合成氨顶岗实习报告.docx

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合成氨顶岗实习报告

化学工程系2011届毕业生顶岗实习任务书

一、顶岗实习的目的和要求

毕业生顶岗实习是教学计划中的最后一个环节，是培养学生适应社会、锻炼学生综合技能与全面素质的重要实践性环节，也是提高教学质量和办学水平的重要保证。

通过顶岗实习全面运用所学理论和专业知识，进行综合实践训练，进一步提高学生的专业技能，为毕业后从事专业工作打下基础。

1、通过实习，使学生进一步巩固课堂教学中所学到的知识，做到理论知识与生产实践有机结合，为就业做好准备。

2、熟悉实习工厂的设备运行及管理情况，扩大知识面，进一步提高分析问题和实际动手的能力。

3、在实习过程中，应结合毕业论文课题进行调查研究，收集有关资料，为以后的撰写毕业论文打下良好基础。

学生实习完毕后要认真撰写实习报告与实习总结。

二、实习报告与实习总结要求：

学生实习完毕后要认真撰写顶岗实习报告及顶岗实习总结，顶岗实习报告打印及装订要求：

1.顶岗实习报告内容一律采用计算机打印，要求用A4纸单面打印。

上、下各空20mm，左25mm，右空15mm，装订线5mm。

页眉12mm页脚15mm。

2.用内蒙古化工职业学院下发的统一封面装订成册，装订的论文应整洁、美观。

3.论文纸页眉一律为“内蒙古化工职业学院顶岗实习报告”和页脚为“第页”，小五号宋体，居中。

顶岗实习报告具体内容包括：

实习单位简介、实习岗位、实习起止时间、实习具体内容、工作进程、今后努力方向及对实习的意见和建议等，文字上力求简明扼要，顶岗实习报告字数要求见“关于2011届化工类专业毕业生顶岗实习安排”。

顶岗实习总结具体内容包括：

实习具体收获、心得体会等，顶岗实习总结字数要求在一千五百字以上。

4、顶岗实习期间，至少每个月和指导教师联系一次，及时汇报顶岗实习情况。

顶岗实习报告

摘要

本文介绍了合成氨的基本情况和合成氨生产工艺流程，介绍了合成氨原料的选取，工艺条件及工艺参数和催化剂的选择及催化剂的性能。

并以美国凯洛格公司生产工艺为例具体介绍了合成氨的生产过程.我们学习和复习了好多专业知识，包括以煤为原料合成氨、氮肥（碳酸氢铵）的生产以及工艺流程识图读图理论知识的掌握。

本人再这次顶岗实习中深刻认识到无论再那一行做任何事情都要具备扎实的理论知识作为强有力的基础后盾！

关键词：

氮肥，合成氨，美国凯洛格，工艺流程

目录

任务书---------------------------------------------------------------2

摘要---------------------------------------------------------------3

单位简介---------------------------------------------------------------5

实习简介---------------------------------------------------------------8

合成氨---------------------------------------------------------------9

氨的简介---------------------------------------------------------------9

一合成氨的工艺-----------------------------------------------------9

二生产方式----------------------------------------------------------11

三工艺路线----------------------------------------------------------11

四工艺条件----------------------------------------------------------12

五氨的合成----------------------------------------------------------12

六合成氨的催化机理----------------------------------------------14

七催化剂中毒-------------------------------------------------------14

八我国合成氨工业的发展情况----------------------------------15

参考文献---------------------------------------------------------------16

心得体会---------------------------------------------------------------17

实习小结---------------------------------------------------------------18

总公司简介

内蒙古鄂尔多斯联合化工有限公司是一家中外合资企业，注册资本5亿元,由湖北宜化化工股份有限公司（占51%）、鄂尔多斯集团（占21%）、美国西格玛投资集团（占28%）出资设立。

公司位于京包银兰经济带的工业重镇鄂尔多斯市鄂托克旗棋盘井工业园区，该园区为自治区级重点工业园区，交通便利，毗邻109国道、东乌铁路、国铁京兰线，交叉乌海站，东接京沪广、北上青藏疆、南下银川。

项目以鄂尔多斯苏里格气田（全国特大气田）天然气为主要原料，并为之配套了相应的水、电、气能源，一期建成60万吨/年合成氨、104万吨/年尿素的产业规模。

项目于2006年5月20日开工建设，2008年11月8日投产，员工600人。

该项目是全国最大、全球单系统产能最大的尿素项目，是国内建设周期最短、投资最少的项目，也是世界上最先进、最漂亮的化工企业。

项目年销售收入20亿元，利税5亿元。

二、公司能够顺利开车并迅速发展，得益于以下几大优势:

