合成氨 生产实习.docx

1、合成氨 生产实习过程装备与控制工程专业化工厂生产实习报告二一年三月十五日目录一 前言.4二 实习内容说明.4三 实习单位简介.4四 实习要求.4 (一)准备工作.5 (二)工艺流程概括.5五 实习内容.5 (一)氨合成.5 1氨合成概述.6 2原料气的制备.7 3脱硫工段.8 3.1基本原理.8 3.2加氢转化.8 3.3氧化锌脱硫.8 3.4甲烷化处理.9 3.5主要设备特点.9 4碳化工段.10 4.1碳化工段的基本流程及特点.10 4.2碳化工段流程图.11 4.3碳化设备的主要特点.12 5净化合成气的压缩与氨的合成.13 6碳化工艺.13 6.1基本原理.14 6.2工艺流程图.14

2、 6.3工艺流程.14 6.4干法脱碳简介.15 6.5主要设备特点.16 7合成氨工艺.16 7.1氨的主要特点.17 7.2合成氨的工艺流程.17 7.3合成氨的工艺流程图.17 7.4合成氨的工艺条件.18 7.5氨的净化与输送. 19 7.6主要设备特点.20(二)尿素的合成.23 1尿素的基本性质.23 2尿素合成的基本原理.23 3尿素合成的工艺条件的选择.23 4未反应成尿素物质的分离和回收.25 5尿素的加工.25 6工艺流程介绍.25 7尿素合成工艺流程图.25 8尿素合成基本流程.26 9尿素生产工艺条件.27 10主要设备的说明.29六 实习心得体会.30一、前言对于生产

3、实践能力要求很高的过程装备与控制工程专业，去工厂认识实习与生产实习是我们的专业课学习过程中必不可少的部分，我们工科学生的生产实习是理论联系实际、培养高级工程技术人才、为后续专业课学习打下感性认识基础的非常重要的实践环节。在工厂的“身临其境”让我们褪去了书本的束缚，真正的把理论联系到实际，在机械的轰鸣声中，在空气中弥漫的淡淡尿素味道里，在看到工厂的工人师傅认真生产，一丝不苟的表情时，我们队“过程装备与控制工程专业”有了更多的理解和体会。通过对化工厂工艺流程和主要机械设备的实习，了解化工生产的概况和主要机械设备的作用和主要结构，为后续的专业课学习增强感性认识，提高了我们运用所学知识观察和分析实际问

4、题的能力。在原本定于09年底的去青白江区成都玉龙化工的实习计划被各种不得已的原因推迟到了2010年3月份，我们按照安排分批去了成都玉龙化工厂开始了期待的实习。虽然只有短暂的四天，但在带队老师和工人师傅的细心介绍和耐心指导下，我感觉受益匪浅。二、实习内容说明我们这次实习，主要是在成都玉龙化工。在转化，脱碳，碳化，合成氨，尿素合成等五个车间共六个工作段进行实习，在车间师傅和带队老师的详细讲解和悉心指导下，我们了解了各个工段的设备和操控系统，初步了解了工厂各个工段的工艺指标，对工厂的管理制度也进行了简单的了解。了解化工生产的方法和工艺流程，弄清主要工艺参数确定的理论依据，了解生产中的技术革新措施，并

5、注意新技术发展趋势，接受安全与劳动纪律教育，增强安全生产集体观念；学习工人和工程技术人员对生产的高度责任感以及理论联系实际、解决实际问题的经验。重点了解主要机器和设备的类型、结构、作用原理，以及它们在生产流程的最用地位。三、实习单位简介 成都化肥厂是1958年全国首批兴建的13套年产2000吨合成氨的小氮肥厂之一，2001年改制后更名为成都玉龙化工有限公司，2002年与省农司合作，实现资产重组，为企业发展打下更为坚实的基础。40多年的艰苦创业，公司多次受到原化工部、四川省和成都市各级领导的表彰，荣获原化工部首批命名的六好企业、精神文明工厂、全国环境优美工厂等殊荣。裕农牌碳铵、尿素获部优、省优。

6、目前，公司具有年产10万吨合成氨、13万吨尿素、10万吨碳铵、10万吨复合肥的化肥生产能力。在质量第一、用户至上的生产经营宗旨指导下，产品深得用户好评和市场亲睐。 玉龙公司控股1个子公司和3个分厂，成都科创精细化工有限公司生产水处理剂、聚丙烯酸脂特种橡胶等多种精细化工产品，成都化肥厂生产尿素和碳铵；成都玉龙化工有限公司复合肥分厂生产复混肥；宝鸡市川龙化工有限公司生产碳铵、甲醇、初甲醇。作为一个迄今有40余年的老化肥厂,玉龙公司位于古蜀商贾道上的驿站,也是诸葛孔明用兵布阵设“旱八阵”的军事要地青白江,一个具有诗意的名字,一块富庶的宝地,成都市的工业区,在这里云集了众多大小规模的国有企业,直到本世

