小合成氨廠生產(chǎn)原理及過程

1、小合成氨廠生產(chǎn)原理及過程,中國的小合成氨廠生產(chǎn)工藝是采用中國自己開發(fā)的合成氨－碳酸氫銨聯(lián)合生產(chǎn)的碳化工藝流程，經(jīng)過40多年的的建設(shè)和發(fā)展，小合成氨廠的氮肥產(chǎn)量已經(jīng)占全國氮肥產(chǎn)量的50％以上，為中國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。 在這40多年中，小合成氨廠完成了一系列的增產(chǎn)、節(jié)能、降耗的技術(shù)改造項(xiàng)目，目前生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)條件大有改善，能耗大幅度下降，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益明顯提高。尤其是上世紀(jì)90年代初碳酸氫銨改產(chǎn)尿素的成

2、功，一批小尿素廠的投產(chǎn)，改變了氮肥產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，并且還有許多小合成氨廠后續(xù)發(fā)展了其它化工產(chǎn)品，對(duì)中國氮肥行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。,概述,小合成氨廠生產(chǎn)的基本條件和技術(shù),制造合成氨的基本原料是氫和氮，氮來自空氣，而自然界沒有元素態(tài)的氮可以直接獲取，絕大部分氫均存在于各種燃料之中，也就是存在碳?xì)浠衔镏?。?duì)于有些固體燃料而言，含氫很少或基本不含氫，例如焦炭，但也可以借助與水蒸氣的化學(xué)反應(yīng)而轉(zhuǎn)化得到氫。因此可以說，只要有燃料就能獲得氫氣。

3、 目前合成氨原料氣制造的原料有固體原料、氣體原料及液態(tài)烴原料。,1.原料氣的制造,,,由于我國的有著豐富的煤資源，而各地小合成氨廠根據(jù)當(dāng)?shù)氐馁Y源情況，分別采用不同的原料路線，目前小合成氨廠多采用無煙塊煤以及本地?zé)o煙粉煤制造的型煤，來作為合成氨原料氣制造的原料。,2.氣體的凈化,各種原料制造的原料氣不僅含有生產(chǎn)合成氨需要的氫、氮?dú)?，而且含有碳的氧化物及其它有害氣體與雜質(zhì)，不能直接送去合成氨。必須將其出去，并且把氫氮比例調(diào)整到3﹕

4、1，才能制得合成氨所需要的合格氣體，這種氣體成為精煉氣或新鮮補(bǔ)充氣。 氣體凈化的內(nèi)容很多，大體可分為去除無用且有害的酸性氣體，各種有毒雜質(zhì)的精細(xì)脫除兩大部分。,⑴.酸性氣體的脫除,酸性氣體一般指的是二氧化碳和硫化氫兩種氣體。 二氧化碳小部分來自原料氣的制造，大部分是原料氣中的一氧化碳與水蒸氣變換回收氫氣以后所得。變換以后的氣體稱為變換氣，其中二氧化碳的含量可達(dá)到28％以上。微量的二氧化碳就會(huì)導(dǎo)致氨合成催化劑中毒而

5、喪失活性，因此二氧化碳的脫除是氣體凈化中最主要的一步。 硫化氫來自原料中所帶入的硫，經(jīng)造氣過程的化學(xué)反應(yīng)，大部分（約90％以上）轉(zhuǎn)化成硫化氫，其它轉(zhuǎn)化成各種形態(tài)的有機(jī)硫，一般的脫硫方法多以脫除硫化氫為主，而有機(jī)硫須轉(zhuǎn)化為硫化氫，然后再進(jìn)行脫除。 酸性氣體脫除的方法大體可分為物理吸收和化學(xué)吸收兩大類。 物理吸收法是根據(jù)二氧化碳及硫化氫在壓力下較易溶解于某些溶劑之中的原理，一旦壓力降低，被吸收的酸性氣體即行釋放

