氨合成分析点讲义.doc

氨合成讲义? ?? 内蒙古天润化肥股份冇限公司年产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乐索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 %o本装置年操作7200小时氨合成工艺原1.氨合成工艺? 氨合成岗位任务 1.氨合成工段任务2.冷冻工段任务？ 理 1.氨合成反应原理2.氨冷冻原理？ 氨合成工艺流程叙述 流程叙述2.氨合成PID图？ 氨合成各分析点说明概述 内蒙古天润化肥股份冇限公司年产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 成冋路，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。

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Z后，输送到 尿素装置供牛产所用；或送入液氨收集榊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°C、1°C、一 10°C、 -38°C和压力等级0.51 MPaG、0.31 MPaG、0.17 MPaG、一0.03 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齐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压力？捉高压力从化学平衡角度看，冇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。

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，并口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，即在较低的露认虏僮?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°C范围内入口气体组成？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%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 此会在合成冋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 值吋，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.S-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应维持在2.8—3」范围内空间速度？空速的大小意味着气体与催化剂接触时间的长短在其他条件一定时, 增加空速能提高催化剂的主产强度，提高氨产量但空速的增加，会使合成冋路 阻力增大，压缩机功耗增加，氨分离所需的冷冻负荷增大，同吋合成塔出口氨含 量下降，所获得的反应热相应减小，空速过大时，口J能拉垮催化剂床层温度因此, 在不同的工况条件下，应选择最佳的空速，以获得最 高的氨产量 氨冷冻主要是通过典型的压缩制冷循环（压缩一一冷凝一一节流一一蒸发） 液氨 通过调节阀节流降压，在蒸发器内低压液氨吸收被冷却介质的热量而形成低 压低温的气氨，然后进入压缩机，压缩到冷凝压力后进入水冷器把气氨冷凝为液 氨，继续 经调节阀节流降压，如此循环往复 来自液氮洗装置的新鲜气（109728Nm3/h、30°C、4.95 MPaG）与V1802来的 闪蒸气混合后,进入合成气压缩机（C1801） o经合成气压 缩机（C1801）加压到 14.3MPaG、温度升至79.9°C进入热气•气换热器（E1803）。

在E18O3中,合成气 被锅炉给水预热器（E1802）出来的循环气预热到200°C合成塔的进塔温 度由 E18O3、E1802的旁路控制，同时也控制了合成塔第三床层催化剂的入口温度该 气体进入氨合成塔（R1801），在催化剂作用下进行氨合成反应合成塔出口氨含量19.9 vol%.温度450°C的气体进入中压蒸汽过热 器（E1801A）管程 将中压饱和蒸汽过热到400°C,该气体被冷却到415°C；进入中压蒸汽发生器（E1801）副产中压饱和蒸汽,自身温 度降到266°C,进入E1802与中压锅炉给水换 热，自身温度降到229°C,再进入到热气■气换热器（E1803）的管程，加热合成塔 进口气体,自身被冷却到100.7°Co经过水冷却器（E1804）,进一步 冷却到40°Co 再在冷气■气换热器（E1805）中与来自高压氨分离器（V1801）的循环气换热，气 氨继续冷凝气体冷却到35°C后，进入一级氨冷凝器（E1806）,通过氨冷冻送来的液氨在10°C 下蒸发吸热,气体进一步被冷却到15°C最后在二级氨冷凝器E1807中液氨在・10°C 下蒸发，气体被冷却到・5°C再进入 高压氨分离器（V1801）中分离出液氨。

分离 氨后 的循环气送到E1805壳程加热到31°C,然后送到C1801的循环段入口经加压 后送往合成塔继续参与反应从V1801出来的液氨经减压到5.1MPaG后进入中压 分离器(V1802)从V1802出 来的闪蒸气与新鲜气 混合后进入C1801合成气压缩机oV1802tB来的液氨 经减压到 2.7MPaG后进入低压分离器(V1803) , V1803出来的闪蒸气送往氨收集罐(V1826) 回收氨，产品液氨经过氨加热器(E1824)复热并回收冷量后，直接输送到下游的尿 素装置氨冷冻工段的目的是捉供冷量以满足氨合成回路中。