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1、宜 化 化 機 崔 娟2016年 3月 各工段工藝與設備基本概念合成氨工藝流程簡述結(jié)束語1234 氮 是 自 然 界 分 布 較 廣 的 一 種 元 素 ， 氮 是 植物 生 長 的 第 一 需 要 ， 由 于 植 物 只 能 吸 收 化 合物 中 固 定 狀 態(tài) 的 氮 ， 因 而 必 須 把 空 氣 中 游 離的 氮 轉(zhuǎn) 變 為 氮 的 化 合 物 。 由 于 采 用 合 成 的 方 法 生 產(chǎn) 氨 ， 所 以 習 慣 上稱 為 合 成 氨 。 性 質(zhì) ： 無 色 有 辛 辣 臭 味 氣 體 ， 化 學 式 為 NH3,分子 量 為 17.03， 沸 點 -33.35 ,熔 點 -77.7

2、 ,比 重 (液 態(tài) )0.597。 氣 氨 常 溫 加 壓 液 化 為液 氨 （ 25 1.0MPa） ,易 溶 于 水 ,酒 精 等 ,溶 解 時 放 出 大 量 的 熱 ， 氨 是 一 種 可 燃 性 氣 體 ，氨 與 空 氣 混 合 可 以 形 成 爆 炸 性 氣 體 ， 爆 炸 極限 為 15.5 27%。 發(fā) 展 簡 史 ： 世 界 上 第 一 個 合 成 氨 廠 于 1913年 在 德 國 噢堡 建 成 ， 實 現(xiàn) 了 工 業(yè) 化 生 產(chǎn) （ 30噸 /天 ） 。 我 國 第 一 個 合 成 氨 廠 上 世 紀 三 十 年 代 在 永利 公 司 （ 就 是 現(xiàn) 在 的 吉 化 公

3、 司 ） 建 成 ， 到 1949年 我 國 合 成 氨 年 產(chǎn) 量 為 0.6萬 噸 ， 2008年 產(chǎn)量 達 到 了 4500萬 噸 ,占 世 界 總 產(chǎn) 量 的 1/3.為 世界 第 一 。 制 造 氮 肥 和 復 合 肥 料 （ 化 肥 加 工 ） ： 占 80 90%，主 要 品 種 有 尿 素 、 碳 銨 、 硝 酸 銨 、 硫 酸 銨 、 氯 化 銨等 氮 肥 ， 以 及 磷 酸 一 銨 、 磷 酸 二 銨 和 NPK復 合 肥 等 含氮 復 合 肥 。 作 為 工 業(yè) 原 料 和 氨 化 飼 料 ： 用 量 約 占 世 界 產(chǎn) 量 的 10 。 各 種 含 氮 的 無 機 鹽

4、及 有 機 中 間 體 、 磺 胺 藥 、 聚氨 酯 、 聚 酰 胺 纖 維 和 丁 腈 橡 膠 等 都 需 直 接 以 氨 為 原料 生 產(chǎn) 。 其 他 如 純 堿 、 硝 酸 、 甲 銨 、 冶 金 、 醫(yī) 藥 、石 油 加 工 等 ； 液 氨 作 為 制 冷 劑 在 冷 凍 行 業(yè) 也 得 到 廣 泛 應 用 。 N2+3H2=2NH3+Q2NH3（ 液 ） +CO2（ 氣 ） CO（ NH2） 2（ 液 ） +H2O（ 液 ） +Q 合 成 氨 生 產(chǎn) 的 三 個 過 程 ： 原 料 氣 的 制 造 （ 制 氣 ） ， 包 括 原 料 工 段 和 造氣 工 段 ； 原 料 氣 的 凈

5、化 ， 包 括 脫 硫 、 變 換 、 變 脫 、 脫碳 、 精 煉 等 工 段 ； 氣 體 的 壓 縮 和 合 成 ， 主 要 是 壓 縮 和 合 成 工 段。 合 成 氨 生 產(chǎn) 的 原 料 ： 氮 氣 來 自 空 氣 ， 氫 氣 來 自 原 料 氣 制 取 ， 原料 有 固 體 （ 煤 、 焦 炭 等 ） 、 液 體 （ 石 腦 油 、 重質(zhì) 油 等 ） 和 氣 體 （ 天 然 氣 、 焦 爐 氣 等 ） 三 種 。小 氮 肥 一 般 以 煤 為 原 料 。 一段 二段六段 三段 五段粗甲醇六段四段電機脫硫氣柜造氣原料制棒變換PSA脫碳CO2壓縮尿素精煉合成氨庫煤空氣蒸汽煤氣蒸汽CO2氣