6、出來，溶劑還可以循環(huán)使用。 化學(xué)吸收法是根據(jù)堿性物質(zhì)（溶劑）能與酸性氣體起化學(xué)反應(yīng)而將其脫除的原理，在減壓及加熱條件下，被吸收的酸性氣體可以釋放出來，從而溶液得以再生，并重復(fù)循環(huán)使用。,⑵.少量雜質(zhì)的脫除,所謂少量雜質(zhì)是指對(duì)氨合成催化劑有毒害作用的物質(zhì)而言，除此以外，其它無毒雜質(zhì)例如甲烷及氬等，均可視作惰性氣體而無須特意除去。對(duì)氨合成催化劑有毒的物質(zhì)還有氧及其化合物（CO、CO2、H2）、硫、磷、氯等。其中最主要的是隨原料氣體

7、帶入的一氧化碳、二氧化碳及硫化物。目前小合成氨廠對(duì)有害雜質(zhì)的精脫技術(shù)多為銅氨液洗滌法。,3.氨的合成,直接法合成氨其化學(xué)方程式非常簡(jiǎn)單 3H2＋N2＝2NH3＋Q 但在常壓、常溫下反應(yīng)速度十分緩慢，經(jīng)過科學(xué)家無數(shù)次的科學(xué)試驗(yàn)，最終是在符合工業(yè)使用的合成氨催化劑問世以后，合成氨生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。,造氣工段工藝原理及過程簡(jiǎn)介,將燃料塊煤加入煤氣爐后，按吹風(fēng)、制氣程序循環(huán)操作。在吹風(fēng)時(shí)空氣吹入爐內(nèi)，

8、燃料層在700℃以上，發(fā)生放熱反應(yīng)，以提高燃料層溫度，積蓄熱量。在制氣時(shí)通入蒸汽，蒸汽與燃料層中高溫的碳反應(yīng)，發(fā)生吸熱反應(yīng)生成水煤氣。 吹風(fēng)階段的化學(xué)反應(yīng)： C＋O2＝CO2＋Q 2C＋O2＝2CO＋Q CO2＋C＝2CO－Q 制氣階段的化學(xué)反應(yīng)： C＋

9、H2O(汽)＝CO＋H2－Q C＋2H2O(汽)＝CO2＋2H2－Q C＋2H2＝CH4＋Q,1.固定層間歇法煤氣爐生產(chǎn)原理,2.工藝流程簡(jiǎn)圖,以煤為原料的小合成氨廠通常采用固定床間歇法制造半水煤氣。固體塊狀燃料的氣化過程，一般是在逆流式煤氣發(fā)生爐中完成的。根據(jù)固體燃料氣化過程中化學(xué)反應(yīng)原理，主要是碳與氧的反應(yīng)和碳與蒸汽的反應(yīng)，前者為放熱反應(yīng)，后者為吸熱

10、反應(yīng)。因而，在燃燒過程中燃料氣化層溫度將隨著空氣的加入而升高，隨著水蒸氣的加入而降低，呈周期性變化。將這種有一定規(guī)律變化的一個(gè)全過程稱為“一個(gè)工作循環(huán)”。通常一個(gè)工作循環(huán)由五個(gè)階段組成。,3.工藝過程,一個(gè)工作循環(huán)由五個(gè)階段分別如下： ⑴.吹風(fēng)階段 吹入空氣，提高燃料層溫度。 ⑵.一次上吹制氣階段 自上而下送入水蒸氣進(jìn)行氣化反 應(yīng)，燃料層底部溫度下降，上部溫度升高。 ⑶.下吹制氣階段 水蒸氣自上而下進(jìn)行氣化反應(yīng)，使燃料

