NJUT合成氨仿真实习报告2012.11

第一篇：NJUT合成氨仿真实习报告2012.11

南京工业大学 城市建设与安全工程学院

仿 真 实习报 告 书

AAAAAA 1000000000 安全工程系

化学化工实验教学中心

2012年11月

一、实习目的

本次氨合成仿真实习是实习计划的组成部分，通过实习使学生了解化工生产一般特点、规律和工艺参数的控制，获得化工生产实践知识，培养运用化工专业理论知识，分析和解决实际问题的能力，为适应今后所从事的化工企业工作打下良好的实践基础。

合成仿真实习是理论联系实际，应用和所学专业知识的一项重要环节，是培养我们动手能力和学习能力的一个重要手段。仿真实习是以仿真的实习模式，在既保证学生安全又能完美提供实习机会的情况下，学校给予我们的一次专业实践的机会。是我们在学习专业知识后进行实际运用的重要环节，它对培养我们的动手能力有很大的意义，同时也能使我们了解化工工艺的重点要素，仿真实习是我们走向工作岗位的必要前提。

二、实习要求

1.实习装置为合成氨生产仿真装置。要求了解并熟悉生产过程及控制，包括： 1）生产方法和原理，原料、催化剂及产品特性；

2）生产工艺流程（流程中设备、主副管线，过程操作和控制）； 3）各工序工艺条件及控制：主要设备操作温度、压力和组成； 4）主要设备型式、结构；

5）主要设备及管线上的控制仪表及调节方法。

三、实习内容

仿真实习的主要内容是：

以河南化肥厂为原型的大型合成氨全流程仿真模型和以宁夏化工厂为原型的合成氨大工段DCS控制系统仿真软件。两者均以天然气为原料的合成氨工艺，通过仿真实习了解合成氨工艺原理与流程，掌握合成氨生产中的主要参数和DCS控制系统的操作。

四、合成氨的工艺原理与流程

(1)合成氨装置转化工段 转化工段包括下列主要部分: 原料气压缩和脱硫→原料气的一段蒸汽转化、转化气的二段转化→CO变换。1 原料气压缩和脱硫

原料天然气进入压缩机，经四段压缩至51×105Pa，温度加热至390℃，进入钴-钼加氢反应器中反应，将有机硫转化为无机硫。天然气中含有少量硫化物，这些硫化物可以使多种催化剂中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氢能腐蚀设备管道。因此，必须尽可能地除去原料气中的各种硫化物。

加氢转化主要指在加入氢气的条件下使原料气中有机硫转化为无机硫。加氢转化不能达到直接脱硫的目的，但经转化后就大大的利于硫的脱除。在有机硫转化的同时，也能使烯烃类加氢转化为烷氢类从而可减少下一工序蒸汽转化催化剂析炭的可能性。

在采用钴钼催化剂的条件下，主要进行如下反应： R-SH+H2=RH+H2S R-S-R’+2H2=RH+R’H+H2S C4H4S+4H2=C4H10+H2S RC=CR’+H2=RCH2-CH2R’

氧化锌是一种内表面积颇大，硫容较高的接触反应型脱硫剂。除噻吩及其衍生物外，脱除硫化氢及各种有机硫化物的能力极高，可将出口气中硫含量降至0.1PPm以下。

氧化锌脱硫反应：ZnO+H2S=ZnS+H2O 原料天然气在原料气预热器（141－C）中被低压蒸汽预热后，进入活性碳脱硫槽（101－DA、102－DA一用一备），进行初脱硫后，经压缩机（102－J）加压。在一段炉对流段低温段加热到230℃左右与103-J段来的氢混合后进入Co－Mo加氢和氧化锌脱硫槽（108－D）终脱硫后，天然气中的总硫≤0.1ppm。原料气的一段蒸汽转化

经脱硫后的原料气的总硫含量降至0.1PPm以下，与水蒸汽混合后进行转化反应：

CH4 + H2O ＝ CO + 3H2

CnH2n+2 + nH2O ＝ nCO +（2n+1）H2 由于转化反应是吸热反应，在高温条件下有利于反应平衡及反应速度。在实际生产中，转化反应分别是一段炉和二段炉中完成。在一段炉中，烃类和水蒸气的混合气在反应管内镍催化剂的作用下进行转化反应，管外有燃料气燃烧供给反应所需热量，出一段炉转化气温度控制在800℃左右。

脱硫后的原料气与中压蒸汽混和后，经对流段高温段加热后，进入一段炉（101－B）的336根触媒反应管进行蒸汽转化，管外由顶部的144个烧嘴提供反应热，经一段转化后，气体中残余甲烷在10％左右。转化气的二段转化

为了进一步转化，需要更高的温度。在二段炉中加入预热后的空气，利用H2和O2的燃烧反应，产生高热，促使CH4进一步转化。

一段转化气进入二段炉（103－D），在二段炉中同时送入工艺空气，工艺空气来自空气压缩机（101－J）加入少量中压蒸汽并经对流段高温段预热，转化气中的H2和空气中的氧燃烧产生的热量供给转化气中的甲烷在二段炉触媒床中进一步转化，出二段炉的工艺气残余甲烷含量0.3％左右，经并联的两台第一废热锅炉回收热量，再经第二废热锅炉进一步回收余热后，送去变换。CO变换

经蒸汽转化后的工艺气含有12～15％的CO，变换工序的任务是使CO在有催化剂存在的条件下与水蒸汽反应：

CO + H2O ＝ CO2 + H2 这样即能把一氧化碳变为易于清除的二氧化碳，同时又可制得合成需要的原料氢。变换反应是一个可逆、放热、反应前后气体体积不变的化学反应。

整个变换过程是由高温变换和低温变换组成。高温变换所用的催化剂是以Fe3O4为活性组分的，它的活性温度在300℃以上（一般在350～430℃）。在此温度下，可以取得较高的反应速度，但不能达到较低的CO浓度。为了进一步取得较低的CO浓度，还要以铜为活性组分的催化剂作用下，进行低温变换。它的变换温度一般在200～250℃，这样的低温下，就能使CO的变换进行的比较彻底，可以使CO浓度降至0.3％以下。

由第二废热锅炉来的转化气约含有12－14％的CO，进入高变炉（104－DA），在高变触媒的作用下将部分CO转化成CO2，经高温变换后CO含量降到3％左右，然后经第三废热锅炉（103－C）回收部分热能，经换热器（104－C）进入低变炉（104－DB）在低变触媒的作用下将其余CO转化为CO2，出低变炉的工艺气中CO含量约为0.3％左右。

图1 合成氨转化阶段总图

(2)合成氨装置净化工段 1 脱碳

经变换工序后的工艺气，CO2含量一般在17％左右。本装置采用改良苯菲尔法脱除工艺气中的二氧化碳，吸收剂为碳酸钾溶液，溶液的吸收和再生可以用如下反应方程式表示：

K2CO3 + CO2 + H2O ＝ 2KHCO3 + 热量

这是一个可逆过程，脱碳溶液中K2CO3吸收了CO2生成KHCO3，KHCO3又在加热、减压的条件下放出CO2，重新变成K2CO3。前一个过程是吸收过程，后一个过程是再生过程。经过吸收塔的脱碳气体要求CO2小于0.1％；经过再生塔的CO2气体要求纯度大于98.5％。

从变换工序来变换气温度60℃，压力2.799MPa进入CO2吸收塔(101-E)下部，在吸收塔中经塔板逆流向上与塔顶加入的贫液（40℃）接触，脱去工艺气中所含二氧化碳，再经塔顶洗涤段后出CO2吸收塔，出吸收塔净化气在管路上由喷射器喷入变换气分离器(102-F)来的工艺冷凝液进一步洗涤，经净化气分离器(121-F)分离出喷入的工艺冷凝液，温度44℃，压力2.764MPa的气体去甲烷化工序，液体与变换冷凝液汇合去工艺冷凝液处理装置。

从CO2吸收塔塔底出来的富液（74℃）先经溶液换热器(109-CB)加热，再经溶液换热器(109-CA)进一步升温至105℃后，进入CO2汽提塔(102-E)顶部，102-E为筛板塔，共10块塔板，在CO2汽提塔中靠变换气煮沸器(105-CA.B)蒸汽煮沸器(111-C)提供的热量蒸发出大量水蒸汽，由下向上逐板汽提出溶液中的CO2，气体经过CO2汽提塔冷凝器(110-C)，再经CO2汽提塔回流液槽(103-F)分离出液体后，CO2气体送尿素装置。

从CO2汽提塔底部出来的热贫液先经溶液换热器(109-CA)与富液换热降温后进贫液泵，经贫液泵(107-JA/JB/JC)升压后的贫液再经溶液换热器(109-CB)降温，并经贫液冷却器(108-C)进一步冷却至40℃左右进CO2吸收塔上塔。

从CO2汽提塔回流液槽底部出来的冷凝液，先经回流液泵(108-J)升压，一部分去冷凝液处理装置，另一部分去CO2吸收塔顶部洗涤净化气中夹带出的溶液，洗涤后的冷凝液回CO2汽提塔顶部进入系统。

图2 脱碳系统现场图

甲烷化

碳氧化物（CO、CO2）是合成触媒的毒物，在工业生产中要求入合成工序的氢氮气中的CO、CO2含量小于10PPm。在催化剂作用下将CO、CO2加氢反应生成对合成触媒无害甲烷。

在镍触媒存在的条件下，进行如下化学反应： CO + 3H2 ＝ CH4 + H2O + 206.16kJ/mol CO2 + 4H2 ＝ CH4 + 2H2O + 165.08kJ/mol 甲烷化反应是可逆强放热反应，温升很大，每反应1％CO，温升72℃左右；每反应1％CO2，温升60℃左右。因此，要严格控制低变出口CO含量及脱碳出口CO2含量再规定指标范围内，严防甲烷化触媒超温。冷凝液回收系统

自低变104-D来的工艺气（260℃）经102-F底部冷凝液萃冷后，再经105-C，106-C换热至60℃，进入102-F，其中工艺气中所带的水分沉积下来，脱水后的工艺气进入CO2吸收塔101-E脱除CO2。102-F的水一部分进入103-F，一部分经换热器C66401换热后进入E66401，由管网来的327℃的蒸汽进入E66401的底部，塔顶产生的气体进入蒸汽系统，底部液体经C66401，C66402换热后排出。

(3)合成氨装置合成工段

氨的合成是整个合成氨流程中的核心部分。前工序制得的合格氮氢气在高温高压及铁催化剂作用下合成为氨。由于在反应过程中只有少部分氮氢气合成为氨，因此反应后的气体混合物分离氨后，经加压又送回合成塔，构成合成回路。氨合成的化学反应式如下：

1/2 N2 + 3/2H2 ＝ NH3 + 热量

这是一个放热和体积减少的可逆反应。1 合成系统

从甲烷化来的新鲜气（40℃、2.6Mpa、H2/N2=3：1）先经压缩前分离罐(104-F)，分离气体中的水后，进合成气压缩机(103-J)低压段，在压缩机的低压缸将新鲜 气体压缩到合成所需要的最终压力的二分之一左右，出低压段的新鲜气先经热交换器（106-C，（现场图中错标为136-C）与甲烷化进料气换热）冷却至93.3℃，再经水冷器(116-C)冷却至38℃,最后经氨冷器(129-C)冷却至7℃后与氢回收来的氢气混合进入中间分离罐(105-F)，进一步分离气体中的水后，从中间分离罐出来的氢氮气再进合成气压缩机高压段。

合成回路来的循环气与经高压段压缩后的氢氮气混合进压缩机循环段，从循环段出来的合成气进合成系统水冷器(124-C)。高压合成气自水冷却器124-C出来后，分两路继续冷却，第一路串联通过原料气和循环气一级和二级氨冷器117-C和118-C的管侧，冷却介质都是冷冻用液氨，另一路通过就地的MIC-23节流后，在合成塔进气和循环气换热器120-C的壳侧冷却，两路会合后，又在新鲜气和循环气三级氨冷器119-C中用三级液氨闪蒸槽112-F来的冷冻用液氨进行冷却，冷却至-23.3℃。冷却后的气体经过水平分布管进入高压氨分离器（106-F），在前几个氨冷器中冷凝下来的循环气中的氨就在106-F中分出，分离出来的产品液氨送往低压氨分离器(107-F)。从高压氨分离器出来后，循环气就进入合成塔进气—新鲜循环气换热器120-C的管侧，从壳侧的工艺气体中取得热量，然后又进入合成塔进气--出气换热器(121-C)的管侧，再由HCV-11控制进入合成塔(105-D)，在121-C管侧的出口处分析气体成分。

