合成氨实习报告

篇一：合成氨生产实习报告

第一章中海石油天野化工公司概况

天野化工股份有限公司隶属中海石油化学股份有限公司，厂区占地60公顷，总资产26.3亿元，固定员工1514人。位于呼和浩特市南郊9公里，东邻中油呼和浩特石化分公司，南邻物西水泥厂、金桥热电厂。

公司有年产30万吨合成氨、52万吨尿素和20万吨甲醇装置。年产6万吨聚醛项目已启动，并在2010年9月投产。原设计合成氨装置空分采用林德精馏工艺，气化采用shell渣油部分氧化法，原料气净化采用lvrgi两步法低温甲醇洗和液氮洗工艺，合成采用凯洛格卧式合成塔，全部工艺设计由日本东洋公司承担完成，1996年11月投产投产。2005年3月天野化工对合成氨装置实施了原料路线由渣油向天然气的改造，至今运行平稳，改造比较成功。

公司经机构改革后目前设有9个职能部门，11个生产车间和6个辅助单位，现有员工总数1500多人，一线生产人员915人，化工人员实行四班三倒工作制。

第二章合成氨的工艺流程 2.1合成氨概述

合成氨工业诞生于本世纪初，目前大型氨厂的产量占世界合成氨总产量的80%以上。氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。

目前工业氨合成普遍采用的直接合成法。反应过程中为提高氢气和氮气合成转化率，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨反应式：n2+3h2≈2nh3。

2.2原料气的制备

2.2.1制氢气

以天然气为原料与氧气、蒸汽通过共环式烧嘴雾化后在气化炉内约1350℃、6.0mpa高温、高压下进行部分氧化反应，制取以co+h2=95.5%为主要成分的原料气，并同时进行热量回收，副产10mpa、315℃饱和蒸汽和进行原料气降温和洗涤，以脱除原料气中所含碳黑和部分有害气体。甲烷部分氧化反应为：

ch4+2o2=co2+2h2o+q ；ch4+h2o=2co+3h2-q ；ch4+co2=2co+2h2-q 。

2.2.2制氮气

以空气为原料，先将空气液化，然后利用各组分沸点的不同将其分离，将空气液化，必须将空气温度降到临界温度-140.7℃以下才能实现。在标准状态下氧气的沸点-183℃，氮气的沸点-193℃，相差进13℃故采用精馏方法将氧、氮分离成纯组分。

2.3原料气的净化

2.3.1脱硫工段

得到的原料气通过低温甲醇洗将其中的硫化物脱除干净。甲醇在低温高压的情况下，有良好的物理吸收特性来吸收气体中的h2s与co2。各种气体在甲醇中的溶解度差异较大，h2s与co2的溶解度远大于其它几种气体的溶解度。在脱除h2s、co2的过程中，溶液吸收的各种组分是通过逐步减压闪蒸以及附加的热再生、氮气气提来除去的。其中有效气体 co、h2、ch4占较大比例，经重新压缩后返回原料气系统。2.3.2变换工段

利用co转化成c02的反应，除掉对氨合成催化剂有毒的co气体，使出变换工艺气中co含量降到3.2％，进一步为合成氨制取氢气。一氧化碳变换反应是一个放热反应：co＋h2o→co2+h2△h298=一45kj／mol

2.3.3脱碳工段

氮洗工段基本原理包括吸附原理、混合制冷原理及液氮洗涤原理：

分子筛对极性分子的吸附力远远大于非极性分子，因此，从400＃来的气体中，c02、ch30h 因其极性大于h2，就被分子筛选择性的吸附。而h2为非极性分子，因此分子筛对h2的吸附

就比较困难。

将一种气体在足够高的压力下与另一种气体混合也能制冷，这是因为在系统总压力不变的情况下，气体在混合物中分压是降低的，要确切做到这一点，互相混合气体的主要组分沸点至少平均相差33℃，最好相差57℃。

液氮洗涤近于多组份精馏，又不同于多组份的精馏，它是利用氢与co、ar、ch4的沸点相差较大，将co、ch4、ar从气相中溶解到液氮中，从而达到脱除co、ch4、ar等杂质的目的。

2.4氨的合成

2.4.1氨的性质

氨在标准状态下是无色气体，具有刺激性气味。会灼伤皮肤、眼睛，刺激呼吸器官粘膜。空气中氨质量分数在0.5％-1.0%时，就能使人在几分钟内窒息。相对分子质量 17.031，氨气极易溶于水，熔点 -77.7℃，沸点-33.5℃，相对密度(水=1)0.82(-79℃)，相对密度(空气=1)0.6。

2.4.2氨合成的原理

氨的合成是在高温高压和催化剂存在下进行的，其反应是放热和摩尔数减少的可逆反应：n2+3h2≒2nh3。提高平衡含量的途径为降低温度、提高压力保持h2/n2在2.8-3.1之间，经过在合成塔中的反应生成气氨，从而进入氨冷器进行降温冷凝。

2.4.3氨合成的工艺步骤

1.气体的压缩

2.气体的预热和合成

3.氨的分离

合成塔出口气体氨含量一般为10~20%因此将氨分离出来。

4．气体的循环

氢氮混合气经过氨合成塔以后，只有一小部分合成为氨。分离氨以后，剩余的氢氮气，除为降低惰性气体含量而少量放空以外，大部分与新鲜原料气汇合后，重新返回合成塔，在进行氨的合成，从而构成了循环法生产流程。

5.惰性气体的排除

氨合成循环系统惰性气体通过三个途径带出：

（1）一小部分从系统中漏损；

（2）一小部分溶解在液氨中被带走；

（3）大部分采用放空的方法，即间断或连续地从系统中排放。放空的位置应该在氨已大部分分离之后，而又在新鲜气加入之前。

6.反应前的回收利用

回收利用反应热的方法主要有以下几种：（1）预热反应前的前氢氮混合气。在塔内设置换热器，用反应的高温气体预热反应前氢氮混合气达到催化剂的活性温度。

（2）预热反应前的氢氮混合气和副产蒸气。既在塔内设置换热器预热反应前的氢氮混合气，又利用余热副产蒸气。

（3）预热反应前的氢氮混合气和预热高压锅炉给水。反应后的高温气体先通过塔内的换热器预热反应前氢氮混合气，后通过塔外换热器预热高压锅炉给水。

2.4.4冷冻系统

1. 氨合成塔只能将一部分氮氢气合成为氨，为了使它与未反应的气体分离，一般采用降温冷凝的方法。若想使分离的更加完全，合成回路气体温度降得更低必须有专门的冷冻系统。

2. 冷冻系统配有组合式氨冷器、冰机，氨经过氨冷器中的三段闪蒸罐进行分级制冷，从组合式氨冷器三段闪蒸罐中闪蒸出不同压力与温度的气氨进入冰机进行分段压缩，压缩后经冷凝生成液氨进入氨受槽供给冷冻系统循环使用。