氨合成工藝設(shè)計2014

氨合成工藝設(shè)計

工藝流程—中置式鍋爐流程氨合成工藝設(shè)計

工藝流程—中原大化氨合成工藝氨合成工藝設(shè)計

工藝流程—新鄉(xiāng)心連心氨合成工藝V4V0V1V2V3氨合成工藝設(shè)計氨合成基本工藝步驟

實現(xiàn)氨合成的循環(huán)，必須包括如下幾個步驟：氮氫原料氣的壓縮并補入循環(huán)系統(tǒng)；循環(huán)氣的預(yù)熱與氨的合成；氨的分離；熱能的回收利用；對未反應(yīng)氣體補充壓力并循環(huán)使用，排放部分循環(huán)氣以維持循環(huán)氣中惰性氣體的平衡等。(1)氣體的壓縮和除油

為了將新鮮原料氣和循環(huán)氣壓縮到氨合成所要求的操作壓力，就需要在流程中設(shè)置壓縮機。當(dāng)使用往復(fù)式壓縮機時，在壓縮過程中氣體夾帶的潤滑油和水蒸汽混合在一起，呈細霧狀懸浮在氣流中。氣體中所含的油不僅會使氨合成催化劑中毒、而且附著在熱交換器壁上，降低傳熱效率，因此必須清除干凈。除油的方法是壓縮機每段出口處設(shè)置油分離器，并在氨合成系統(tǒng)設(shè)置濾油器。若采用離心式壓縮機或采用無油潤滑的往復(fù)式壓縮機，氣體中不含油水，可以取消濾油設(shè)備，簡化了流程。氨合成工藝設(shè)計(2)氣體的預(yù)熱和合成壓縮后的氫氮混合氣需加熱到催化劑的起始活性溫度，才能送入催化劑層進行氨合成反應(yīng)。在正常操作的情況下，加熱氣體的熱源主要是利用氨合成時放出的反應(yīng)熱，即在換熱器中反應(yīng)前的氫氮混合氣被反應(yīng)后的高溫氣體預(yù)熱到反應(yīng)溫度。在開工或反應(yīng)不能自熱時，可利用塔內(nèi)電加熱爐或塔外加熱爐供給熱量。(3)氨的分離進入氨合成塔催化層的氫氮混合氣，只有少部分起反應(yīng)生成氨，合成塔出口氣體氨含量一般為10～20％，因此需要將氨分離出來。氨分離的方法有兩種，一是水吸收法；二是冷凝法，將合成后氣體降溫，使其中的氣氮冷凝成液氨，然后在氨分離器中，從不凝氣體中分離出來。氨合成工藝設(shè)計

目前工業(yè)上主要采用冷凝法分離循環(huán)氣中的氨。以水和氨冷卻氣體的過程是在水冷器和氨冷器中進行的。在水冷器和氨冷器之后設(shè)置氨分離器，把冷凝下來的液氨從氣相中分離出來，經(jīng)減壓后送至液氮貯槽。在氨冷凝過程，部分氫氮氣及惰性氣體溶解在液氨中。當(dāng)液氨在貯槽內(nèi)減壓后，溶解的氣體大部分釋放出來，通常稱為“貯罐氣”。(4)氣體的循環(huán)

氫氮混合氣經(jīng)過氨合成塔以后，只有一小部分合成為氨。分離氨后剩余的氫氮氣，除為降低情性氣體含量而少量放空以外，與新鮮原料氣混合后，重新返回合成塔，再進行氨的合成，從而構(gòu)成了循環(huán)法生產(chǎn)流程。由于氣體在設(shè)備、管道中流動時，產(chǎn)生了壓力損失。為補償這一損失，流程中必須設(shè)置循環(huán)壓縮機。循環(huán)機進出口壓差約為20～30大氣壓，它表示了整個合成循環(huán)系統(tǒng)阻力降的大小。

氨合成工藝設(shè)計

(5)惰性氣體的排除

氨合成循環(huán)系統(tǒng)的情性氣體通過以下三個途徑帶出：1,一小部分從系統(tǒng)中漏損；2,一小部分溶解在液氨中被帶走；3,大部分采用放空的辦法，即間斷或連續(xù)地從系統(tǒng)中排放。

在氨合成循環(huán)系統(tǒng)中，流程中各部位的惰性氣體含量是不同的，放空位置應(yīng)該選擇在惰性氣體含量最大而氨含量最小的地方，這樣放空的損失最小。由此可見，放空的位置應(yīng)該在氨已大部分分離之后，而又在新鮮氣加入之前。

有些工廠設(shè)置二循環(huán)合成系統(tǒng)，合成系統(tǒng)放空氣進入二循環(huán)系統(tǒng)的合成塔，繼續(xù)進行合成反應(yīng)，分離氨后部分情性氣體放空，其余部分在二循環(huán)系統(tǒng)繼續(xù)循環(huán)。這樣，提高了放空氣中惰性氣體含量，從而減少了氫氮氣損失。