图3 合成氨工段现场图 2 冷冻系统

合成来的液氨进入中间闪蒸槽(107-F，即低压氨分离器)，闪蒸出的不凝性气体通过PICA-8排出，作为燃料气送一段炉燃烧。分离器107-F装有液面指示器LI-12。液氨减压后由液位调节器LICA-12调节进入三级闪蒸罐(112-F)，进一步闪蒸，闪蒸后作为冷冻用的液氨进入系统中。冷冻的一、二、三级闪蒸罐操作压力分别为：0.4MPa(G)、0.16MPa(G)、0.0028MPa(G)。三台闪蒸罐与合成系统中的第一、第二、第三氨冷器相对应，它们是按热虹吸原理进行冷冻蒸发循环操作的。液氨由各闪蒸罐流入对应的氨冷器，吸热后的液氨蒸发形成的气液混合物又回到各闪蒸罐进行气液分离，气氨分别进氨压缩机(105-J)各段气缸，液氨分别进各氨冷器。

由液氨接收槽(109-F)来的液氨逐级减压后补入到各闪蒸罐。一级闪蒸罐(110-F)出来的液氨除送第一氨冷器(117-C)外，另一部分作为合成气压缩机(103-J)一段出口的氨冷器(129-C)和液氨接收槽(109-F)的氨冷器(126-C)的冷源（126-C冷却管道图中省略）。氨冷器(129-C)和(126-C)蒸发的气氨进入二级闪蒸罐(111-F)，110-F多余的液氨也送往111-F。111-F的液氨除送第二氨冷器(118-C)和弛放气氨冷器(125-C)作为冷冻剂外，其余部分送往三级闪蒸罐(112-F)。112-F的液氨除送119-C作为冷冻剂外，还可以由冷氨产品泵(109-J)作为冷氨产品送液氨贮槽贮存。

图4 冷冻工段DCS图 3.氨回收

合成回路来的驰放气入吸收塔底部，被水吸收，吸收后气体中含氨量为0.02％，大部分气体送往氨冷器冷却后送氢回收装置。闪蒸槽来的驰放气入吸收塔底部，出吸收塔气体送往燃料气系统。吸收塔底部流出的氨水，经加热后入汽提塔与此同时从吸收塔底部流出的氨水也同样加入汽提塔，从汽提塔顶蒸出的气氨在冷凝器中冷凝为液氨。汽提塔底流出的氨水浓度为0.1％经冷却后分别送往吸收塔作吸收剂循环使用。4.氢回收

经氨回收后的气体进入分子筛干燥器，将气体中的NH3，H2O彻底清除，然后送入冷箱，CH4、Ar、部分N2液化为液体与未液化的氢气进入分离器，氢气被富集为富氢气，送往合成气压缩机循环段入口。

五、合成氨合成工段的工艺仪表流程图

开工加热炉氨合成塔废热锅炉热交换器气体冷却器冷交换器急冷器惰气冷却器速冷器分离器氨泵开工加热炉NH3合成六、合成氨合成工段自动控制的要点

1、整个塔的温度控制: 工艺气正常进气后，关小进气总阀HCV11，由于反应气进料量减少，反应放热减少，整个塔的温度都将有所下降。

2、塔的各段温度控制：

开大MIC13,由于塔的上部冷激气量增加，塔的上部温度将降低；同理，开大MIC14,塔的中部温度将降低；开大MIC15、MIC16,塔的下部温度将降低。

3、闪蒸罐液位控制总原则：

看清闪蒸罐的流入管路和流出管路，“开源节流”则液位上升，反之则下降。

4、冷冻工段的各液位控制先进行手动调节，待达到正常值稳定后，再切换到自动。5、109F液位无法进行自动控制，只能通过VV066手动控制。即打开VV066，不做其它操作，看到液位升高到约70%，即关闭VV066。反之液位低于30%，即打开VV066补充液位。

6、合成工段与冷冻工段是一个整体，在反应器升温时开始进行冷冻工段的操作。合成工段106F的液体流至冷冻工段的107F。

七、实习思考题

1．为什么天然气要预先脱硫才能进行转化？

答：天然气中含有少量硫化物，这些硫化物可以使多种催化剂中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氢能腐蚀设备管道。因此，必须尽可能地除去原料气中的各种硫化物。

2．影响氨平衡浓度的因素有哪些？ 答：温度、压力、空速、氢氮比

3．温度和压力对氨合成反应速率的影响？

答：温度升高、压力增大均能使氨合成反应速率加快。4．氨合成塔的主要结构？

答：按降温方法不同，氨合成塔可分为以下三类：

（1）冷管式。在催化剂层中设置冷却管，用反应前温度较低的原料气在冷管仲流动，移出反应热，降低反应温度，同时将原料气预热到反应温度。根据冷管结构不同，又可分为双套管、三套管、单管等不同形式。冷管式合成塔结构复杂，一般用于小型合成氨塔。（2）冷激式。将催化剂分为多层，气体经过每层绝热反应温度升高后，通入冷的原料气与之混合，温度降低后再进入下一层催化剂。冷激式结构简单，但加入未反应的冷原料气，降低了氨合成率，一般多用于大型氨合成塔。

（3）中间换热式。将催化剂分为几层，在层间设置换热器，上一层反应后的高温气体进入换热器降温后，再进入下一层进行反应。

5．在仿真装置中，氨合成塔的反应温度如何控制？ 答：（1）、整个塔的温度控制: 工艺气正常进气后，关小进气总阀HCV11，由于反应气进料量减少，反应放热减少，整个塔的温度都将有所下降。

（2）、塔的各段温度控制：

开大MIC13,由于塔的上部冷激气量增加，塔的上部温度将降低；同理，开大MIC14,塔的中部温度将降低；开大MIC15、MIC16,塔的下部温度将降低。

八、仿真软件、仿真模型操作的收获、体会和建议

操作过程中的感受：想要操作好这个仿真软件首先要十分熟悉工艺原理及流程，这样才知道自己操作的每一步的效果和目的是什么，而且可以根据实际情况随即调整，不至于盲目的按照操作步骤做。其次要细心和耐心，冷冻工段调液位以及合成工段温度的时候都需要反复的调，液位要格外注意109和107，液位过高或过低都特容易爆。第三是在操作的过程中要注意总结技巧。比如说111的液位按一般步骤调的话特别慢，但是实际上先把107中的液体通过MIC24放到111中，这样111的液位会计较快的达到，但要注意这一步骤要在开LICA12之前做，否则的话107里的液位不能低于20.遗憾的是练习3天半却一直没把温度调好，前两天是因为没有掌握技巧，星期四一天是因为多开了一个VV060（说明书上有的步骤，是为了补充氢气）以至于压缩机103会停止工作，根本没有机会调温度，好在考试之前发现了问题的原因，考试的时候调出了温度。我想如果可以再练习一遍我可以做的更好，但是事实总会给人留些遗憾,我们需要做的是把握已有的机会。

建议：个人认为在学生操作一下软件之后，再讲一遍工艺原理及流程的效果是更好一些的，因为操作之后会有更直观的了解，并且会知道自己在哪一步不清楚，再听一遍讲解的话就会有针对性的去听，然后加深理解。

第二篇：实习报告合成氨仿真

南京工业大学

合成氨仿真实习报告书

学 院： 班级、学号： 姓名（签名）：

2011年11 月 实习目的

仿真实习是认识实习实习计划的组成部分，通过实习使学生了解化工生产一般特点、规律和工艺参数的控制，获得化工生产实践知识，培养运用化工专业理论知识，分析和解决实际问题的能力，为今后毕业论文（设计）和所从事的化工实际工作打下良好的实践基础。实习要求

1.实习装置为合成氨生产仿真装置。要求了解并熟悉生产过程及控制，包括： 1）生产方法和原理，原料、催化剂及产品特性；

2）生产工艺流程（流程中设备、主副管线，过程操作和控制）； 3）各工序工艺条件及控制：主要设备操作温度、压力和组成； 4）主要设备型式、结构；

5）主要设备及管线上的控制仪表及调节方法。2.搜集信息途径

1）听讲座（拟安排工艺及设备、仿真装置及操作等讲座）；

2）现场实习：熟悉工艺流程、设备、及仿真软件操作，熟悉仿真模型； 3）阅读实习指导书、流程图、设备图及其它文献资料。实习内容

仿真实习的主要内容是：以河南化肥厂为原型的大型合成氨全流程仿真模型和以宁夏化工厂为原型的合成氨大工段DCS控制系统仿真软件。两者均以天然气为原料的合成氨工艺，通过仿真实习了解合成氨工艺原理与流程，掌握合成氨生产中的主要参数和DCS控制系统的操作。

3.1 合成氨装置转化工段

1、概述

转化工段包括下列主要部分: 原料气脱硫、原料气的一段蒸汽转化、转化气的二段转化、高变、低变、给水、炉水和蒸汽系统。

2、原料气脱硫

天然气中含有少量硫化物，这些硫化物可以使多种催化剂中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氢能腐蚀设备管道。因此，必须尽可能地除去原料气中的各种硫化物。

加氢转化主要指在加入氢气的条件下使原料气中有机硫转化为无机硫。加氢转化不能达到直接脱硫的目的，但经转化后就大大的利于硫的脱除。在有机硫转化的同时，也能使烯烃类加氢转化为烷氢类从而可减少下一工序蒸汽转化催化剂析炭的可能性。

在采用钴钼催化剂的条件下，主要进行如下反应： R-SH+H2=RH+H2S R-S-R’+2H2=RH+R’H+H2S C4H4S+4H2=C4H10+H2S RC=CR’+H2=RCH2-CH2R’

氧化锌是一种内表面积颇大，硫容较高的接触反应型脱硫剂。除噻吩及其衍生物外，脱除硫化氢及各种有机硫化物的能力极高，可将出口气中硫含量降至0.1PPm以下。

氧化锌脱硫反应：ZnO+H2S=ZnS+H2O 原料天然气在原料气预热器（141－C）中被低压蒸汽预热后，进入活性碳脱硫槽（101－DA、102－DA一用一备），进行初脱硫后，经压缩机（102－J）加压。在一段炉对流段低温段加热到230℃左右与103-J段来的氢混合后进入Co－Mo加氢和氧化锌脱硫槽（108－D）终脱硫后，天然气中的总硫≤0.1ppm。

3、原料气的一段蒸汽转化

经脱硫后的原料气的总硫含量降至0.1PPm以下，与水蒸汽混合后进行转化反应：

CH4 + H2O ＝ CO + 3H2

CnH2n+ nH2O ＝ nCO +（2n+1）H2

由于转化反应是吸热反应，在高温条件下有利于反应平衡及反应速度。在实际生产中，转化反应分别是一段炉和二段炉中完成。在一段炉中，烃类和水蒸气的混合气在反应管内镍催化剂的作用下进行转化反应，管外有燃料气燃烧供给反应所需热量，出一段炉转化气温度控制在800℃左右。

脱硫后的原料气与中压蒸汽混和后，经对流段高温段加热后，进入一段炉（101－B）的336根触媒反应管进行蒸汽转化，管外由顶部的144个烧嘴提供反应热，经一段转化后，气体中残余甲烷在10％左右。、转化气的二段转化

