合成氨装置介绍

工艺流程之四——脱碳
压力容器与管道安全评价 • 苯菲尔溶液脱碳、 变压吸附法 • 其吸收和再生过程可用下列方程式表示：
工艺流程——脱碳 压力容器与管道安全评价
低变气 • • • 1、低变气再沸器；2、液滴分离罐；3、锅炉给水预热器；4、再生塔； 5、CO2水冷器；6、液滴分离罐；7、半贫液泵；8、过滤器； 9、蒸汽再沸器；10、冷凝液泵；11、吸收塔；12、贫液泵
甲酸
草酸 乙二醇
醋酸酐
甲醇是一种重要的有机化工原料,应用广泛
甲醇作燃料
压力容器与管道安全评价
甲醇有良好的燃烧 性能 辛烷值高(110～ 120)，抗爆性能好， 是一种无烟燃料。
甲醇和汽油混合物中 加入助溶剂MTBE （甲基叔丁基醚）等， 制成燃料甲醇。 可用于直接生产汽油、 汽油添加剂，合成以 甲醇为主的醇类混合 物燃料。
Fra Baidu bibliotek煤和焦碳
原理
C + H 2O

CO +H2
难于大规模生产，只有小规模的生产甲醇的装置
（2）气体原料生产合成气
原料：天然气、焦炉气、炼厂气和乙炔尾气等
压力容器与管道安全评价
CH4 + H2O CO + 3H2
蒸气转化法
CnHm + nH2O nCO + （n+m/2）H2
生产方法
部分氧化法
CH4 + 1/2O2
2CH3Cl + Ca（OH）2 CH3Cl + CH3OH CH3OCH3 + H2O

CH3Cl + H2O
压力容器与管道安全评价 NaOH CH3OH +HCl
速度仍很慢
CaCl2 +2CH3OH
CH3OCH3 + HCl 二甲醚

2CH3OH
甲醇产率67%,原料转化率达 98% 常压反应，工艺简单
蒸汽 或氧、空气 精甲醇成品 精馏 粗甲醇 5MPa、10 MPa、 32 MPa 合成 压缩
工艺流程之三：变换 • 变换的反应式是： 压力容器与管道安全评价
• 包括高温变换和低温变换。
为什么？
工艺流程——变换
• • • • • • • 1、第二废热锅炉； 2、第三废热锅炉； 3、高温变换炉； 4、低温变换炉； 5、甲烷化气换热器； 6、变换气分离罐； 7、急冷水泵
压力容器与管道安全评价
第一节
压力容器与管道安全评价CO+H 生产方法
2
合成气生产甲醇
氯甲烷水解法
甲烷部分氧化法
一、甲烷部分氧化法
压力容器与管道安全评价
2CH4 + O2

2CH3OH
流程简单，原料便宜，节省投资 过程不易控制，易深度氧化生产甲醛 原料和产品损失,总收率不高（30%） 未工业化
二、氯甲烷水解法
与碱溶液共沸 与硝石灰作用
合 成 气 制 甲 醇
中压法
压力为10～27MPa，温度508～ 548K，铜基催化剂 特点:处理量大、设备庞大、占地 面积大。
第二节 合成气生产甲醇
一、生产过程 压力容器与管道安全评价
合成 造气
精制
甲醇生产过程
1.造气
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液体 气体
固体
造气原料
（1）固体原料制取合成气
压力容器与管道安全评价 原料

CO + 2H2
天然气为原料合成甲醇的能力占总生产能力的80％以上
（3）液体原料制取合成气
原料：轻质石脑油、重油、渣油等 压力容器与管道安全评价 水蒸气转化法 生产方法 部分氧化法
CnHm + n/2O2

CnHm + nH2O
nCO + （n+m/2）H2
n CO +m/2 H2
2.合 成 • 目的：通过合成反应将合成气通过反应合成 甲醇。 压力容器与管道安全评价
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氨合成塔
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氨合成塔是在高温、 高压下，使氢氮气体在催 化剂上发生反应，以生成 氨的一种结构比较复杂的 设备，是合成氨厂的心脏。
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No2. 甲醇装置
甲醇的用途
压力容器与管道安全评价 对苯二甲酸
醋酸
二甲酯
甲醛
乙烯、丙烯等 低级烯烃
甲醇原料
3.精制 • 合成气生成的粗甲醇，一般采用蒸馏和化学 压力容器与管道安全评价 处理相结合的方法进行精制，常采用两塔或 三塔精馏流程。
ICI低压合成甲醇的工艺流程
900℃
200~250℃
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240~270℃ 催化剂 甲醇浓度 3.5%~4%
工艺流程
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气态烃或 液态烃、煤 原料气 制备 CO、CO2 H2 净化 H2、CO比例合适 含硫量小于0.6ppm
工艺流程之五：甲烷化
• • • • • • 1、合成气压缩机段间冷却器； 2、高变气换热器； 3、锅炉给水预热器； 4、水冷却器； 5、甲烷化炉； 6、液滴分离罐
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工艺流程之六：氨的合成
在高压(10～100MPa)，高温(300～500℃)及铁 压力容器与管道安全评价 催化剂作用下使氢气和氮气合成为氨。 合成氨的合成反应式为： 3H2+N2＝2NH3+Q 工艺流程之七：氨的冷冻 经合成塔合成后，其产品混合气中含有部分未 起反应的氮气和氢气。 氨的冷凝温度比氮和氢的冷凝温度高的多，所 以可以用冷凝方法进行分离。
No1. 合
成
氨
装
置
氨分子式NH3，相对分子质量为17.03。
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无色气体，有强烈的刺激臭味。
熔点-77．7℃，沸点-33．5℃。 易溶于水，溶于醇和乙醚。 氨的主要用途：一是生产氮肥，二是生产化工原料。
压力容器与管道安全评价
压力容器与管道安全评价
30万吨/年合成氨装置
主反应 压力容器与管道安全评价
图4-1 制氨工艺流程框图
工艺流程之一：脱硫 压力容器与管道安全评价
• 1.预脱硫：将有机硫转化为硫化氢，再用汽提法
将其除去 • 2.终脱硫：氧化锌脱硫
工艺流程之二：转化 1.一段转化： 压力容器与管道安全评价
2.二段转化：
可燃气体的燃烧（放热）： 残余甲烷的转化：
二段转化作用：甲烷的进一步转化；制得必须的氮气
三、合成气制甲醇
低压法
低压（5MPa）、温度为548K， 铜基催化剂 压力容器与管道安全评价 高压法 特点:选择性高，精制甲醇质量好。 高温（613～693K）、高压 反应器生产能力小。
（30～50MPa） 锌基催化剂 生产能力大，单程转化率高 缺点：压力和温度高、设备
投资和操作费用大、操作复 杂、温度压力不易控制、副 产物多，原料损失大。
1.原料来源： 2.系统组成： （1）制氢： （2）制氮： （3）反应设备：氨合成塔 （4）储存设备：钢瓶、液氨罐 脱硫、转化、变换、脱碳、甲烷化 3H2十N2 催化剂 2NH3十Q
以天然气为原料的制氨工艺流程图
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脱
天 然 气 硫 造 气 变 换 脱 CO2 脱 CO 压 缩 氨 合 成 氨 分 离 释 放 气