11、層溫度趨于均衡。 ⑷.二次上吹制氣階段 將爐底及管道中殘余煤氣排凈，為吹入空氣作準(zhǔn)備。 ⑸.空氣吹凈階段 此部分吹風(fēng)氣予以回收，配制合格的半水煤氣。 一般而言，循環(huán)時(shí)間短，爐溫波動(dòng)小，氣體質(zhì)量和產(chǎn)量較穩(wěn)定。但是時(shí)間過短，會(huì)引起閥門頻繁切換，易造成閥門損壞。小合成氨廠塊煤氣化根據(jù)煤質(zhì)情況一般一個(gè)工作循環(huán)控制在2～2.5分鐘。一個(gè)工作循環(huán)中的各階段時(shí)間分配也隨燃料的性質(zhì)和工藝操作來制定。而煤氣爐的制氣過程控制是由微機(jī)控制系

12、統(tǒng)來集中控制的。,脫硫工段工藝原理及過程簡(jiǎn)介,以固體燃料進(jìn)行氣化制得的半水煤氣，都含有一定數(shù)量的硫化物。按其硫化合狀態(tài)可分為二類。一類是硫的無機(jī)化合物，以硫化氫（H2S）為主，另一類是二硫化碳（CS2）、硫氧化碳（COS）、硫醇（C2H5SH）等有機(jī)硫化合物。 一般硫化氫的含量約占半水煤氣總硫含量的90％～95％，有機(jī)硫含量較少，只占半水煤氣總硫含量的5％～10％。,1.硫化物對(duì)合成氨工藝過程的影響,⑴.毒害催化劑，使催化劑中毒、失

13、活。 合成氨生產(chǎn)中常用的變換反應(yīng)催化劑以及氨合成反應(yīng)催化劑的活性組分都能與硫化氫反應(yīng)生成金屬硫化物，從而使催化劑的活性下降、強(qiáng)度降低、嚴(yán)重地影響催化劑的使用壽命。⑵腐蝕設(shè)備 含有硫化氫的氣體在有水分存在的條件下，硫化氫溶于水生成硫氫酸，能與金屬設(shè)備、管道生成相應(yīng)的硫化物而造成腐蝕。其腐蝕程度隨氣體中硫化氫的含量增高而加劇。,⑶.污染溶液 在脫除CO2的過程中，硫化氫被溶液吸收同時(shí)在再生過程中生

14、成單質(zhì)硫，在系統(tǒng)內(nèi)積蓄，沉積在換熱器中影響設(shè)備的換熱效果；沉積在塔器內(nèi)件中，影響塔器的吸收效率。因此嚴(yán)重的影響正常操作，使生成負(fù)荷下降。⑷.污染環(huán)境 硫化氫是劇毒物質(zhì)，人體吸收微量的硫化氫即發(fā)生頭痛暈眩等癥狀，吸入過多可致猝死。放空氣或設(shè)備、管道泄漏出來的氣體中硫化氫均沉積在地面，對(duì)環(huán)境造成不同程度的污染。根據(jù)國家工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，大氣中硫化氫的含量不允許超過10㎎/m3。,2.半水煤氣脫硫的工藝原理,目前小合成氨半水煤氣

15、脫硫的方法，主要采用溶液吸收的方法來脫除，依其吸收和再生的性質(zhì)，又可分為物理吸收法，化學(xué)吸收法和物理化學(xué)吸收法。 小合成氨廠通常采用化學(xué)吸收法的氧化法較多，有氨水催化法、改良ADA法、栲膠法、PDS法等，其原理大同小異，首先利用堿性溶液吸收硫化氫，然后借溶液中載氧體的催化作用把被吸收的硫化氫轉(zhuǎn)為元素硫，使溶液獲得再生。 例如PDS法脫硫，PDS是脫硫催化劑的商品名稱，是酞箐鈷磺酸鹽系化合物的混合

16、物，它主要成分是雙核酞箐鈷磺酸鹽。,其工藝過程原理：吸收反應(yīng)： NaHS＋NaCO3＋(x－1)SNa2SX＋NaHCO3 RSH＋Na2CO3＝RSNa＋NaHCO3 COS＋2NaOH＝NaCO2S＋H2O CS2＋2NaOH＝2NaCOS2＋H2O再生反應(yīng)： 2NaHS＋O2 2S↓＋2NaOH