为了进一步转化，需要更高的温度。在二段炉中加入预热后的空气，利用H2和O2的燃烧反应，产生高热，促使CH4进一步转化。

一段转化气进入二段炉（103－D），在二段炉中同时送入工艺空气，工艺空气来自空气压缩机（101－J）加入少量中压蒸汽并经对流段高温段预热，转化气中的H2和空气中的氧燃烧产生的热量供给转化气中的甲烷在二段炉触媒床中进一步转化，出二段炉的工艺气残余甲烷含量0.3％左右，经并联的两台第一废热锅炉回收热量，再经第二废热锅炉进一步回收余热后，送去变换。

5、CO变换

经蒸汽转化后的工艺气含有12～15％的CO，变换工序的任务是使CO在有催化剂存在的条件下与水蒸汽反应：

CO + H2O ＝ CO2 + H2

这样即能把一氧化碳变为易于清除的二氧化碳，同时又可制得合成需要的原料氢。变换反应是一个可逆、放热、反应前后气体体积不变的化学反应。

整个变换过程是由高温变换和低温变换组成。高温变换所用的催化剂是以Fe3O4为活性组分的，它的活性温度在300℃以上（一般在350～430℃）。在此温度下，可以取得较高的反应速度，但不能达到较低的CO浓度。为了进一步取得较低的CO浓度，还要以铜为活性组分的催化剂作用下，进行低温变换。它的变换温度一般在200～250℃，这样的低温下，就能使CO的变换进行的比较彻底，可以使CO浓度降至0.3％以下。

由第二废热锅炉来的转化气约含有12－14％的CO，进入高变炉（104－DA），在高变触媒的作用下将部分CO转化成CO2，经高温变换后CO含量降到3％左右，然后经第三废热锅炉（103－C）回收部分热能，经换热器（104－C）进入低变炉（104－DB）在低变触媒的作用下将其余CO转化为CO2，出低变炉的工艺气中CO含量约为0.3％左右。

6、给水、炉水、蒸汽系统

合成氨装置开车时，将从界外引入3.8MPa、327℃的中压蒸汽约50T/H。辅助锅炉和废热锅炉所用的脱盐水从水处理车间引入，用并联的低变出口气加热器（106－C）和甲烷化出口气加热器（134－C）预热到100℃左右，进入除氧器（101－U）脱氧段，在脱氧段用低压蒸汽脱除水中溶解氧后，然后在储水段加入二甲基硐肟除去残余溶解氧。最终溶解氧含量小于7PPb。

除氧水加入氨水调节PH至8.5－9.2，经锅炉给水泵104－J/JA/JB经并联的合成气加热器（123－C），甲烷化气加热器（114－C）及一段炉对流段低温段锅炉给水预热盘管加热到295℃左右进入汽包（101－F），同时在汽包中加入磷酸盐溶液,汽包底部水经101－CA/CB、102－C、103－C一段炉对流段低温段废热锅炉及辅助锅炉加热部分汽化后进入汽包，经汽包分离出的饱和蒸汽在一段炉对流段过热后送至103－JAT，经103－JAT抽出3.8MPa、327℃中压蒸汽，供各中压蒸汽用户使用。103－JAT停运时，高压蒸汽经减压，全部进入中压蒸汽管网，中压蒸汽一部分供工艺使用、一部分供凝汽透平使用，其余供背压透平使用，并产生低压蒸汽，供111－C、101－U使用，其余为伴热使用在这个工段中，缩合/脱水反应是在三个串联的反应器中进行的，接着是一台分层器，用来把有机物从液流中分离出来。

3.2 合成氨装置净化工段

1、脱碳

经变换工序后的工艺气，CO2含量一般在17％左右。本装置采用改良苯菲尔法脱除工艺气中的二氧化碳，吸收剂为碳酸钾溶液，溶液的吸收和再生可以用如下反应方程式表示：

K2CO3 + CO2 + H2O ＝ 2KHCO3 + 热量

这是一个可逆过程，脱碳溶液中K2CO3吸收了CO2生成KHCO3，KHCO3又在加热、减压的条件下放出CO2，重新变成K2CO3。前一个过程是吸收过程，后一个过程是再生过程。经过吸收塔的脱碳气体要求CO2小于0.1％；经过再生塔的CO2气体要求纯度大于98.5％。

从变换工序来变换气温度60℃，压力2.799MPa进入CO2吸收塔(101-E)下部，在吸收塔中经塔板逆流向上与塔顶加入的贫液（40℃）接触，脱去工艺气中所含二氧化碳，再经塔顶洗涤段后出CO2吸收塔，出吸收塔净化气在管路上由喷射器喷入变换气分离器(102-F)来的工艺冷凝液进一步洗涤，经净化气分离器(121-F)分离出喷入的工艺冷凝液，温度44℃，压力2.764MPa的气体去甲烷化工序，液体与变换冷凝液汇合去工艺冷凝液处理装置。

从CO2吸收塔塔底出来的富液（74℃）先经溶液换热器(109-CB)加热，再经溶液换热器(109-CA)进一步升温至105℃后，进入CO2汽提塔(102-E)顶部，102-E为筛板塔，共10块塔板，在CO2汽提塔中靠变换气煮沸器(105-CA.B)蒸汽煮沸器(111-C)提供的热量蒸发出大量水蒸汽，由下向上逐板汽提出溶液中的CO2，气体经过CO2汽提塔冷凝器(110-C)，再经CO2汽提塔回流液槽(103-F)分离出液体后，CO2气体送尿素装置。

从CO2汽提塔底部出来的热贫液先经溶液换热器(109-CA)与富液换热降温后进贫液泵，经贫液泵(107-JA/JB/JC)升压后的贫液再经溶液换热器(109-CB)降温，并经贫液冷却器(108-C)进一步冷却至40℃左右进CO2吸收塔上塔。

从CO2汽提塔回流液槽底部出来的冷凝液，先经回流液泵(108-J)升压，一部分去冷凝液处理装置，另一部分去CO2吸收塔顶部洗涤净化气中夹带出的溶液，洗涤后的冷凝液回CO2汽提塔顶部进入系统。

2、甲烷化

碳氧化物（CO、CO2）是合成触媒的毒物，在工业生产中要求入合成工序的氢氮气中的CO、CO2含量小于10PPm。在催化剂作用下将CO、CO2加氢反应生成对合成触媒无害甲烷。

在镍触媒存在的条件下，进行如下化学反应： CO + 3H2 ＝ CH4 + H2O + 206.16kJ/mol CO2 + 4H2 ＝ CH4 + 2H2O + 165.08kJ/mol 6

甲烷化反应是可逆强放热反应，温升很大，每反应1％CO，温升72℃左右；每反应1％CO2，温升60℃左右。因此，要严格控制低变出口CO含量及脱碳出口CO2含量再规定指标范围内，严防甲烷化触媒超温。

甲烷化装置的原料气来自脱碳装置，该原料气（44℃、2.76Mpa）先后经合成气一脱碳气换热器(136-C)预热至117.49℃、高变气—脱碳气换热器(104-C)加热到316℃，进入甲烷化炉(106-D)，炉内装有18m3、J-105型镍催化剂，气体自上部进入106-D，气体中的CO和CO2与H2反应生成CH4和H2O。甲烷化炉(106-D)的出口温度为363℃，依次经锅炉给水预热器(114-C)，甲烷化气脱盐水预热器(134-C)和水冷器(115-C)，温度降至40℃，甲烷化后的气体中CO和CO2含量降至10ppm以下，进入104-F进行气液分离。

3、冷凝液回收系统

自低变104-D来的工艺气（260℃）经102-F底部冷凝液萃冷后，再经105-C，106-C换热至60℃，进入102-F，其中工艺气中所带的水分沉积下来，脱水后的工艺气进入CO2吸收塔101-E脱除CO2。102-F的水一部分进入103-F，一部分经换热器C66401换热后进入E66401，由管网来的327℃的蒸汽进入E66401的底部，塔顶产生的气体进入蒸汽系统，底部液体经C66401，C66402换热后排出。

3.3 合成氨装置合成工段

氨的合成是整个合成氨流程中的核心部分。前工序制得的合格氮氢气在高温高压及铁催化剂作用下合成为氨。由于在反应过程中只有少部分氮氢气合成为氨，因此反应后的气体混合物分离氨后，经加压又送回合成塔，构成合成回路。氨合成的化学反应式如下：

1/2 N2 + 3/2H2 ＝ NH3 + 热量

这是一个放热和体积减少的可逆反应。

本装置的合成塔采用了三段间接换热式径向合成塔，这样合成塔触媒层的温度分布就更为合理，更加接近最佳温度分布曲线，触媒层的阻力降也更小。同时，在合成塔出口设置了合成废锅，利用合成氨余热产生125×105Pa（绝）的高压蒸汽，能量回收更为充分。但是，由于转化工序加入过量空气，使合成系统氮过剩，加大了合成排放气量。为此增加了氢回收装置加以弥补，回收的氢返回合成系统。

1、合成系统

从甲烷化来的新鲜气（40℃、2.6Mpa、H2/N2=3：1）先经压缩前分离罐(104-F)，分离气体中的水后，进合成气压缩机(103-J)低压段，在压缩机的低压缸将新鲜气体压缩到合成所需要的最终压力的二分之一左右，出低压段的新鲜气先经热交换器（106-C，与甲烷化进料气换热）冷却至93.3℃，再经水冷器(116-C)冷却至38℃,最后经氨冷器(129-C)冷却至7℃后与氢回收来的氢气混合进入中间分离罐(105-F)，进一步分离气体中的水后，从中间分离罐出来的氢氮气再进合成气压缩机高压段。

合成回路来的循环气与经高压段压缩后的氢氮气混合进压缩机循环段，从循环段出来的合成气进合成系统水冷器(124-C)。高压合成气自水冷却器124-C出来后，分两路继续冷却，第一路串联通过原料气和循环气一级和二级氨冷器117-C和118-C的管侧，冷却介质都是冷冻用液氨，另一路通过就地的MIC-23节流后，在合成塔进气和循环气换热器120-C的壳侧冷却，两路会合后，又在新鲜气和循环气三级氨冷器119-C中用三级液氨闪蒸槽112-F来的冷冻用液氨进行冷却，冷却至-23.3℃。冷却后的气体经过水平分布管进入高压氨分离器（106-F），在前几个氨冷器中冷凝下来的循环气中的氨就在106-F中分出，分离出来的产品液氨送往低压氨分离器(107-F)。从高压氨分离器出来后，循环气就进入合成塔进气—新鲜循环气换热器120-C的管侧，从壳侧的工艺气体中取得热量，然后又进入合成塔进气--出气换热器(121-C)的管侧，再由HCV-11控制进入合成塔(105-D)，在121-C管侧的出口处分析气体成分。

SP-35是一专门的双向降爆板装置，是用来保护121-C的换热器，防止换热器的一侧卸压导致压差过大而引起破坏。

主线合成气进气由HCV-11控制，从冷激式合成塔105-D的塔底进入，自下而上地沿内件与外筒之间的环隙上升，被预热至合成塔顶部。再向下依次经过各触媒层进行反应；一路副线合成气进气（冷激气）经由MIC-13控制，直接到第一层触媒的入口，用以控制该处的温度（开工时仅由这一路进气），另一路副线冷激气可以分别用MIC-

14、MIC-15和MIC-16进行调节，分别控制第二、第三、第四层触媒的入口温度。气体经过最底下一层触媒床后，又自下而上地把气体导入中心内部换热器的管侧，把热量传给进来的气体，再由105-D的顶部出口引出。

合成塔出口气进入合成塔--锅炉给水换热器123-C的管侧，把热量传给锅炉给水，接着又在121-C的壳侧与进塔气换热而进一步被冷却，最后回到103-J高压缸循环段(最后一个叶轮)而完成了整个合成回路。

合成塔出来的一部分气体（吹出气，又叫驰放气），经氨冷器125-C至高压吹出气分离缸108-F，经MIC-18调节并用FI-63指示流量后，送往氢回收装置或送往一段转化炉燃料气系统。从合成回路中排出一部分气是为了控制循环气中的甲烷和氩的浓度，甲烷和氩在系统中积累多了会使氨的合成率降低。吹出气在进入分离罐108-F以前先在氨冷器125-C中冷却，由108-F分出的液氨送低压氨分离器107-F回收。