6、氨產(chǎn)品尿素4M20-75/31.4壓縮機PC脫碳產(chǎn)品粗醇 液 氨煤棒 崗 位 任 務 ： 就 是 將 空 氣 和 水 蒸 汽 通 入 固 定 層 煤 氣 發(fā) 生 爐中 ,在 高 溫 下 將 固 體 燃 料 進 行 氣 化 制 得 合 格 的 半 水 煤 氣 。 （ CO 29%、 H2 40%、 CO2 8%、 N2 21%、 CH41.5%、 O2 0.4%、 H2S 0.5-2.0g/m3）主 要 設 備 :煤 氣 發(fā) 生 爐 、 旋 風 除 塵 器 、 顯 熱 回 收 器 、 洗 氣塔 、 蒸 汽 緩 沖 罐 、 夾 套 汽 包 、 空 氣 鼓 風 機 、 煤 氣 氣 柜等 。工 藝 原

7、 理 ： 在 固 體 燃 料 氣 化 過 程 中 ， 分 別 通 入 空 氣 和 水蒸 汽 制 得 空 氣 煤 氣 和 水 煤 氣 ,并 成 為 具 有 一 定 比 例 的 混合 氣 體 。 這 種 混 合 氣 體 稱 之 為 半 水 煤 氣 ， 它 是 生 產(chǎn) 合成 氨 的 基 本 原 料 氣 。 煤 氣 發(fā) 生 爐殼 牌 爐 流 程 簡 述 ： 向 煤 氣 發(fā) 生 爐 內(nèi) 交 替 通 入 和， 與 爐 內(nèi) 灼 熱 的 炭 進 行 氣 化 反 應 ， 吹 風 階段 生 成 的 吹 風 氣 根 據(jù) 要 求 送 回 收 熱 量或 直 接 由 煙 囪 放 空 ， 并 根 據(jù) 需 要 回 收 一 少

8、 部 分入 氣 柜 ， 用 以 ， 煤 氣 爐 出 來 的 煤 氣經(jīng) 、 冷 卻 和 后 ， 在 氣 柜 中混 合 ， 然 后 去 脫 硫 ， 以 空 氣 為 氣 化 劑 制 取 的 空 氣 煤 氣 粉 煤 直 接 氣 化 ： 荷 蘭殼 牌 技 術 （ 魯 奇 爐 ） ：C+O2 CO2+Q ； 2C+O2 2CO ；C+CO2 2CO-Q ； CO+O2 CO2-Q以 蒸 汽 為 氣 化 劑 制 取 的 半 水 煤 氣 ： 型 煤 、 間 歇 式 制 氣 C+O2 CO2+Q （ 吹 風 氣 ） 供 熱 ； C+H2O（ g） 2CO+H2 ；2 C+H2O（ g） 2CO2+2H2 ； C

9、O+ H2O（ g） CO2+H2 不 論 是 以 固 體 原 料 ， 還 是 以 天 然 氣 、 重 油 為 原 料 制 備 的 氫 氮 原 料氣 中 ， 都 含 有 一 定 成 分 的 硫 化 物 。 煤 氣 化 半 水 煤 氣 中 硫 化 物 主 要是 H2S（ 90%） ,其 次 是 CS2,COS,RSH等 有 機 硫 。 其 含 量 取 決 于 原 料的 含 硫 量 及 其 加 工 方 法 ， 以 煤 為 原 料 時 ， 所 得 原 料 氣 中 H2S含 量一 般 為 1 3g/m3， 有 的 高 達 8 15g/m3。 硫 的 危 害 ： 硫 化 物 對 合 成 氨 生 產(chǎn) 有

10、著 嚴 重 的 危 害 ， 它 對 設 備 和 管 道 有 腐 蝕 作 用 ，可 使 變 換 、 甲 醇 及 合 成 系 統(tǒng) 的 催 化 劑 中 毒 ， 還 可 使 銅 洗 系 統(tǒng) 的 低 價 銅 生成 硫 化 亞 銅 沉 淀 ， 使 操 作 惡 化 ， 增 加 銅 耗 。 對 產(chǎn) 品 質(zhì) 量 產(chǎn) 生 影 響 （ 硫 脲 -紅 尿 素 ； FeS-黑 碳 銨 ； 黑 重 堿 ） 脫 硫 方 法 的 分 類 ： 按 脫 硫 劑 的 狀 態(tài) 可 分 為 干 法 和 濕 法 兩 種 。干 法 是 用 固 體 脫 硫 劑 (如 氧 化 鐵 、 活 性 炭 、 分 子 篩等 )將 氣 體 中 的 硫 化

