合成氨生产实习报告

PAGE5PAGE第一章中海石油天野化工公司概况天野化工股份有限公司隶属中海石油化学股份有限公司，厂区占地60公顷，总资产26.3亿元，固定员工1514人。位于呼和浩特市南郊9公里，东邻中油呼和浩特石化分公司，南邻物西水泥厂、金桥热电厂。公司有年产30万吨合成氨、52万吨尿素和20万吨甲醇装置。年产6万吨聚醛项目已启动，并在2010年9月投产。原设计合成氨装置空分采用林德精馏工艺，气化采用Shell渣油部分氧化法，原料气净化采用LVRGI两步法低温甲醇洗和液氮洗工艺，合成采用凯洛格卧式合成塔，全部工艺设计由日本东洋公司承担完成，1996年11月投产投产。2005年3月天野化工对合成氨装置实施了原料路线由渣油向天然气的改造，至今运行平稳，改造比较成功。公司经机构改革后目前设有9个职能部门，11个生产车间和6个辅助单位，现有员工总数1500多人，一线生产人员915人，化工人员实行四班三倒工作制。第二章合成氨的工艺流程2.1合成氨概述合成氨工业诞生于本世纪初，目前大型氨厂的产量占世界合成氨总产量的80%以上。氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。目前工业氨合成普遍采用的直接合成法。反应过程中为提高氢气和氮气合成转化率，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨反应式：N2+3H2≈2NH3。2.2原料气的制备2.2.1制氢气以天然气为原料与氧气、蒸汽通过共环式烧嘴雾化后在气化炉内约1350℃、6.0MPa高温、高压下进行部分氧化反应，制取以CO+H2=95.5%为主要成分的原料气，并同时进行热量回收，副产10MPa、315℃饱和蒸汽和进行原料气降温和洗涤，以脱除原料气中所含碳黑和部分有害气体。甲烷部分氧化反应为：CH4+2O2=CO2+2H2O+Q；CH4+H2O=2CO+3H2-Q；CH4+CO2=2CO+2H2-Q。2.2.2制氮气以空气为原料，先将空气液化，然后利用各组分沸点的不同将其分离，将空气液化，必须将空气温度降到临界温度-140.7℃以下才能实现。在标准状态下氧气的沸点-183℃，氮气的沸点-193℃，相差进13℃故采用精馏方法将氧、氮分离成纯组分。2.3原料气的净化2.3.1脱硫工段得到的原料气通过低温甲醇洗将其中的硫化物脱除干净。甲醇在低温高压的情况下，有良好的物理吸收特性来吸收气体中的H2S与CO2。各种气体在甲醇中的溶解度差异较大，H2S与CO2的溶解度远大于其它几种气体的溶解度。在脱除H2S、CO2的过程中，溶液吸收的各种组分是通过逐步减压闪蒸以及附加的热再生、氮气气提来除去的。其中有效气体CO、H2、CH4占较大比例，经重新压缩后返回原料气系统。2.3.2变换工段利用CO转化成C02的反应，除掉对氨合成催化剂有毒的CO气体，使出变换工艺气中CO含量降到3.2％，进一步为合成氨制取氢气。一氧化碳变换反应是一个放热反应：CO＋H2O→CO2+H2△H298=一45KJ／mol2.3.3脱碳工段氮洗工段基本原理包括吸附原理、混合制冷原理及液氮洗涤原理：分子筛对极性分子的吸附力远远大于非极性分子，因此，从400＃来的气体中，C02、CH30H因其极性大于H2，就被分子筛选择性的吸附。而H2为非极性分子，因此分子筛对H2的吸附就比较困难。将一种气体在足够高的压力下与另一种气体混合也能制冷，这是因为在系统总压力不变的情况下，气体在混合物中分压是降低的，要确切做到这一点，互相混合气体的主要组分沸点至少平均相差33℃，最好相差57℃。