合成塔备有一台开工加热炉(102-B)，它是用于开工时把合成塔引温至反应温度，开工加热炉的原料气流量由FI-62指示，另外，它还设有一低流量报警器FAL-85与FI-62配合使用，MIC-17调节102-B燃料气量。

2、冷冻系统

合成来的液氨进入中间闪蒸槽(107-F，即低压氨分离器)，闪蒸出的不凝性气体通过PICA-8排出，作为燃料气送一段炉燃烧。分离器107-F装有液面指示器LI-12。液氨减压后由液位调节器LICA-12调节进入三级闪蒸罐(112-F)，进一步闪蒸，闪蒸后作为冷冻用的液氨进入系统中。冷冻的一、二、三级闪蒸罐操作压力分别为：0.4MPa(G)、0.16MPa(G)、0.0028MPa(G)。三台闪蒸罐与合成系统中的第一、第二、第三氨冷器相对应，它们是按热虹吸原理进行冷冻蒸发循环操作的。液氨由各闪蒸罐流入对应的氨冷器，吸热后的液氨蒸发形成的气液混合物又回到各闪蒸罐进行气液分离，气氨分别进氨压缩机(105-J)各段气缸，液氨分别进各氨冷器。

由液氨接收槽(109-F)来的液氨逐级减压后补入到各闪蒸罐。一级闪蒸罐(110-F)出来的液氨除送第一氨冷器(117-C)外，另一部分作为合成气压缩机(103-J)一段出口的氨冷器(129-C)和液氨接收槽(109-F)的氨冷器(126-C)的冷源（126-C）。氨冷器(129-C)和(126-C)蒸发的气氨进入二级闪蒸罐(111-F)，110-F多余的液氨也送往111-F。111-F的液氨除送第二氨冷器(118-C)和弛放气氨冷器(125-C)作为冷冻剂外，其余部分送往三级闪蒸罐(112-F)。112-F的液氨除送119-C作为冷冻剂外，还可以由冷氨产品泵(109-J)作为冷氨产品送液氨贮槽贮存。

由三级闪蒸罐(112-F)出来的气氨进入氨压缩机(105-J)一段压缩，一段出口与二级闪蒸罐111-F来的气氨汇合进入二段压缩，二段出口气氨先经压缩机中间冷却器(128-C)冷却后，与一级闪蒸罐110-F来的气氨汇合进入三段压缩，三段出口的气氨经氨冷凝器(127-CA、CB)，冷凝的液氨进入接收槽(109-F)。109-F中的闪蒸气去闪蒸罐氨冷器(126-C)，冷凝分离出来的液氨流回109-F，不凝气作燃料气送一段炉燃烧。109-F中的液氨一部分减压后送至一级闪蒸罐(110-F)，另一部分作为热氨产品经热氨产品泵(1-3P-1,2)送往尿素装置。实习思考题

1．以天然气为原料生产合成气过程有哪些主要反应？ CH4+H2O ＝ CO+3H2

CnH2n+nH2O ＝ nCO+（2n+1）H2

2．天然气-水蒸气转化法制合成气过程有哪些步骤？ a、经过预热器进行加热 b、脱硫

c、在外加热的反应管中进行烃类的蒸汽转化反应即一段转化

d、高温的一段转化气进入二段转化炉并加入空气，利用反应热将甲烷转化反应进行到底

e、利用废热锅炉回收高温转换气的热量，产生高压蒸汽 3．为什么天然气要预先脱硫才能进行转化？

天然气中含有少量硫化物，这些硫化物可以使多种催化剂中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氢能腐蚀设备管道。因此，必须尽可能地除去原料气中的各种硫化物

4.Co－Mo加氢和氧化锌脱硫有何特点？

Co-Mo加氢转化主要指在加入氢气的条件下使原料气中有机硫转化为无机硫。加氢转化不能达到直接脱硫的目的，但经转化后就大大的利于硫的脱除。在有机硫转化的同时，也能使烯烃类加氢转化为烷氢类从而可减少下一工序蒸汽转化催化剂析炭的可能性。

氧化锌是一种内表面积颇大，硫容较高的接触反应型脱硫剂。除噻吩及其

衍生物外，脱除硫化氢及各种有机硫化物的能力极高，可将（108－D）出口气中硫含量降至0.1PPm以下

5.为什么天然气-水蒸气转化过程需要供热？供热形式是什么？

由于转化反应是吸热反应，在高温条件下有利于反应平衡及反应速度。在实际生产中，转化反应分别是在一段炉和二段炉中完成。在一段炉中（101－B），烃类和水蒸气的混合气在反应管内镍催化剂的作用下进行转化反应，管外有燃料气燃烧供给反应所需热量，出一段炉转化气温度控制在800℃左右。实习收获与体会

为期三周的实习很快的结束了，这三个星期的实习让我对自己的专业有了更深的认识。在这次实习之前，我一直都在怀疑自己平时在学校里学的那些知识的实用性，学习的时候也找不到重点，常常只是为了应付考试而被动的去学。这次实习让我意识到平时的学习是非常重要的，因为任何实际的操作都依赖于一套理论体系，只有熟悉了理论，才可能在实际问题中找到解决的办法。

第一周去南化公司化机厂的实习让我印象深刻。尤其是进场的那两天师父说过一句话，29个危险源就会引起一小的事故，31个小的事故就会引起一大的事故。可见事故就是从小的事件积累起来的，安全就要从点点滴滴坐起。

最后两周的这次仿真实习让我们充分了解了合成氨工艺的流程和主要的控制参数，更加深刻的理解课本上学到的知识，有这次实践的机会,让我们大大开阔了眼界，获得了书本上得不到的知识。

此外，员工自己应当以身作则，积极遵守各项规章制度，培养较高的安全责任意识，珍惜自己与他人的生命。

第三篇：合成氨仿真实习报告

氨合成仿真实习报告

一、实习目的及意义

仿真实习是毕业实习计划的组成部分，通过实习使学生了解化工生产一般特点、规律和工艺参数的控制，获得化工生产实践知识，培养运用化工专业理论知识，分析和解决实际问题的能力，为今后毕业论文（设计）和所从事的化工实际工作打下良好的实践基础。

二、合成氨工艺原理与流程

(1)合成氨装置转化工段 1 概述

转化工段包括下列主要部分: 原料气脱硫、原料气的一段蒸汽转化、转化气的二段转化、高变、低变、给水、炉水和蒸汽系统。原料气脱硫

天然气中含有少量硫化物，这些硫化物可以使多种催化剂中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氢能腐蚀设备管道。因此，必须尽可能地除去原料气中的各种硫化物。

加氢转化主要指在加入氢气的条件下使原料气中有机硫转化为无机硫。加氢转化不能达到直接脱硫的目的，但经转化后就大大的利于硫的脱除。在有机硫转化的同时，也能使烯烃类加氢转化为烷氢类从而可减少下一工序蒸汽转化催化剂析炭的可能性。

在采用钴钼催化剂的条件下，主要进行如下反应： R-SH+H2=RH+H2S R-S-R’+2H2=RH+R’H+H2S C4H4S+4H2=C4H10+H2S RC=CR’+H2=RCH2-CH2R’

氧化锌是一种内表面积颇大，硫容较高的接触反应型脱硫剂。除噻吩及其衍生物外，脱除硫化氢及各种有机硫化物的能力极高，可将出口气中硫含量降至0.1PPm以下。

氧化锌脱硫反应：ZnO+H2S=ZnS+H2O 原料天然气在原料气预热器（141－C）中被低压蒸汽预热后，进入活性碳脱硫槽（101－DA、102－DA一用一备），进行初脱硫后，经压缩机（102－J）加压。在一段炉对流段低温段加热到230℃左右与103-J段来的氢混合后进入Co－Mo加氢和氧化锌脱硫槽（108－D）终脱硫后，天然气中的总硫≤0.1ppm。3 原料气的一段蒸汽转化

经脱硫后的原料气的总硫含量降至0.1PPm以下，与水蒸汽混合后进行转化反应：

CH4 + H2O ＝ CO + 3H2

CnH2n+2 + nH2O ＝ nCO +（2n+1）H2 由于转化反应是吸热反应，在高温条件下有利于反应平衡及反应速度。在实际生产中，转化反应分别是一段炉和二段炉中完成。在一段炉中，烃类和水蒸气的混合气在反应管内镍催化剂的作用下进行转化反应，管外有燃料气燃烧供给反应所需热量，出一段炉转化气温度控制在800℃左右。

脱硫后的原料气与中压蒸汽混和后，经对流段高温段加热后，进入一段炉（101－B）的336根触媒反应管进行蒸汽转化，管外由顶部的144个烧嘴提供反应热，经一段转化后，气体中残余甲烷在10％左右。转化气的二段转化

为了进一步转化，需要更高的温度。在二段炉中加入预热后的空气，利用H2和O2的燃烧反应，产生高热，促使CH4进一步转化。

一段转化气进入二段炉（103－D），在二段炉中同时送入工艺空气，工艺空气来自空气压缩机（101－J）加入少量中压蒸汽并经对流段高温段预热，转化气中的H2和空气中的氧燃烧产生的热量供给转化气中的甲烷在二段炉触媒床中进一步转化，出二段炉的工艺气残余甲烷含量0.3％左右，经并联的两台第一废热锅炉回收热量，再经第二废热锅炉进一步回收余热后，送去变换。CO变换

经蒸汽转化后的工艺气含有12～15％的CO，变换工序的任务是使CO在有催化剂存在的条件下与水蒸汽反应：

CO + H2O ＝ CO2 + H2 这样即能把一氧化碳变为易于清除的二氧化碳，同时又可制得合成需要的原料氢。变换反应是一个可逆、放热、反应前后气体体积不变的化学反应。

整个变换过程是由高温变换和低温变换组成。高温变换所用的催化剂是以Fe3O4为活性组分的，它的活性温度在300℃以上（一般在350～430℃）。在此温度下，可以取得较高的反应速度，但不能达到较低的CO浓度。为了进一步取得较低的CO浓度，还要以铜为活性组分的催化剂作用下，进行低温变换。它的变换温度一般在200～250℃，这样的低温下，就能使CO的变换进行的比较彻底，可以使CO浓度降至0.3％以下。

由第二废热锅炉来的转化气约含有12－14％的CO，进入高变炉（104－DA），在高变触媒的作用下将部分CO转化成CO2，经高温变换后CO含量降到3％左右，然后经第三废热锅炉（103－C）回收部分热能，经换热器（104－C）进入低变炉（104－DB）在低变触媒的作用下将其余CO转化为CO2，出低变炉的工艺气中CO含量约为0.3％左右。

给水、炉水、蒸汽系统

合成氨装置开车时，将从界外引入3.8MPa、327℃的中压蒸汽约50T/H。辅助锅炉和废热锅炉所用的脱盐水从水处理车间引入，用并联的低变出口气加热器（106－C）和甲烷化出口气加热器（134－C）预热到100℃左右，进入除氧器（101－U）脱氧段，在脱氧段用低压蒸汽脱除水中溶解氧后，然后在储水段加入二甲基硐肟除去残余溶解氧。最终溶解氧含量小于7PPb。

除氧水加入氨水调节PH至8.5－9.2，经锅炉给水泵104－J/JA/JB经并联的合成气加热器（123－C），甲烷化气加热器（114－C）及一段炉对流段低温段锅炉给水预热盘管加热到295℃左右进入汽包（101－F），同时在汽包中加入磷酸盐溶液,汽包底部水经101－CA/CB、102－C、103－C、一段炉对流段低温段废热锅炉及辅助锅炉加热部分汽化后进入汽包，经汽包分离出的饱和蒸汽在一段炉对流段过热后送至103－JAT，经103－JAT抽出3.8MPa、327℃中压蒸汽，供各中压蒸汽用户使用。103－JAT停运时，高压蒸汽经减压，全部进入中压蒸汽管网，中压蒸汽一部分供工艺使用、一部分供凝汽透平使用，其余供背压透平使用，并产生低压蒸汽，供111－C、101－U使用，其余为伴热使用在这个工段中，缩合/脱水反应是在三个串联的反应器中进行的，接着是一台分层器，用来把有机物从液流中分离出来。

