化肥厂合成氨装置生产原理及工艺流 共78页

1.2中国石油化肥企业生产工艺类型简介
厂名
宁化厂1套 宁化厂2套 乌石化1套 乌石化2套
大庆 兰化（新） 吉化（老） 泽普（老） 泽普（新）
设计生产能力 万吨/年
合成氨 尿素
30
52
30
52
45
75
30
52
合成氨 工艺类型
尿素 工艺类型
原料及来源、年消耗量
渣油制氨德士古流 程
凯洛格流程
渣油制氨德士古流 程
CO2+4H2＝CH4+2H2O
6、氨合成：N2＋3H2＝2NH3
以上六步化学反应是主要反应过程，每一步均会对下 一工况产生影响。其原理及控制方法如下： 4.1 加氢脱硫反应
加氢转化反应是指原料烃中的有机硫及其它组分，在 300～400℃，在钴钼催化剂的作用下，与加入的氢气进行 转化反应。其主要的反应有有机硫转化为H2S，不饱和烯烃 加氢饱和，含氮有机化合物脱氮（生成NH3和烃类），以及 含氧有机物脱氧（生成H2O和烃类）等等。
CO2气提 NH3气提 CO2气提
渣油，兰炼供，26万吨 天然气，长庆油田，3.5亿M3 渣油，总厂炼油厂供，26万吨
30
（30） 45
52
布朗流程
（52） 72
凯洛格流程
NH3气提 CO2气提
天然气，吐哈油田，3.5亿M3 天然气，大庆油田，4.6亿M3
30
52
渣油制氨谢尔流程 NH3气提 渣油，本厂或兰炼供，26万吨
4、大庆石化公司化肥厂合成氨生产原理 油田气经加压至4.05MPa，经预热升温在脱硫工序脱硫
后，与水蒸汽混合，进入一段转化炉进行转化制H2，随后进 入二段转化炉，在此引入空气，转化气在炉内燃烧放出热 量，供进一步转化，同时获得N2。工艺气经余热回收后，进 入变换系统，将CO变为CO2 ，随后经脱碳、甲烷化反应除去 CO和CO2，分离出的CO2送往尿素工艺。工艺气进入分子筛系 统除去少量水份，为合成氨提供纯净的氢氮混合气。氢氮 混合气经压缩至14MPa，送入合成塔进行合成氨的循环反应 ，少量惰性气体经过普里森系统分离进行回收利用。产品 氨送往尿素工艺和氨罐保存。
2.2、重油部分氧化法 该法适应于重油、渣油及煤制氨，也可用于天然气及
石脑油制氨。该法又分为催化氧化法和非催化氧化法。具 有代表性的有以重油、渣油这原料的Texaco(德士古)气化 工艺、Shell（谢尔）气化工艺、BASF气化艺、以及以煤为 原料的鲁奇加压气化法、珂柏斯法（K-T）、温克勒法和 Shell法，其工艺流程大同小异，基本示意流程如下：
合成氨的生产方法因原料的不同主要有烃类蒸 汽转化法、重油部分氧化法、煤部分氧化法。作为 大型合成氨装置原料的烃类主要有天然气、油田伴 生气、重油和石脑油等。
合成氨的理论能耗约为22.3GJ/t·NH3,实际生 产要达到理论值是不可能的，现在合成氨生产最好 的能耗指标按天然气、渣油、煤原料分别为28.3 GJ/t·NH3、35.8 GJ/t·NH3和41.8 GJ/t·NH3。
3.2一段炉炉管透火。 该炉管为2000年更换，使用7年多，10月停车处理
123根泄漏炉管，现在炉顶仍有两处透火，用氮气保护 特护运行，制定事故预案，准备2019年大修更换整炉炉 管。 3.3 二段炉偏烧，出口气体CH4超过设计值，影响装置 能耗，2019年大修检查处理。 3.4 101-CA内漏
合成氨生产工艺主要化学反应过程：
1、油田气脱硫：
R-SH+H2＝RH+H2S H2S+ZnO＝H2O(汽)+ZnS 2、转化：
CH4+H20(汽)＝CO+3H2
CH4+2H2O(汽)＝CO2+4H2
3、变换：CO+H2O(汽)＝CO2+H2
4、脱碳：K2CO3＋CO2＋H2O ＝ 2KHCO3
5、甲烷化：CO+3H2＝CH4+H2O
30
11
高压合成法
水溶液全循 环
本地，焦油17万吨，渣油15万吨
8
13
天然气转化
水溶液全循 环
天然气，法地油田，0.58亿M3
20
34
天然气转化
CO2气提 发展方向 2.1、烃类蒸汽转化法
烃类蒸汽转化法是世界上最早的生产合 成氨的方法，目前在约占大型合成氨厂中生 产能力的85%，主要代表工艺有Kellogg工艺 、Topse工艺、ICI工艺、Branu深冷净化工 艺等。其工艺流程大同小异。
合成氨生产原理及工艺流程
大庆石化公司化肥厂 2019年10月
1、合成氨概述与中石油合成氨企业状况
1.1合成氨概述
合成氨是生产量最大的化工产品之一，主要应用于生产 尿素。第一套工业化合成氨生产线于1913年建成，日产30吨 合成氨。 20世纪60年代,美国凯洛格公司开发了以天然气为 原料的大型合成氨装置，单套日产氨能力达到600吨，70年 代建设的氨厂日产能力达1000吨，使合成氨工业进入一个新 的发展阶段，世界合成氨的生产能力飞速增长，目前年产量 达到1亿3700多万吨，我国截止2019年底合成氨总量已达到 4200万吨/年的生产能力。 2019年，据中国石油化工研究会 不完全统计，在建尿素装置还有300多万吨（合成氨约180万 吨）。
Kellogg基本示意流程如下：
Branu深冷净化工艺 采用了深冷净化流程脱除合成气中过量的氮气、甲烷及氩
气。Branu深冷净化工艺示意流程见下图：
原Kellogg工艺的技术改造主要有增设预转化炉、 净化采用BASF的MEDA吸收技术，及这些模块的组合。大 庆合成氨装置2019年技术改造后，在中油系统已处于领 先地位，在国内同类型装置，处于前列。与云天化等厂 略有差距，主要是我们的改造投资、新技术交流、设备 更新等存在一定的差距。比如小空压机，云天化采用进 口压缩机，我们采用国产的，仅此一项，多耗电折合综 合能耗0.17GJ/TNH3。
重油部分氧化法流程
3、装置目前存在的问题及解决办法； 合成氨装置总体运行平衡，能耗、产量、运行平稳率
均处于中油九套合成氨装置第一名。目前存在问题有： 3.1油田气经常不足.
经常在90%以下负荷运行，能耗大幅上升。经统计： 100%负荷能耗34.5GJ/T.NH3，90%负荷上升到35.3 GJ/T.NH3，80%则上升36.8 GJ/T.NH3。负荷频繁波动不仅 对能耗影响较大，同时对设备的运行维护也不利。