17、 H2O＋Na2SX＋1/2O2 SX＋2NaOH 2RSNa＋1/2O2＋H2O RSSR＋2NaOH NaCO2S＋1/2O2 NaCO3＋S↓ 2NaCOS3＋O2 NaCO3＋S↓,,,,,,3.工藝流程簡(jiǎn)圖,4.工藝過程,來自煤氣柜的半水煤氣通過除塵塔洗滌粉塵后，經(jīng)羅茨鼓風(fēng)機(jī)加壓后送至脫硫塔底部，與塔

18、頂上噴淋下來的PDS溶液逆流接觸，在塔內(nèi)填料層中以極短的時(shí)間完成吸收硫化氫的反應(yīng)，脫除硫化氫的半水煤氣由塔頂出來，經(jīng)清洗塔洗滌，再經(jīng)過靜電除焦油器脫除焦油，半水煤氣中的H2S含量＜0.07g/m3，送往氫氮壓輸機(jī)加壓進(jìn)行后一工序處理。 脫硫后的富液由塔底出來，進(jìn)入富液槽，然后由富液泵加壓送到噴射再生槽的噴射器，在噴射器內(nèi)自吸空氣并在喉管及擴(kuò)散管內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，然后液氣一起進(jìn)入再生槽，由底部經(jīng)篩板上翻，進(jìn)行PDS溶液的氧化再生和硫泡

19、沫的浮選，再生后的貧液流入貧液槽，再由脫硫泵送入脫硫塔循環(huán)使用。 再生槽浮選出來的流泡沫自動(dòng)溢流到硫磺泡沫槽，在硫回收崗位進(jìn)行溶硫反應(yīng)，提煉出固體硫磺，溶液回收回系統(tǒng)。,變換工段工藝原理及過程簡(jiǎn)介,半水煤氣中CO的含量約占30％左右，設(shè)置變換工序的目的就是，使CO與H2O反應(yīng)，產(chǎn)生合成氨所需的氫氣并清除氨催化劑的毒物CO。 其化學(xué)反應(yīng)： CO＋H2O↑ CO2＋H2 根據(jù)使用的催

20、化劑性質(zhì)不同，分為中溫變換及低溫變換。,1.一氧化碳變換的原理,,2.工藝流程簡(jiǎn)圖--中串低變換工藝流程簡(jiǎn)圖,全低變變換工藝流程簡(jiǎn)圖,3.工藝過程（以中串低變換工藝流程）,由氫氮?dú)鈮狠敊C(jī)二段出來的壓力為0.75～0.8Mpa的半水煤氣（含CO為30％左右），進(jìn)入飽和塔，與飽和塔頂部下來的溫度135℃～140℃的熱水逆流接觸，氣體溫度升至130℃左右從飽和塔頂部出來，由于半水煤氣被加熱和增濕，因而帶出大量蒸汽，混合煤氣經(jīng)水分離器分離掉所夾

21、帶的水份。然后進(jìn)入第一熱交換器及第二熱交換器與變換爐三段出來的變換氣進(jìn)行換熱，溫度升至300℃以上進(jìn)入中溫變換爐進(jìn)行變換反應(yīng)。變換爐分為三段，段間用蒸汽或冷凝液進(jìn)行增濕及降溫，三段出口溫度350℃左右的變換氣，經(jīng)第一熱交換器及第二熱交換器與煤氣換熱，溫度降至200℃～250℃，送入低溫變換爐繼續(xù)進(jìn)行變換反應(yīng)，煤氣中的CO含量降至1.0％～1.5％，然后進(jìn)入水加熱器與飽和熱水塔的循環(huán)熱水間接換熱，變換氣自身被冷卻至140℃～150℃，進(jìn)入

