「年产三万吨合成氨厂变换工段工艺设计」

年产三万吨合成氨厂变换工段工艺设计

一、工艺流程概述

1.原料准备：将天然气（主要是甲烷）与空气作为主要原料，通过气体净化系统去除其中的杂质、硫化物和水分。

2.原料配送：将净化后的天然气和空气分别输送至气体净化系统进行进一步的处理和分析。

3.变换反应槽：将净化后的天然气和空气通过压缩机压缩至一定压力后，经过暖气交换器加热至高温（约500-600℃），再进入变换反应槽。

4.变换催化剂：在变换反应槽中，使用催化剂（通常是高温高压下的铁-钴催化剂）促进N2和H2的反应。反应生成的合成氨会随气流从反应槽中流出。

5.除气系统：将反应槽中的气体通过除尘器，冷却器和吸附剂等设备进行处理，去除其中的固体颗粒、水分和其他杂质。

6.合成氨回收：经过除气系统处理后的气体中仍含有未反应的氮气和氢气，通过压缩机再次压缩进入蒸馏塔。在蒸馏塔中，根据不同的沸点，将氨气和氮气分离开来，再通过冷凝器冷凝为液态氨。

7.废水处理：在工艺过程中产生的废水会经过处理系统去除其中的有机物和杂质，以保证排放的废水符合环保要求。

二、设备布置和操作要点

1.变换反应槽的设计要考虑到温度、压力和气体流动速度的控制。同时，需要定期更换催化剂，以维持优良的反应性能。

2.除气系统中的设备要进行定期维护和清洁，确保其正常工作和去除气体中的杂质、固体颗粒和水分。

3.合成氨回收装置要根据产品质量要求设置合适的操作参数，例如蒸馏塔的温度和压力。此外，冷凝器的冷却水流需要保持稳定，以确保气体顺利冷凝为液态氨。

4.废水处理系统应配置适当的物理和化学处理单元，如过滤器、沉淀池和生物处理等，以达到废水排放标准。

5.需要建立相应的安全措施，如设立监测系统，确保气体和液体在整个工艺中的安全运输和使用。

三、工艺控制和性能优化

1.在变换反应槽中，可以通过调节供气比例、压力和温度等参数来控制合成氨的产率和选择性。同时，也可以根据反馈控制系统监测和调整催化剂的性能。

2.除气系统中的设备可以通过监测气体的组成和温度、压力等参数，来调整操作参数，以达到满足产品质量要求的除气效果。

3.合成氨回收装置可以通过蒸馏塔的操作参数、冷凝器的冷却水流量等参数调整，以优化合成氨的回收率和纯度。

4.废水处理系统应根据废水的性质和排放标准，优化处理单元和操作参数，以实现高效、经济和环保的废水处理。

综上所述，年产三万吨合成氨厂变换工段的工艺设计包括原料准备、原料配送、变换反应槽、变换催化剂、除气系统、合成氨回收和废水处理等环节。在设备布置和操作要点上，需要考虑温度、压力和气体流动速度

的控制，以及定期维护和清洁设备。工艺控制和性能优化方面，可以通过调节参数和监测系统来实现产率、选择性和产品质量的优化。