合成氨生產(chǎn)工藝介紹

    1.造氣工段
    造氣實(shí)質(zhì)上是碳與氧氣和蒸汽的反應(yīng)，主要過(guò)程為吹風(fēng)和制氣。具體分為吹風(fēng)、上吹、下吹、二次上吹和空氣吹凈五個(gè)階段。原料煤間歇送入固定層煤氣發(fā)生爐內(nèi)，先鼓入空氣，提高爐溫，然后加入水蒸氣與加氮空氣進(jìn)行制氣。所制的半水煤氣進(jìn)入洗滌塔進(jìn)行除塵降溫，最后送入半水煤氣氣柜。

    2.脫硫工段
    煤中的硫在造氣過(guò)程中大多以H2S的形式進(jìn)入氣相，它不僅會(huì)腐蝕工藝管道和設(shè)備，而且會(huì)使變換催化劑和合成催化劑中毒，因此脫硫工段的主要目的就是利用DDS脫硫劑脫出氣體中的硫。氣柜中的半水煤氣經(jīng)過(guò)靜電除焦、羅茨風(fēng)機(jī)增壓冷卻降溫后進(jìn)入半水煤氣脫硫塔，脫除硫化氫后經(jīng)過(guò)二次除焦、清洗降溫送往壓縮機(jī)一段入口。脫硫液再生后循環(huán)使用。

    3.變換工段
    變換工段的主要任務(wù)是將半水煤氣中的CO在催化劑的作用下與水蒸氣發(fā)生放熱反應(yīng)，生成CO2和H2。河南中科化工有限責(zé)任公司采用的是中變串低變工藝流程。經(jīng)過(guò)兩段壓縮后的半水煤氣進(jìn)入飽和塔升溫增濕，并補(bǔ)充蒸汽后，經(jīng)水分離器、預(yù)腐蝕器、熱交換器升溫后進(jìn)入中變爐回收熱量并降溫后，進(jìn)入低變爐，反應(yīng)后的工藝氣體經(jīng)回收熱量和冷卻降溫后作為變換氣送往壓縮機(jī)三段入口。

    4.變換氣脫硫與脫碳
    經(jīng)變換后，氣體中的有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為H2S，需要進(jìn)行二次脫硫，使氣體中的硫含量在25mg/m3。脫碳的主要任務(wù)是將變換氣中的CO2脫除，對(duì)氣體進(jìn)行凈化，河南中科化工有限責(zé)任公司采用變壓吸附脫碳工藝。來(lái)自變換工段壓力約為1.3MPa左右的變換氣，進(jìn)入水分離器，分離出來(lái)的水排到地溝。變換氣進(jìn)入吸附塔進(jìn)行吸附，吸附后送往精脫硫工段。
    被吸附劑吸附的雜質(zhì)和少量氫氮?dú)庠跍p壓和抽真空的狀態(tài)下，將從吸附塔下端釋放出來(lái)，這部分氣體稱(chēng)為解析氣，解析氣分兩步減壓脫附，其中壓力較高的部分在順?lè)烹A段經(jīng)管道進(jìn)入氣柜回收，低于常壓的解吸氣經(jīng)阻火器排入大氣。

    5.碳化工段

    5.1、氣體流程 
    來(lái)自變換工段的變換氣，依次由塔底進(jìn)入碳化主塔、碳化付塔，變換氣中的二氧化碳分別在主塔和付塔內(nèi)與碳化液和濃氨水進(jìn)行反應(yīng)而被吸收。反應(yīng)熱由冷卻水箱內(nèi)的冷卻水移走。氣體從付塔頂出來(lái)，進(jìn)入尾氣洗滌塔下部回收段，氣體中的少量二氧化碳和微量的硫化氫被無(wú)硫氨水繼續(xù)吸收，再進(jìn)入上部清洗段。氣體中微量二氧化碳被軟水進(jìn)一步吸收，最后達(dá)到工藝指標(biāo)經(jīng)水分離后，送往精脫硫塔進(jìn)一步脫硫后，送往壓縮機(jī)三段進(jìn)口。

