合成氨各工序工艺详细流程

一、合成氨装置工艺流程说明

合成氨装置由一氧化碳变换、酸性气体脱除、硫回收、气体精制、合成气压缩、氨合成、冷冻工序共7个工序组成。

1．一氧化碳变换工序工艺流程说明

来自煤气化装置的粗煤气（242.25℃ 6.25MPag）进入变换原料气分离器（S04101），分离夹带的水分，再进入煤气过滤器（S04102），除去煤气中的其他杂质。净化后的煤气经煤气换热器（E04101）加热到280℃左右，后进第一变换炉（R04101）进行变换反应，出第一变换炉的高温变换气进煤气换热器（R04101）换热，在煤气换热器（E04101）中加热煤气化装置来的粗煤气，换热后的变换器进入中压废热锅炉（E04103）中，在此，副产 2.6MPa（G）的中压饱和蒸汽，然后在265℃左右进入第二变换炉（R04102）。第二变换炉（R04103）出来的变换气经过中压废锅II（E04102）调温至260℃左右后进第三变换炉（R04103）继续进行反应。出第三变换炉（R04103）的变换气进低压废热锅炉（E04105）副产0.6MPa（G）的低压饱和蒸汽，此时变换气温度降至202℃左右，进入1#变换气分离器（S04104）分离出冷凝液后，变换气继续进入锅炉给水预热器（E04113）降温，在2#变换气分离器（S04104）分离冷凝液后进入除盐水预热器II（E04107）,在5#变换分离器（S04110）中分离出冷凝液后继续进入除盐水预热器（E04114）中，此时温度降至70℃，经3#变换气分离器（S04105）后分离冷凝液，而后再进入变换气水冷器（E04108），冷却至40℃后进入酸性气体脱除工序。

从1#、2#和5#分离器（S04103、S04104、S04110）出来的高温冷凝液经冷凝液闪蒸槽（S04109）汇合并闪蒸后，液相经冷凝液泵II（P04103A/B）加压后，直接送往煤气化装置。

一氧化碳变换工序的低温工艺冷凝液、低温甲醇洗来的洗氨水以及塔顶回流液进入冷凝液汽提塔上部（冷凝液汽提塔操作压力0.4MPaa），在冷凝液汽提塔中用来自管网的低压蒸汽汽提，从冷凝液汽提塔底部出来的汽提后工艺冷凝液NH3含量小于10ppm，从冷凝液汽提塔顶部出来的气体尾气在汽提气水冷器（E04109）中用循环水冷却到40℃后进尾气分离器（S04107），尾气分离器

（S04107）分离出来的冷凝液一部分送到冷凝液汽提塔顶部作为回流液，约有

33-55%的冷凝液送氨法脱硫装置，出汽尾气分离器（S04107）的汽提尾气送火炬焚烧处理。

变换催化剂的升温硫化设置单独的升温硫化系统，升温还原介质经过氮气鼓风机（B04101）加压后，经开工加热炉（F04101）加热至200-400℃后进入各段变换炉对催化剂分别进行升温硫化，出各段变换炉的升温硫化介质经过氮气冷却器（E04110）后进氮气分离器（S04108），分离出液态水分后进入氮气鼓风机形成循环，同事补充少量氮气、氢气及二硫化碳。另外，设有CS

2

贮槽

（T04101）盛装CS

2

，做升温硫化用。

2．酸性气体脱除工序工艺流程说明

(1) H

2S和CO

2

的吸收

从变换工序来的变换气(流量253186Nm3／h，温度40℃)，在5.87MPaA的

压力下被送到甲醇洗装置，先在变换气洗氨塔C04207内洗涤到NH

3

＜2ppm。洗氨后的变换气中含有饱和水，为防止变换气中的水分在冷却后冻结，需要向其内喷射注入少量的贫甲醇溶液。注射了贫甲醇的变换气在原料气冷却器E04201中与液氮洗来的冷合成气、二氧化碳和尾气换热，冷凝后的甲醇与水的混合物从原料气分离罐S04201中分离出后进入洗涤塔C04201，用甲醇洗涤以脱除酸