11、 物 吸 收 除 掉 ；濕 法 用 堿 性 物 質(zhì) 或 氧 化 劑 的 水 溶 液 即 液 體 脫 硫 劑(如 氨 水 法 、 碳 酸 鹽 法 、 乙 醇 胺 法 、 腐 酸 二 磺 酸鈉 法 及 砷 堿 法 等 )吸 收 氣 體 中 的 硫 化 物 。 反 應 原 理 ： 1） 吸 收 ： 半 水 煤 氣 中 的 酸 性 氣 體 H2S被 堿 性 溶 液 （ Na2CO3） 吸 收 生 成 NaHS和 NaHCO3,其 反 應 方 程 式 如 下 ： 堿 的 溶 解 (Na2CO3+H2O NaHCO3+NaOH/NaHCO3+H2O NaOH+H2O+CO2 ） Na2CO3 H2S Na

12、HS+NaHCO3 /H2S+NaOH NaHS+H2O NH3+H2S NH4HS（ 氨 水 脫 硫 ） 2） 再 生 ： 溶 液 中 的 HS-被 氧 化 析 出 硫 (催 化 劑 作 用 下 )： NaHS+O2=NaOH+S NH4HS+O2 NH3+S +H2O 靜 電 除 焦 靜 電 除 焦 結(jié) 構(gòu) ： 靜 電 除焦 由 塔 體 部 分 和 電 器 部 分 組成 。 塔 體 為 同 心 圓 式 結(jié) 構(gòu) 。電 器 部 分 由 高 壓 電 源 、 控 制系 統(tǒng) 、 電 暈 電 極 組 成 。 靜 電 除 焦 工 作 原 理 ： 靜電 除 焦 利 用 強 電 場 的 作 用 ，使 半 水

13、 煤 氣 中 的 塵 埃 、 油 霧等 細 微 粒 帶 上 負 電 向 電 極 移動 ， 中 和 后 被 吸 附 排 出 ， 達到 凈 化 氣 體 的 目 的 。 脫 硫 塔 813 脫 硫 塔 直 徑 5.0m，高 38m， 裝 三 段 填 料 ， 每段 填 料 高 5m。 脫 硫 塔 中 氣 體 和 液 體兩 相 逆 流 ， 脫 硫 液 從 上進 ， 從 下 出 ， 而 半 水 煤氣 從 底 部 進 ， 從 頂 部 出 。規(guī) 整 填 料 使 氣 液 分 布 更均 勻 ， 接 觸 更 好 ， 使 硫化 氫 更 好 的 被 脫 硫 液 吸收 。 冷 卻 清 洗 塔 冷 卻 清 洗 塔 分 為

14、兩 段 ， 下端 為 冷 卻 塔 ， 上 端 為 清 洗 塔 。 設 置 冷 卻 塔 是 為 了 降 低 從靜 電 除 焦 來 的 半 水 煤 氣 溫 度 ，保 證 脫 硫 的 效 果 。 半 水 煤 氣 和冷 卻 水 換 熱 ， 降 低 溫 度 。 設 置 清 洗 塔 是 為 了 除 去 從脫 硫 塔 出 來 半 水 煤 氣 攜 帶 的 脫硫 液 等 雜 質(zhì) 。 羅 茨 鼓 風 機 羅 茨 鼓 風 機 主 要 起 輸 送 氣 體的 作 用 。 并 起 一 定 的 加 壓 作 用 。 羅 茨 機 在 機 體 內(nèi) 通 過 同 步 齒輪 的 作 用 使 兩 葉 輪 呈 反 方 向 旋 轉(zhuǎn) ，腔 體

15、 與 葉 輪 構(gòu) 成 相 互 隔 絕 的 進 氣腔 與 排 氣 腔 ， 借 助 于 葉 輪 旋 轉(zhuǎn) 將機 體 內(nèi) 的 氣 體 由 進 氣 腔 壓 縮 推 送至 排 氣 腔 ， 排 出 氣 體 ， 達 到 強 制輸 送 氣 體 的 目 的 。 壓 縮 機 的 崗 位 任 務 ： （ 1） 氨 的 合 成 ： 因 為 在 合 成 氨 生 產(chǎn) 中 ， 原 料 氣 的 凈 化及 氨 的 合 成 都 是 在 一 定 壓 力 下 進 行 的 ， 為 此 要 用 壓 縮 機 提高 壓 力 、 輸 送 氣 體 。 通 過 壓 縮 機 將 脫 硫 來 的 半 水 煤 氣 逐 步壓 縮 到 各 工 段 要 求 壓

