合成氨工艺设计.docx
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1、合成氨工艺设计摘要:介绍了不同原料的合成氨与合成氨各个工段工艺流程,指出了我国合成氨工艺技术现状及其未来发展趋势,认为未来合成氨技术进展的主要趋势是大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行。关键词:合成氨;发展现状;发展趋势氨是最为重要的基础化工产品之一, 其产量居各种化工产品的首位; 同时也是能源消耗的大户, 世界上大约有10% 的能源用于生产合成氨。氨主要用于农业, 合成氨是氮肥工业的基础, 氨本身是重要的氮素肥料, 其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各种铵盐肥料, 这部分约占70% 的比例, 称之为“ 化肥氨”; 同时氨也是重要的无机化学与有机化学工业基础原料, 用于生产
2、铵、胺、染料、炸药、制药、合成纤维、合成树脂的原料, 这部分约占30%的比例, 称之为“ 工业氨”。未来合成氨技术进展的主要趋势是“ 大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”。一、不同原料合成氨工艺流程1、以固体燃料(煤或焦炭)为原料的合成氨的简要生产过程煤或焦炭 造气 脱硫 CO变换 精制 脱CO2 压缩合成 合成尿素 氨 尿素2、以天然气或轻油为原料的合成氨的简要生产过程天然气或轻油 脱硫 一 段转化 二段转化CO高变CO低变压缩 甲烷化 脱CO2合成 合成尿素氨 尿素3、以重油为原料的合成氨的简要生产过程 重油 油气化 除炭黑 脱硫 CO变化 空气 空分 脱CO2液氨洗涤 合成尿
3、素 尿素 压缩 合成 氨二、合成氨各工段工艺流程(以煤为原料)1、造气工段(间歇式气化过程在固定床煤气发生炉中进行的)(1)五个阶段:吹风阶段:吹入空气,提高燃料层温度,吹风气放空。工艺流程:空气煤气炉底部燃料层炉顶上旋风除尘器废热锅炉烟囱放空或送吹风气系统回收。一次上吹制气阶段:自下而上送入水蒸汽进行气化反应,燃料层下部温度下降,上部升高。工艺流程:水蒸汽与加氮空气煤气炉底部燃料层炉顶上旋风除尘器废热锅炉洗气箱洗气塔煤气总管气柜下吹制气阶段:水蒸汽自上而下进行反应,使燃料层温度趋下均衡。工艺流程:蒸汽(不加空气)炉顶燃料层炉底废热锅炉洗气箱洗气塔煤气总管气柜二次上吹制气阶段:使底部下吹煤气排
4、净,为吹入空气做准备。工艺流程与一次上吹阶段相同。空气吹净阶段:此部分吹风气加以回收,作为半水煤气中氮的主要来源。工艺流程:空气煤气炉底部燃料层炉顶上旋风除尘器废热锅炉洗气箱洗气塔煤气总管气柜(2)工艺条件:温度:炉温应较熔点温度低50吹风速度:吹风速度直接决定放热。蒸汽用量:是改善煤气质量与提高煤气产量的重要手段之一。循环时间及其分配:等于或略少于3min2、净化工段(1)原料气的脱硫:合成氨原料气中,一般总含有一定数量的无机硫化物(主要是硫化氢H2S),其次是有机硫化物如二硫化碳(CS2)、硫氧化碳(COS)、硫醇(RSH)、噻吩(C4H4S)等湿法脱硫:在吸收塔中用液体吸收剂(脱硫剂)吸
5、收煤气中的硫化氢,而后再将吸收剂再生,再生后的吸收剂再送回吸收塔中循环使用。按硫的回收形态,可分为循环法与氧化法:循环法:(以氨水脱硫为例)NH3H2O+H2S=NH4HS+H2O氧化法:(改良ADA法)脱硫塔中的反应:Na2CO3+H2SNaHS+NaHCO32NaHS+4NaVO3+H2ONa2V4O9+4NaOH+2SNa2V4O9+2ADA(氧化态)+2NaOH+H2O4NaVO3+2ADA(还原态)再生塔中反应:2ADA(还原态)+O22ADA(氧化态)+H2O干法脱硫(氧化锌法最为常见)脱硫反应:ZnO+H2S=ZnS+H2O ZnO+C2H5SH=ZnS+C2H5OHZnO+C2
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