7、纪初,在历经各种变革以后,留存下来且有活力的企业已屈指可数。其中,成都玉龙化工有限公司,不仅是一家很有活力的企业,也成了青白江区的纳税大户之一。 四、实习要求（一） 准备工作2010年3月5日，我们在成都玉龙化工有限公司的会议厅中进行了下厂前的安全教育。由工厂的资深工程师为我们做了工厂劳动保护、安全技术、放火、防爆、防毒以及保密等内容的安全生产教育。此化工厂的生产为高温、高压、易燃易爆的高危企业，出现多次爆炸中毒事故。原料天然气中的CO暑有毒气体，H2易燃易爆，液氨有毒，若不做好有效地安全防范工作，很容易发生事故。因此，根据这次实习的实际生产状况，对我们进行了二级安全教育：1、注注意着装，不能

8、披散长发，不能戴首饰，不穿高跟鞋。2、严禁碰阀门，仪表，按钮。3、班前4小时内禁止饮酒，工作中禁止吸烟。4、注意环保，保持工厂的环境卫生。5、分批进入工厂，不要妨碍正常生产操作。6、出现事故迅速撤离至下风处。（二）工艺流程概括了解主要生产车间（工段）的生产工艺流程，并对工艺操作条件做扼要分析，弄清主线流程中机器设备的作用。总厂框图：五 实习内容 （一）氨合成1合成氨概述合成氨工业诞生于本世纪初，其规模不断向大型化方向发展，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。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

9、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+3H22NH3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

10、程以及氨合成过程。现代大型合成氨厂大多数以天然气为原料，生产过程中，天然气经脱硫、转化及变换等工序，制得合成氨的粗原料气，它的主要成分为H2,N2,CO2。粗原料气经净化（包括脱碳和甲烷化工序），制得合成氨所需的H2,N2混合气体。H2、N2混合气体经压缩后送入合成工序合成制得氨，后由冷冻工序提供冷源值得分离产品氨。上述工艺过程大致可分为制气、净化和合成三个部分。此外还有一套完整的蒸汽动力系统穿插于各个工序内。其基本流程图如下：2原料气的制备：以天然气为原料和燃料，在铁锰脱硫剂和氧化锌脱硫剂的作用下，将天然气中的无机硫和有机硫脱除到0.5ppm以下，配入一定量的水蒸汽和空气分别在一、二段转化触

11、媒和一定温度条件下将甲烷转化为氢气，制取合成氨所需的氢气和氮气，在一定的温度和变换触媒的催化作用下，使CO变换成CO2和H2，为尿素车间提供富余的中间蒸汽，同时净化碳化气体中残余的CO2和CO，为后工段输出合格的原料气和净化气（其中CO和CO2的含量25ppm）。由界区外供给合成氨装置用作原料和燃料的天然气，其压力为3.5kg/cm2G。把天然气引入进料分离罐144-F中，把天然气夹带的液态烃分离掉，后气流流经过滤器102-LA或102-LB，除去悬浮的固体杂质，从过滤器出来的天然气分成两股，一股作为转化炉的原料天然气，另一股作为合成氨装置的燃料天然气。经计量的原料天然气在原料气压缩机102-

12、J的一段缸中压缩后，与一股来自合成气压缩机吸入罐104-F的富氢合成气循环气混合。3脱硫工段：3.1基本原理从原料气压缩机一段缸出来的天然气在压缩机段间冷却器137-C与冷却水进行换热。从原料气压缩机出口出来的混合气进入一段转化炉101-B的对流段，被预热约399,接着进入加氢器102D，在加氢器中有机硫化合物被氢化，生成硫化氢。在加氢器中，基本上所有的有机硫都变成硫化氢。接着气体再进入氧化锌脱硫槽108-DA/DB,每一个脱硫槽内装有21的条状氧化锌脱硫剂，气体中的硫化氢与氧化锌反应而被氧化锌所吸附。脱硫的最好方法是在过量氢气存在的情况下，将这硫化物催化转化成硫化氢然后再使硫化氢与氧化锌反应

13、达到脱除的目的。以焦炉煤气为原料,压缩至2.1 MPa后进入精脱硫装置,将气体中的总硫脱至0.1 ppm以下.焦炉气中甲烷含量达22.4,采用纯氧催化部分氧化转化工艺,将气体中甲烷及少量多碳烃转化为合成甲醇用的一氧化碳和氢;经压缩进入甲醇合成装置.甲醇合成采用5.3 MPa低压合成技术,精馏采用3塔流程3.2加氢转化天然气加氢转化处理就是在有钴、钼催化剂尊在的条件下，与加入的氢气进行转化反应，主要化学反应如下：3.3氧化锌脱硫这种方法用氧化锌做脱硫剂，在一定条件下，它能迅速脱硫，由于氧化锌脱硫剂使用后不能用简单方法再生，因此只运用于低浓度硫的脱除，并作为最后一级脱硫。主要化学反应如下：脱硫后的