（一）文化管理优势

公司在前期的生产建设中能够创造化工界北方冬季一次性成功开车的奇迹，是基于在宜化集团、鄂尔多斯集团两大集团的大力支持下，公司构建了先进的企业文化—宜化文化。

宜化文化是企业内部员工共享，并影响内部人与人之间关系的一种非正式的价值观和规范。

宜化文化的出发点是统一价值观,落脚点是以人为本,核心是“实事求是、从严治厂、艰苦奋斗、争创一流”的企业精神。

实事求是我们的思想路线，从严治厂是我们的管理理念，艰苦奋斗是我们的工作作风，争创一流是我们的工作标准。

因为有了核心价值观，公司构建了和谐的人际关系，建立了人人都可以批评的文化；因为有了核心价值观，“构筑中国百强，打造百年宜化”的目标成为全体员工共同的文化愿景，成为全体员工奋进的源动力；因为有了核心价值观，宜化以最低的价格，购买到最好的原料，生产出成本最低、质量最好的产品，再卖出最好的价格。

（二）生产装置与技术优势

该装置引进韩国南海化学株式会社两套合成氨、两套尿素装置和荷兰荷丰一套大颗粒尿素装置。

合成氨装置的关键设备合成塔内件通过引进全球先进的瑞士Casale（卡萨利）专利技术改造后，单套装置可日产1000吨合成氨，合成氨装置吨氨综合能耗由改造前的10GCal降低到8.5GCal，步入国内同类装置节能领先行列。

尿素装置采用全球最富盛名的荷兰Stamicarbon（斯塔米卡邦）2000+CO2汽提专利技术和大合成圈工艺，同时采用新型专利耐腐蚀材料Safure，可实现无氧操作；尿素装置高压圈3台关键设备池式冷凝器、CO2汽提塔、合成塔由奥地利SBN公司制造。

本项目同时对自动控制系统进行了大规模改造，11台压缩机组采用了最先进的ITCC自动控制系统，控制系统全部改为最先进的DCS集散控制系统（第四代技术）。

经过以扩产、节能、环保、增效为主题的技术改造，整套装置达到国内先进水平，部分关键设备、技术达到国际先进水平。

（三）市场优势

依托宜化集团强大的销售网络及宜化牌尿素、鄂尔多斯的品牌优势，目前公司生产的小颗粒尿素进入市场后已经形成市场优势。

同时，公司可根据国内外市场需求，安排1760T/天的大颗粒的生产，满足和适应国内、国际市场需求变化。

公司必将以优质的产品、丰富的品种、强大的销售网络占领并夺得市场先机。

公司竭诚欢迎中外新老朋友、客户洽谈合作，为鄂尔多斯市、自治区以及农业的发展贡献自己的力量。

在“十一五”期间，公司将在两大集团的领导下，全面践行科学发展观，以“构筑中国百强，打造百年宜化”为目标，继续恪守“实事求是、从严治厂、艰苦奋斗、争创一流”核心价值观，着力构建团结、奋进、严谨、高效团队，着力培养人与自然、人与社会和谐人文环境，为中国百万吨大化肥生产基地树立一面旗帜！

实习简介

我和我的同事是本公司第一批入职人员，为本公司更好的发展运营，先本公司将我们第一批入职人员派往鄂尔多斯大学进行培训，学习理论知识以便在今后投产中准确无误的运用在实践中，我们的培训时间从2011年3月20日到2011年7月1日，因本公司尚未投产故我的实习内容以美国凯洛格公司的制取法为例（本公司装备为美国装备）。

合成氨

氨的简介

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。

除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。

合成氨是大宗化工产品之一，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。

德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用的直接合成法。

反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，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。

合成氨反应式如下：

N2+3H2=2NH3

用途：

氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12％。

硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。

液氨常用作制冷剂。

贮运：

商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。

此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。

液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。

液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运

一.合成氨的工艺流程

合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。

经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。

（1）原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。

对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。

（2）净化对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

①一氧化碳变换过程

在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。

合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。

变换反应如下：

CO+H2O→H2+CO2ΔH=-41.2kJ/mol（298K）

由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。

第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。

因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。

②脱硫脱碳过程

各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。

工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法（Rectisol）、聚乙二醇二甲醚法（Selexol）等。

粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2外，还有CO2、CO和CH4等组分，其中以CO2含量最多。

CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。

因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。

一般采用溶液吸收法脱除CO2。

根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。

一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法（Rectisol），聚乙二醇二甲醚法（Selexol），碳酸丙烯酯法。

一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。

4

③气体精制过程

经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。

为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3（体积分数）。

因此，原料气在进入合成工序前，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。

二生产方法

生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤（或焦炭）等。

（1）天然气制氨。

天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1％～0.3％（体积），经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。

