨，因此反应后的气体混合物分离氨后，经加压又送回合成塔，构成合成回路。本装置的合成塔采用了三段间接换热式径向合成塔，这样合成塔触媒层的温度分布就更为合理，更加接近最佳温度分布曲线，触媒层的阻力降也更小。同时，在合成塔出口设置了合成废锅，利用合成氨余热产生125×105Pa的高压蒸汽，能量回收更为充分。但是，由于转化工序加入过量空气，使合成系统氮过剩，加大了合成排放气量。为此增加了氢回收装置加以弥补，回收的氢返回合成系统。

2023/6/7合成氨流程简介-3228本装置的合成塔采用了三段间接换热式径向合成塔，这样合成塔触媒层的温度分布就更为合理，更加接近最佳温度分布曲线，触媒层的阻力降也更小。同时，在合成塔出口设置了合成废锅，利用合成氨余热产生125×105Pa的高压蒸汽，能量回收更为充分。但是，由于转化工序加入过量空气，使合成系统氮过剩，加大了合成排放气量。为此增加了氢回收装置加以弥补，回收的氢返回合成系统。

合成工段2023/6/7合成氨流程简介-3229原则性方框图原料气制取冷凝分离原料气净化预热合成循环压缩压缩天然气水蒸汽空气新鲜气循环气产品液氨驰放气2023/6/7合成氨流程简介-32302023/6/7合成氨流程简介-32312023/6/7合成氨流程简介-3232《化妆品术语》起草情况汇报中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所一、标准的立项和下达时间2006年卫生部政法司要求各标委会都要建立自己的术语标准。1ONE二、标准经费标准研制经费：3.8万三、标准的立项意义术语标准有利于行业间技术交流、提高标准一致性、消除贸易误差，作为标准体系中的基础标准，术语标准在各个领域的标准体系中均起着重要的作用。随着我国化妆品卫生标准体系建设逐步加快，所涉及的术语和定义的数量也在迅速增长，在此情形下，化妆品术语标准的制定就显得尤为重要。四、标准的制订原则1.合法性遵守《化妆品卫生监督条例》、《化妆品卫生监督条例实施细则》中关于化妆品的定义。2.协调性直接引用或修改采用的方式，与相关标准中的术语和定义相协调。3.科学性对于没有国标或定义不统一的术语，在定义时体现科学性的原则。4.实用性在标准体系中出现频率较高，与行业联系较紧密的术语优先选用。五、标准的起草经过

第一阶段：资料搜集

搜集国内外相关法规、标准、文献并对国外文献如美国21CFR进行翻译。第二阶段：2007年末形成初稿

初稿内容包括一般术语、卫生化学术语、毒理学术语、微生物术语、产品术语、人体安全和功效评价术语，常用英文成份术语等７部分。第三阶段：专家统稿1.2007年12月第一次专家统稿会（修订情况：1.在结构上增加原料功能术语、相关国际组织和科研机构等内容；2.在内容上增加一般术语、产品术语的种类，将化妆品行业的新产品类别纳入本标准；3.对于毒理学、卫生化学、微生物学术语进行修改；4.删除与化妆品联系不紧密、无存在必要的常用英文成分术语。2.2009年1月第二次专家统稿会会议意见：1.修改能引用国家标准的尽量引用国家标准；对存在歧义的个别用词进行修改。2.删除由于本标准中的“产品术语”一章和香化协会所制定的某个标准存在重复，因此删除“产品术语”一章的内容；对“原料功能术语”的内容进行梳理，删除了20余条内容。3.增加专家建议增加“化妆品限用物质”等若干项术语。第四阶段：征求意见2009年2月面向全国公开征求意见。第五阶段：征求意见的处理与形成送审稿。在征求意见的处理阶段再次征求了相关专家的意见。六、标准的内容依据1.《化妆品卫生监督条例》、《化妆品卫生监督条例实施细则》;2.《化妆品卫生规范》;3.美国21CFR；4.相关领域国家标准如：GB5296.3-2008消费品使用说明化妆品通用标签，GB/T14666-2003分析化学术语等；5.国内外化妆品的相关文献，如《化妆品监督管理及安全性评价》等。七、标准的结构和主要内容（一）结构：1.范围2.一般术语3.毒理学试验方法术语4.卫生化学检验方法术语5.微生物检验方法术语6.人体安全性和功效性评价术语7.常用原料术语8.缩写9.中英文索引（二）主要内容：1).一般术语39条涉及化妆品的基本定义、化妆品生产和监督管理中出现频率较高的术语。2).毒理学试验方法术语40条收录了《化妆品卫生规范》中涉及的术语，以及在毒理学领域出现频率较高、与化妆