22、熱水塔與飽和塔下來的熱水在熱水塔中逆流接觸，出塔后進(jìn)一步換熱，溫度降至35℃～40℃，變換氣送往氫氮?dú)鈮狠敊C(jī)三段。,氫氮?dú)鈮狠敊C(jī)工藝過程簡(jiǎn)介,氫氮?dú)鈮狠敊C(jī)是化肥生產(chǎn)中必不可少的關(guān)鍵設(shè)備之一，在合成氨生產(chǎn)過程中，原料氣的凈化和氨的合成必須在一定的壓力下方能進(jìn)行，所以需要用壓輸機(jī)將原料氣逐級(jí)壓輸至各工藝所要求的壓力，送至各工段進(jìn)行氣體的凈化的反應(yīng)。 氫氮?dú)鈮狠敊C(jī)的型式多種多樣，有離心式壓輸機(jī)，也有容積式壓輸機(jī)，小合成氨廠使

23、用的大部分都是容積式壓輸機(jī)，例如L型、M型、H型等。,1. 本工段工序的任務(wù),2.工藝流程簡(jiǎn)圖（以尿素生產(chǎn)廠H型壓輸機(jī)為例）,3.工藝過程,由脫硫系統(tǒng)送來的半水煤氣，以常溫，～0.030Mpa壓力經(jīng)一級(jí)進(jìn)氣緩沖器進(jìn)入壓輸機(jī)一級(jí)氣缸，經(jīng)加壓后，氣體壓力為0.3Mpa，溫度為～148℃，依次進(jìn)入一級(jí)冷卻器、一級(jí)油水分離器，氣體溫度降至40℃，進(jìn)入壓輸機(jī)二級(jí)氣缸，經(jīng)壓輸后，氣體壓力升至～0.85Mpa,溫度為～150℃，經(jīng)二級(jí)冷卻器、油水分離

24、器，分離后油水的氣體送至變換工段。 變換工段來的變換氣，壓力為～0.65Mpa,氣量比變換前增加了30%左右，經(jīng)三級(jí)進(jìn)氣緩沖器進(jìn)入壓輸機(jī)三級(jí)氣缸壓輸，出三級(jí)氣缸的氣體經(jīng)過三級(jí)冷卻器、油水分離器，冷卻及分離油水后，進(jìn)入壓輸機(jī)四級(jí)氣缸壓輸，氣體經(jīng)過四級(jí)冷卻器、油水分離器，冷卻及除去油水后，以2.7Mpa壓力常溫狀態(tài)進(jìn)入脫碳系統(tǒng)。,脫除變換氣中的二氧化碳后，原料氣返回壓輸工段，經(jīng)五級(jí)進(jìn)氣緩沖器進(jìn)入壓輸機(jī)五級(jí)氣缸，出五級(jí)氣缸的氣體經(jīng)過

25、五級(jí)冷卻器、油水分離器，冷卻及分離油水后，進(jìn)入壓輸機(jī)六級(jí)氣缸壓輸，氣體經(jīng)過五級(jí)冷卻器、油水分離器，冷卻及除去油水后，以13.5Mpa壓力常溫狀態(tài)進(jìn)入精煉系統(tǒng)，除去氣體中少量的CO和CO2。 精煉氣返回氫氮?dú)鈮狠敊C(jī)，經(jīng)壓輸機(jī)七級(jí)油水后，壓力升至25.0 MPa～31.4Mpa，溫度為～130℃進(jìn)入七級(jí)冷卻器、油水分離器，冷卻和除去油水后，氣體送至合成工段。,脫碳工段工藝原理及過程簡(jiǎn)介,無論是以固體燃料還是以烴類為原料的合成氨生