16、 力 ， 并 暢 通 送 到 各 工 段 最 后 合 成 氨 。 （ 2） 尿 素 的 合 成 ： 將 脫 碳 或 變 壓 吸 附 送 來 的 二 氧 化 碳氣 體 經(jīng) 分 離 器 除 去 水 后 ， 經(jīng) 壓 縮 機 一 ， 二 級 壓 縮 提 壓 后 送脫 硫 槽 除 去 硫 化 氫 ， 再 經(jīng) 三 、 四 、 五 級 壓 縮 提 壓 送 至 尿 素崗 位 作 為 生 產(chǎn) 尿 素 的 主 要 原 料 氣 。 壓 縮 機 的 工 作 原 理 根 據(jù) 氣 體 狀 態(tài) 方 程 ： P V=n R T （ n 物 質(zhì) 的 量 ； R 常 量 ） 當 氣 體 的 溫 度 （ T） 保 持 不 變 時

17、， 我 們可 以 通 過 壓 縮 氣 體 的 體 積 （ V） 來 提 高 氣 體 的 壓力 （ P） 。 利 用 氣 體 的 可 壓 縮 性 ， 通 過 壓 縮 機 各段 活 塞 的 往 復 動 作 而 達 到 提 高 氣 體 壓 力 的 目的。 變 換 崗 位 任 務 將 來 自 壓 縮 的 加 壓 半 水 煤 氣 ， 在 一 定 的 溫 度 和 壓 力 條 件下 借 助 變 換 催 化 劑 的 催 化 作 用 ， 使 半 水 煤 氣 中 CO與 水 蒸 氣 發(fā)生 反 應 ， 轉(zhuǎn) 化 為 CO2和 H2。 其 目 的 是 通 過 轉(zhuǎn) 化 半 水 煤 氣 中 的 CO獲 得 合 成 氨 生

18、產(chǎn) 所 需 要 的 原 料 H2和 尿 素 （ 或 純 堿 ） 生 產(chǎn) 所需 的 原 料 CO2， 并 且 合 理 回 收 系 統(tǒng) 中 的 熱 量 。變 換 崗 位 生 產(chǎn) 原 理反 應 方 程 式 ： CO + H2O（ g） CO2 + H2 +Q 副 反 應 ： CO+H2 C+H2O+Q CO+3H2 CH4+H2O+Q 變 換 催 化 劑 簡 介 ：中 變 催 化 劑 : 1)催 化 劑 型 號 ： 中 變 催 化 劑 主 要 型 號 有 B107、 B109、 B112、 B113、 B116、 B117等 。 2)催 化 劑 組 成 ： 中 變 催 化 劑 含 Fe2O380-9

19、0%， Cr2O37-11%， 并 有 少 量 的K2O、 MgO和 Al2O3等 成 分 。 Fe2O3被 還 原 形 成 的 具 有 尖 晶 石 結(jié) 構(gòu) 的 Fe3O4是 催 化 劑 的 活 性 組 分 。 催 化 劑 還 原 ： 3Fe2O3+H2=2Fe3O4 +H2O+9.6kJ 3Fe2O3+CO=2Fe3O4 +CO2+50.8kJ 催 化 劑 還 原 過 程 為 放 熱 反 應 ， 為 避 免 溫 度 劇 升 ， 要 嚴 格 控 制 還 原 氣體 量 ， 保 護 催 化 劑 。 3） 活 性 溫 度 ： 在 活 性 溫 度 范 圍 內(nèi) 進 行 操 作 。 不 同 型 號 的 中

20、 變 催 化 劑 ，反 應 起 始 溫 度 為 320-380 ， 熱 點 溫 度 為 450-500 4） 催 化 劑 中 毒 與 老 化 ： 催 化 劑 中 毒 是 指 催 化 劑 因 與 雜 質(zhì) 發(fā) 生 作 用 而導 致 活 性 下 降 的 現(xiàn) 象 。 變 換 過 程 中 原 料 氣 中 的 硫 化 物 是 引 起 催 化 劑 中 毒的 主 要 原 因 。 Fe3O4+3H2S+H23FeS+4H2O+Q CO變 換 將 大 部 分 有 機 硫 轉(zhuǎn) 化為 H2S， 使 催 化 劑 受 H2S影 響 。 該 反 應 可 逆 ， 降 低 原 料 氣 H2S含 量 ， 增 加 水蒸 氣 用 量

