氨合成分析点讲义

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1、氨合成讲义???内蒙古天润化肥股份冇限公司年产30万吨合成氨和52万吨尿素，是以煤为原料，采用西北化工研究院多元料浆6.5MPa气化技术、国内华陆公司的耐硫变换技术、国内大连理工的低温甲醇洗技术、国内环球公司的液氮洗技术、瑞士卡萨利的氨合成和氨冷冻技术、意大利斯纳姆的氨气提法乐索技术以及配套的公用工程和辅助设施。本装置操作弹性：70〜110%o本装置年操作7200小时。氨合成工艺原1.氨合成工艺?氨合成岗位任务1.氨合成工段任务2.冷冻工段任务？理1.氨合成反应原理2.氨冷冻原理？氨合成工艺流程叙述流程叙述2.氨合成PID图？氨合成各分析点说明概述内蒙

2、古天润化肥股份冇限公司年产30万吨合成氨，是以煤为原料，采用瑞士卡萨利的氨合成和氨冷冻技术。氨合成装置的设计规模:1000t/d（液氨）。本装置年操作7200小时。氨合成岗位任务来自液氮洗的合格氢氮气，经合成气压缩机C1801升压后进入合成冋路，在合成塔内进行催化反应，部分合成为气氨，再经冷却、冷凝、分离为产品液氨，送往尿素工段，未反应的气体经C1801升压之后循环返回合成塔。氨合成反应产生的反应热，用于生产4.0MPaG的过热蒸汽，送入中压蒸汽（S2）管网。氨冷冻岗位任务接受氨合成回路送来的产品液氨，进一步闪蒸精制Z后，输送到尿素装置供牛产所用；或送

3、入液氨收集榊V1826,经冷却闪蒸后制得冷氨，送常压氨罐V9401进行产品贮存。与氨合成配合送出四个温度等级10°C、1°C、一10°C、-38°C和压力等级0.51MPaG、0.31MPaG、0.17MPaG、一0.03MPaG的冷冻用液氨，供低温甲醇洗、氨合成回路及空分装置氨冷器使用。齐个氨冷器蒸发的气氨,经C1802压缩后，经循环冷却水冷凝成液氨，实现冷冻循环。氨合成反应原理？氨合成反应原理？氨合成反应是一个放热的、体积缩小的、有催化剂参与的可逆反应。？反应方程式为：N2+3H2=2NH3+Q?氨合成反应是一个可逆反应,经催化剂床层的氢氮气只有一

4、部分能够合成为氨，合成反应的化学平衡受温度和压力的影响。？下面就压力、温度、入口气体组成、空间速度对合成反应的影响作进一步的说明。?压力？捉高压力从化学平衡角度看，冇利于增加装置的生产能力，而且压力高时，有利于氨从混合气中分离出来，减少冷冻装置的负荷。但是压力高时，对设备材质加工制造要求也高，设备投资费用增加。？我公司合成反应操作最高压力为14・3MPa。?温度？温度对合成反应影响较大。温度升高时反应速度加快，但平衡氨浓度降低，并口催化剂在一定的温度范围内才具有催化活性，因此催化剂活性高时，氨浓度已接近平衡，应着眼于提高平衡浓度，即在较低的露认虏僮?。

5、催化剂活性差时，氨浓度远离平衡浓度。应着眼于提高反应速度，即在较高的温度下操作。？我公司使用的合成催化剂其活性温度在330—510°C范围内。?入口气体组成？氨含量？当其他条件一定时，进塔气体屮氨含量越高，氨净值则越低，生产能力也越低。但降低进塔气体中氨含量需要增加冷冻负荷，因此应权衡得失全面考虑。？我公司设计合成塔入口气体氨含量为2.78%惰性气体？惰性气体（CH4、Ar.He）来源于新鲜原料气，它们不参与反应，因此会在合成冋路中积累。惰性气体的存在降低了气体中氢气和氮气的分压，对合成反应的化学平衡和反应速度均不利。实际操作过程屮，需要排放惰性气体，

6、以控制循环气中的惰性气体含量。但是维持过低的惰性气体含量又需要排放大量的循环气，造成原料气的浪费。因此，循环气中惰性气体含量应根据新鲜气中惰性气体含量、操作压力、催化剂活性等条件而定。？氢氮比？当氢氮比为3时，对于氨合成反应可得到最大平衡氨含量，但从反应速度分析，最适宜氢氮比随氨含量的不同而变化。氨含量增大，最适宜氢氮比也增大,当氨含量接近平衡值吋，最适宜氢氮比趋近于3。生产实践表明，控制进塔气体的氢氮比为2.S-2.9比较合适。新鲜气中氢氮比的微小变化，会造成循环气中氢氮比的较大变化。因此新鲜气中的氢氮比通常应维持在2.8—3」范围内。？空间速度？空

7、速的大小意味着气体与催化剂接触时间的长短。在其他条件一定时,增加空速能提高催化剂的主产强度，提高氨产量。但空速的增加，会使合成冋路阻力增大，压缩机功耗增加，氨分离所需的冷冻负荷增大，同吋合成塔出口氨含量下降，所获得的反应热相应减小，空速过大时，口J能拉垮催化剂床层温度。因此,在不同的工况条件下，应选择最佳的空速，以获得最高的氨产量。？?氨冷冻主要是通过典型的压缩制冷循环（压缩一一冷凝一一节流一一蒸发）。液氨通过调节阀节流降压，在蒸发器内低压液氨吸收被冷却介质的热量而形成低压低温的气氨，然后进入压缩机，压缩到冷凝压力后进入水冷器把气氨冷凝为液氨，继续经调

8、节阀节流降压，如此循环往复。?来自液氮洗装置的新鲜气（109728Nm3/h、30°C、4.9