第一篇：合成氨工艺总流程与压缩机
合成氨工艺总流程
本装置以中原油田天然气为原料，采用传统流程的一二段烃类水蒸气转化，高低变，脱碳及甲烷化法。
1、原料气压缩和脱硫
来自界区，压力2.25巴（绝）、温度30℃，含总硫50p.p.m的天然气，经分离器(01-F001)分离掉所带油水后，进入原料气压缩机(01-K001),经四段压缩至52.5巴（绝）、温度114℃。出原料气压缩机的气体与来自合成压缩机（07-K001）的少量合成气相汇合，控制含2-5%H2，作为予脱硫钴-钼加氢转化用。
一二段烃类水蒸汽转化是在镍催化剂上进行，硫及其化合物对镍催化剂毒害极大，要求进入转化的原料气中含硫量在0.1p.p.m以下，因此转化前必须脱硫。
经压缩和返氢后的原料气，入对流段盘管（03-B002E04）加热至370℃，于钴-钼加氢反应器（01-R001）中反应，将有机硫转化为无机硫。然后在氧化锌脱硫槽（01-R002A/B）里硫被脱除，控制含硫小于0.1p.p.m。
2、转化
经脱硫的原料气与来自工艺冷凝液汽提塔（05-C003）的水蒸汽和来自冰机的蒸汽透平（09-MT01）或发电机蒸汽透平（85-MT01）的背压蒸汽，按比例调节进行混合，控制水碳比为2.75左右、温度在372℃。此原料-水蒸汽混合气相继进入一段转化炉对流段盘管（03-B002E01A）和（03-B002E01B）换热，在两盘管间还设置喷雾温度调节器（03-B002E08）用它来调节出盘管（03-B002E01B）的混合气加热至580℃。此混合气从转化炉管顶部进入，在镍催化剂作用下进行转化反应。出一段炉的转化气压力43.5巴、温度804℃，含16.3%CH4。
含CH416.3%的一段转化气自二段炉（03-R001）底部进入，经中心管至炉顶，与来自空压机（02-K001），压缩至45巴，途径加热盘管（03-B002E03）加热至500℃的工艺空气相混合，于炉中上部空间进行燃烧反应，反应后气体温升至1250℃左右。此高温气体相继流经炉中催化剂床层，继续进行转化反应。
出二段炉的转化气（工艺气），温度983℃左右，残余甲烷含量0.9%以下。为回收此高温工艺气的热量，入工艺气冷却器（03E001）使之产生328℃、125巴的高压蒸汽。出（03-E001）温度588℃的工艺气继续入高压蒸汽过热器（03-E002）,喷雾温度调节器（03-E005）,控制其出转化工序的工艺气温度为370℃左右。
经预热后的锅炉给水注入汽包（03-D001）,汽包与工艺气冷却器（03-E001）、废热锅炉（04-E001）和辅助锅炉相连通，设计为自然循环。自汽包输出的高压蒸汽，依次流经高压蒸汽过热器（03-E002）(03-B003E01)和(03-B002E02),将蒸汽过热至535℃，再分别送入冰机和发电机的蒸汽透平作动力。
3、变换
CO变换采取高低变流程。
370℃的转化工艺气，自高温变换炉顶部进入，于铁-铬系催化剂条件下进行反应，温升到444℃，CO含量降至3.87%。高变气由炉底出来，入废热锅炉（04-E001），回收热量产生高压蒸汽，高变气被冷却至375℃，继入锅炉给水预热器（04-E002）,降温至204℃，而后入低温变换炉。
低变是在铜-锌-铝系催化剂条件下进行反应，反应后气体温升至236℃，CO含量为0.36%。低变气在锅炉给水预热器（04-E003）中换热，冷却至176℃，此温度下已有水蒸汽冷凝。
为便于低变催化剂的升温还原，还专设置一套氮循环系统。
4、脱碳
CO2脱除，采用节能型的苯菲尔脱碳流程。