21、 ， 可 恢 復 催 化 劑 活 性 。 原 料 氣 中 灰 塵 及 水 蒸 氣 中 無 機 鹽 等 ， 能造 成 催 化 劑 永 久 性 中 毒 。 催 化 劑 衰 老 是 指 催 化 劑 長 時 間 使 用 后 活 性 逐 漸 下 降 的 現(xiàn) 象 。 催 化 劑 氧 化 ： 4Fe3O4+O2=6Fe2O3+466kJ 活 性 組 分 Fe3O4在 50-60 以上 不 穩(wěn) 定 ， 易 被 氧 化 劇 烈 放 熱 ， 導 致 飛 溫 ， 損 壞 催 化 劑 。 因 此 要 嚴 格 控制 原 料 氣 O2含 量 在 0.5%以 下 。 低 變 催 化 劑 ： 低 溫 變 換 是 指 操 作

22、溫 度 比 中 溫 變 換 低 的 變 換 工 藝 。 操 作 溫度 多 在 180-300 左 右 。 低 溫 變 換 催 化 劑 有 Cu-Zn系 低 溫 變 換 催 化 劑 和 Co-Mo系 寬 溫 變 換 催 化 劑 兩 種 。 Cu-Zn系 低 溫 變 換 催 化 劑 180 即 有 很 高 活性 ， 但 其 耐 硫 差 ， 對 原 料 氣 硫 含 量 要 求 苛 刻 。 Co-Mo系 寬 溫 變 換 催 化 劑低 溫 活 性 好 ， 抗 硫 性 能 好 。 Co-Mo系 寬 溫 耐 硫 低 變 催 化 劑 1） 催 化 劑 種 類 ： 常 用 有 B301、 B303等 2） 催

23、化 劑 組 成 ： CoO、 MoO、 K2O3、 Al2O3是 其 主 要 成 分 ， 催 化 劑 經(jīng) 過 硫化 活 化 后 形 成 的 CoS、 MoS2是 催 化 劑 的 活 性 組 分 。 3） 催 化 劑 硫 化 ： 由 于 未 經(jīng) 硫 化 的 催 化 劑 不 具 備 催 化 活 性 ， 因 此 在 生 產(chǎn)前 用 加 CS2的 半 水 煤 氣 對 催 化 劑 進 行 硫 化 ， 使 其 具 備 催 化 活 性 。 CS2+4H2=2H2S +CH4+240.6kJ MoO3+2H2S+H2=MoS2 +3H2O+48.1kJ CoO+H2S=CoS +H2O+13.4kJ 硫 化 反

24、 應 為 放 熱 反 應 ， 為 避 免 超 溫 ， 氣 體 中 硫 化 物 濃 度 不 宜 過 高 。 硫化 時 CS 2用 量 一 般 按 1m3催 化 劑 150kg準 備 。 4） 催 化 劑 反 硫 化 ： Co-Mo系 催 化 劑 反 硫 化 主 要 是 指 MoS2的 放 硫 現(xiàn) 象 。 MoS2+2H2O=MoO2+2H2S 放 硫 現(xiàn) 象 會 生 成 不 具 備 催 化 活 性 的 MoO2， 降 低 催化 劑 催 化 活 性 。 為 防 止 反 硫 化 ， 進 低 變 的 反 應 氣 體 中 H2S不 能 過 低 ， H2S含 量 有 一 個 最 低 值 。 從 化 學 平

25、 衡 來 看 ， 汽 氣 比 越 低 ， 最 低 H2S含 量 越 低 ，催 化 劑 越 不 易 反 硫 化 。 5） 催 化 劑 中 毒 ： 半 水 煤 氣 中 的 O2會 使 Co-Mo系 催 化 劑 緩 慢 發(fā) 生 硫 酸 鹽化 反 應 ， 使 CoS、 MoS2中 S2-氧 化 成 SO42-,導 致 催 化 劑 活 性 降 低 。 因 此 ，低 變 耐 硫 催 化 劑 前 要 設 置 一 層 保 護 劑 和 除 氧 劑 （ 抗 毒 劑 ） ， 避 免 O2等雜 質(zhì) 進 入 低 變 催 化 劑 使 催 化 劑 活 性 降 低 。 半 水 煤 氣 中 油 污 在 高 溫 下 碳化 ， 沉