(2)合成氨装置净化工段 1 脱碳

经变换工序后的工艺气，CO2含量一般在17％左右。本装置采用改良苯菲尔法脱除工艺气中的二氧化碳，吸收剂为碳酸钾溶液，溶液的吸收和再生可以用如下反应方程式表示：

K2CO3 + CO2 + H2O ＝ 2KHCO3 + 热量

这是一个可逆过程，脱碳溶液中K2CO3吸收了CO2生成KHCO3，KHCO3又在加热、减压的条件下放出CO2，重新变成K2CO3。前一个过程是吸收过程，后一个过程是再生过程。经过吸收塔的脱碳气体要求CO2小于0.1％；经过再生塔的CO2气体要求纯度大于98.5％。

从变换工序来变换气温度60℃，压力2.799MPa进入CO2吸收塔(101-E)下部，在吸收塔中经塔板逆流向上与塔顶加入的贫液（40℃）接触，脱去工艺气中所含二氧化碳，再经塔顶洗涤段后出CO2吸收塔，出吸收塔净化气在管路上由喷射器喷入变换气分离器(102-F)来的工艺冷凝液进一步洗涤，经净化气分离器(121-F)分离出喷入的工艺冷凝液，温度44℃，压力2.764MPa的气体去甲烷化工序，液体与变换冷凝液汇合去工艺冷凝液处理装置。

从CO2吸收塔塔底出来的富液（74℃）先经溶液换热器(109-CB)加热，再经溶液换热器(109-CA)进一步升温至105℃后，进入CO2汽提塔(102-E)顶部，102-E为筛板塔，共10块塔板，在CO2汽提塔中靠变换气煮沸器(105-CA.B)蒸汽煮沸器(111-C)提供的热量蒸发出大量水蒸汽，由下向上逐板汽提出溶液中的CO2，气体经过CO2汽提塔冷凝器(110-C)，再经CO2汽提塔回流液槽(103-F)分离出液体后，CO2气体送尿素装置。从CO2汽提塔底部出来的热贫液先经溶液换热器(109-CA)与富液换热降温后进贫液泵，经贫液泵(107-JA/JB/JC)升压后的贫液再经溶液换热器(109-CB)降温，并经贫液冷却器(108-C)进一步冷却至40℃左右进CO2吸收塔上塔。

从CO2汽提塔回流液槽底部出来的冷凝液，先经回流液泵(108-J)升压，一部分去冷凝液处理装置，另一部分去CO2吸收塔顶部洗涤净化气中夹带出的溶液，洗涤后的冷凝液回CO2汽提塔顶部进入系统。甲烷化

碳氧化物（CO、CO2）是合成触媒的毒物，在工业生产中要求入合成工序的氢氮气中的CO、CO2含量小于10PPm。在催化剂作用下将CO、CO2加氢反应生成对合成触媒无害甲烷。

在镍触媒存在的条件下，进行如下化学反应： CO + 3H2 ＝ CH4 + H2O + 206.16kJ/mol CO2 + 4H2 ＝ CH4 + 2H2O + 165.08kJ/mol 甲烷化反应是可逆强放热反应，温升很大，每反应1％CO，温升72℃左右；每反应1％CO2，温升60℃左右。因此，要严格控制低变出口CO含量及脱碳出口CO2含量再规定指标范围内，严防甲烷化触媒超温。

甲烷化装置的原料气来自脱碳装置，该原料气（44℃、2.76Mpa）先后经合成气一脱碳气换热器(136-C)预热至117.49℃、高变气—脱碳气换热器(104-C)加热到316℃，进入甲烷化炉(106-D)，炉内装有18m3、J-105型镍催化剂，气体自上部进入106-D，气体中的CO和CO2与H2反应生成CH4和H2O。甲烷化炉(106-D)的出口温度为363℃，依次经锅炉给水预热器(114-C)，甲烷化气脱盐水预热器(134-C)和水冷器(115-C)，温度降至40℃，甲烷化后的气体中CO和CO2含量降至10ppm以下，进入104-F进行气液分离。冷凝液回收系统

自低变104-D来的工艺气（260℃）经102-F底部冷凝液萃冷后，再经105-C，106-C换热至60℃，进入102-F，其中工艺气中所带的水分沉积下来，脱水后的工艺气进入CO2吸收塔101-E脱除CO2。102-F的水一部分进入103-F，一部分经换热器C66401换热后进入E66401，由管网来的327℃的蒸汽进入E66401的底部，塔顶产生的气体进入蒸汽系统，底部液体经C66401，C66402换热后排出。

(3)合成氨装置合成工段

氨的合成是整个合成氨流程中的核心部分。前工序制得的合格氮氢气在高温高压及铁催化剂作用下合成为氨。由于在反应过程中只有少部分氮氢气合成为氨，因此反应后的气体混合物分离氨后，经加压又送回合成塔，构成合成回路。氨合成的化学反应式如下：

1/2 N2 + 3/2H2 ＝ NH3 + 热量

这是一个放热和体积减少的可逆反应。本装置的合成塔采用了三段间接换热式径向合成塔，这样合成塔触媒层的温度分布就更为合理，更加接近最佳温度分布曲线，触媒层的阻力降也更小。同时，在合成塔出口设置了合成废锅，利用合成氨余热产生125×105Pa（绝）的高压蒸汽，能量回收更为充分。但是，由于转化工序加入过量空气，使合成系统氮过剩，加大了合成排放气量。为此增加了氢回收装置加以弥补，回收的氢返回合成系统。合成系统

从甲烷化来的新鲜气（40℃、2.6Mpa、H2/N2=3：1）先经压缩前分离罐(104-F)，分离气体中的水后，进合成气压缩机(103-J)低压段，在压缩机的低压缸将新鲜气体压缩到合成所需要的最终压力的二分之一左右，出低压段的新鲜气先经热交换器（106-C，（现场图中错标为136-C）与甲烷化进料气换热）冷却至93.3℃，再经水冷器(116-C)冷却至38℃,最后经氨冷器(129-C)冷却至7℃后与氢回收来的氢气混合进入中间分离罐(105-F)，进一步分离气体中的水后，从中间分离罐出来的氢氮气再进合成气压缩机高压段。

合成回路来的循环气与经高压段压缩后的氢氮气混合进压缩机循环段，从循环段出来的合成气进合成系统水冷器(124-C)。高压合成气自水冷却器124-C出来后，分两路继续冷却，第一路串联通过原料气和循环气一级和二级氨冷器117-C和118-C的管侧，冷却介质都是冷冻用液氨，另一路通过就地的MIC-23节流后，在合成塔进气和循环气换热器120-C的壳侧冷却，两路会合后，又在新鲜气和循环气三级氨冷器119-C中用三级液氨闪蒸槽112-F来的冷冻用液氨进行冷却，冷却至-23.3℃。冷却后的气体经过水平分布管进入高压氨分离器（106-F），在前几个氨冷器中冷凝下来的循环气中的氨就在106-F中分出，分离出来的产品液氨送往低压氨分离器(107-F)。从高压氨分离器出来后，循环气就进入合成塔进气—新鲜循环气换热器120-C的管侧，从壳侧的工艺气体中取得热量，然后又进入合成塔进气--出气换热器(121-C)的管侧，再由HCV-11控制进入合成塔(105-D)，在121-C管侧的出口处分析气体成分。

SP-35是一专门的双向降爆板装置，是用来保护121-C的换热器，防止换热器的一侧卸压导致压差过大而引起破坏。

主线合成气进气由HCV-11控制，从冷激式合成塔105-D的塔底进入，自下而上地沿内件与外筒之间的环隙上升，被预热至合成塔顶部。再向下依次经过各触媒层进行反应；一路副线合成气进气（冷激气）经由MIC-13控制，直接到第一层触媒的入口，用以控制该处的温度（开工时仅由这一路进气），另一路副线冷激气可以分别用MIC-

14、MIC-15和MIC-16进行调节，分别控制第二、第三、第四层触媒的入口温度。气体经过最底下一层触媒床后，又自下而上地把气体导入中心内部换热器的管侧，把热量传给进来的气体，再由105-D的顶部出口引出。

合成塔出口气进入合成塔--锅炉给水换热器123-C的管侧，把热量传给锅炉给水，接着又在121-C的壳侧与进塔气换热而进一步被冷却，最后回到103-J高压缸循环段(最后一个叶轮)而完成了整个合成回路。

合成塔出来的一部分气体（吹出气，又叫驰放气），经氨冷器125-C至高压吹出气分离缸108-F，经MIC-18调节并用FI-63指示流量后，送往氢回收装置或送往一段转化炉燃料气系统。从合成回路中排出一部分气是为了控制循环气中的甲烷和氩的浓度，甲烷和氩在系统中积累多了会使氨的合成率降低。吹出气在进入分离罐108-F以前先在氨冷器125-C中冷却，由108-F分出的液氨送低压氨分离器107-F回收。合成塔备有一台开工加热炉(102-B)，它是用于开工时把合成塔引温至反应温度，开工加热炉的原料气流量由FI-62指示，另外，它还设有一低流量报警器FAL-85与FI-62配合使用，MIC-17调节102-B燃料气量。冷冻系统

合成来的液氨进入中间闪蒸槽(107-F，即低压氨分离器)，闪蒸出的不凝性气体通过PICA-8排出，作为燃料气送一段炉燃烧。分离器107-F装有液面指示器LI-12。液氨减压后由液位调节器LICA-12调节进入三级闪蒸罐(112-F)，进一步闪蒸，闪蒸后作为冷冻用的液氨进入系统中。冷冻的一、二、三级闪蒸罐操作压力分别为：0.4MPa(G)、0.16MPa(G)、0.0028MPa(G)。三台闪蒸罐与合成系统中的第一、第二、第三氨冷器相对应，它们是按热虹吸原理进行冷冻蒸发循环操作的。液氨由各闪蒸罐流入对应的氨冷器，吸热后的液氨蒸发形成的气液混合物又回到各闪蒸罐进行气液分离，气氨分别进氨压缩机(105-J)各段气缸，液氨分别进各氨冷器。

由液氨接收槽(109-F)来的液氨逐级减压后补入到各闪蒸罐。一级闪蒸罐(110-F)出来的液氨除送第一氨冷器(117-C)外，另一部分作为合成气压缩机(103-J)一段出口的氨冷器(129-C)和液氨接收槽(109-F)的氨冷器(126-C)的冷源（126-C冷却管道图中省略）。氨冷器(129-C)和(126-C)蒸发的气氨进入二级闪蒸罐(111-F)，110-F多余的液氨也送往111-F。111-F的液氨除送第二氨冷器(118-C)和弛放气氨冷器(125-C)作为冷冻剂外，其余部分送往三级闪蒸罐(112-F)。112-F的液氨除送119-C作为冷冻剂外，还可以由冷氨产品泵(109-J)作为冷氨产品送液氨贮槽贮存。

由三级闪蒸罐(112-F)出来的气氨进入氨压缩机(105-J)一段压缩，一段出口与二级闪蒸罐111-F来的气氨汇合进入二段压缩，二段出口气氨先经压缩机中间冷却器(128-C)冷却后，与一级闪蒸罐110-F来的气氨汇合进入三段压缩，三段出口的气氨经氨冷凝器(127-CA、CB)，冷凝的液氨进入接收槽(109-F)。109-F中的闪蒸气去闪蒸罐氨冷器(126-C)，冷凝分离出来的液氨流回109-F，不凝气作燃料气送一段炉燃烧。109-F中的液氨一部分减压后送至一级闪蒸罐(110-F)，另一部分作为热氨产品经热氨产品泵(1-3P-1,2)送往尿素装置。

三、合成氨模型主要设备平面布置图

见附图

四、合成工段流程图

见附图

五、实习思考题

1．为什么天然气要预先脱硫才能进行转化？

天然气中含有少量硫化物，这些硫化物可以使多种催化剂中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氢能腐蚀设备管道。因此，必须尽可能地除去原料气中的各种硫化物