为回收低变气中的热能，含CO217%左右的低变气依次流经气体冷却器（05-E001）,再沸器（05-E002）及脱盐水预热器（05-E009）而得以产生低压蒸汽，发生汽提蒸汽和加热了脱盐水。低变气冷却至95℃左右，自吸收塔（05-C001）下部进入，与塔顶喷淋下来的吸收液（贫液）逆流接触。经下塔吸收后的气体中CO2含量降至0.4%，再经上塔吸收，从塔顶逸出的脱碳气，温度70℃，CO2含量却为0.1%。而后经分离器（05-F002）回收随气体带出的溶液。
吸收塔底流出的富液，经水力透平（05-MT01）送至解吸塔（05-C002）顶部，溶液减压闪蒸出部分水蒸气和二氧化碳，然后向下流经解吸塔填料，此时溶液与再沸器（05-E002）及闪蒸槽（05-D002）返回的蒸汽逆流接触，实现汽提，达到再生目的。
解吸塔顶部压力控制为1.52巴（绝）时，塔底溶液温度为118℃左右。
解吸塔底流出的溶液，入闪蒸槽（05-D002）,经五级闪蒸压力降至0.89巴（绝），此时溶液温度为100℃左右。闪蒸释放出的蒸汽由蒸汽喷射器（05-A001,05-A002,05-A003,05-A004）和蒸汽压缩机（05-K001）注回解吸塔。为节省蒸汽压缩机功耗，在最后一级闪蒸溶液用锅炉给水做适当加热。
再生好的溶液，经贫液泵（05-P001A/B）送出，分两路送入吸收塔：一路为大致25%的溶液量，经热水加热器（05E010A/B），将溶液冷却至70℃入上塔；另一路则将其与75%的溶液量，不经冷却器直接送入下塔。
且溶液泵（05-P001A/B）与水力透平（05-MT01）是在同一轴上，由此水力透平所回收的能量可以补偿溶液泵轴功率的40%。
脱碳系统中，自分离器（05-F001）分离出来的工艺冷凝液，经冷凝液预热器（05-E008），被冷却至98℃。由冷凝液泵（05-P006A/B）送经冷凝液预热器（05-E011A/B）被加热后入汽提塔（05-C003），与来自冰机蒸汽透平（09-MT01）或发电机蒸汽透平（85-MT01）的背压蒸汽与塔中逆流接触，进行汽提。使用水蒸汽量每小时15吨。塔顶逸出的汽提蒸汽（其中包括转化、变换的付产物甲醇、乙醇、氨等）送往转化工序。
从解吸塔顶（1.52巴、94℃）排出的CO2气，入脱盐水预热器（05-E004A/B）、水冷却器（05-E007A/B）换热，冷却至40℃。此CO2气冷凝液于（05-F003）和（05-F005）分离器中将冷凝液分离下来，用泵（05-P002A/B）将少量冷凝液分别送入解吸塔顶的洗涤塔板、闪蒸槽的洗涤料盘作洗涤水和溶液泵、水力透平的清洗液。而其余冷凝液经（05-E008）预热至120℃，送回（05-E001）作为锅炉给水用。分离器分离出的CO2气，送尿素装置CO2气压缩机的吸入端。
5、甲烷化
脱碳气中含0.1%CO2、0.44%CO，是远远超过对合成气中（CO+ CO2）<10p.p.m的要求，为此采用甲烷化法除去少量的CO和CO2。
70℃的脱碳气，在换热器（06-E001）中被加热至300℃，入甲烷化炉（06-R001）,反应放热，温升至336℃左右。此热气在换热器（06-E001）中被冷却至100℃。继入水冷器（06-E003）中，冷却至40℃，气中含（CO+ CO2）<10p.p.m，成为合格的N2.H2混合气，即新鲜气。
6、合成气的压缩及氨合成
氮与氢在铁催化剂条件下合成氨，当压力98.24巴、440℃时，平衡氨含量为17.92%。因此，大量未参与合成的N2.H2应循环使用。同时，为降低合成氨能耗，采用了径向合成塔和两级氨冷。