以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。

（2）重质油制氨。

重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。

空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。

（3）煤（焦炭）制氨。

随着石油化工和天然气化工的发展，以煤（焦炭）为原料制取氨的方式在世界上已很少采用。

三工艺路线：

（1）以无烟煤为原料生成合成氨常见过程是:

造气->半水煤气脱硫->压缩机1，2工段->变换->变换气脱硫->压缩机3段->脱硫->压缩机4，5工段->铜洗->压缩机6段->氨合成->产品NH3

（2）采用甲烷化法脱硫除原料气中CO.CO2时,合成氨工艺流程图如下:

造气->半水煤气脱硫->压缩机1,2段->变换->变换气脱硫->压缩机3段->脱碳->精脱硫->甲烷化->压缩机4,5,6段->氨合成->产品NH3

四工艺条件

合成工艺参数的选择除了考虑平衡氨含量外，还要综合考虑反应速度、催化剂特性及系统的生产能力、原料和能量消耗等。

1、压力提高压力利于提高氨的平衡浓度，也利于总反应速率的增加。

高压法动力消耗大，对设备材料和加工制造要求高。

生产上选择压力的依据是能耗及包括能耗、原料费、设备投资、技术投资在内的综合费用。

经分析，总能耗在15～30MPa间相差不大，数值较小；就综合费而言，压力从10MPa提高到30MPa时,下降40%左右

30MPa左右是氨合成的适宜压力。

从节省能源的观点出发，合成氨的压强应为15～20MPa的压力。

2、温度温度过高，会使催化剂过早失活。

塔内温度应维持在催化剂的活性温度范围（400～520℃）内。

氨的合成反应存在一个使反应速度最大的温度，即最适宜反应温度，它除与催化剂活性有关外，还取决于反应气体组成和压力。

最适宜反应温度与平衡反应温度之间存在确定的关系。

随着反应的进行，温度逐渐升高，当接近最适宜温度后，再采取冷却措施。

五氨的合成

目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。

深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻（<-100℃）条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合。

甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量（体积分数）一般应小于0.7%。

甲烷化法可以将气体中碳的氧化物（CO+CO2）含量脱除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气体CH4的含量。

甲烷化反应如下：

CO+3H2→CH4+H2OΔH=-206.2kJ/（mol298K）

CO2+4H2→CH4+2H2OΔH=-165.1kJ/（mol×298K）

将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。

氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。

氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。

氨合成反应式如下：

N2+3H2→2NH2（g）ΔH=-92.4kJ/mol

以美国凯洛格公司15MP氨合成系统传统工艺流程为例：

在此流程中采用蒸汽透平驱动的带循环段的离心式压缩机，气体中不含油雾，可以直接把它安置于氨合成塔之前。

合成氨反应热除预热进塔气体外，还可由于加热锅炉给水或副产高压蒸汽，热量回收较好。

附录

（1）为15MPa氨合成系统传统工艺流程，反应热用于加热锅炉给水。

有甲烷化工序来的新鲜氢氮气在压力约为2.5MPa、温度约38℃的条件下进入离心式压缩机15的低压缸，压缩到6.3MPa左右，温度升到172℃左右。

气体经甲烷化换热器1、水冷器2及氨冷器3，逐步冷却至8℃左右，将其中大部分水分冷凝下来，然后进入到冷凝液分离器4，分离出水分后，气体进入离心式压缩机15的高压缸。

高压缸内有8个叶轮，气体经7个叶轮压缩后与循环气在缸内混合，继续在最后一个叶轮（有成循环段）压缩至15MPa左右温度升至约69℃。

循环气含氨12%左右，与新鲜气混合后氨浓度降至10%左右。

由压缩机循环段出来的气体首先进入水冷器5，冷却至38℃左右。

气体汇合后又分为两路，一路经一级氨冷器6和二级氨冷器7.一级氨冷器6中液氨在13℃左右蒸发，将其体温度降至22℃左右。

二级氨冷器7中液氨在-7℃左右蒸发，将气体进一步冷却至1℃左右。

另一路气体在冷热交换器9中与高压氨分离器12来的-23℃左右的气体换热，温度降至-9℃左右。

两路气体混合后温度约为-4℃，在经过第三极氨冷器8，利用温度为-33℃下蒸发的液氨将气体进一步冷却至-23℃左右。

这时候气氨大部分冷凝下来，然后在高压氨分离器12中与气体分离，得到产品液氨。

由高压氨分离器出来的含氨2%左右，温度约为-23℃左右，经冷热换热器9和热热交换器10预热到141℃左右，进入轴向冷激式氨合成塔13.

