合成岗位操作规程

合成岗位操作规程

1.岗位主要任务

本岗位的主要任务是将联压机送来的氢氮气（补充气）和循环气混合后在适当的温度、

压力及触媒存在的条件下合成氨，经冷却、冷凝后，液氨分离出来，减压储存于氨罐中。

并用膜分离的方法从驰放气中回收氢气，经压缩后重返合成系统，提高氨产量。保持合成

系统操作条件符合工艺指标要求，负责合成系统的开车、停车、紧急停车、事故处理及正

常操作和维护，及时作好原始记录。

2.基本原理

氨合成反应是在高温、高压并有催化剂存在下进行的。反应中氢、氮混合气不能全部

转化成氨。因此，将氨进行分离后，必须把未经反应的氢、氮混合气再次进行循环反应。

在氨合成反应的同时要产生大量的反应热，而在分离的过程中，需要消耗大量的冷量。氨

合成率的高低，直接影响氨产量、原料气的消耗、压缩机和冰机动力消耗的高低。氨合成

的化学反应式：3H2+N2f2NH3+Q

这是一个可逆和体积减小的反应。只有触媒存在时才能使反应很快进行。平衡氨含量

随压力、温度、惰性气含量、进口氨含量、氢氮比、触媒活性而变化，即压力升高、温度

降低，惰性气体含量减少，及合适的氢氮比（H2/N2=2.8）有利于平衡氨含量的提高。

3.流程简述

由联合压缩机氢氮段送来的新鲜气，经补充气氨冷器冷却后（新系统要经过超滤装置

分离油水），在2#氨冷器入口处补入系统，与1#氨分离器出来的合成气混合后，进入2#氨

冷器，被管外蒸发的液氨冷却，合成气中的气氨冷凝为液氨，然后进入2#氨分离器分离出

液氨。新鲜气带入系统的微量水分及C02、油分被液氨洗涤随之排去。出2#氨分离器的气体,

经2#、1#冷交换器回收冷量后，进入循环机。出循环机的气体，经油过滤器除去可能混入

压缩气体的机械润滑油。然后进入合成塔外筒间隙，保护合成塔外壳。从合成塔顶部出塔,

在进塔予热器中被合成反应后的热气体加热。预热后的气体，经主线和各付线进入合成塔。

约70%的气体，经合成塔上、下段触媒层间的换热器，被反应后的热气体加热到约320℃,

分别由上升管和中心管上升，在合成塔顶部的轴向触媒层入口处混合，然后进轴向触媒层,

在催化剂作用下反应生成氨，放出大量的反应热，使气体中各组分很快趋于平衡，反应热

由反应气体带出。气体出轴向层，和冷激气（约30%）混合后，进入上段径向触媒层反应。

出上段径向触媒层的气体，进入层间换热器与管内的冷入塔气换热，自身被冷却后，进入

下段径向触媒层反应，出下径向层的反应气体，经下段换热器，被冷却至360c时出合成

塔。出塔热气进入合成废热锅炉换热，副产中压蒸汽。然后进入进塔气预热器加热入塔冷

气。合成气进入水冷器被冷却。冷却后的合成气进入1#冷交换器与2#冷交来的冷循环气换

热，回收冷量，合成气进1#氨冷器与液氨换热，进入2#冷交换器，与低温循环气换热。在

冷却进程中，合成气中的气氨被冷凝为液氨，进入1#氨分离器分离液氨，分离后的气体从

顶部出来，与补充气汇合，进入2#氨冷循环使用。

由1#、2#氨分离器出来的液氨，经调节阀减压后，进入液氨换热器与冰机来的热液氨

换热后，送氨库储存，供尿素使用。

冰机来的液氨在液氨换热器与产品冷液氨换热后，分别进入1#、2#氨冷器被蒸发为气

氨，然后返回冰机加压冷凝为液氨，循环使用。

补充新鲜气之前，为防惰性气体(CH4+Ar)在系统中积累，在惰性气体含量最高点一一

1#氨分离器出口进行排放，保持系统惰性气体平衡。1#氨分离器出口排出的惰性气体为驰放