甲烷后的工艺气（新鲜气），在38.3巴、40℃下，经分离器（07-F001）分离水份，入离心式合成气压缩机（07-K001），经一段压缩至65.4巴、112℃，此时少量气体送脱硫，用于钴-钼加氢，大量气体经中间冷却器（07-E002）和分离器（07-F002）冷却分离后，入合成气压缩机高压缸，压缩至101.95巴、100℃。为保证催化剂不受毒害，出高压缸的新鲜气进入第一氨冷器（08-E005）,冷却器至5℃此时新鲜气的水蒸汽和CO2气被冷凝，于分离器（07-F003）中分离掉。自（07-F003）逸出的新鲜气与（08-E005）出口的回路气在管路中汇合，由于回路气中部分液氨的汽化，使汇合后的循环气降温至0.9℃，继入第二氨冷器（08-E006），降温至﹣10℃，在该温度下大部分气氨冷凝。随之物流入氨分离器（08-F001），分离下来的液氨入氨闪蒸槽（08-D001）,闪蒸后的液氨，用泵(08-P001A/B)送往尿素装置或球罐储存，从（08-F001）分理出的冷气，经冷热交换器（08-E004）回收冷量，而后入（07-K001）循环段进行压缩，以补充回路压降的损失。出循环段的气体（105.8巴、32℃），经热交换器（08-E002）,温升至239℃左右，入合成塔（08-R001）。
105巴、239℃、含4.12%NH3的循环气，流经三床层的径向合成塔，在铁催化剂上进行合成反应。出塔气压力为101巴、414℃、含16.36%NH3，入废热锅炉（08-E001）回收热量，产生127巴、329℃的高压蒸汽。合成气被冷却至275℃，继入（08-E002）、（08-E003）、（08-E004）换热器换热，合成气温度分别降至53℃、38℃、23℃，而后入第一氨冷器（08-E005）。出第一氨冷器的回路气与新鲜气相汇合为循环气。这样形成的一个循环过程，称之“合成回路”。
因新鲜气中含惰气（CH4+Ar）1.86%,在不断循环过程中惰气的含量会积累增多，影响氨的生成。为此，出（07-K001）循环段的气体需要放空一部分，以控制循环气中惰气含量。此放空气送往氨回收装置。
7、冷冻
来自第二氨冷器（08-E006）的气氨（﹣15℃、2.36巴）来自第一氨冷器(08-E005)及气体冷却器（10-E004）的气氨（0.5℃、4.38巴），分别进入氨压缩机又称冰机（09-K001）一段的吸入侧，经一段压缩的出口气氨（86℃、9.34巴），入中间冷却器（09-E005）冷却后与从氨闪蒸槽（09-D001）来的气氨相汇合，于42℃、9.08巴压力下进入（09-K001）的二段吸入侧，压缩至16.6巴、100℃，经水冷器（09-E002A/B）冷却冷凝，气氨液化为液氨，入氨受槽（09-D002）。冰机由蒸汽透平（09-MT01）驱动。
氨受槽（09-D002）中的液氨，温度较高，可称为热氨。此热氨流经换热器（09-E003A/B）、氨闪蒸槽（09-D001）及产品氨加热器（09-E004）与来自闪蒸槽（08-D001）的冷氨进行热交换，使之冷却、减压降温，重新作为冷冻剂送往氨冷器（08-E005）、（08-E006）和气冷器（10-E004）使用。冷氨用泵（08-P001A/B）提压至22.6巴、20℃送往尿素装置。
8、氨回收
氨合成回路的放空气及氨闪蒸槽（08-D001）的闪蒸汽（驰放气）中氨需要回收。此流程采用水吸收，氨水再蒸馏的方法。
氨合成回路来的放空气，入吸收塔（10-C001）底部，与塔顶喷洒下的净化水作逆流吸收。吸收后，气体中还含氨0.02%，继入气体冷却器（10-E004）,用氨冷将气体中残氨冷凝回收，处理过的气体主要去氢回收。但去氢回收的气体量由CO2﹣NH3比来决定，过剩气体送燃气轮机或一段转化炉的燃料系统。
闪蒸槽（08-D001）来的驰放气，入吸收塔（10-C003）底部，用净化水吸收，出吸收塔气体中含氨0.1%送一段炉燃料系统。
吸收塔（10-C001）底流出的氨水，浓度为15%（摩尔），经换热器（10-E001A/B/C）加热后,加入汽提塔（10-C002）的两填料段之间。以此同时，从吸收塔（10-C003）底流出的氨水，用泵（10-P002A/B）也同样加入汽提塔两填料段之间。
汽提塔在加料口的上部为精馏段，下部为提馏段。汽提蒸汽由再沸器（10-E005）提供，再沸器用中压蒸汽加热。