26、成過程，經(jīng)過一氧化碳變換后的原料氣中，CO2含量約在25％～30％之間。CO2的存在，不僅使氨合成的催化劑中毒，也給原料氣的進(jìn)一步精制帶來困難。此外，CO2是生產(chǎn)尿素、純堿、碳酸氫銨等產(chǎn)品的原料，而且還可以生產(chǎn)液體CO2用于其他部門。習(xí)慣上，把脫除CO2的過程稱為“脫碳”。 目前工業(yè)上常用的是吸收法脫碳方式，根據(jù)吸收劑的性質(zhì)不同，可分為物理吸收法、化學(xué)吸收法以及物理化學(xué)綜合吸收法。,1.原料氣中CO2 的脫除目的及原理,現(xiàn)在小

27、合成氨廠普遍采用的碳酸丙烯酯法就是一種物理吸收法，其原理就是利用CO2能夠溶解在碳酸丙烯酯溶液中的特性，以及在不同工況下的溶解度變化，來進(jìn)行對(duì)CO2的吸收與脫除的。在加壓的條件下，CO2酸性氣體溶于丙碳（碳酸丙烯酯的簡(jiǎn)稱）溶液中，達(dá)到脫除CO2的目的，溶解有CO2的丙碳溶液在減壓、氣提等條件下，將所溶解的大部分CO2氣體解吸出來，溶劑達(dá)到再生循環(huán)使用。,2.工藝流程簡(jiǎn)圖,由氫氮?dú)鈮狠敊C(jī)送來的約2.7MPa壓力的變換氣，經(jīng)油水分離器分離氣

28、體中油水后，從脫碳塔底部進(jìn)入，變換氣與塔中噴淋的丙碳溶劑逆流接觸，變換氣中大部分的CO2被丙碳溶劑所吸收，出脫碳塔的凈化氣（原料氣）中含CO2＜0.5％，再經(jīng)丙碳回收器、丙碳分離器除去氣體中夾帶的丙碳霧沫后送出工段去氫氮?dú)鈮狠敊C(jī)。 吸收了CO2后的丙碳富液從脫碳塔底部引出并減壓進(jìn)入閃蒸槽，閃蒸出溶解于富液中的H2、N2、CO及部分CO2氣體。閃蒸氣經(jīng)丙碳捕集器除去氣體中夾帶的丙碳霧沫后送出系統(tǒng)回收利用。閃蒸后的

29、丙碳富液進(jìn)入常壓解吸再生塔上段常解塔進(jìn)行CO2解析。出常解塔的常解氣含CO2≥98％經(jīng)蘿茨鼓風(fēng)機(jī)加壓后，送至洗滌塔上段洗去氣體中夾帶的丙碳霧沫，送往尿素系統(tǒng)的CO2壓輸機(jī)，作為合成尿素的原料。 常解后的丙碳溶液溢流進(jìn)入常壓解吸再生塔下段頂部，與氣提鼓風(fēng)機(jī)送入塔內(nèi)的空氣逆流接觸，進(jìn)一步氣提出殘余于富液中的CO2。氣提氣經(jīng)洗滌塔下段洗去氣體中丙碳霧沫后放空。出常壓解吸再生塔的丙碳貧液至中間儲(chǔ)槽再經(jīng)脫碳泵加壓到2.7

30、MPa，經(jīng)溶劑冷卻器冷卻至35℃送入脫碳塔循環(huán)使用。,3.工藝過程,精煉工段工藝原理及過程簡(jiǎn)介,脫碳后原料氣中含有少量的CO、CO2， CO含量在1.0％～1.5％，CO2含量在0.2％～0.5％，這些成分均為氨合成催化劑的毒物，因此必須進(jìn)一步精制，使CO＋CO2的含量低于25PPM，同時(shí)氣體中殘留的O2和H2S也要進(jìn)一步清除。目前小合成氨廠普遍采用的精煉工藝是醋酸銅氨液洗滌法,根據(jù)醋酸銅氨液吸收各有害物質(zhì)的機(jī)理，工藝條件采用在壓力為1