气，进入膜回收系统。回收后氢含量较高的渗透气送联压机氢氮段段入口处，尾气去燃气

总管供转化作燃气用。

4.工艺指标

(1)压力：

①合成系统压力5MPa

②合成塔压差W0.35MPa

③液氨贮罐压力W2.3MPa

④合成废热锅炉蒸汽压力<1.45MPa

⑤氨分放氨压力W2.5MPa

⑵温度：

①合成塔触媒层温度W510C

②合成塔出口热气温度W360C

③合成废热锅炉出口气温度W230C

④合成塔塔壁温度W120C

⑤水冷器出口气体温度W48℃

⑥进1#氨分离器气体温度-5~10℃

⑦进2#氨分离器出口气体温度-20~7℃

⑧1#氨冷器蒸发温度0~15℃

⑨2#氨冷器蒸发温度-20~7℃

⑩水冷器上水温度W32℃

⑶流量：

①入塔气总流量60000-100000Nm3/h

②主线流量40000-70000Nm3/h

③冷激气体流量16000-30000Nm3/h

④驰放气流量1500~2800Nm3/h

⑤合成废热锅炉蒸汽流量~4900kg/h

(4)气体成份：

①入工段补充气H2含量72-76%

②驰放气氨含量6-8%

③合成塔进口氨含量3.5~4.2%

④合成塔出口氨含量15-19%

⑤循环气CH4含量6-14%

⑥循环气H2/N21.8-2.8

5.操作方法

5.1.开车：

5.1.1.检修后开车：

(1)、开车前的准备工作

A、检查设备、管道、阀门、仪表等是否已检修完毕，是否符合开车要求。现场有碍开

车的杂物已清理。

B、检查现场所有阀门的开关情况，处于应开关的位置：

应关的阀门：两放氨阀、两加氨阀、水冷器上水阀、各冷线调节阀、塔前塔后放空

阀、驰放气遥控阀、系统近路、废锅压力、液位切断阀、排污阀、放氨总阀、液氨去氨库

阀、废锅热副线阀。

应开的阀门：M(合成塔进口阀)阀、球阀、补充气大阀、废锅就地放空阀、驰放气放

空阀。如系统未检修，处于保压状态，可以不进行置换。若系统检修过，则必须进行置换。

合格后，系统充压试漏。试压合格后，将压力降为6~8MPa,准备挂电炉升温。

(2)、触媒升温：

A、升温前对系统各阀门进行全面检查一遍，看开关位置正确。

应开阀门：补充气遥控阀、M球阀、二次进塔大阀等。

应关阀门：两放氨阀、两加氨阀、水冷器上水阀、各冷线调节阀、塔前后放空阀，驰

放气遥控阀、系统近路等。

B、建立废锅液位：

C、通知联压机向合成送H2/N2气，充压0.2~0.5MPa/分钟，压力升至2.5~2.8MPa时，

打开放氨总阀，通知氨库打开进口大阀。充压6.0~8.0MPa时，开循环机系统循环，通知电

工挂电炉。

D、按升温方案开始升温，当锅炉蒸汽压力达到或接近蒸汽系统压力时蒸汽并网。

E、当合成塔热点温度升至250℃时，打开水冷器上水阀。

F、合成热点温度升至300c时，打开1#、2#氨冷器前后切断阀，向氨冷器加氨。通知

冰机岗位开冰机。

G、热点温度350℃时，有少量氨生成，微开放氨切断阀。视分离器的液位，开大放氨

阀,放氨前要联系氨库，开始放氨，注意放氨压力。

H、在升温过程中，提温不提压，提压不提温。

I、热点温度达到370C时，可采用充压升温，主要以压力、循环量调节温度，待温度

转入正常时，可逐步减电炉功率，加大新鲜气的供给量，提高压力，将床温升至正常操作

指标。根据弛放气量开膜回收。

2、短期停车后的开车

短期停车，合成温度在350℃以上，通常采用充压升温。由总控调整气体成分，视压

力情况，通知联压机送新鲜气，将合成压力提至10MPao通知开循环机(J0501),打开进出