汽提塔顶设有冷凝器（10-E003），从塔顶蒸出的气氨，在冷凝器中冷却冷凝为液氨，部分液氨做回流液，其余液氨送闪蒸槽（08-D001），未冷凝汽送惰气冷却器（09-E001）。
汽提塔底流出的氨水浓度为0.11%（摩尔），经换热器（10-E001A/B/C）和水冷器（10-E002A/B）冷却后，分别返回吸收塔（10-C003）和用泵（10-P001A/B）送回吸收塔（10-C001）作吸收剂，如此循环使用。
9、氢回收
经氨回收后的气体，按NH3﹣CO2平衡的要求量入吸附器（11-R001A/B）,将气中的NH3、HO2、CO2彻底清除，而后入冷箱（11-E001）,冷却降温使部分N2 及CH4冷凝液化，形成富氢气，于分离器（11-F001）中分离。分离出的富氢气入（07-K001）循环段。分离出的液体经减压阀减压，自由膨胀而降温，冷气返回冷箱与入气相换热，来降低入气温度。
出冷箱尾气，部分去再生气预热器（11-E002）,被加热后入吸附器（11-R001A/B）将分子筛再生，再生气送燃料系统；其余部分尾气则直接送燃料系统。
10、氨贮存
有两个球形氨罐，每个贮氨量2500吨。液氨在4.8巴、3℃条件下贮存。其流程设置正常操作时：
氨合成装置正常运行，产品液氨直接送往尿素装置。这时没有产品氨送入氨罐。只因外界的热传入球罐，使少量的液氨蒸发为气氨。此时将这些少量的气氨经压力控制系统（PIC）送冷冻装置。气氨经氨压缩机压缩，冷凝器（09-E002A/B）冷凝，再返回球罐。
气体压缩
制氨装置对气体的输送、压缩和制冷过程，共设置了四台离心式压缩机。即原料气压缩机（01-K001）、空气压缩机（02-K001）、合成气压缩机（07-K001）和氨气压缩机（09-K001）。这四台离心式压缩机除空压机由燃气轮机驱动外，其他均为汽轮机所驱动。
1.原料气压缩机（01-K001）
对大型化、单系列日产1000吨氨的装置，原料气流量大，压缩比又较低的条件下，宜采用离心式压缩机。加之界区送来天然气气压低，进吸入端压力仅只2.25巴，因此，选用了2MCL528-2BCL358型双缸四段离心式压缩机，它由NK32/36型蒸汽透平所驱动。
正常生产时，入压缩机原料气原料气流量为23261Kg/h，经三段压缩后其中1402Kg/h送燃气轮机，其余21859Kg/h入四段压缩至5206巴后入一段转化炉。
2.空气压缩机（02-K001）
二段转化炉所需工艺空气，燃气轮机所需燃烧空气和全厂的仪表空气等均有空气压缩机供给，因不同用处所需空气的压力、流量等参数的各异，选用了2MCL805+3MCL457型离心式压缩机。该机由MS3002型燃气轮机（02-MT01）驱动，在开工操作和极限操作工况时，为保证燃气轮机工作状态的效率，还配置有由中压蒸汽驱动的背压汽轮机作为辅机。同时为保证燃气轮机所使用空气的质量，配置有全自动的脉冲净化过滤器（02-MT01-FOV）和空气入口消音器（02-K001-D001）。流程图No.1 3.合成气压缩机（07-K001）
为实现氨合成回路的要求及本装置入合成气压缩机的进入压力为38巴，最终排出压力为105.8巴这一压缩比小而段数少的特征，选用了双缸三段的BCL407-2BCL407型离心式压缩机，最后一段为循环段，新鲜气与回路气在缸外混合。该机由汽轮机（07-MT01）驱动。流程图No.5。