2.Co－Mo加氢和氧化锌脱硫有何特点？

Co-Mo加氢转化主要指在加入氢气的条件下使原料气中有机硫转化为无机硫。加氢转化不能达到直接脱硫的目的，但经转化后就大大的利于硫的脱除。在有机硫转化的同时，也能使烯烃类加氢转化为烷氢类从而可减少下一工序蒸汽转化催化剂析炭的可能性。

氧化锌是一种内表面积颇大，硫容较高的接触反应型脱硫剂。除噻吩及其衍生物外，脱除硫化氢及各种有机硫化物的能力极高，可将（108－D）出口气中硫含量降至0.1PPm以下

3.为什么天然气-水蒸气转化过程需要供热？供热形式是什么？

由于转化反应是吸热反应，在高温条件下有利于反应平衡及反应速度。在实际生产中，转化反应分别是在一段炉和二段炉中完成。在一段炉中（101－B），烃类和水蒸气的混合气在反应管内镍催化剂的作用下进行转化反应，管外有燃料气燃烧供给反应所需热量，出一段炉转化气温度控制在800℃左右。

4．少量CO、CO2的脱除方法有哪些？各自特点？ a、铜氨液吸收法：可循环使用

b、甲烷化法：可将原料气中的碳氧化物总含量脱除到10ppm以下。由于甲烷化过程中消耗氢气并生成无用的甲烷，因此，此过程只适用于一氧化碳和二氧化碳的含量低于0.5﹪的气体精制。

c、液氮洗涤法：用高纯度氮在-190℃左右将原料气中所含的少量一氧化碳脱除的分离过程，由于甲烷和氩的沸点都比一氧化碳高，所以在脱除一氧化碳的同时，也可将这些组分除去

5．在仿真装置中，氨合成塔的反应压力如何控制？ 从甲烷化来的新鲜气（40℃、2.6Mpa、H2/N2=3：1）先经压缩前分离罐(104-F)，分离气体中的水后，进合成气压缩机(103-J)低压段，在压缩机的低压缸将新鲜气体压缩到合成所需要的最终压力的二分之一左右，出低压段的新鲜气先经热交换器（106-C，与甲烷化进料气换热）冷却至93.3℃，再经水冷器(116-C)冷却至38℃,最后经氨冷器(129-C)冷却至7℃后与氢回收来的氢气混合进入中间分离罐(105-F)，进一步分离气体中的水后，从中间分离罐出来的氢氮气再进合成气压缩机高压段。

六、实习心得

短短几天的仿真实习实习很快的结束了，这几天的学习让我对自己的专业有了更深的认识。在这次实习之前，我一直都在怀疑自己平时在学校里学的那些知识的实用性，学习的时候也找不到重点，常常只是为了应付考试而被动的去学。这次实习让我意识到平时的学习是非常重要的，因为任何实际的操作都依赖于一套理论体系，只有熟悉了理论，才可能在实际问题中找到解决的办法。在老师的指导下我们学习了仿真软件中的“合成氨”的仿真操作。可以说我们在这 几 天的 实习中学到了很多在平时课堂没学到的知识,受益匪浅。这次实习仿真软件的操作，使我们 不仅进一步熟悉了“合成氨”三个工段的工艺流程，更让我们了解到在工厂的实际操作上是怎 么操作的，使我们了解到计算机系统在实际的生产操作中起到的重要作用。这是一种步骤，更是一种结合。这不仅是学校给我们的一个课程，而且还是我 们对以后在工厂 “中控室”的一种初步了解,让我们受益匪浅!通过使用仿真软件以及观看化工厂模型并对其进行画图分析，更进一步加深了我们对氨合成等项目的印象和认识，将我们之前的理论尽最大可能的于实际结合起来，加深我们对氨合成的认知。更为重要的是，是仿真软件带来的观念的改变，不是一定要去生产车间去实物面前才能学习了解相关的工艺流程。学校组织的这断时间的认知实习，对我们有着重大的作用和深远的影响，希望在之后的学校生活中能有更多的机会参与。

浦安全0906 孙健

学号P1905090618

2011年11月2日

第四篇：合成氨仿真实习指导书（定稿）

南京工业大学 化学化工学院

仿 真 实习教 学 指 导

化学化工实验教学中心

2011年10月

书

仿真实习教学指导书

一、实习目的

仿真实习是实习计划的组成部分，通过实习使学生了解化工生产一般特点、规律和工艺参数的控制，获得化工生产实践知识，培养运用化工专业理论知识，分析和解决实际问题的能力，为适应今后所从事的化工企业工作打下良好的实践基础。

二、实习要求

1.实习装置为合成氨生产仿真装置。要求了解并熟悉生产过程及控制，包括： 1）生产方法和原理，原料、催化剂及产品特性；

2）生产工艺流程（流程中设备、主副管线，过程操作和控制）； 3）各工序工艺条件及控制：主要设备操作温度、压力和组成； 4）主要设备型式、结构；

5）主要设备及管线上的控制仪表及调节方法。2.搜集信息途径

1）听讲座（拟安排工艺及设备、仿真装置及操作等讲座）；

2）现场实习：熟悉工艺流程、设备、及仿真软件操作，熟悉仿真模型；

3）阅读实习指导书、流程图、设备图及其它文献资料。

三、实习内容

仿真实习的主要内容是：以河南化肥厂为原型的大型合成氨全流程仿真模型和以宁夏化工厂为原型的合成氨大工段DCS控制系统仿真软件。两者均以天然气为原料的合成氨工艺，通过仿真实习了解合成氨工艺原理与流程，掌握合成氨生产中的主要参数和DCS控制系统的操作。

四、实习安排

实习地点：化学化工学院计算机仿真中心，沉毅北楼301 实习时间及内容：见安排表。

五、实习考核要求

1、平时成绩（20%）

熟悉实习装置原理及流程，能熟练对仿真实习装置进行操作，多思考，勤于记录。要求 1 遵章守纪，不得无故缺勤。

2、仿真操作联机考核（60%）

学生在指定的时间内上机独立完成教师指定的仿真操作联机考核内容。

3、实习报告（20%）

根据实习的平时记录、参考资料及实习心得，加以综合整理，写出仿真实习报告，内容要求正确充实、文字表达简练、图面清晰、位置比例合理等。

六、合成氨仿真实习报告主要内容

1、实习的目的、意义。

2、概述合成氨工艺原理与流程。

3、画出合成氨模型主要设备的平面布置图。

4、根据仿真软件合成工段的内容画出合成工段的流程图及主要控制点并注明控制参数。

5、选做5题实习思考题。

6、实习的收获、体会和建议。实习报告封面见附页。

七、实习思考题

1．以天然气为原料生产合成气过程有哪些主要反应？ 2．天然气-水蒸气转化法制合成气过程有哪些步骤？

3．为什么天然气要预先脱硫才能进行转化？

4．Co－Mo加氢和氧化锌脱硫有何特点？

5．为什么天然气-水蒸气转化过程需要供热？供热形式是什么？ 6．影响天然气-水蒸气转化反应的主要因素有哪些？ 7．天然气-水蒸气转化反应的主要操作参数有哪些? 8．一段转化炉的主要结构？

9．一氧化碳变换催化剂有哪些类型？各适用于什么场合？

10．少量CO、CO2、的脱除方法有哪些？各自特点？ 11．影响氨平衡浓度的因素有哪些？ 12．温度和压力对氨合成反应速率的影响？

13．惰性气体对氨合成反应的平衡氨浓度及反应速率的影响？ 14．氨合成塔的主要结构？

15．熟悉实习装置的氨合成工艺流程。16．仿真装置氨合成系统的开停车操作步骤？ 17．在仿真装置中，氨合成塔的反应压力如何控制？ 18．在仿真装置中，氨合成塔的反应温度如何控制？ 19．如何控制仿真装置的换热器换热效果？ 20．仿真装置操作中如何控制储槽（罐）液位稳定？

七、实习参考资料

1．仿真实习教学指导书

2．刘晓勤.《化工工艺学》北京：化学工业出版社，2010 3．陈五平.《无机化工工艺学－合成氨》北京：化学工业出版社，2002 4．有关“化工过程及装置仿真”书籍 5．机房服务器和网站所列的相关东方仿真文档

南京工业大学

合成氨仿真实习报告书

学 院： 班级、学号： 姓名（签名）：

年

月

第五篇：合成氨实习报告

篇一：合成氨生产实习报告 第一章 中海石油天野化工公司概况

天野化工股份有限公司隶属中海石油化学股份有限公司，厂区占地60公顷，总资产26.3亿元，固定员工1514人。位于呼和浩特市南郊9公里，东邻中油呼和浩特石化分公司，南邻物西水泥厂、金桥热电厂。

公司有年产30万吨合成氨、52万吨尿素和20万吨甲醇装置。年产6万吨聚醛项目已启动，并在2010年9月投产。原设计合成氨装置空分采用林德精馏工艺，气化采用shell渣油部分氧化法，原料气净化采用lvrgi两步法低温甲醇洗和液氮洗工艺，合成采用凯洛格卧式合成塔，全部工艺设计由日本东洋公司承担完成，1996年11月投产投产。2005年3月天野化工对合成氨装置实施了原料路线由渣油向天然气的改造，至今运行平稳，改造比较成功。公司经机构改革后目前设有9个职能部门，11个生产车间和6个辅助单位，现有员工总数1500多人，一线生产人员915人，化工人员实行四班三倒工作制。第二章 合成氨的工艺流程 2.1合成氨概述

合成氨工业诞生于本世纪初，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。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。

目前工业氨合成普遍采用的直接合成法。反应过程中为提高氢气和氮气合成转化率，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：n2+3h2≈2nh3。2.2原料气的制备 2.2.1制氢气

以天然气为原料与氧气、蒸汽通过共环式烧嘴雾化后在气化炉内约1350℃、6.0mpa高温、高压下进行部分氧化反应，制取以co+h2=95.5%为主要成分的原料气，并同时进行热量回收，副产10mpa、315℃饱和蒸汽和进行原料气降温和洗涤，以脱除原料气中所含碳黑和部分有害气体。甲烷部分氧化反应为：

ch4+2o2=co2+2h2o+q ；ch4+h2o=2co+3h2-q ；ch4+co2=2co+2h2-q。2.2.2制氮气

以空气为原料，先将空气液化，然后利用各组分沸点的不同将其分离，将空气液化，必须将空气温度降到临界温度-140.7℃以下才能实现。在标准状态下氧气的沸点-183℃，氮气的沸点-193℃，相差进13℃故采用精馏方法将氧、氮分离成纯组分。2.3原料气的净化 2.3.1脱硫工段

得到的原料气通过低温甲醇洗将其中的硫化物脱除干净。甲醇在低温高压的情况下，有良好的物理吸收特性来吸收气体中的h2s与co2。各种气体在甲醇中的溶解度差异较大，h2s与co2的溶解度远大于其它几种气体的溶解度。在脱除h2s、co2的过程中，溶液吸收的各种组分是通过逐步减压闪蒸以及附加的热再生、氮气气提来除去的。其中有效气体 co、h2、ch4占较大比例，经重新压缩后返回原料气系统。2.3.2变换工段 利用co转化成c02的反应，除掉对氨合成催化剂有毒的co气体，使出变换工艺气中co含量降到3.2％，进一步为合成氨制取氢气。一氧化碳变换反应是一个放热反应：co＋h2o→co2+h2△h298=一45kj／mol 2.3.3脱碳工段

氮洗工段基本原理包括吸附原理、混合制冷原理及液氮洗涤原理：

分子筛对极性分子的吸附力远远大于非极性分子，因此，从400＃来的气体中，c02、ch30h因其极性大于h2，就被分子筛选择性的吸附。而h2为非极性分子，因此分子筛对h2的吸附就比较困难。

将一种气体在足够高的压力下与另一种气体混合也能制冷，这是因为在系统总压力不变的情况下，气体在混合物中分压是降低的，要确切做到这一点，互相混合气体的主要组分沸点至少平均相差33℃，最好相差57℃。