口阀，用系统近路阀调整循环量，视各床温的变化情况，开水冷器、上水阀，开1#、2#氨

冷切断阀加氨，通知冰机岗位开冰机。根据温度变化，调节3条冷激气体线流量，待温度

达到操作范围，缓慢增加新鲜气量到正常操作时的供给量。根据弛放气量开膜回收。

5.2.停车

5.2.1.短期停车：系统进行临时性的小修或生产故障被迫暂时停车。

如合成系统无检修项目，且在短时间内可以恢复生产，本系统保温保压。

A、关1#、2#氨冷切断阀，通知冰机停止送氨，并视氨冷器壳程压力调整冰机负荷，直

至将冰机全部停下来。停膜回收，通知联压机逐步减少然后切出H2/N2气。

B、合成塔触媒层温度全部降至300℃以下后，通知停循环机，合成塔停止降温。

C、关闭合成M阀、球阀、冷激付线、系统近路、锅炉液位调节阀切断阀、补充气大

阀、弛放气切断阀。

D、将1#、2#氨分液位降至低限后，关LICA-503、LICA-505切断阀及付线阀，防止高

压气体窜入低压系统。

E、关水冷器的冷却水阀门（停管道泵）。

如本系统有检修项目：

A、切氨冷器加氨阀。通知联压机逐步减少直至切出新鲜气。停膜回收，减循环量，合

成塔逐步降温。

B、按30~40C/h速度将床温降至300℃,压力按每分钟0.3MPa速度降至2.5MPa后停

塔，关球阀、M阀、冷激付线阀、LICA-503、LICA-505切断阀。根据废锅液位关液位调

节阀的切断阀，关锅炉蒸汽压力调节阀，开锅炉就地放空阀。

C、关水冷器进出口阀（停管道泵）。

D、如需对合成塔进行小修，则应将合成塔温度降到100C以下，卸压后，再充入N2

气保护，使其保持呈正压，防止空气进入触媒层。

5.2.2.长期停车：

⑴视生产情况及1#、2#氨冷的液位，停车前2~3小时停止加氨，关LIC-502,LIC-504

调节阀。

⑵逐渐减少补充气量，停膜回收。调整循环量，合成塔降温。根据检修安排，合成塔

可维持较高温度、压力（但触媒层温度应低于300℃）。根据氨冷温度情况减冰机负荷，直

至全部停下来。若合成塔停车后马上要打开，则应将触媒层温度降到100℃以下。然后停

止降温，卸压交付检修。当压力卸至2.5MPa左右时，关放氨总阀，通知氨库关液氨进罐阀。

⑶关M阀、球阀、冷激阀，PIC-501、LICA-501,水冷器进出口阀、两氨分液位排尽

后关LICA-503、LICA-505切断阀、补充气大阀。

⑷停车期间，只要有触媒，合成塔内就应保持正压，必要时可充N2保护。

5.2.3.紧急停车：

如本岗位发生突然停电、微量超过50mg/Nm3、爆炸、循环机跳（全跳）、系统出现严重泄

漏以及其它恶性事故，应作紧停处理。

（1）迅速通知班长、联压机、循环机等岗位。切氢氮气，减循环量，氨冷器停止加氨，

停膜回收。

（2）迅速将发生事故处切出来，与系统隔开。

（3）需要卸压时，可开塔后放空阀。

（4）在使用电炉过程中若需要紧急停车，可先停电炉，然后按上述方法处理。

（5）全面检查系统各阀门开关位置是否正确。

5.3.正常操作：

5.3.1.严格控制各项工艺指标使之符合于操作规程的规定，触媒热点温度波动幅度应小于

5℃o

5.3.2.塔温调节：

（1）为使合成反应在最佳条件下进行，以实现稳产高产的目的，设置冷激副线与主线并联

流程。正常操作时，将冷激副线调到适当位置，以1#冷激副线和循环量调节合成塔温

度。

（2）在触媒使用前期或中期，锅炉副线一般全关，触媒使用后期热点下移，可将锅炉副线