经甲烷化冷却器（06-E003）冷却后的合格N2、H2混合气，即合成气，其中含水分0.19%。在38巴40℃入（07-K001）一段，压缩至65.4巴，温度112℃。出一段合成气约45.4Kmol/h的气量送脱硫钴-钼加氢反应使用，其余气量经中间冷却器（07-E002）和分离器（07-F002）冷却分离水分后入二段压缩。出二段气压力为101.95巴、100℃，气中还存有极少量的水蒸汽及CO2，这些含氧化合物不仅是催化剂的毒物，且易产生结晶，堵塞管道，危害设备。为了确保安全生产，必须清除极少量的水汽及CO2，因此，出二段的合成气依次经水冷器（07-E003）和氨冷器（08-E005）,降温至5℃，此时水蒸汽及CO2几乎全部冷凝，入（07-F003）将其分离。出分离器的合成气与回路气汇合后循环入三段（循环段），经循环段压缩至105.8巴，32℃。
4.氨气压缩机（09-K001）又称冰机
据本装置为两级氨冷的冷冻循环，选用了2MCL528/1单缸两段离心式压缩机，由HG32/20背压冷凝式蒸汽透平（09-MT01）所驱动。
01-K001-P01/P02
润滑/密封油泵 02-MT01-P02
辅助润滑油泵 02-MT01-P04
调节油泵 03-P001A/B
冷凝水泵
05-P001A/B
溶液泵（主泵）增压泵 05-MT01
05-P002A/B
05-P003A/B
05-P005
05-P006A/B
07-K001-P01/P02
07-K001-P03/P04
07-P001A/B
07-U003-P01/P02
09-K001-P01/P02
10-P001A/B
08-P001A/B
82-P001A/B/C
81-P001A/B
水力透平冷凝水泵 过滤泵 废液泵 冷凝液泵
润滑油泵
密封油泵
冷凝液泵
润滑油泵
润滑/密封油泵
洗涤泵
NH3泵
锅炉给水泵
液氨泵
尿素装置
P-101A/B高压氨泵 P-102A/B高压碳铵泵 P-103A/B中压碳铵液泵 P-105A/B氨升压泵 P-106A/B尿素溶液泵 P-108A/B熔融尿素泵
P-110A/B蒸汽冷凝液冲洗泵P-113A/B蒸汽冷凝液泵 P-114A/B解吸塔给料泵 P-115A/B水解器给料泵 P-117A/B冷凝液抽提泵 P-118A/B润滑油泵
高压冲洗泵
第二篇：合成氨各工序工艺详细流程
一、合成氨装置工艺流程说明
合成氨装置由一氧化碳变换、酸性气体脱除、硫回收、气体精制、合成气压缩、氨合成、冷冻工序共7个工序组成。
1．一氧化碳变换工序工艺流程说明
来自煤气化装置的粗煤气（242.25℃ 6.25MPag）进入变换原料气分离器（S04101），分离夹带的水分，再进入煤气过滤器（S04102），除去煤气中的其他杂质。净化后的煤气经煤气换热器（E04101）加热到280℃左右，后进第一变换炉（R04101）进行变换反应，出第一变换炉的高温变换气进煤气换热器（R04101）换热，在煤气换热器（E04101）中加热煤气化装置来的粗煤气，换热后的变换器进入中压废热锅炉（E04103）中，在此，副产2.6MPa（G）的中压饱和蒸汽，然后在265℃左右进入第二变换炉（R04102）。第二变换炉（R04103）出来的变换气经过中压废锅II（E04102）调温至260℃左右后进第三变换炉（R04103）继续进行反应。出第三变换炉（R04103）的变换气进低压废热锅炉（E04105）副产0.6MPa（G）的低压饱和蒸汽，此时变换气温度降至202℃左右，进入1#变换气分离器（S04104）分离出冷凝液后，变换气继续进入锅炉给水预热器（E04113）降温，在2#变换气分离器（S04104）分离冷凝液后进入除盐水预热器II（E04107）,在5#变换分离器（S04110）中分离出冷凝液后继续进入除盐水预热器（E04114）中，此时温度降至70℃，经3#变换气分离器（S04105）后分离冷凝液，而后再进入变换气水冷器（E04108），冷却至40℃后进入酸性气体脱除工序。
从1#、2#和5#分离器（S04103、S04104、S04110）出来的高温冷凝液经冷凝液闪蒸槽（S04109）汇合并闪蒸后，液相经冷凝液泵II（P04103A/B）加压后，直接送往煤气化装置。