26、 積 在 催 化 劑 顆 粒 中 也 會 降 低 催 化 劑 活 性 。 水 會 溶 解 催 化 劑 中 活性 組 分 鉀 鹽 ， 使 催 化 劑 永 久 失 活 。 其 他 雜 質(zhì) 進 入 低 變 催 化 劑 也 會 使 催化 劑 失 活 。中 低 低 主 要 設 備 ： 中 溫 變 換 爐 、 低 溫 變 換 爐 、 飽 和 熱 水 塔 、 煤 氣 換熱 器 、 熱 水 加 熱 器 、 中 低 變 電 爐 、 軟 水 加 熱 器 、 變 換 氣 冷 卻 器 、 焦 炭過 濾 器 等 。 煤 經(jīng) 氣 化 制 得 的 半 水 煤 氣 ， 經(jīng) 脫 硫 、 變 換 后 含 有 一 定 量 (23

27、30 )的 CO2 ， 半 水 煤 氣 在 進 入 合 成 工 序 前 必 須 將 CO2清 除 干 凈 ， 因 為 CO2易 使 合 成 氨 催 化 劑 中 毒 。 同 時 CO2是 制 造 尿 素 、 碳 酸 氫 銨 和 純 堿 的重 要 原 料 。 因 此 在 整 個 合 成 氨 中 必 有 一 個 脫 碳 工 序 。崗 位 任 務 ： 將 變 換 氣 中 的 CO2脫 除 掉 ， 制 得 合 格 的 凈 化 氣 ,并 將 脫 除 下來 的 CO2提 純 回 收 用 于 后 續(xù) 產(chǎn) 品 (尿 素 、 碳 銨 、 純 堿 等 )生 產(chǎn) 。 脫 碳 主 要 方 法 ：化 學 法 ： 變 換

28、氣 中 CO2直 接 參 與 反 應 并 生 成 其 他 鹽 ， 達 到 除 CO2的 目 的 。 如 碳 化 ： CO2+NH3 H2O=NH4HCO3 物 理 吸 附 法 ： 碳 酸 丙 烯 酯 法 、 NHD（ 聚 乙 二 醇 二 甲 醚 ） 法 、 低 溫 甲 醇 洗 滌 法 、 變壓 吸 附 脫 碳 法 、 改 良 熱 鉀 堿 法 等 。 利 用 溶 劑 或 吸 附 劑 在 一 定 壓 力 下對 不 同 組 分 的 選 擇 性 吸 收 （ 溶 解 度 的 較 大 差 異 ） 來 達 到 脫 除 CO 2的目 的 。 3、 變 壓 吸 附 脫 碳 法 ： （ 1） 變 壓 吸 附 的

29、基 本 原 理 ： 吸 附 劑 對 吸 附 介 質(zhì) 在 不 同 分 壓 下有 不 同 吸 附 容 量 ， 并 且 在 一 定 的 吸 附 壓 力 下 ， 對 被 分 離 的 氣 體混 合 物 的 各 組 分 又 有 選 擇 吸 附 的 特 性 。 加 壓 吸 附 除 去 原 料 氣 的雜 質(zhì) 組 分 ， 減 壓 （ 抽 真 空 ） 脫 除 這 些 雜 質(zhì) ， 從 而 使 吸 附 劑 獲 得再 生 。 因 此 ， 采 用 多 個 吸 附 床 ， 循 環(huán) 地 變 動 所 組 合 的 各 吸 附 床壓 力 ， 就 可 以 達 到 連 續(xù) 分 離 氣 體 混 合 物 的 目 的 。 a、 變 壓 吸

30、附 脫 碳 優(yōu) 點 ： 產(chǎn) 品 氣 純 度 高 ； 工 藝 簡 單 ， 無 需 復雜 的 預 處 理 系 統(tǒng) ； 運 行 費 用 非 常 低 、 能 耗 低 、 吸 附 劑 消 耗 也 非常 小 （ 吸 附 劑 設 計 使 用 年 限 15年 ） ； 采 用 計 算 機 自 動 控 制 ， 其自 動 化 程 度 較 高 ， 開 停 車 及 正 常 操 作 較 方 便 簡 單 。 b、 變 壓 吸 附 脫 碳 常 用 吸 附 劑 為 ： 硅 膠 （ 脫 二 氧 化 碳 ） 、 活性 氧 化 鋁 （ 脫 水 ） 和 活 性 炭 （ 脫 二 氧 化 碳 、 脫 甲 烷 、 脫 硫 ） 。 c、 變

