合成氨装置简介和重点部位及设备

安全管理编号：LX-FS-A23133 合成氨装置简介和重点部位及设备

In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior or

activity reaches the specified standard

编写：_________________________

审批：_________________________

时间：________年_____月_____日

A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑

合成氨装置简介和重点部位及设备

使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。

一、装置简介

(一)装置发展及其类型

世界上第一座合成氨生产装置始于1913年。我国首套合成氨生产装置建于20世纪30年代。到70年代初，我国运行的合成氨生产装置绝大多数仍为以煤(焦)为原料，采用固定床制气技术的中、小型装置。世界上，60年代起，大型合成氨生产装置由于具有工艺流程短、热利用率高、自动化水平高、单系列、运行时间长等优点，得到快速发展。我国从1973年开始，从美国、日本、法国引进了13套日产合成氨1000t的大型合成氨生产装置。这些装置

均采用烃类蒸汽转化制气工艺技术，其中以天然气为原料的有10套(其中两套后来改用轻油)；以轻油为原料的有3套。1978年以后，又引进了以渣油、煤为原料，采用部分氧化制气工艺技术的大型合成氨生产装置。

合成氨装置生产工艺技术因原料制气、气体净化、氨合成工艺不同而有多种工艺技术。原料气化有：煤(焦)固定床气化工艺；煤(焦)气流床气化工艺；渣油、水煤浆部分氧化制气工艺；烃类(轻油、天然气)蒸汽转化制气工艺。气体净化工艺种类繁多。硫化物脱除分为固定床吸附(如氧化锌吸附)和溶液吸收(如：乙醇胺法、甲醇法、NHD法)。一氧化碳变换工艺可分耐硫变换工艺和非耐硫变换工艺。二氧化碳脱除可分为化学吸收法(如：G•V法，苯菲尔法)和物理吸收法(如：低温甲醇法、NHD法)。气体

精制工艺可分为“热法精制”(甲烷化工艺)和“冷法精制”(低温液氮洗或深冷净化工艺)。氨合成工艺按压力等级，可分为高压法、中压法、低压法；按合成塔的气体流向，可分为轴向塔和径向塔；按床层换热方式，可

分为内部换热式、中间换热式和中间冷激式。

世界上，由于合成氨原料成本价格不断上升，合成氨工艺技术目前向低能耗发展。出现了多种低能耗合成氨工艺技术。其中，以天然气为原料的蒸汽转化低能耗制合成氨装置，其能耗已降到28CJ／t.NH₃的水平。

(二)装置的单元组成与工艺流程

1，组成单元

合成氨装置因工艺技术不同，组成的单元也不同。现介绍以烃类蒸汽转化制气工艺技术生产合成氨

装置的情况。装置由硫化物脱除(简称脱硫)、烃类蒸汽转化制气(简称转化)、一氧化碳变换(简称变换)、二氧化碳脱除(简称脱碳)、气体精制(简称甲烷化)、氢、氮气压缩（简称压缩)、氨的合成(简称合成)七个单元组成。各单元介绍如下：

(1)脱硫

烃类原料(天然气、炼厂气、轻油等)与氢气混合进行加氢反应，将原料中的不饱和烃、有机硫化物转化为饱和烃、硫化氢。再由氧化锌脱硫剂吸附，除去原料中的硫化物。如原料中硫含量过高，则在脱硫单元中增加予脱硫装置。

(2)转化

原料中的碳氢化合物先与蒸汽，后加空气发生转化反应，得到含H₂、CO、C0₂、CH₄、N₂等的气体。并回收热量，产生高压蒸汽。

一段转化反应需要的热量由燃料气(油)燃烧提供。

(3)变换

转化气中CO与水蒸气反应生成H₂和C0₂。

(4)脱碳

采用碳酸钾溶液循环吸收、再生的方法，除去工艺气中C0₂，并将再生出来的高浓度C0₂送到尿素装置作为原料。

(5)甲烷化

将工艺气中微量的CO、C0₂与H₂反应生成甲烷，从而得到合成氨生产所需要的纯净的N₂、H₂气。

(6)压缩

通过合成气压缩机将工艺气压力提高，补充入氨合成循环回路。并提供氨合成回路气体循环需要的动

力。

(7)合成

氢、氮气在高温、高压下反应生成NH₃。反应后的气体经冷却、冷凝分离出液氨，未反应的氢、氮气与补充的新鲜气循环回合成塔。基本循环流程：合成一热回收一冷却一冷凝一氨分离一换热一循环升压一合成。

合成循环回路中需要的冷量由氨冷冻系统提供。

2．工艺流程

工艺流程说明：工艺原则流程见图7-1。

工艺流程从原料到氨的合成，共分七个工序。

(1)脱硫

含少量硫化物的原料(天然气、轻油等)经原料压缩机(泵)升压到4MPa(表)，与少量从合成气压缩机来的合成气混合，经加热，进入加氢反应器，将有机

硫化物转化为H₂S。然后进入氧化锌脱硫槽吸附

H2S，使原料气中的硫含量降到<0．2mg／m³以下。脱硫后的气体送去转化。

(2)转化

脱硫后的气体与水蒸气混合进入一段转化炉炉管内，在镍催化剂作用下，进行烃类蒸汽转化反应，出口温度达800℃左右，出口气体中CH₄含量达8％左右。工艺气再进入二段转化炉，与适量空气混合燃烧，在镍催化剂作用下，继续进行甲烷转化反应，使出口气体中甲烷含量降为0．3％。高温转化气再进入废热锅炉，回收热量，产生高压蒸汽。

一段转化炉炉膛内设有顶(或侧)壁烧嘴，由燃料气(油)燃烧，提供转化反应需要的热量。(3)变换从转化来的气体温度约360℃，先进入高温变换炉，反应后出口气体中CO达3％左右。气体经换热