31、2.0MPa～15.0MPa、溫度為10℃～15℃的工況下進(jìn)行。 醋酸銅氨液由醋酸亞銅絡(luò)二氨[Cu（NH3）2Ac]、醋酸亞銅絡(luò)四氨[Cu（NH3）4Ac2]、醋酸氨[NH4Ac]、碳酸氫銨[NH4HCO3]、碳酸氨[(NH3)2CO3]、碳酸亞銅絡(luò)四氨[Cu(NH3)4CO3]及游離氨組成。其中以醋酸亞銅絡(luò)二氨、碳酸亞銅絡(luò)四氨、及游離氨為吸收CO、CO2的主要成分。,1.原料氣精制目的及原理,醋酸銅氨液吸收CO的反應(yīng)式：

32、 Cu(NH3)2Ac＋HN3＋CO Cu（NH3)2Ac·CO＋Q 吸收CO2的反應(yīng)式： 2NH3＋CO2＋H2O (NH3)2CO3＋Q (NH3)2CO3＋CO2＋H2O NH4HCO3＋Q 吸收O2的反應(yīng)式： 2 Cu（NH3)2 Ac＋4HN3＋HAc＋1/2O2＝2Cu(NH3)4 Ac2＋

33、H2O＋Q 吸收H2S的反應(yīng)式： 2NH4OH＋H2S (NH4)2S＋2H2O＋Q Cu(NH3)2Ac＋2H2S＝Cu2S↓＋2NH4Ac＋(NH4)2S Cu(NH3)4Ac2＋2H2S＝CuS↓＋2NH4Ac＋(NH4)2S,,,,,吸收各有害氣體的醋酸銅氨液必須經(jīng)過再生處理，進(jìn)行循環(huán)使用，再生的過程，是在減壓和加溫的條件下，銅氨液所吸收的C

34、O、CO2、O2和H2S等氣體，從溶液中解吸并逸出，并調(diào)整銅氨液各組分含量，以恢復(fù)其原有的吸收能力。 再生過程的反應(yīng)式： Cu(NH3)2Ac·CO Cu(NH3)2Ac＋HN3↑＋CO↑－Q NH4HCO3 NH3↑＋CO2↑＋H2O－Q (NH4)2 S2NH3＋H2S↑－Q,,,,2.工藝流程簡(jiǎn)圖,3.工藝過程,吸收過程 ：

35、 進(jìn)入精煉工段的原料氣含CO(1.0～1.5)％、CO2(0.2～0.5)%，由氫氮?dú)鈮狠敊C(jī)壓輸?shù)郊s13.0MPa，在本工段油水分離器分離油水后，從銅洗塔底部向上與塔頂噴淋下來的新鮮銅液逆流接觸，氣體中的CO、CO2、H2S及O2被銅氨液吸收，凈化后的氣體自塔頂離去，經(jīng)銅液分離器除去氣體中夾帶的銅液霧沫后，合格的精煉氣去壓輸機(jī)加壓即送往合成工段。,銅液再生過程： 吸收了原料氣中的CO、CO2等氣體的銅氨液，從銅洗

36、塔下部流出，經(jīng)減壓閥減壓后，送銅液再生塔的回流塔頂部，由塔頂噴頭向下噴淋，在回流塔內(nèi)，銅液吸收了自再生器釋放出來的氣體中的氨和部分熱量，銅液溫度升高到45℃～55℃，在回流塔銅液所吸收的大部分CO解吸出來，然后由回流塔底部溢流至下加熱器管內(nèi)，被管外的熱銅液加熱，銅液溫度升高到60℃～65℃，并開始進(jìn)行還原反應(yīng)，然后銅液由往上流入上加熱器管內(nèi)，被管外蒸汽（或熱水）加熱，控制銅液溫度在76℃～78℃，進(jìn)入再生器，銅液在再生器內(nèi)停留足夠的時(shí)間