液氮洗涤近于多组份精馏，又不同于多组份的精馏，它是利用氢与CO、Ar、CH4的沸点相差较大，将CO、CH4、Ar从气相中溶解到液氮中，从而达到脱除CO、CH4、Ar等杂质的目的。2.4氨的合成2.4.1氨的性质氨在标准状态下是无色气体，具有刺激性气味。会灼伤皮肤、眼睛，刺激呼吸器官粘膜。空气中氨质量分数在0.5％-1.0%时，就能使人在几分钟内窒息。相对分子质量17.031，氨气极易溶于水，熔点-77.7℃，沸点-33.5℃，相对密度(水=1)0.82(-79℃)，相对密度(空气=1)0.6。2.4.2氨合成的原理氨的合成是在高温高压和催化剂存在下进行的，其反应是放热和摩尔数减少的可逆反应：N2+3H2≒2NH3。提高平衡含量的途径为降低温度、提高压力保持H2/N2在2.8-3.1之间，经过在合成塔中的反应生成气氨，从而进入氨冷器进行降温冷凝。2.4.3氨合成的工艺步骤1.气体的压缩2.气体的预热和合成3.氨的分离合成塔出口气体氨含量一般为10~20%因此将氨分离出来。4．气体的循环氢氮混合气经过氨合成塔以后，只有一小部分合成为氨。分离氨以后，剩余的氢氮气，除为降低惰性气体含量而少量放空以外，大部分与新鲜原料气汇合后，重新返回合成塔，在进行氨的合成，从而构成了循环法生产流程。5.惰性气体的排除氨合成循环系统惰性气体通过三个途径带出：（1）一小部分从系统中漏损；（2）一小部分溶解在液氨中被带走；（3）大部分采用放空的方法，即间断或连续地从系统中排放。放空的位置应该在氨已大部分分离之后，而又在新鲜气加入之前。6.反应前的回收利用回收利用反应热的方法主要有以下几种：（1）预热反应前的前氢氮混合气。在塔内设置换热器，用反应的高温气体预热反应前氢氮混合气达到催化剂的活性温度。（2）预热反应前的氢氮混合气和副产蒸气。既在塔内设置换热器预热反应前的氢氮混合气，又利用余热副产蒸气。（3）预热反应前的氢氮混合气和预热高压锅炉给水。反应后的高温气体先通过塔内的换热器预热反应前氢氮混合气，后通过塔外换热器预热高压锅炉给水。2.4.4冷冻系统1.氨合成塔只能将一部分氮氢气合成为氨，为了使它与未反应的气体分离，一般采用降温冷凝的方法。若想使分离的更加完全，合成回路气体温度降得更低必须有专门的冷冻系统。2.冷冻系统配有组合式氨冷器、冰机，氨经过氨冷器中的三段闪蒸罐进行分级制冷，从组合式氨冷器三段闪蒸罐中闪蒸出不同压力与温度的气氨进入冰机进行分段压缩，压缩后经冷凝生成液氨进入氨受槽供给冷冻系统循环使用。3.冷冻系统就是提纯与冷冻的结合，液氨经高压分离器送至低压排放槽时压力下降可以将液氨中的一些惰气闪蒸出来作为燃料使用，从冷冻系统净化出的液氨分为冷、热产品，热氨送至尿素装置使用，冷氨提供给净化岗位氨冷器使用。第三章合成氨的主要设备3.1氨合成塔3.1.1氨合成塔的构造合成塔是进行合成反应的一种设备。它的结构、材料和形成随反应物和反应条件不同而不同。是耐高温高压的圆筒形金属设备，可分为内部换热式和多层中间换热式和多层中间激冷式。目前较常用的氨合成塔是内部换热式，上半部为催化剂筐，下半部为换热器，中有分气盒。进塔冷气（含氨量很少）与经催化反应后的热气（含氨量较多）在换热器内换热。冷气经分气盒至催化剂层内配置的冷管，较冷的气体通过管内，带走催化剂层内的反应热而本身则被预热至适当温度，然后进入催化剂层进行合成。下部换热器有列管式、螺旋板式等多种。