合成氨工艺总流程与压缩机

合成氨工艺总流程

本装置以中原油田天然气为原料，采用传统流程的一二段烃类水蒸气转化，高低变，脱碳及甲烷化法。

1、原料气压缩和脱硫

来自界区，压力2.25巴（绝）、温度30C，含总硫50p.p.m的天然气，经分离器（01-F001）分离掉所带油水后，进入原料气压缩机（01-

K001）, 经四段压缩至52.5巴（绝）温度114C。出原料气压缩机的气体与来自合成压缩机（07-K001）的少量合成气相汇合，控制含2-5%H2,作为予

脱硫钴-钼加氢转化用。

一二段烃类水蒸汽转化是在镍催化剂上进行，硫及其化合物对镍催化剂毒害极大，要求进入转化的原料气中含硫量在O.lp.p.m以下，因此

转化前必须脱硫。

经压缩和返氢后的原料气，入对流段盘管（03-B002E04）加热至370C,于钻-钼加氢反应器（01-R001）中反应，将有机硫转化为无机硫。然后在氧化锌脱硫槽（01-R002A/B）里硫被脱除，控制含硫小于O.lp.p.m。

2、转化

经脱硫的原料气与来自工艺冷凝液汽提塔（05-C003）的水蒸汽和来自冰机的蒸汽透平（09-MT01 ）或发电机蒸汽透平（85-MT01）的背压蒸汽，按比例调节进行混合，控制水碳比为 2.75左右、温度在372C o 此原料-水蒸汽混合气相继进入一段转化炉对流段盘管（O3-BOO2EO1A）和（03-B002E01B ）换热，在两盘管间还设置喷雾温度调节器

（03-B002E08）用它来调节出盘管（03-B002E01B）的混合气加热至

580C。此混合气从转化炉管顶部进入，在镍催化剂作用下进行转化反应。出一段炉的转化气压力43.5巴、温度804 C，含16.3%CH4。

含CH4I6.3%的一段转化气自二段炉(03-R001)底部进入，经中心管至炉顶，与来自空压机( 02-K001 )，压缩至45 巴，途径加热盘管

(03-B002E03)加热至500C的工艺空气相混合，于炉中上部空间进行燃烧反应，反应后气体温升至1250C左右。此高温气体相继流经炉中催化剂床层，继续进行转化反应。

出二段炉的转化气(工艺气)，温度983C左右，残余甲烷含量0.9% 以下。为回收此高温工艺气的热量，入工艺气冷却器( 03E001)使之产生328C、125巴的高压蒸汽。出(03-E001)温度588C的工艺气继续入高压蒸汽过热器( 03-E002) ,喷雾温度调节器( 03-E005) ,控制其出转化工序的工艺气温度为370 C左右。

经预热后的锅炉给水注入汽包( 03-D001) ,汽包与工艺气冷却器 ( 03-E001) 、废热锅炉( 04-E001 )和辅助锅炉相连通，设计为自然循环。

自汽包输出的高压蒸汽，依次流经高压蒸汽过热器( 03-E002) (03-

B003E01)和(03-B002E02),将蒸汽过热至535C,再分别送入冰机和发电机的蒸汽透平作动力。

3、变换

CO 变换采取高低变流程。

370 C的转化工艺气，自高温变换炉顶部进入，于铁-铬系催化剂条件

下进行反应，温升到444C, CO含量降至3.87%。高变气由炉底出来，入废热锅炉(04-E001),回收热量产生高压蒸汽，高变气被冷却至375C, 继入锅炉给水预热器（04-E002）,降温至204C，而后入低温变换炉。

低变是在铜-锌-铝系催化剂条件下进行反应，反应后气体温升至

236C, CO含量为0.36%。低变气在锅炉给水预热器（04-E003）中换热，冷却至176C，此温度下已有水蒸汽冷凝。

为便于低变催化剂的升温还原，还专设置一套氮循环系统。

4、脱碳

CO2 脱除，采用节能型的苯菲尔脱碳流程。

为回收低变气中的热能，含CO217%左右的低变气依次流经气体冷却器（05-E001）,再沸器（05-E002）及脱盐水预热器（05-E009）而得以产生低压蒸汽，发生汽提蒸汽和加热了脱盐水。低变气冷却至95C左右，自吸收塔（05-C001 ）下部进入，与塔顶喷淋下来的吸收液（贫液）逆流接触。经下塔吸收后的气体中CO2 含量降至0.4%，再经上塔吸收，从塔顶逸出的脱碳气，温度70C,CO2含量却为0.1%。而后经分离器（05-F002）回收随气体带出的溶液。

吸收塔底流出的富液，经水力透平（05-MT01 ）送至解吸塔（05-C002）顶部，溶液减压闪蒸出部分水蒸气和二氧化碳，然后向下流经解吸塔填料，此时溶液与再沸器（05-E002）及闪蒸槽（05-D002）返回的蒸汽逆流接触，实现汽提，达到再生目的。

解吸塔顶部压力控制为1.52巴（绝）时，塔底溶液温度为118C左

解吸塔底流出的溶液，入闪蒸槽（05-D002）,经五级闪蒸压力降至0.89巴（绝），此时溶液温度为100C左右。闪蒸释放出的蒸汽由蒸汽喷射

器(05-A001,05-A002,05-A003,05-A004)和蒸汽压缩机(05-K001 )注回解吸塔。为节省蒸汽压缩机功耗，在最后一级闪蒸溶液用锅炉给水做适当加热。

再生好的溶液，经贫液泵(05-P001A/B)送出，分两路送入吸收塔：一路为大致25%的溶液量，经热水加热器(05E010A/B)，将溶液冷却至70C入上塔；另一路则将其与75%的溶液量，不经冷却器直接送入下塔。

且溶液泵(05-P001A/B)与水力透平(05-MT01 )是在同一轴上，由此水力透平所回收的能量可以补偿溶液泵轴功率的40%。

脱碳系统中，自分离器(05-F001 )分离出来的工艺冷凝液，经冷凝液预热器(05-E008),被冷却至98C。由冷凝液泵(05-P006A/B)送经冷凝液预热器(05-E011A/B)被加热后入汽提塔(05-C003),与来自冰机蒸汽透平( 09-MT01 )或发电机蒸汽透平 (85-MT01 )的背压蒸汽与塔中逆流接触，进行汽提。使用水蒸汽量每小时15吨。塔顶逸出的汽提蒸汽(其中包括转化、变换的付产物甲醇、乙醇、氨等)送往转化工序。

从解吸塔顶(1.52巴、94C)排出的CO2气，入脱盐水预热器

(05-E004A/B)、水冷却器(05-E007A/B)换热，冷却至40C。此CO2 气冷凝液于(05-F003)和(05-F005)分离器中将冷凝液分离下来，用泵(05-

P002A/B)将少量冷凝液分别送入解吸塔顶的洗涤塔板、闪蒸槽的洗涤料盘作洗涤水和溶液泵、水力透平的清洗液。而其余冷凝液经

(05-E008)预热至120C，送回(05-E001 )作为锅炉给水用。分离器分离出的CO2气，送尿素装置CO2气压缩机的吸入端。

5、甲烷化