合成塔内有一个换热器和四层催化剂，为控制各层催化剂温度，设有一条冷副线和三条冷激线，把一部分未经换热器换热的气体送入第一、二、三、四层催化剂入口。

合成塔出口气体含氨12%左右，温度为284℃左右。

气体经锅炉给水预热器14降至166℃左右，再经热热换热器10降至43℃左右，回到离心式压缩机15的高压缸最后一个叶轮，与补充的新鲜氢氮气在缸内混合，形成循环回路。

为了控制循环气中惰性气体的浓度，在循环气进入压缩机前排放一部分气体，即为放空气放空气先在放空气氨冷器17中把大部分氨冷凝下来，经放空气分离器18分离后，氨作为产品回收，气体送往燃料系统。

六.合成氨的催化机理

热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很高，反应几乎不发生。

当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。

目前认为，合成氨反应的一种可能机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。

接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。

上述反应途径可简单地表示为：

xFe+N2→FexN

FexN+〔H〕吸→FexNH

FexNH+〔H〕吸→FexNH2

FexNH2＋〔H〕吸→FexNH3xFe+NH3

在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335kJ/mol。

加入铁催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。

第一阶段的反应活化能为126kJ/mol～167kJ/mol，第二阶段的反应活化能为13kJ/mol。

由于反应途径的改变（生成不稳定的中间化合物），降低了反应的活化能，因而反应速率加快了。

七.催化剂的中毒

催化剂的催化能力一般称为催化活性。

有人认为：

由于催化剂在反应前后的化学性质和质量不变，一旦制成一批催化剂之后，便可以永远使用下去。

实际上许多催化剂在使用过程中，其活性从小到大，逐渐达到正常水平，这就是催化剂的成熟期。

接着，催化剂活性在一段时间里保持稳定，然后再下降，一直到衰老而不能再使用。

活性保持稳定的时间即为催化剂的寿命，其长短因催化剂的制备方法和使用条件而异。

催化剂在稳定活性期间，往往因接触少量的杂质而使活性明显下降甚至被破坏，这种现象称为催化剂的中毒。

一般认为是由于催化剂表面的活性中心被杂质占据而引起中毒。

中毒分为暂时性中毒和永久性中毒两种。

例如，对于合成氨反应中的铁催化剂，O2、CO、CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。

但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时，催化剂的活性又能恢复，因此这种中毒是暂时性中毒。

相反，含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久性中毒。

催化剂中毒后，往往完全失去活性，这时即使再用纯净的氢、氮混合气体处理，活性也很难恢复。

催化剂中毒会严重影响生产的正常进行。

工业上为了防止催化剂中毒，要把反应物原料加以净化，以除去毒物，这样就要增加设备，提高成本。

因此，研制具有较强抗毒能力的新型催化剂，是一个重要的课题。

八我国合成氨工业的发展情况

解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂，解放后合成氨工业有了迅速发展。

1949年全国氮肥产量仅0.6万吨，而1982年达到1021.9万吨，成为世界上产量最高的国家之一。

近几年来，我国引进了一批年产30万吨氮肥的大型化肥厂设备。

我国自行设计和建造的上海吴泾化工厂也是年产30万吨氮肥的大型化肥厂。

这些化肥厂以天然气、石油、炼油气等为原料，生产中能量损耗低、产量高，技术和设备都很先进。

参考文献

1.《化工过程优化（原著第二版）（翻译版）》［美］托马斯F.埃德加（ThomasFEdgar）戴维M.希梅尔布劳（DavidMmmelblau）利昂S.拉斯东（LeonSLasdo，化学工业出版社，2006

2.《化工过程分析与合成》麻德贤、李成岳、张卫东，化学工业出版社，2002

3.《化工过程开发与设计》陈声宗主编，化学工业出版社，2005

4.《化工过程优化》何小荣，清华大学出版社，2003

心得体会

命运赋予我们人类一个永远的使命，就是不断地向自身的极限挑战，生命当中谁也不愿坚守着一个呆板的自我一成不变，而是想方设法的让自己一天一天的进步，赋予自己以激情的勇气。

这就是我顶岗实习半年多得到的心得体会。

每天都面临新的挑战，每天都要从心灵上或行动上改变自己，超越自己，去完成摆在自己面前的任务。

激情与勇气由此迸发，在自身价值得到尽显的同时，一种成就感和满足感便油然而生。

曾经看到过一篇文章，说的是：

“超越心里”,所谓超越心里始终开发自身潜能和突破自身素质的一种执着的进取心态，当一个人对自己赞赏和肯定的时候，就会产生一种价值认同感，而后强烈的表现出升华自我的动力，这不仅是心理潜能的激发更是人性的完善，境界的提高或智慧的凝结。

人可能就是在一