31、壓 吸 附 工 作 基 本 步 驟 ： 加 壓 下 吸 附 ； 減 壓 或 抽 真空 解 吸 ； 再 升 壓 吸 附 。 工 藝 流 程 簡 述 ： 來 自 變 換 崗 位 的 變 換 氣 （ 含 CO2 26 28%， 溫 度 40 ）經(jīng) 氣 水 分 離 器 分 離 掉 機 械 水 后 ， 進 入 提 純 吸 附 塔 ， 將 變 換 氣 中 的 CO2、水 、 硫 等 吸 附 下 來 ， 未 被 吸 附 的 H2、 N2以 及 殘 存 的 CO2， 進 入 凈 化 吸 附塔 ， 再 次 吸 附 ， 將 CO2降 到 0.5%以 下 ， 一 同 與 未 被 吸 附 的 H2、 N2送 后 工序

32、 使 用 。 提 純 裝 置 待 吸 附 飽 和 后 ， 再 經(jīng) 過 四 次 均 壓 ， 用 96%以 上 的 CO2置換 吸 附 ， 將 其 他 雜 質(zhì) 置 換 出 來 。 然 后 通 過 抽 真 空 將 吸 附 的 水 、 硫 及 CO2解 析 出 來 ， 進 入 CO2氣 柜 ， 再 通 過 羅 茨 機 加 壓 后 送 入 CO2壓 縮 機 一 段 入 口 ，凈 化 裝 置 待 吸 附 飽 和 后 經(jīng) 四 次 均 壓 逆 放 ， 通 過 抽 真 空 使 吸 附 劑 獲 得 再生 。 聯(lián) 醇 生 產(chǎn) 簡 介 ： 甲 醇 合 成 裝 置 串 聯(lián) 在 合 成 氨 生 產(chǎn) 裝 置 之 中 ， 用

33、 合 成 氨 原 料氣 CO、 CO2、 H2合 成 甲 醇 ， 同 時 達 到 減 輕 精 煉 負 荷 的 目 的 。 作 用 ： 合 成氨 副 產(chǎn) 甲 醇 ； 凈 化 進 精 煉 系 統(tǒng) 的 原 料 氣 ， 減 輕 精 煉 負 荷 及 消 耗 。甲 醇 崗 位 任 務 ： 將 壓 縮 機 五 段 來 的 含 有 CO、 H2和 少 量 CO2的 混 合 氣 體 經(jīng) 油分 后 送 入 合 成 塔 ， 在 一 定 的 溫 度 、 壓 力 和 銅 基 觸 媒 的 作 用 下 ， CO、 CO2和 H2合 成 為 粗 甲 醇 ， 經(jīng) 冷 卻 分 離 ， 將 粗 甲 醇 送 入 甲 醇 槽 ， 回

34、收 弛 放 氣 ， 粗 甲 醇送 有 機 精 加 工 ， 分 離 后 ， 部 分 含 H2、 N2、 少 量 CO氣 體 部 分 循 環(huán) 使 用 ， 大 部分 送 精 煉 工 段 凈 化 。生 產(chǎn) 原 理 ： 主 反 應 方 程 式 ： CO+2H2=CH3OH+Q CO2+3H2= CH3OH+H2O+Q 副 反 應 方 程 式 ： 2CO+4H2=CH3OCH3+H2O+Q CO+3H2=CH4+H2O+Q CO+4H2=C2H5OH+H2O+Q 經(jīng) 過 脫 硫 、 變 換 和 脫 碳 后 的 原 料 氣 仍 然 含 有 少 量 CO、 CO2、 O2及 H2S等 有害 氣 體 ， 為 了

35、 防 止 它 們 對 氨 合 成 催 化 劑 的 毒 害 ， 我 們 需 要 對 氣 體 進 一 步 凈化 精 煉 。 中 小 氮 肥 絕 大 多 數(shù) 采 用 銅 氨 液 吸 收 法 來 精 制 原 料 氣 。 甲 烷 化 和雙 甲 工 藝 現(xiàn) 在 被 推 廣 。崗 位 任 務 ： 在 高 壓 、 低 溫 的 條 件 下 ， 用 醋 酸 銅 氨 液 （ 以 下 簡 稱 銅 液 ） 吸 收 來 自 變壓 吸 附 崗 位 原 料 氣 中 CO、 CO2、 O2及 H2S等 有 害 氣 體 ， 制 得 合 格 的 精 煉 氣 體（ CO+CO2 25ppm） 送 合 成 崗 位 合 成 氨 ， 吸