37、后，在再生器外有蒸汽夾套和加熱，以維持再生器的銅液溫度在76℃～78℃之間，使銅液中CO、CO2等氣體充分解吸。合格的新鮮銅液從再生器底部離開，進(jìn)入下加熱器管外，加熱管內(nèi)冷銅液，熱銅液的余熱被回收，其溫度降低后在相繼去水冷卻器、氨冷器，分別利用冷卻水和液氨氣化移走銅液中熱量，新鮮銅液溫度降至8℃～15℃，再由高壓銅泵加壓至～13.0MPa，送往銅洗塔循環(huán)使用。,合成工段工藝原理及過程簡(jiǎn)介,氨合成工序的任務(wù)是將精制的氫氮?dú)夂铣蔀榘保℉N3

38、），其原理就是在高溫、高壓并有催化劑存在的條件下氫和氮進(jìn)行氨合成反應(yīng)。根據(jù)合成反應(yīng)器所采用的壓力、溫度和催化劑型號(hào)不同，氨的合成方法可以分為低壓法、中壓法和高壓法三種，小合成氨廠普遍采用中壓法（25.5～32.0Mpa）。 氨合成化學(xué)反應(yīng)式： N2＋3H2＝2NH3＋Q 由于受反應(yīng)平衡的影響，氮、氫混合氣體不可能全部轉(zhuǎn)化為氨，一

39、般僅能獲得25％以下的氨含量。通常采用冷凍的方法將已經(jīng)合成的氨分離，然后在未反應(yīng)的氫、氮混合氣中補(bǔ)充一定量的新鮮氣繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)反應(yīng)。,1.合成工序的任務(wù)及原理,2.工藝流程簡(jiǎn)圖,3.工藝過程,由氫氮?dú)鈮狠敊C(jī)送來的壓力為(25.0～30.0)MPa，溫度為(30～45)℃的新鮮補(bǔ)充氣，在進(jìn)行分離油水后，進(jìn)入合成系統(tǒng)，在與進(jìn)冷交換器的循環(huán)氣匯合，混合氣由冷交換器底部進(jìn)入，分離出循環(huán)氣所帶入的液氨，自下而上與管內(nèi)的熱循環(huán)氣換熱，出氨冷凝器后經(jīng)

40、循環(huán)氣壓輸機(jī)加壓，送往合成塔塔前的熱交換器，與出合成塔的熱循環(huán)氣間接換熱，溫度提高到150℃～180℃，進(jìn)入合成塔內(nèi)，進(jìn)行氨的合成反應(yīng)，出塔循環(huán)氣中的氨含量達(dá)到10%～15%，由于出催化劑反應(yīng)區(qū)的氣體溫度高達(dá)400℃以上。因此要進(jìn)行熱量的回收，,目前小合成氨廠的合成塔均采用中置（或后置）鍋爐回收出塔前的氣體熱量，產(chǎn)生蒸汽送往蒸汽管網(wǎng)。溫度小于180℃的出塔氣體，進(jìn)入熱交換器管外，與管內(nèi)的進(jìn)塔氣換熱，出熱交換器后，送往水冷器中進(jìn)一步降溫至

41、35℃左右，然后出水冷器的循環(huán)氣體送入冷交換器的管內(nèi)，與管外上升的冷循環(huán)氣體換熱，溫度降至5℃～15℃，然后進(jìn)入氨分離器中分離出冷凝的液氨，液氨由氨分離器底部排出送往氨儲(chǔ)槽，分離液氨后的循環(huán)氣送往氨冷器，在氨冷器內(nèi)，氣體在管內(nèi)流動(dòng)，液氨在管外蒸發(fā)，由于氨的蒸發(fā)吸收了大量的潛熱，管內(nèi)的循環(huán)氣體溫度被進(jìn)一步冷卻至－10℃～5℃，氣體中的氣氨進(jìn)一步被冷凝成液氨，從氨冷器出來含有液氨的循環(huán)氣在與新鮮補(bǔ)充氣匯合后進(jìn)入冷交換器，進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)，液氨