一氧化碳变换工序的低温工艺冷凝液、低温甲醇洗来的洗氨水以及塔顶回流液进入冷凝液汽提塔上部（冷凝液汽提塔操作压力0.4MPaa），在冷凝液汽提塔中用来自管网的低压蒸汽汽提，从冷凝液汽提塔底部出来的汽提后工艺冷凝液NH3含量小于10ppm，从冷凝液汽提塔顶部出来的气体尾气在汽提气水冷器（E04109）中用循环水冷却到40℃后进尾气分离器（S04107），尾气分离器（S04107）分离出来的冷凝液一部分送到冷凝液汽提塔顶部作为回流液，约有33-55%的冷凝液送氨法脱硫装置，出汽尾气分离器（S04107）的汽提尾气送火炬焚烧处理。
变换催化剂的升温硫化设置单独的升温硫化系统，升温还原介质经过氮气鼓风机（B04101）加压后，经开工加热炉（F04101）加热至200-400℃后进入各段变换炉对催化剂分别进行升温硫化，出各段变换炉的升温硫化介质经过氮气冷却器（E04110）后进氮气分离器（S04108），分离出液态水分后进入氮气鼓风机形成循环，同事补充少量氮气、氢气及二硫化碳。另外，设有CS2贮槽（T04101）盛装CS2，做升温硫化用。
2．酸性气体脱除工序工艺流程说明
(1)H2S和CO2的吸收
从变换工序来的变换气(流量253186Nm3／h，温度40℃)，在5.87MPaA的压力下被送到甲醇洗装置，先在变换气洗氨塔C04207内洗涤到NH3＜2ppm。洗氨后的变换气中含有饱和水，为防止变换气中的水分在冷却后冻结，需要向其内喷射注入少量的贫甲醇溶液。注射了贫甲醇的变换气在原料气冷却器E04201中与液氮洗来的冷合成气、二氧化碳和尾气换热，冷凝后的甲醇与水的混合物从原料气分离罐S04201中分离出后进入洗涤塔C04201，用甲醇洗涤以脱除酸性气体，当净化气中CO2≤20ppm，总硫＜0.1ppm后送往液氮洗装置。
洗涤塔分为上下塔，共四段，上塔为三段，下塔一段。从P04204泵出来的贫甲醇溶液，经水冷器E04218，1#甲醇冷却器E04209，2#甲醇冷却器E04222，以及3#甲醇冷却器E04208中换热降温至约-61.77℃，进入C04201塔顶部作为洗涤液(流量283832kg/h)。上塔顶段为精洗段，以确保净化气指标，中间两段为CO2初洗段和主洗段，用经段间换热器E04205，E04206换热冷却后的甲醇（入主洗段-43.92℃，入初洗段-43.30℃）在低温下吸收气体中的CO2，吸收了CO2后的富甲醇在上塔底部分成两部分，一部分送至下塔作为脱除H2S，COS等组分的洗涤液(约占50％，温度-8.74℃)，另一部分经换热器E04217、E04207和E04204与合成气、富甲醇和氨蒸发换热后降温至-33℃左右进入闪蒸罐S04203，在1.75MpaA压力下进行闪蒸。吸收H2S后的甲醇溶液由下塔底部排出，经换热器E04219、E04207和E04203分别与二氧化碳气、富甲醇和氨蒸发换热后进入闪蒸罐S04202，在1.75MpaA压力下进行闪蒸。
S04203和S04202的闪蒸气汇合后并与液氮洗来的循环氢混合后经循环气压缩机K04201增压送至洗氨塔后本工序的原料气中，以回收有用组分H2。
(2)H2S的浓缩
从S04203底部引出的含CO2不含硫的甲醇液，经节流减压进入C04202塔顶部，闪蒸出大部分CO2气体，其液体作为C04202和C04203塔上部的回流液，洗涤含硫甲醇解析出的H2S组分，回流液流量分配通过FV-04209调整，以确保离开C04202塔顶部产品CO2气和C04203塔顶部尾气中硫含量达标；从S04202底部引出的含硫甲醇液经节流减压分别进入CO2解析塔C04202中段(流量51166kg/h，用FV-04208调整)和H2S浓缩塔C04203上塔(流量204662kg/h)，在此部分将CO2和H2S从甲醇中解析出来。