3.1.2氨合成塔的原理以并流套管合成塔中的并流三套管式合成塔为例简绍其主要结构和特性：此塔为并流双管式合成塔的改进型，即在后者的内冷管内衬一根薄壁内衬管，两者在一端满焊，使内冷管和内衬管间形成一不流动的“滞气层”，起隔热作用，使冷气流经内衬管时温升较小，三套管顶部触媒层温差大，从而增强了冷却效果，使三套管取走的热量与合成反应生产的反应热量相适应。第四章合成氨的三废处理合成氨工业的主要污染物有污水：含氨污水，含硫污水；废气：含硫化氢气体，造气吹风气，一氧化碳气体，二氧化碳气体；固体废物：煤灰，煤渣，铜液渣。4.1合成氨废气治理废气产生位置治理技术锅炉传统除尘脱硫技术造气造气吹风气经除尘后送“三废”流化混燃炉燃烧生成蒸汽合成合成系统放空气采用膜提氢装置回收氢气，尾气去无动力氨回收装置回收能量后去“三废”流化混燃炉燃烧。合成氨槽驰放气在无动力氨回收装置回收氨后也去“三废”流化混燃炉燃烧铜氨洗塔碳丙脱碳装置的闪蒸气，用增压机加压后再回吸收塔进口压缩机各压缩机开停机时的放空气回气柜进口4.2合成氨污水治理技术废水来源治理技术技术分析经济分析造气污水微涡流处理技术加入混凝剂后SS可以降到50mg/L以下成本仅0．03元／立方米，节电约5％。可减排污染物60％～70％循环冷却水提浓减排技术可使浓缩倍数提升至4-6倍，排污水量可减少70％～80％。该技术的关键点是选用优良药剂及工艺，及具有高截污力的新型稀土滤料过滤器。加药处理费用不升反降30％脱硫循环水一元净化器技术处理后的水质好，不堵洗涤塔填料，降温、除硫效果明显改善处理水成本<0．1元／立方米甲醇残液处里回用专用设备彻底解决了残液废水直接回用时产生的有机酸腐蚀问题，回水可达脱盐水效果治污不但不花钱，一年还有数十万元的收益。含油污水净油器净化后水用于循环水，替代一次水投资省，处理费用低脱盐水离子交换法特别是对进水含盐低的水质，更有反渗透法无法比拟的优势。可降低再生用酸、碱20％-30％，是一项治污增效工艺。末端治理技术两级好氧厌氧（A/O－A/O）可以实现短程硝化－亚硝化；总氮的去除率较高，出水的总氮可以控制在10mg/L以下；用于中和的碱远远低于常规A/O工艺。若企业进行了相关清洁生产改造，每吨水处理直接成本约0.4～0.6元。4.3合成氨废渣处理1.造气炉渣经处理后送“三废”流化混燃炉燃烧；2.锅炉废渣外卖作为建材原料；3.变换、合成、甲醇触媒外卖；4.废活性炭送锅炉燃烧。第五章实习心得体会在这短短的时间里，通过认真听老师讲解及跟同学们的交流、沟通。虽然我没有下去车间操作，但还是可以学到很多在学校学不到的东西，也认识到了自己很多的不足。在实习过程中，我发现了自己看问题的角度，思考问题的方式也逐渐开拓。在这次实习过程中，让我感受充实，感受成长。作为一名大学生，我想学习的目的不在于通过结业考试，而是为了获取知识，能够适应社会的需要，通过学习保证能够完成将来的工作，为社会做出贡献。我们踏入社会融入单位公司工作还是有很大落差，能够以进入天野化工公司实习来当成缓冲，对我而言是一件幸事，通过实习工作了解到工作的实际需要，使得学习的目的性更明确，得到的效果也相应的更好。我们这次实习，主要是在制气、脱硫、变换、脱碳、合成氨等几个工作段进行实习，在车间师傅和带队老师的详细讲解和悉心指导下，我们重点了解各个工段的生产流程。初步了解了工厂各个工段的工艺指标和管理制度，了解生产中的技术革新措施，并注意新技术发展趋势，接受安全与劳动纪律教育，增强安全生产集体观念；学习工人和工程技术人员对生产的高度责任感以及理论联系实际、解决实际问题的经验。这次生产实习也给