性气体，当净化气中CO

2

≤20ppm，总硫＜0.1ppm后送往液氮洗装置。

洗涤塔分为上下塔，共四段，上塔为三段，下塔一段。从P04204泵出来的贫甲醇溶液，经水冷器E04218，1#甲醇冷却器E04209，2#甲醇冷却器E04222，以及3#甲醇冷却器E04208中换热降温至约-61.77℃，进入C04201塔顶部作为洗涤液(流量283832kg/h )。上塔顶段为精洗段，以确保净化气指标，

中间两段为CO

2

初洗段和主洗段，用经段间换热器E04205，E04206换热冷却后

的甲醇（入主洗段-43.92℃，入初洗段-43.30℃）在低温下吸收气体中的CO

2

，

吸收了CO

2后的富甲醇在上塔底部分成两部分，一部分送至下塔作为脱除H

2

S，

COS等组分的洗涤液(约占50％，温度-8.74℃)，另一部分经换热器E04217、E04207和E04204与合成气、富甲醇和氨蒸发换热后降温至-33℃左右进入闪蒸罐S04203，在1.75MpaA压力下进行闪蒸。吸收H

2

S后的甲醇溶液由下塔底部排出，经换热器E04219、E04207和E04203分别与二氧化碳气、富甲醇和氨蒸发

换热后进入闪蒸罐S04202，在1.75MpaA压力下进行闪蒸。

S04203和S04202的闪蒸气汇合后并与液氮洗来的循环氢混合后经循环气压缩机K04201增压送至洗氨塔后本工序的原料气中，以回收有用组分H

2

。

(2) H

2

S的浓缩

从S04203底部引出的含CO

2

不含硫的甲醇液，经节流减压进入C04202塔

顶部，闪蒸出大部分CO

2

气体，其液体作为C04202和C04203塔上部的回流液，

洗涤含硫甲醇解析出的H

2

S组分，回流液流量分配通过FV-04209调整，以确保

离开C04202塔顶部产品CO

2

气和C04203塔顶部尾气中硫含量达标；从S04202

底部引出的含硫甲醇液经节流减压分别进入CO

2

解析塔C04202中段(流量

51166kg/h，用FV-04208调整)和H

2

S浓缩塔C04203上塔(流量204662kg/h )，

在此部分将CO

2和H

2

S从甲醇中解析出来。

收集于C04202塔下部塔盘上的甲醇液，经液位控制LV-04225阀送到

C04203塔上塔底部。进入C04203上塔的三股溶液经减压气提解析出大部分CO

2

，

由于CO

2

解析吸热，使其温度降至整个系统最低。该低温甲醇液收集于C04203塔中部集液盘上，经P04201泵加压送至2#甲醇冷却器E04208和洗涤塔段间冷却器E04206回收冷量后温度升高，进入S04207闪蒸罐闪蒸。S04207闪蒸出的气体后进入C04202塔下部，甲醇液经P04202泵加压并在E04207中换热升温后也进入C04202塔下部。C04202塔底部的甲醇液经LV-04223阀节流膨胀进入

C04203下塔中部，进一步被减压气提。

为使甲醇液中的CO

2进一步得到解析，浓缩H

2

S，在C04203塔底部通入低

压氮(12500Nm3／h)，用N

2气破坏原系统内的气液平衡，降低CO

2

在气相中的分

压，使液相中的CO

2进一步向气相中释放。经C04203塔解析出的CO

2

随着气提

N

2

作为尾气由塔顶送出。

(3)甲醇热再生

从C04203塔底部出来的甲醇液中含有系统几乎全部的H

2S和少量CO

2

，经

泵P04203增压和JF04202过滤后，在1#甲醇冷却器E04209和热再生塔进料加热器E04210中加热后进入热再生塔C04204，经甲醇蒸汽加热气提再生后，硫化物和残余CO

2

随甲醇蒸汽由塔顶排出。甲醇蒸汽在水冷器E04212中冷却后入热再生塔回流罐S04206，部分冷凝下的甲醇分离出来，经泵P04206送至