液氮洗涤近于多组份精馏，又不同于多组份的精馏，它是利用氢与co、ar、ch4的沸点相差较大，将co、ch4、ar从气相中溶解到液氮中，从而达到脱除co、ch4、ar等杂质的目的。2.4氨的合成 2.4.1氨的性质

氨在标准状态下是无色气体，具有刺激性气味。会灼伤皮肤、眼睛，刺激呼吸器官粘膜。空气中氨质量分数在0.5％-1.0%时，就能使人在几分钟内窒息。相对分子质量 17.031，氨气极易溶于水，熔点-77.7℃，沸点-33.5℃，相对密度(水=1)0.82(-79℃)，相对密度(空气=1)0.6。

2.4.2氨合成的原理

氨的合成是在高温高压和催化剂存在下进行的，其反应是放热和摩尔数减少的可逆反应：n2+3h2≒2nh3。提高平衡含量的途径为降低温度、提高压力保持h2/n2在2.8-3.1之间，经过在合成塔中的反应生成气氨，从而进入氨冷器进行降温冷凝。2.4.3氨合成的工艺步骤 1.气体的压缩

2.气体的预热和合成 3.氨的分离

合成塔出口气体氨含量一般为10~20%因此将氨分离出来。4．气体的循环

氢氮混合气经过氨合成塔以后，只有一小部分合成为氨。分离氨以后，剩余的氢氮气，除为降低惰性气体含量而少量放空以外，大部分与新鲜原料气汇合后，重新返回合成塔，在进行氨的合成，从而构成了循环法生产流程。5.惰性气体的排除

氨合成循环系统惰性气体通过三个途径带出：（1）一小部分从系统中漏损；

（2）一小部分溶解在液氨中被带走；

（3）大部分采用放空的方法，即间断或连续地从系统中排放。放空的位置应该在氨已大部分分离之后，而又在新鲜气加入之前。6.反应前的回收利用

回收利用反应热的方法主要有以下几种：（1）预热反应前的前氢氮混合气。在塔内设置换热器，用反应的高温气体预热反应前氢氮混合气达到催化剂的活性温度。

（2）预热反应前的氢氮混合气和副产蒸气。既在塔内设置换热器预热反应前的氢氮混合气，又利用余热副产蒸气。（3）预热反应前的氢氮混合气和预热高压锅炉给水。反应后的高温气体先通过塔内的换热器预热反应前氢氮混合气，后通过塔外换热器预热高压锅炉给水。2.4.4冷冻系统

1.氨合成塔只能将一部分氮氢气合成为氨，为了使它与未反应的气体分离，一般采用降温冷凝的方法。若想使分离的更加完全，合成回路气体温度降得更低必须有专门的冷冻系统。2.冷冻系统配有组合式氨冷器、冰机，氨经过氨冷器中的三段闪蒸罐进行分级制冷，从组合式氨冷器三段闪蒸罐中闪蒸出不同压力与温度的气氨进入冰机进行分段压缩，压缩后经冷凝生成液氨进入氨受槽供给冷冻系统循环使用。3.冷冻系统就是提纯与冷冻的结合，液氨经高压分离器送至低压排放槽时压力下降可以将液氨中的一些惰气闪蒸出来作为燃料使用，从冷冻系统净化出的液氨分为冷、热产品，热氨送至尿素装置使用，冷氨提供给净化岗位氨冷器使用。第三章 合成氨的主要设备 3.1 氨合成塔

3.1.1 氨合成塔的构造

合成塔是进行合成反应的一种设备。它的结构、材料和形成随反应物和反应条件不同而不同。是耐高温高压的圆筒形金属设备，可分为内部换热式和多层中间换热式和多层中间激冷式。目前较常用的氨合成塔是内部换热式，上半部为催化剂筐，下半部为换热器，中有分气盒。进塔冷气（含氨量很少）与经催化反应后的热气（含氨量较多）在换热器内换热。冷气经分气盒至催化剂层内配置的冷管，较冷的气体通过管内，带走催化剂层内的反应热而本身则被预热至适当温度，然后进入催化剂层进行合成。下部换热器有列管式、螺旋板式等多种。3.1.2 氨合成塔的原理

以并流套管合成塔中的并流三套管式合成塔为例简绍其主要结构和特性：此塔为并流双管式合成塔的改进型，即在后者的内冷管内衬一根薄壁内衬管，两者在一端满焊，使内冷管和内衬管间形成一不流动的“滞气层”，起隔热作用，使冷气流经内衬管时温升较小，三套管顶部触媒层温差大，从而增强了冷却效果，使三套管取走的热量与合成反应生产的反应热量相适应。

第四章 合成氨的三废处理

合成氨工业的主要污染物有污水：含氨污水，含硫污水；废气：含硫化氢气体，造气吹风气，一氧化碳气体，二氧化碳气体；固体废物：煤灰，煤渣，铜液渣。1.造气炉渣经处理后送“三废”流化混燃炉燃烧； 2.锅炉废渣外卖作为建材原料； 3.变换、合成、甲醇触媒外卖； 4.废活性炭送锅炉燃烧。第五章 实习心得体会

在这短短的时间里，通过认真听老师讲解及跟同学们的交流、沟通。虽然我没有下去车间操作，但还是可以学到很多在学校学不到的东西，也认识到了自己很多的不足。在实习过程中，我发现了自己看问题的角度，思考问题的方式也逐渐开拓。在这次实习过程中，让我感受充实，感受成长。

作为一名大学生，我想学习的目的不在于通过结业考试，而是为了获取知识，能够适应社会的需要，通过学习保证能够完成将来的工作，为社会做出贡献。我们踏入社会融入单位公司工作还是有很大落差，能够以进入天野化工公司实习来当成缓冲，对我而言是一件幸事，通过实习工作了解到工作的实际需要，使得学习的目的性更明确，得到的效果也相应的更好。我们这次实习，主要是在制气、脱硫、变换、脱碳、合成氨等几个工作段进行实习，在车间师傅和带队老师的详细讲解和悉心指导下，我们重点了解各个工段的生产流程。初步了解了工厂各个工段的工艺指标和管理制度，了解生产中的技术革新措施，并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。这次生产实习也给我们学习工艺的同学一种启发：在以后的学习工作学习中更应该多思考，多想现有的技术还有什么可以改进的地方，而不是被书本上的理论知识所束缚。虽然书本上的知识都是经典，但流程工艺是可以更新的。结合实际生产情况建设更高效、更经济、更实用的化工是我们追求的目标。致谢 短短几天时间，我们收获良多。在此感谢我们化工学院的领导老师们的精心安排，感谢中海石油天野化工股份有限公司的热情招待，感谢车间的工程师技术员的耐心指导，感谢我们同组人员的相互帮助。这为本次实习的顺利进行提供了强有力的支持。篇二：合成氨化工厂实习报告

毕业实习报告

实习单位：石家庄双联化工有限责任公司 1.实习单位介绍：

石家庄双联化工有限责任公司始建于1965年（原名：石家庄市联碱厂、石家庄联碱化工有限责任公司），是河北省第一批小氮肥企业和第一家纯碱生产厂,2003年经石家庄市政府批准，进行了产权制度改革，组建了石家庄联碱化工有限责任公司。2006年更名为石家庄双联化工有限责任公司。双联化工集团占地548万平方米，是以纯碱为主业并拥有5个子公司，集基础化工、精细化工、热电联产、集中供热为一体的综合性化工公司。是河北省100强优势企业和重点保护企业行列，石家庄市工业50强企业，曾荣获全国五一劳动奖状。

目前公司现有合成氨生产能力12万吨，联产甲醇1.5万吨，纯碱生产能力30万吨，氯化铵生产能力33万吨，高浓度系列复合肥50万吨。此外，公司在石家庄市鹿泉高新技术园区内已建成完善的集中供热网络，2004年1月份已正式送汽，供汽能力为75t/h。

截止2006年，公司拥有总资产6.05亿元，固定资产原值为4.43亿元，净资产为2.4亿元，负债为36480万元，实现销售收入72358万元。公司现有员工1827人，大学以上学历占公司员工的14%，具有中、高级管理、技术职称的员工占公司员工20%。公司拥有一支团结奋进，文化水平较高，专业技术较强的职工队伍。

2.实习概况：实习时间安排在2011-2012学年第二学期的第一周到第四周（2月29日-3月20日），实习单位为石家庄双联化工有限责任公司。首先要进行实习动员，学习实习大纲和实习计划，明确实习目的与要求、方法和步骤，做好准备。到达实习地点后，在指导老师的指导下，熟悉工作环境和相关工作，按学校以及实习单位的要求完成有关实习任务。然后学习公司安全、消防知识以及合成氨各流程的工艺知识。接着分别在造气、脱硫、精制、合成和变换5个车间轮流实习，实习期间做好实习记录，记载每天的实习内容、心得体会和存在的问题，完成实习作业，要求不仅对该车间及其相关车间的工作有“面”上的认识，同时在某一点上深入学习，积极与工人师傅交流，切实了解实习单位具体的生产实践与相关管理和销售环节，全面培养从事相关领域工作的能力。实习结束后，及时完成个人实习总结和实习报告，将本科学生实习手册上交学院，作为毕业实习考核的依据。3.实习具体内容：

氨的合成是人类从自然界制取含氮化合物的最重要方法，氨则是进一步合成含氮化合物的最重要原料，而含氮化合物在人们生活和工农业生产中都是必不可少的。实习期间主要学习合成氨造气、净化、合成3段工艺。1)安全与消防知识教育

合成氨工厂生产存在高温、高压、易燃、易爆、有毒、有害，必须严格执行安全生产要求，确保实现期间的人身和生产安全。因此由工厂的安全工程师为我们做工厂劳动保护、安全技术、防火、防爆、防毒等内容的安全生产教育。

a)注意着装，不能穿裙子，不能披散长发，不能穿高跟鞋。b)严禁接触阀门、仪表、按钮。c)工厂区禁止吸烟。

d)进入工厂区必须佩戴安全帽，不能脱离组织，不要妨碍正常生产操作。e)出现事故迅速撤离至下风处。2)造气车间工艺

造气工段的任务以白煤做原料以空气和水为汽化剂，在高温的条件下进行汽化反应，制取合格的半水煤气（co + h2）/n2为3.1-3.2。

造气工艺采用间歇式固定层汽化法制取半煤气。原料煤为白煤，汽化剂为空气和水，在高温条件下进行汽化反应，制取合格的半水煤气。原料煤由造气炉顶加入，在造气炉内形成燃料层。来自鼓风机的空气，送入煤气发生炉底部，经与燃料层燃烧后生成吹风气由炉顶引出，经旋风除尘器除去灰尘后，进入废热回收系统，与锅炉管间的水换热，水受热蒸发产生的低压蒸汽经汽包送入蒸汽管路。吹风气被冷却降温后，出废热锅炉，由烟囱放空，此阶段为吹风阶段；蒸汽与加氮空气一起自炉底送入，经与灼热的燃烧层反应后，生成的半水煤气由炉顶引出。经旋风除尘器、余热锅炉、洗气塔送入气柜，此为上吹制气阶段；蒸汽与加氮空气自炉顶加入，经与灼热的燃烧层反应后，生成半水煤气由炉顶引出，因下行煤气通过灰渣层降低了温度，所以不再进入废热锅炉而直接送往洗气塔，最后送入气柜，此为下吹制气阶段；再经二次上吹阶段，流程与上吹流程相同；最后经空气吹净阶段，流程与吹风阶段相同，但气体不放空，经洗气塔后回收入气柜。最后生产出（co + h2）/n2为3.1-3.2的半水煤气进入气柜。

每个制气循环包括5个阶段：

（1）吹风阶段：来自鼓风机的加压空气，送入炉的底部，与燃烧层燃烧并放出大量的热量储存在碳层内。生成的吹风气经除尘器除去灰尘后，经总管送至三废混燃炉。（2）上吹制气阶段：蒸汽及加氮空气自炉底送入，经与灼热的燃烧层反应后，气化层上移，炉温下降，生成的半水煤气由造气炉顶部引出，经除尘器除去灰尘，进入联合废锅，回收气体中的显热后进入洗涤塔除尘、冷却，由洗涤塔顶部引出送入气柜。反应方程式：c+h2o=co+h2（3）下吹制气阶段：在上吹制气进行一段时间后，气化层上移炉内下部温度降低，操作条件恶化，为维持正常操作，需将蒸汽、空气由上向下吹进行制气，煤气由炉底引出，经下行煤气除尘器除尘，废热锅炉回收显热后再经洗涤塔除尘，冷却后送入气柜。