14、原料气在镍催化剂作用下进行反应以制取合成氨所用的原料气。主要反应式如下：转化工序分为两段进行，在一段转化炉里，烃类和水蒸气在反应管内的镍触媒上反应，由管外供给热量。出口气体残余甲烷浓度约为813%，一段氧化后的气体进入二段转化炉，在那里加入空气燃烧放热，又继续进行转化反应。二段炉出口温度在810870之间，经二段转化后可使粗原料气达到反应标准。氢氮比（分子比）：2.83.1 残余甲烷（干基）：0.30.6%转化气中的H2与空气中的O2发生燃烧反应：H2 + 1/2O2 = H2O + 241.16KJ在二段炉内除氢气外一氧化碳和甲烷也能燃烧，但H2燃烧反应的速度比其它可燃气体快34倍，所以在二

15、段炉内催化剂上部的非催化剂空间里，首先是空气中的氧与一段转化气中的氢气进行燃烧，故大量的热用于转化气中的残余甲烷的继续转化34甲烷化处理出二段炉原料气中含有大量的CO，变换工序就是使CO在催化剂的作用下与水蒸气反应生成CO2和H2.既除去对后段工序有害的CO，又能制得尿素原料之一的CO2。反应式为：CO + H2O(g) CO2 + H2 + 9.8KJ/mol这是一个等体积、可逆、放热反应，降低温度和提高蒸汽浓度均有利于变换反应的进行。催化剂是铁铬系催化剂，还原后具有催化活性的是Fe3O4，低变采用铜锌系催化剂，还原后具有活性的是Cu。中变在360380，在催化剂的作用下，反应速度很快，中变

16、炉出口CO3.0%，然后通过换热降温到180左右，在低变催化剂的作用下，工艺中的CO含量进一步降到0.3%，以满足甲烷化对CO含量的要求。经过中、低变换和碳化、脱碳的气体尚含有少量的CO2和CO，这些气体会使合成氨触媒中毒丧失活性，所以在送往合成前必须对原料气作进一步净化处理。即将碳化气中残余的CO2和CO与原料气中的H2，在一定温度和镍触媒催化作用下反应生成对合成氨无害的气体甲烷。以上反应有以下特点：1、反应是强放热反应，每0.1%CO、CO2、O2（体积含量）所造成的温升分别为：CO7.4，CO26.1，O216.5；2、反应是体积缩小的反应，因此，提高压力向正方向进行3.5主要设备特点（

17、1）脱硫槽玉龙化工厂使用中石油提供的天然气，四川地区的天然气含硫量比较高，合成氨原料气中的硫化物主要以硫化氢的形式存在，含量其次的是COS、CS2和有机硫化物等。因为硫能使合成氨的铁基催化剂及变换和甲烷化的催化剂中毒，因而需要在变换和甲烷化工序之前设置脱硫工序将之除去。玉龙化工厂采用了氧化锌，氧化锰及加氢来脱硫。混合气体在有氢气的条件下在加氢转化器中转化为无机硫，加氢转化器直径约为2m，全高约14米，催化剂分为两层，每层高4m。下层的下边和上层的上边各铺一层氧化铝球作为过滤和分布气流之用。所有的无机硫在脱硫槽中与氧化锌脱硫剂反应生成硫化锌被除去。氧化锌脱硫槽是立式圆筒形容器，脱硫剂分为两层，上

18、下都有氧化铝球层，槽上部设有气体分布器，下部有集气器。有机硫转化为无机硫时温度一般控制在340-400；一般氢气与有机硫化物摩尔比为250：1-1000：1；压力一般为0.6-3.8Mpa；空间速度一般选用空速范围为500-1500h-1.无机脱硫时升温对脱硫有利，但不能太高，温度一般控制在小于400；汽/气比应该小于0.3；较低空速，400h-1。（2）甲烷化装置甲烷化炉为圆筒形立式设备，由于甲烷化炉内气体氢的分压较高，而且有时会发生超温事故，故壳体采用低合金钢制成。催化剂上下层都有氧化铝球层和钢丝网，以免气体将催化剂层吹翻，同时增大阻力利于气体分布。为防止催化剂过热，准确掌握催化剂的温度变化，在催化剂层不同平面设有热电偶温度计套管。（3）方箱炉玉龙化工厂是中小型化工厂，所以转化炉和大型化工厂的转化炉有所不同，为双一段转化炉。一段转化炉分为方箱炉和换转炉。方箱炉内有56根转化管，在底部变径后引出。因为方箱炉内温度很高，在停产时容易产生热胀冷缩，为了防止热胀冷缩带来的危害，变径后的转化管做成弯形并悬挂与方箱炉下方。方箱炉通过燃烧天然气进行加