合成氨工艺流程简述

合成氨工艺流程简述

This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020

合成氨工艺流程简述

1、粘结剂制备

先将水加入到粘结剂提取罐内，然后向罐内微通蒸汽,加热温度应≤40℃，开动搅拌机在不断搅拌的情况下投入液体烧碱（30%Na0H），待碱液温度达一定时继续搅拌，投入筛好的褐煤（含腐植酸约35%）,含量低的褐煤应适当多投，可根据腐植酸含量高低而调整加入量，边投料边通蒸汽，同时不停搅拌，此时由于化学反应而放出热量产生少量气体、液位有所升高，为防止冒槽现象应酌情减少蒸汽加入量，维护反应温度，时间约2小时反应基本完全，可取少量提取液检查，其颜色为黑褐色，有粘结性，用母指和食指捏后拉开有连丝，冷却后粘结性增大，流动性变差，视为提出制液结束。此时停蒸汽，不停搅拌待用。

2、原料煤的粉碎和粘结剂的加入

原料煤先送入一级粉碎机，粉至3毫米以下，后经皮带机送入鼠笼粉碎机粉至1毫米以下，经皮带机送入双轴搅拌机内，此时由操作工视其送入的煤量酌情控制加液阀加入已提取好的粘结剂，在双轴搅拌机内不断的搅拌推进混匀后落入斜皮带机，送至分仓平皮带机，分仓堆沤备用（粘结剂的加入量是根据经验判断掌握调节，一般加液后的煤屑用手抓一把捏得拢，两指能捏散较为合适）。

3、煤棒制备

沤化合格的原料煤送煤棒机挤压成型后经皮带机输送到煤棒烘干炉中，利用吹风气回收锅炉的尾气(温度～160℃)将煤棒烘干,再经皮带机输送到造气车间供造气炉制取半水煤气用。

4、半水煤气制取

以空气和蒸汽为气化剂，在常压、高温下与煤棒中的炭作用，通过固定床（造气炉）蓄热间歇制气法得到半水煤气，根据氨合成必需的氢、氮气体比例调整空气和蒸汽加入量，保证合成氨系统的循环氢含量，造气过程由微机控制，分为五个阶段：

①吹风

②上吹制气

③下吹制气

④二次上吹

⑤空气吹净

②、③、④、⑤阶段制取的半水煤气经旋风除尘器、蒸汽过热器、显热回收器回收热量，进入洗气塔降温除尘后送入气柜。

以上五个阶段形成一个工作循环，周而复始。每个工作循环根据原料煤的特性，确定各阶段的工作时间，烘干煤棒的一个工作循环时间120-140秒，为保证半水煤气生产的连续性，采用若干台半水煤气发生炉交替工作。

表4-1 半水煤气成分 %

5、半水煤气除焦、脱硫

半水煤气中含有煤焦油和硫（一般以无机硫H

S、有机硫SOC、硫醇形式存在），从气柜

2

出来的半水煤气经静电除焦器、水洗塔洗涤、栲胶--888碱液脱硫后用罗茨鼓风机将半水煤气送到氢氮气压缩机Ⅰ段进口。

6、一氧化碳变换

半水煤气中含有24 %左右的CO,进入氢氮气压缩机Ⅰ段进口，将半水煤气压缩到压力从压缩机Ⅱ段排出,进入热水饱和塔,同时加入蒸汽后，半水煤气中的CO经中温变换炉串连低温变换炉的“中串低”系统，在催化剂作用下将半水煤气中的CO转化为合成氨需要的氢和二氧化碳（CO含量≥%的变换气），变换气经变换气脱硫系统进一步脱硫后进入氢氮气压缩机Ⅲ段进口。

7、二氧化碳脱除

经压缩后的变换气从Ⅲ段出口排出，压力 Mpa，进入变压吸附系统，脱除二氧化碳，变压吸附循环是吸附和再生的循环，吸附过程是吸附剂在加压时吸附混合气中的某些组份，未被吸附组份通过吸附器层流出，当吸附剂被强吸附组分饱和以后，吸附塔需要进入再生过程，也就是解吸或脱附过程。在分离过程中，气体组份在升压时吸附，降压时解吸，不同组份由于其吸附和解吸特性不同，在压力周期性的变化过程中实现分离，这一过程称之为变压吸附分离过程（简称PSA），项目选用二氧化碳专用吸附剂脱除变换气中的二氧化碳，二氧化碳经真空泵吸出送往联碱二氧化碳管道系统。

8、净化气精炼

脱除二氧化碳后的气体——净化气，经氧化铁脱硫剂进行粗脱硫后与从甲烷化炉出来的甲烷化气体、中温变换炉一段出口气体间接换热，再经电加热器升温到320℃左右，经活性炭精脱硫后进入甲烷化炉，在甲烷化催化剂作用下将净化气中的微量二氧化碳、一氧化碳

转化为甲烷气，甲烷化气与净化气进行间接换热，降低温度后进入氢氮气压缩机Ⅳ段进口。

9、氨的合成

甲烷化气经压缩机Ⅳ段压缩—间接冷却—Ⅴ段压缩—间接冷却—Ⅵ段压缩—间接冷却，在压力下进入冷交换器，与氨合成塔出来的气体进行间接换热后进入循环压缩机。氨合成塔出来的气体通过热交换器、废热回收器（后置式锅炉）回收热量（生产蒸汽供变换工段）后经淋洒式水冷却器、冷交换器冷却，在氨分离器中气体中的液氨被分离出来，分离液氨后的气体经氨冷凝器、冷交换器与从压缩机Ⅵ段出口送来的新鲜净化气混合后进入循环压缩机，经油分离器去除油污后进入氨合成塔，在合成催化剂的作用下进行氨的合成，从而完成循环过程。

合成过程中不参加化学反应的惰性气体（甲烷、氩），在达到一定浓度后影响合成反应速率和氨净值，必须定时排出系统；还有从氨储槽中产生的一部分溶解在液氨中的氢、氮气体，也须及时排出；这些气体通称为弛放气。一般组成（体积分数）为：氢60～70%、氮20～25%、甲烷7～12%、氩3～8%，合成弛放气采用普里森中空纤维膜渗透技术，在氢回收系统回收其中的氢，进入氢氮气压缩机Ⅳ段进口；储槽气经等压回收塔回收氨后与氢回收后的非渗透气一起送至吹风气回收系统作为燃烧炉的燃料。