氨合成分析点讲义.ppt

第二十九页，共四十四页，2022年，8月28日 第三十页，共四十四页，2022年，8月28日 第三十一页，共四十四页，2022年，8月28日 氨合成分析点讲义 第一页，共四十四页，2022年，8月28日 内蒙古天润化肥股份有限公司年产30万吨合成氨和52万吨尿素，是以煤为原料，采用西北化工研究院多元料浆6.5MPa气化技术、国内华陆公司的耐硫变换技术、国内大连理工的低温甲醇洗技术、国内环球公司的液氮洗技术、瑞士卡萨利的氨合成和氨冷冻技术、意大利斯纳姆的氨气提法尿素技术以及配套的公用工程和辅助设施。 本装置操作弹性： 70～110 %。 本装置年操作7200小时。 第二页，共四十四页，2022年，8月28日 氨合成岗位任务 1. 氨合成工段任务 2. 冷冻工段任务 氨合成工艺原理 1.氨合成反应原理 2.氨冷冻原理 氨合成工艺流程叙述 1.氨合成工艺流程叙述 2.氨合成PID图 氨合成各分析点说明 第三页，共四十四页，2022年，8月28日 概述 内蒙古天润化肥股份有限公司年产30万吨合成氨，是以煤为原料，采用瑞士卡萨利的氨合成和氨冷冻技术。 氨合成装置的设计规模：1000t/d（液氨）。 本装置年操作7200小时。 第四页，共四十四页，2022年，8月28日 氨合成岗位任务 来自液氮洗的合格氢氮气，经合成气压缩机C1801升压后进入合成回路，在合成塔内进行催化反应，部分合成为气氨，再经冷却、冷凝、分离为产品液氨，送往尿素工段，未反应的气体经C1801升压之后循环返回合成塔。氨合成反应产生的反应热，用于生产4.0 MPaG的过热蒸汽，送入中压蒸汽（S2）管网。 第五页，共四十四页，2022年，8月28日 氨冷冻岗位任务 接受氨合成回路送来的产品液氨，进一步闪蒸精制之后，输送到尿素装置供生产所用；或送入液氨收集槽V1826，经冷却闪蒸后制得冷氨，送常压氨罐V9401进行产品贮存。 与氨合成配合送出四个温度等级10℃、1℃、－10℃、－38℃和压力等级0.51 MPaG、0.31 MPaG、0.17 MPaG、－0.03 MPaG的冷冻用液氨，供低温甲醇洗、氨合成回路及空分装置氨冷器使用。各个氨冷器蒸发的气氨，经C1802压缩后，经循环冷却水冷凝成液氨，实现冷冻循环。 第六页，共四十四页，2022年，8月28日 氨合成反应原理 氨合成反应原理 氨合成反应是一个放热的、体积缩小的、有催化剂参与的可逆反应。 反应方程式为： N2+3H2≒2NH3+Q 氨合成反应是一个可逆反应,经催化剂床层的氢氮气只有一部分能够合成为氨,合成反应的化学平衡受温度和压力的影响。 下面就压力、温度、入口气体组成、空间速度对合成反应的影响作进一步的说明。 第七页，共四十四页，2022年，8月28日 压力 提高压力从化学平衡角度看，有利于增加装置的生产能力，而且压力高时，有利于氨从混合气中分离出来，减少冷冻装置的负荷。但是压力高时，对设备材质加工制造要求也高，设备投资费用增加。 我公司合成反应操作最高压力为14.3MPa。 第八页，共四十四页，2022年，8月28日 温度 温度对合成反应影响较大。温度升高时反应速度加快，但平衡氨浓度降低，并且催化剂在一定的温度范围内才具有催化活性，因此催化剂活性高时，氨浓度已接近平衡，应着眼于提高平衡浓度，即在较低的温度下操作。催化剂活性差时，氨浓度远离平衡浓度。应着眼于提高反应速度，即在较高的温度下操作。 我公司使用的合成催化剂其活性温度在330—510℃范围内。 第九页，共四十四页，2022年，8月28日 入口气体组成 氨含量 当其他条件一定时，进塔气体中氨含量越高，氨净值则越低，生产能力也越低。但降低进塔气体中氨含量需要增加冷冻负荷，因此应权衡得失全面考虑。 我公司设计合成塔入口气体氨含量为2.78% 第十页，共四十四页，2022年，8月28日 惰性气体 惰性气体（CH4、Ar、He）来源于新鲜原料气，它们不参与反应，因此会在合成回路中积累。惰性气体的存在降低了气体中氢气和氮气的分压，对合成反应的化学平衡和反应速度均不利。实际操作过程中，需要排放惰性气体，以控制循环气中的惰性气体含量。但是维持过低的惰性气体含量又需要排放大量的循环气，造成原料气的浪费。因此，循环气中惰性气体含量应根据新鲜气中惰性气体含量、操作压力、催化剂活性等条件而定。 第十一页，共四十四页，2022年，8月28日 氢氮比 当氢氮比为3时，对于氨合成反应可得到最大平衡氨含量，但从反应速度分析，最适宜氢氮比随氨含量的不同而变化。氨含量增大，最适宜氢氮比也增大，当氨含量接近平衡值时，最适宜氢氮比趋近于3。生产实践表明，控制进塔气体的氢氮比为2.8—2.9比较合适。新鲜气中氢氮比的微小变化，会造成循环气中氢氮比的较大变化。因此新鲜气中的氢氮比通常