    5.2液體流程
    濃氨水由濃氨水泵從吸氨崗位濃氨水槽打入付塔，一方面溶解塔內(nèi)的結(jié)疤，另一方面吸收主塔尾氣中的剩余二氧化碳，逐步提高濃氨水的碳化度。然后，付塔的溶液由碳化泵從底部抽出，打入主塔，在主塔內(nèi)進(jìn)一步吸收變換氣中的二氧化碳，生成含碳酸氫銨結(jié)晶的懸浮液，再由底部取出管壓入分離崗位進(jìn)行分離。
    回收塔回收段中的無(wú)硫氨水來(lái)自合成或銅洗工段使用過(guò)的無(wú)硫氨水和回收段的稀氨水壓入稀氨水壓入吸氨崗位母液槽和稀氨水槽或送脫硫崗位使用，從回收段出來(lái)的水直接排污水溝。

    6.甲醇合成工段
    聯(lián)醇是將經(jīng)變換、脫碳后的凈化氣中的CO：1-5%、CO2＜0.5%（其含量可根據(jù)生產(chǎn)所要求的醇氨比調(diào)節(jié)）與氣體中的H2經(jīng)壓縮機(jī)加壓到15MP后，依次經(jīng)過(guò)洗氨塔、油分、預(yù)熱器、廢熱鍋爐進(jìn)入合成塔，在催化劑的作用下合成為甲醇，同時(shí)起到氣體凈化的作用。醇后氣中CO＜0.5%、CO2＜0.2%。出塔氣體經(jīng)水冷卻到40℃左右，將氣體中的甲醇冷凝，使氣體中的甲醇含量小于0.5%，經(jīng)醇分離器分離出甲醇后，一部分氣體經(jīng)甲醇循環(huán)機(jī)返回甲醇合成塔，大部分氣體進(jìn)入精煉工段。

    7.精煉工段
    醇后工藝氣中還含有少量的CO和CO2。但即使微量的CO和CO2也能使氨催化劑中毒，因此在去氨合成工序前，必須進(jìn)一步將CO和CO2脫除。我們公司是采用醋酸銅氨液洗滌法，銅洗后的工藝氣體中的含量將至25ppm以下。醇后氣體由銅洗塔底部進(jìn)入，與塔頂噴淋的醋酸銅氨液逆流接觸，將工藝氣中的CO和CO2脫除到25ppm以下，經(jīng)分離器將吸收液分離后送往壓縮機(jī)六段進(jìn)口。銅氨液從銅洗塔經(jīng)減壓還原、加熱、再生后，補(bǔ)充總銅、水冷卻、過(guò)濾、氨冷后經(jīng)銅氨液循環(huán)泵加壓循環(huán)使用。

    8.壓縮工段
    壓縮工段的壓縮機(jī)為六段壓縮。由于合成氨生產(chǎn)過(guò)程中，變換、脫碳、粗醇與氨合成分別在0.87MPa、3.7MPa、15MPa、27MPa條件下進(jìn)行，壓縮工段的任務(wù)就是提高工藝氣體壓力，為各個(gè)生產(chǎn)工段提供其所需的壓力條件。

    9.氨合成工段
    氨合成工段的主要任務(wù)是將銅洗后制得的合格N2、H2、混合氣，在催化劑的存在下合成為氨。壓縮機(jī)六段來(lái)的壓力為27 MPa的新鮮補(bǔ)充氣，與循環(huán)氣混合后進(jìn)入氨冷器、氨分離器、冷交換器，經(jīng)循環(huán)機(jī)升壓并經(jīng)過(guò)油分離器除油后進(jìn)入氨合成塔的內(nèi)件與外筒的環(huán)隙，冷卻塔壁，出來(lái)后經(jīng)預(yù)熱器升溫后進(jìn)入氨合成塔內(nèi)件，完成反應(yīng)后離開(kāi)反應(yīng)器，分別進(jìn)入廢熱鍋爐、預(yù)熱器、軟水加熱器回收熱量，最后經(jīng)水冷器、冷交換器、氨冷器降溫冷卻，將合成的氨液化分離出系統(tǒng)，未反應(yīng)的氮?dú)錃庋h(huán)使用。

    10.冷凍工段
    由于氨合成工段需要通過(guò)液氨氣化來(lái)產(chǎn)生低溫生產(chǎn)條件，因此冷凍工段的任務(wù)就是把氣態(tài)的氨重新液化。由氨蒸發(fā)器蒸發(fā)的氣氨經(jīng)氣氨總管進(jìn)入冰機(jī)前分離器，分離出液氨后進(jìn)入氨壓縮機(jī)加壓，加壓后的氣氨經(jīng)油分離器后進(jìn)入水冷器，在此氣氨冷凝為液氨并回到冰機(jī)液氨貯槽，由支出閥送給氨蒸發(fā)器循環(huán)使用或氨庫(kù)。

（王瑗 整理）