氨合成工藝設(shè)計(6)反應(yīng)熱的回收利用

氨的合成反應(yīng)是放熱反應(yīng)，必須回收利用這部分反應(yīng)熱。目前回收利用反應(yīng)熱的方法主要有以下幾種：1)預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣。在塔內(nèi)設(shè)置換熱器，用反應(yīng)后的高溫氣體預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣，使其達到催化劑的活性溫度。這種方法簡單，但熱量回收不完全。目前小型氨廠及部分中型氨廠采用此法回收利用反應(yīng)熱。2)預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣和副產(chǎn)蒸汽。既在塔內(nèi)設(shè)置換熱器預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣，又利用余熱副產(chǎn)蒸汽。按副產(chǎn)蒸汽鍋爐安裝位置的不同，可分為塔內(nèi)副產(chǎn)蒸汽合成塔(內(nèi)置式)和塔外副產(chǎn)蒸汽合成塔(外置式)兩類。目前一般采用外置式，該法熱量回收比較完全，同時得到了副產(chǎn)蒸汽，目前中型氮廠應(yīng)用較多。氨合成工藝設(shè)計3)預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣和預(yù)熱高壓鍋爐給水。反應(yīng)后的高溫氣體首先通過塔內(nèi)換熱器預(yù)熱反應(yīng)前的氫氮混合氣，然后再通過塔外的換熱器預(yù)熱高壓鍋爐給水。此法的優(yōu)點是減少了塔內(nèi)換器的面積，從而減小了塔的體積，同時熱能回收完全。目前大型合成氨廠一般采用這種方法回收熱量。用副產(chǎn)蒸汽及預(yù)熱高壓鍋爐給水方式回收反應(yīng)熱時，生產(chǎn)一噸氨一般可回收0.5～0.9噸蒸汽。氨合成工藝設(shè)計設(shè)計任務(wù)：年產(chǎn)18萬噸合成氨廠合成工段工藝設(shè)計設(shè)計前應(yīng)確定的內(nèi)容：工藝流程選擇與確定氨合成壓力選擇與確定原料組成要求工藝控制指標(biāo)要求關(guān)鍵點的氣體組成系統(tǒng)關(guān)鍵點溫度年操作日

相關(guān)熱力學(xué)、動力學(xué)數(shù)據(jù)等18-30可研氨合成.doc氨合成工藝設(shè)計設(shè)計任務(wù)：年產(chǎn)18萬噸合成氨廠合成工段工藝設(shè)計設(shè)計條件：工藝流程系統(tǒng)各點壓力原料組成工藝控制指標(biāo)關(guān)鍵點的氣體組成溫度年操作日

熱力學(xué)、動力學(xué)數(shù)據(jù)等氨合成工藝設(shè)計

新鄉(xiāng)心連心18萬噸/年合成氨廠氨合成工段設(shè)備合成塔：Φ2000；H=160001臺冷交：Φ1600×161臺熱交：Φ1200；F=14001臺氨分：Φ1400×8000；F=12m21臺油分：Φ1200、Φ1400各1臺水冷：1000m21臺廢鍋：400m21臺氨冷：800m2

、1000m2

各1臺補氣氨冷Φ2000400m2；1臺閃蒸槽26m2、V1/V2=16/10m31臺循環(huán)機8m3/min630×4=2520kw4臺氨合成工藝設(shè)計新鮮氣組成：組成：H2N2CH4Ar%：73.6524.761.300.293.壓力：系統(tǒng)壓力為30MPa廢熱鍋爐產(chǎn)蒸汽壓力為2.5MPa計算循環(huán)機進出口氣體溫升時，其進出口壓差取2.5MPa工藝計算時系統(tǒng)壓力降忽略不計氨合成工藝設(shè)計溫度：新鮮氣溫度為35℃合成塔環(huán)隙出口氣體溫度約為100℃左右合成塔出口（至廢熱鍋爐）氣體溫度約為300~340℃廢熱鍋爐出口氣體溫度應(yīng)約為200℃廢熱鍋爐進口軟水溫度為118℃出換熱器約80℃水冷器出口氣體溫度為35℃冷卻水溫度約為30℃左右，冷卻下水溫度約為40℃左右氨庫來液氨溫度約為20℃左右氨合成工藝設(shè)計氣體組成：合成塔進口氣體中氨含量為3.0%合成塔出口氣體中氨含量為16%循環(huán)氣中H2/N2為3循環(huán)氣中（CH4+Ar）含量為12~16%各氣體組分在液氨中的溶解量忽略不計催化劑生產(chǎn)強度：15~25噸/（d、m3）

......年操作日：300天氨合成工藝設(shè)計

設(shè)計計算內(nèi)容：1.工藝計算：物料衡算熱量衡算管徑計算及選管設(shè)備計算與選型