阀保留一定开度，使塔温控制在易于由冷激副线自调为宜。

（3）锅炉液位十分重要，要严防断水干锅或满液。

（4）密切注意1#、2#氨分液位，既不能窜气又不能带氨。

（5）联系总控控制好H2/N2,并用三条冷激气副线及时调整，保证合成塔床温有较好的分

布。

（6）控制好进入触媒上层的入口温度，使之达到触媒起始活性温度以上，入口温度愈高，

则上层触媒的利用愈充分，相应中下径向触媒也能发挥潜力，因此，操作上应经常注

意入口温度的变化，以便作预见性地调节。

5.4.不正常情况及处理：

序号现象原因处理办法

①补充气量增加，负荷①通知调整补充气量；

加重；②关小系统近路阀，加循

系统压力上升②循环量太少；环量

1

③气质成分差：入口氨③降低入口氨含量底，联

含量高；H2/N2比失系总控调整H2/N2、减少

调，惰性气含量高。循环量，加大驰放气量

①入口温度高；①调整冷激副线或循环量；

②循环量不足；②加大循环量；

③联压机加负荷太猛；③通知联压机调整氢氮气量；

2触媒层温度上升

④惰性气含量低；④视压力情况，减少或停

⑤入口氨含量太低。止排放驰放气量；

⑤调整冰机负荷。

①循环量太大；①减循环量；

②进口氨含量太高；②根据情况调整氨冷温度；

3触媒层温度下降③补充气量减少；③适当减循环量，调整冷

④入口温度低；激副线；

⑤H2/N2比失调;（4）调整冷激副线及循环量；

序号现象原因处理办法

⑥新鲜气微量高；⑤联系总控调整H2/N2；

⑦惰性气含量高⑥联系总控处理，本岗位适

当减循环量,加大驰放气；

⑦加大驰放气量，适当减

少循环量。

①补充气量减少；①合成塔作相应调整；

②合成跑、冒、滴、漏②检查漏点进行处理；

系统压力下降严重；③减少驰放气；

4

③驰放气量过大；④降低膜回收负荷；

④膜回收负荷高；⑤提高氨分液位。

⑤氨分窜气。

①放氨量太小；①调整放氨量；

②一氨冷温度高；②调整一氨冷温度；

52#氨分液位高带液③液位显示有误；③联系仪表处理；

④一氨分液位高或分离④调整一氨分液位，必要

效果差。时减负荷处理。

①LICA-501失调①用切断阀或副线调节，

②锅炉给水泵故障；联系仪表处理；

6废锅液位下降较多

③排污量或蒸发量增②联系班长、总控；

大。③调整排污,加大补水量。

LICA-501失灵或副线内联系仪表处理，必要时可加

7锅炉液位过高，

漏。大排污量。

联系调度供水，视氨冷温度

8断冷却水循环水系统故障

情况减负荷。

①没有按时排污或排污①加大排污量；

9炉水总固体高量过小；②班长、总控处理。

②给水水质差。

能在短时间内恢复供气，合

①前工序停车；

10补充气中断成循环保温保压，时间长则

②联压机全部跳车。

作停车处理。

①部分跳车；①减负荷生产；

11循环机跳

②全部跳车。②作紧急停车处理。

①微量215mg/Nn?；①减循环量，维持触媒层

②微量225mg/NnP；温度，并联系总控；

12补充气微量超标

③微量250mg/Nnr5。②合成塔低负荷生产；

③作停车处理。

6.安全生产注意事项：

6.1.本岗位属易燃易爆区域，除持有《动火证》外，不允许任何人在现场动火。

6.2.禁止在高温管道设备上烘烤衣服。

6.3.气体放空时不得过猛，以防止气体冲击产生静电着火。

6.4.所有操作工应会正确使用各种防护用具和灭火器材，当出现液氨、气氨大量泄漏时,

要佩戴好防毒面具、胶手套等防护用品，切断阀门，并用清水冲洗。