收集于C04202塔下部塔盘上的甲醇液，经液位控制LV-04225阀送到C04203塔上塔底部。进入C04203上塔的三股溶液经减压气提解析出大部分CO2，由于CO2解析吸热，使其温度降至整个系统最低。该低温甲醇液收集于C04203塔中部集液盘上，经P04201泵加压送至2#甲醇冷却器E04208和洗涤塔段间冷却器E04206回收冷量后温度升高，进入S04207闪蒸罐闪蒸。S04207闪蒸出的气体后进入C04202塔下部，甲醇液经P04202泵加压并在E04207中换热升温后也进入C04202塔下部。C04202塔底部的甲醇液经LV-04223阀节流膨胀进入C04203下塔中部，进一步被减压气提。
为使甲醇液中的CO2进一步得到解析，浓缩H2S，在C04203塔底部通入低压氮(12500Nm3／h)，用N2气破坏原系统内的气液平衡，降低CO2在气相中的分压，使液相中的CO2进一步向气相中释放。经C04203塔解析出的CO2随着气提N2作为尾气由塔顶送出。
(3)甲醇热再生
从C04203塔底部出来的甲醇液中含有系统几乎全部的H2S和少量CO2，经泵P04203增压和JF04202过滤后，在1#甲醇冷却器E04209和热再生塔进料加热器E04210中加热后进入热再生塔C04204，经甲醇蒸汽加热气提再生后，硫化物和残余CO2随甲醇蒸汽由塔顶排出。甲醇蒸汽在水冷器E04212中冷却后入热再生塔回流罐S04206，部分冷凝下的甲醇分离出来，经泵P04206送至C04204塔顶作为回流液。S04206罐的气体继续在E04214和氨冷器E04213冷却后入S04205罐，冷凝下的甲醇送至C04203底部回收，而气体部分循环至C04203，部分经E04214升温后送至界外硫回收。
经C04204再生后的甲醇由塔底送出。塔底贮罐有隔板将其分为冷区和热区，热区侧用再沸器E04211提供热量，冷热区在塔外有连通管，热区的甲醇溶液经泵P04205抽出，在贫甲醇过滤器JF04201中过滤，然后大部分甲醇溶液与从冷区底出来的甲醇液汇合在E04210中换热降温后到甲醇贮罐S04204，而小部分甲醇在E04216中换热后进入甲醇/水分离塔C04205顶部作为该塔的回流液。S04204中的甲醇经泵P04204升压后，在水冷器E04218，1#甲醇冷却器E04209，2#甲醇冷却器E04222，以及3#甲醇冷却器E04208中换热降温至约-61.77℃，进入C04201塔顶部作为洗涤液。出E04218的贫甲醇有一小部分作为注射甲醇送至E04201前的原料气管线内。
(4)甲醇/水分离
从原料气分离罐S04201底部引出的含水甲醇在换热器E04216中与C04204塔底来的贫甲醇换热，经S04208闪蒸后进入C04205塔，参与蒸馏。从塔C04206底部来的甲醇水溶液经水循环泵P04207加压，在E04220中换热升温后进入C04205塔参与蒸馏；该塔的塔顶回流液为来自泵P04205出口经E04216换热的那一小部分贫甲醇。C04205塔顶产生的甲醇蒸汽直接送往C04204塔参与再生，塔底的蒸馏水经E04220回收热量后，作为废水排放（CH3OH≤0.01％）送至污水处理； C04205塔由再沸器E04215提供热量来维持塔的热平衡。
(5)CO2气和尾气水洗
从C04203塔顶出来的低温尾气，经氮气冷却器E04221、2#甲醇冷却器E04222、原料气冷却器E04201回收冷量温度升高后进尾气水洗塔C04206，同时产自C04202塔的低温CO2气，经E04219和E04201回收冷量升温后大部分送往CO2压缩机，多余部分并入尾气中，用塔顶来的脱盐水（流量4800 kg/h）洗涤，为防止洗涤后尾气中所含的饱和水冷凝，可部分尾气（50%的左右）进C04206。尾气水洗塔顶得到符合排放标准的尾气排放至大气。