36、收 后 的 銅 液 經(jīng) 減 壓 、 加 熱 ， 使 其再 生 后 恢 復 原 有 吸 收 能 力 ， 循 環(huán) 使 用 ， 解 析 出 來 的 再 生 氣 及 帶 出 來 的 氣 氨均 回 收 利 用 。 精 煉 銅 洗 原 理高 壓 低 溫 洗 滌 吸 收 ： （ 1） 銅 氨 液 吸 收 CO是 在 游 離 氨 存 在 下 ， 依 靠 低 價 銅 離 子 進 行 的 ： Cu(NH3)2Ac+CO(液 相 )+NH3= Cu(NH3)3AcCO+Q （ 2） 吸 收 CO2是 依 靠 銅 氨 液 中 的 游 離 氨 ， 反 應 如 下 : 2NH3+CO2+H2O =(NH4)2CO3+Q

37、生 成 的 (NH4)2CO3會 繼 續(xù) 吸 收 CO2而 生 成 NH4HCO3 (NH4)2CO3+CO2+H2O=2NH4HCO3+Q （ 3） 銅 氨 液 吸 收 O2的 反 應 是 依 靠 低 價 銅 進 行 的 ， 其 反 應 方 程 式 如 下 4Cu(NH3)2Ac+8NH3+4HAc+O2=4Cu(NH3)4Ac2+2H2O+Q （ 4） 銅 氨 液 吸 收 硫 化 氫 的 反 應 主 要 是 依 靠 其 中 的 氫 氧 化 銨 ， 其 反 應方 程 式 如 下 2NH 4OH+H2S (NH4)2S+2H2O+Q 2Cu(NH3)2Ac+H2S= Cu2S +2NH4Ac+

38、(NH4)2S 低 壓 加 熱 解 吸 再 生 ： （1）吸收了CO、CO2、H2S、O2等有害物質(zhì)的銅液，通過再生解吸后循環(huán)使用： Cu(NH3)3AcCO= Cu(NH3)2Ac+CO +NH3 -Q NH4HCO3=NH3 +CO2 +H2O-Q (NH4)2S=2NH3 +H2S -Q （2）還原高價銅以維持銅液銅比 2Cu(NH3)2+CO+H2O=2Cu+CO2 +2NH3 +2NH4+-Q Cu+Cu2+=2Cu+-Q 2Cu2+CO+H2O=2Cu+CO2 +H2 -Q主 要 設 備 ： 銅 洗 塔 、 再 生 器 、 銅 分 、 油 分 、 化 銅 桶 、 氨 冷 器 、 臥

39、 冷 、還 原 加 熱 器 等 。 崗 位 任 務 ： 將 經(jīng) 過 精 制 合 格 的 氫 、 氮 氣 在 高 溫 、 高 壓 條 件 下 ， 借 助 于 催化 劑 的 作 用 合 成 為 氨 ， 經(jīng) 冷 凝 分 離 得 到 液 氨 。反 應 原 理 ： 氫 和 氮 在 460 、 31.4MPa、 H2/N22.2 2.8 和 鐵 系 催 化 劑 存在 下 發(fā) 生 如 下 化 學 合 成 反 應 ： 3H2+N2 2NH3+92.44kJ/mol 合 成 氨 反 應 步 驟 如 下 ： 1） 氣 體 反 應 物 擴 散 到 催 化 劑 外 表 面 ； 2） 反 應 物進 一 步 擴 散 到

40、催 化 劑 毛 細 孔 內(nèi) 表 面 ； 3） 氣 體 被 催 化 劑 內(nèi) 表 面 的 活 性 吸附 ； 4） 反 應 氣 體 在 催 化 劑 的 表 面 進 行 反 應 ， 形 成 吸 附 態(tài) 的 氨 ； 5） 生成 的 氨 從 催 化 劑 內(nèi) 表 面 上 脫 吸 ； 6） 脫 吸 的 氨 從 毛 細 孔 內(nèi) 表 面 向 催 化 劑外 表 面 擴 散 ； 7） 產(chǎn) 物 氨 從 催 化 劑 外 表 面 擴 散 至 氣 相 主 體 。 合 成 尿 素 原 理 與 方 法 ： 原 理 ：由液氨與二氧化碳氣體直接在一定的溫度和壓力下合成尿素，總反應式為： 2NH3(液)+CO2(氣) CO(NH2)2(液)+H2O(液)+Q 合成尿素分兩步進行： 第一步由氨與二氧化碳生成中間產(chǎn)物甲銨，其反應式為： 2NH3(液)+CO2(氣) NH2COONH4(液) +100kJ/mol 第二步由甲銨脫水生成尿素，其反應式為：(合成尿素過程中的控制反應) NH2COONH4(液) CO(NH2)2(液)+H2O(液)-27.5kJ/mol 合 成 尿 素 工 業(yè) 化 生 產(chǎn) 方 法 ： 水溶液全循環(huán)法、二氧化碳氣提法、氨氣提法等