6.5.当发生事故时，要坚守岗位，正确处理。

6.6.设备管道内有压力时，禁止拆卸螺栓。

6.7.在值班期间，不准穿长大衣，高跟鞋及披长发。

6.8.做好设备安全交出，盲板抽堵，动火等安全措施。

7.氢回收装置

7.1.基本原理：

来自合成的驰放气由H2、N2、NH3、CH4和Ar组成，用膜分离的方法从驰放气中回收

氢气，经压缩后重返合成系统，提高氨含量。

7.2.工艺流程：

驰放气首先经PICSA-601调节阀减压至ll~12.5MPa左右，然后进入洗氨塔。气体在

洗氨塔中与脱盐水泵打进的低温脱盐水在填料层中逆流接触，气相中的氨被水吸收后变成

氨水，由塔底排出，送尿素或氨库。脱氨后的气体由塔顶排出后进入气液分离器，使水洗

过程中产生的雾沫夹带得到分离。气液分离器排出来的气体含氨在100mg/Nm3,经加热器

加热到35~45℃,此时原料气中的水含量已远离饱和点，可防止原料气进入膜分离器后产

生水雾，影响分离性能。

原料气进入膜管后，经过渗透、扩散等步骤实现分离，其中85%以上氨气被渗透出来

汇集到根部，和甲烷化来的氢氮气汇合送联压机，经压缩后重返合成系统。剩余的尾气经

HIC-605调节阀减压至0.2~0.4MPa后供转化燃烧用。

7.3.工艺指标：

脱盐水泵流量0.6~1.2m3/h入洗氨塔压力W11.5MPa

洗氨塔液位30~60%气液分离塔液位W1O%

入膜温度35-45℃入膜氨含量<100mg/Nm3

膜回收尾气压力^0.5MPa

7.4.主要设备

序号位号名称台数规格与型号

3DP1-0.78/16,泵出口压力16MPa,

1J0607脱盐水泵2

流量为0.78m3/h

2V0606脱盐水贮槽IOlOOOX1400mm

不锈钢CY型高效丝网波纹填料层

3E0605洗氨塔1

H=2.6m

4F0604气液分离器1

5C0603加热器1

6M0601中空纤维膜管50100X3000mm

7.5操作规程

7.5.1开车：

7.5.1.1开车前的准备工作：

⑴检查仪表控制系统是否能正常工作;

⑵察看脱盐水情况：水温＜40℃,水位75%；

⑶确定驰放气排放量；

⑷全面检查本装置开车时各阀门的开启状况；

⑸开泵前，先加油盘车。

⑹检查应关应开的阀门：应关的阀门：洗氨塔入口切断阀、均压阀，对地排放阀、脱

盐水泵出口阀、气液分离器放液阀、入膜切断阀、均压阀、预放空阀、渗透气放空阀、尾

气放空阀、切断阀。应开的阀门：贮槽出口阀、脱盐水泵进口阀、回流阀、洗氨塔液位切

断阀、加热器倒淋阀、疏水阀、入气液分离阀、每根膜管切断阀。

7.5.1.2开车：开车前，向脱盐水贮槽注水，液位控制75%。

（1）启动脱盐水泵，通过回流阀使脱盐水全部回流。确认水泵运转正常，开泵出口阀，

察看液位情况，如无液位偏低，控制回流阀向洗氨塔送水。

（2）缓慢开启均压阀，以每分钟0.3~0.5MPa的升压速率向洗氨塔送气。当压力升至极

限值（即均压阀全开，压力也不上升后，缓慢开启洗氨塔进口切断阀，使洗氨塔压力缓慢上

升至8.0MPa,开洗氨塔液位切断阀，开预放空阀、入膜温度切断阀，检查原料气中氨含量

低于lOOmg/Nn?以下，加热温度达到35~45℃。

（3）放空5~10分钟后，通知分析人员分析NH3含量是否合格。

（4）NH3含量与温度达到要求，膜分离充压，开均压阀均压，升压速率为每分钟

0.3~0.5MPa,压力升至5~8MPa时，开启入膜切断阀，关均压阀、预放空阀。

（5）