（4）二次上吹阶段：同上吹制气阶段，但不加入空气，其目的在于置换炉下部管道中残余的煤气，防止爆炸现象发生。

（5）空气吹净阶段：其操作程序同上吹制气阶段，但不用蒸汽而改用空气，以回收系统中的煤气至气柜。

以上五个阶段的操作程序为一个循环过程，由dcs程序控制。反应方程式如下：

c + o2+q 2c + o 2co+q 2co + o2co2+q 2 co2 + c2co-q c + h2oco+h2-q c + 2h2oco2+2h2-q c0 + h2oco2+h2+qc + 2hch4+q 3)净化车间工艺

由原料制成的半水煤气中含有能导致催化剂中毒的组分，主要是含硫化合物和碳的氧化物，需要经历脱硫和脱碳的净化过程。净化车间的工艺流程为：

a)旋风除尘：旋风除尘器是除尘装置的一类。除沉机理是使含尘气流作旋转运动，借助于离心力降尘粒从气流中分离并捕集于器壁，再借助重力作用使尘粒落入灰斗。

b)脱硫岗位：栲胶脱硫法，是以纯碱为吸收剂，以栲胶为载氧体，以navo2为氧化剂，在吸收塔内原料气与脱硫液逆流接触硫化氢与溶液中纯碱作用被吸收，在反应槽内硫氢根被高价金属离子氧化生成单质硫，在喷射再生槽内空气将酚态物氧化为醌态，按顺序连续进行从而完成气体脱硫净化。反应过程如下： h2s+na2co2====nahs+nahco2 nahs+nahco2+2navo2=====s↓+na2v2o2+na2co2+h2o 2hq+1/2 o2====2q+h2o c)变换岗位:原料气中的co，在一定温度与压力条件下，借助催化剂的催化作用，于水蒸气进行变换反应，生成co2和h2。合理利用反应热充分回 收余热，降低能耗。co+h2o→co2+h2+q d)变脱岗位:采用湿式氧化法用氨水溶液来脱除变换气中的h2s，以满足篇三：合成氨实习报告

企业认识实习报告

一、实习时间 ：2013.9.24 ——2013.9.27

二、实习地点：晋开化工有限公司

三、实习目的

通过教师和工程技术人员、工人师傅现场讲解，全面而详细的了解相关生产 工艺过程。在实习的过程中，学会从技术人员和工人那里获得直接的和间接地 生产实践经验，积累相关的生产知识。学习本专业方面的生产时间实践知识，为专业课学习打下坚实的基础，同时也能够为毕业后走向工作岗位积累有用的 经验。通过同工人、工程技术人员、生产机管理人员的接触和了解、增加对社 会的认识，提高其社会适应能力。四、公司概况

河南晋开化工投资控股集团有限责任公司（以下简称“晋开集团”）的前身是 开封晋开化工有限责任公司，成立于2004年5月28日，是中国500强企业山 西晋煤集团在山西省境外设立的第一家煤化工子公司。2008年5月28日，以 开封晋开化工有限责任公司为母公司组建河南晋开投资控股集团，公司变更为 现名。

晋开集团总部位于七朝古都开封，地理位置优越。公司注册资本36791万

元，其中晋煤集团控股85.35%。公司本部现有在职员工3235人，占地3318亩（不包括子公司）。公司主要产品有合成氨、尿素、硝酸铵、多孔硝铵、硝酸 磷肥、甲醇、稀硝酸、浓硝酸、硝酸钠、亚硝酸钠、氨水、液体二氧化碳等，产品注册商标为“三中”及“晋开”，在化肥化工行业享有良好的声誉。经过八年来的不断奋斗、拼搏和探索，晋开集团形成了具有自身特色 的核心价值观和企业文化，制定了可持续发展的战略规划和愿景目标，提出了 “发展是解决一切问题的金钥匙”的发展宗旨，以“十年百亿，百年晋开，河 南第一，中部最强”为发展目标，以“回报股东，造福员工，贡献社会，共创 和谐”为发展目的，按照晋煤集团和开封市委市政府的正确部署，晋开集团积 极进行资源整合，强化企业管理，通过“技术改造、战略并购、新建项目”三 路并举，走出了一条规模化发展和效益型增长的新路子，跃上了发展的新平台。公司产能规模和盈利能力不断提升，总氨生产能力由成立之初的12万吨/ 年增长至目前的200万吨/年，具备了年生产经营总额40亿元的规模。“十二? 五”期间，公司总氨产量将达到260～300万吨/年，生产经营规模突破100亿 元/年，利税15～20亿元/年。截至2013年2月底，公司总资产110亿元，较 成立之初增长了47倍。公司现拥有6家分公司，6家子公司，形成了一个以化 肥化工为主，在贸易、机械加工、建筑、劳务、包装、餐饮服务等领域多元发 展的跨地区、跨行业、跨所有制的大型现代煤化工企业集团。

公司通过了中质协的质量、环境和职业健康安全管理三项体系认证，先后获得“中国氮肥行业50强”、“河南省资源综合利用企业”、“河南省企 业100强”、“河南省化肥化工行业综合实力十强”、“开封市工业强市先进 单位”、“晋煤集团模范单位”等荣誉；被确定为河南省“重点服务企业”、开封市“重点培育企业”；公司党委荣获河南省“五好基层党组织”和晋煤集 团“优秀基层党委”光荣称号；公司董事长樊进军光荣当选十二届全国人大代 表，荣获“全国石油和化学工业劳动模范”、“开封市五一劳动奖章”、“工 业强市特殊贡献奖”等荣誉称号。

实习准备工作：

召开实习动员大会，由老师给我们讲解有关实习期间的各项注意事项。包

括安全、知识、纪律等方面的内容。布置了相关的任务，让我们课下查资料了 解与化肥生产有关的知识，以便在实习期间能有目的的去了解各种设备、工艺 流程等。通过自己查资料，我了解了与氨的合成有关的知识，加深了对每个步 骤的认识，学到了以前不知道的东西。也提高了我们查阅资料以及对信息的筛 选的能力。

进入工厂之前由工厂的技术员为我们做了工厂劳动保护、安全技术、防 火、防爆、防毒等内容的安全生产知识讲座。

此化工厂的生产为高温、高压、易燃易爆的高危企业。化肥生产中的氨

气、co属有毒气体，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。进入工厂以后必须遵守以下规定： 1．禁止触摸设备、按钮 2．规定时间内参观 3．禁止抽烟、喝酒 4．戴好安全帽

5．严格遵守规定，不单独行动 6．不能穿越禁道

7．不能携带易燃易爆品 8．不乱扔垃圾保护环境 9．上班时间禁止睡觉

10．安全装置不齐全的设备不准使用 11．停机检修的设备未经检查不准使用 12．移动式电动工具必须安装触电保护器

13．如遇火灾拨打厂内报警电话，禁止拨打119 14．禁止进入危险区域，从管道底下穿过

实习安排：全班人分为三组，分别参观造气、合成、尿素制造。参观完后 轮换。最后一天参观我们在化工厂见到的大型设备的维修过程，能够清楚的见 到内部的结构。通过参观设备的维修过程，能够更加直观的了解其工作原理。

五、化工产品的生产原理

原料煤利用蒸汽和空气为气化剂，在煤气发生炉内产生半水煤气。经一次

脱硫、变换、二次脱硫、脱碳、精脱硫、甲醇、烃化等工艺将气体净化。除去 杂质后，将氮氢气体送入合成塔内，在高温高压，有催化剂存在的条件下合成 氨。脱碳解吸出来的二氧化碳经净化和压缩后，与氨一起送入尿素合成塔在适 当的温度和压力下，合成尿素。经蒸发、造粒后包装销售。

总的工艺流程如下：其中，氨的合成共有三个阶段，造气、净化、合成。晋开公司采用的是 以煤为原料造气。c+h2o=co+h2 工艺流程如下：

工艺流程说明：

采用间歇式固定常压气化法，即在煤气发生炉内，以无烟煤块或者焦炭为原 料，并保持一定的炭层，在高压下，交替的吹入空气和蒸汽，使煤气化，以制 取合格的半水煤气。经过除尘、热量回用降温后送入汽柜。自上一次开始送风 至下一次送分为止，称为一个工作循环，每个循环分吹风、上吹、下吹、二次 上吹和吹净五个部分。

工艺流程：吹风阶段，回收阶段，上次制气，下次制气，二次上吹

吹风阶段：空气→煤气发生炉→除尘器蒸汽过滤器→废热锅炉→烟囱放空

回收阶段：空气→煤气发生炉→除尘器蒸汽过滤器→废热锅炉→洗气塔→气柜 上吹制气阶段：蒸汽顶进→煤气发生炉→废热锅炉→洗气塔→气柜

二次上吹阶段：蒸汽→煤气发生炉→除尘器蒸汽过滤器→废热锅炉→洗气塔→ 气柜

半水煤气成分（工艺指标）： co2: ≤8% o2:≤0.5% co+h2:≥68% 合成循环气h2/n2 2.4-3.1 气体温度：煤气炉顶出口温度≤380℃ 煤气炉底出口温度150-280℃ 气体入口煤气温度≤45℃

氢氮比的调节是造气工序的一重要操作 半水煤气质量→氢氮比是否稳定

根据氨的合成反应，氢氮比控制在3:1左右，一般按照循环空气中氢含量的高低进行调节

主要用到的设备包括：煤气发生炉、蒸汽缓冲器、空气鼓风机、集尘器、洗气塔、除尘器、废热锅炉、各种管道等。

煤气发生炉构造及原理

固体燃料由进料口加入

空气、水蒸气由下部进气口进入

炉体内壁为直立的圆筒，下部由钢板焊成的 水夹套，夹套上部衬耐火材料，用以保护外 壳钢板和减少热量损失，炉顶内壁用耐火砖 砌成拱形。

底部为除灰机构，在炉底轨道上置有大齿 轮，大齿轮上部盖有灰盘，灰盘中间设有炉 箅，当灰盘旋转时，灰渣由灰梨刮入灰仓，定期排除

罗茨鼓风机结构及原理

机

壳内有两 个特殊形

状的转子，常为腰形或三星形，两转子之间转子与机壳之间的缝隙很小，使转子能自由的转动而无过多泄漏。两转子的旋转方向相反，可使气体从一侧吸入，从另一侧排出。净化阶段

净化车间工艺指标： 1、665气柜高度：3000-8000m3 大风天气：3000-6000m3

2、半脱出口h2s含量：80-150mg/m3

3、脱硫溶液悬浮硫含量:<=1g/l

4、压缩一段进口温度：冬季<=30oc 夏季<=40oc

5、交换炉入口h2s含量：80-150mg/m3（根据生产需求调整）o6、交换炉热点温度：200-400c

7、变脱后h2s含量：<=10mg/m3

8、净化气中co2含量：<=1.3%

9、精脱出口h2s含量<=0.1ppm 除去杂质的过程包括脱硫、脱碳、变换三个过程，以得到纯净的原料气，以便进入到下一个加工工艺中。

煤中的硫在造气过程中大多以h2s的形式进入气相，它不仅会腐蚀工艺管

道和设备，而且会使变换催化剂和合成催化剂中毒，因此脱硫工段的主要目的就是利用dds脱硫剂脱出气体中的硫。气柜中的半水煤气经过静电除焦、罗茨风机增压冷却降温后进入半水煤气脱硫塔，脱除硫化氢后经过二次除焦、清洗降温送往压缩机一段入口。脱硫液再生后循环使用。

脱硫工艺流程如下： 静电除焦器构造及原理

静电除焦塔主要由塔体和电器两部分，其塔体结构如图所示