3.硫回收工序工艺流程说明
来自甲醇洗工序的酸性气经酸气加热器用蒸汽加热至140℃,进入H2S主燃烧炉（Z05101），在H2S主燃烧炉（Z05101）中，酸性气和一定比例配入的氧气混合发生燃烧，并与炉内另一股酸气发生H2S的克劳斯反应。
在燃烧炉中主要反应的反应式为： H2S＋1／2O2→S＋H2O H2S＋3／2O2→SO2＋H2O 出炉的高温气体在废热锅炉E05101与锅炉软水换热，生成0.6MPa饱和蒸汽，并在此分离出液态的硫。从废热锅炉出来的气体经过一级过程气加热器升温至240℃进入一级克劳斯反应器R05101A床层进行催化转化反应，反应器内装填硫回收多功能催化剂,在反应器中主要的化学反应式如下：
2H2S+SO2→3/XSX+2H2O COS+H2O→H2S+CO2 CS2+2H2O→2H2S+CO2 反应后的气体进入一级硫冷凝器降温至160℃回收硫磺,脱硫后的气体进入二级过程气加热器用中压蒸汽加热至220℃左右进入二级反应器进行二段催化反应。在反应器中主要的化学反应式如下：
2H2S+SO2→3/XSX+2H2O 反应气出反应器后进入二级硫冷凝器降温至160℃回收硫磺,脱硫后的气体进入三级过程气加热器用中压蒸汽加热至200℃左右进入三级反应器进行三段催化反应。在反应器中主要的化学反应式如下：
2H2S+SO2→3/XSX+2H2O 反应气出反应器后进入三级硫冷凝器至130℃回收硫磺，冷凝后的气体进入硫磺捕集器分离残存的液硫后，尾气和液氮洗装置送过来的燃料气以及煤气化装置送过来的贫酸性气一起送去焚烧炉焚烧，焚烧炉出口设置废热锅炉产生中压蒸汽，尾气降温至180℃左右送往锅炉烟气脱硫系统。
来自硫回收工序的热态液体硫磺经过过滤器进入硫磺造粒机G48101内，呈液滴状滴落到运行的冷却钢带上冷却成形，颗粒直径为3~6mm。冷却固化后的颗粒进入包装机贮斗，贮斗下来硫磺进入包装机的秤上料斗，经半自动包装机组L48101称量、灌袋、封口、包装后的成品袋装硫磺由人工送入库内码垛贮存。外运时由人工拆垛装车。4.气体精制工序工艺流程说明
来自酸性气体脱除工序30℃,5.31Mpa（g）的合成气，进入分子筛吸附器（Z04301A）和（Z04301B）,在分子筛吸附器中，微量CO2和甲醇杂质被分子筛吸附，这是为了防止液氮洗单元的堵塞。分子筛吸附器有2台，1台处于吸附状态，另一台处于再上状态（两台吸附器自动切换使用）。吸附器单元采用低压氮气作为分子筛的再生气，在生气首先在在生气加热器（E04301）中的氮气用中压蒸汽加热至约220℃，经分子筛后，进入再生气冷却器E04302冷却至30℃后送低温甲醇洗装置作为H2S浓缩塔的气提气，被吸附的甲醇被回收到甲醇循环系统。吸附后的净化气进入低温段的冷箱，使热量渗透减至最小。在原料气/高压氮气冷却器Ⅱ（E04305）中气体被气体逆流冷却然后进入氮洗塔（C04301）。在氮洗塔（CO4301）中，气体中的Ar、CO和CH4等杂质被液氮溶解吸收，从塔底排出。含有约15mol﹪N2的净化气从塔顶离开。
为满足合成气中的H2:N2=3:1的要求，需补入的高压氮气在但气冷却器（EO4303）Ⅰ和原料气/高压氮气冷却器（E04304）中用冷工艺物流冷却，然后进行液氮洗。原料气/高压氮气冷却器Ⅰ（E04304）下游的氮分成两股。一部分继续在原料气/高压氮气冷却器Ⅱ（E04305）中冷却液化为洗涤氮，经调节阀进入氮洗塔（C04301）。在气体混合器（M04301）中，另一部分氮作为配比氮经调节阀返回到来自C04301塔顶被E04305再热的合成气中（M04301上游合成气中H2:N2高于3:1）。合成气在EO4304中加热并分成两部分，一部分在酸性气体脱除工序被加热，另一部分在E04303中被加热，被加热后两部分合成气合成一股，通过直接调节高压氮气使冷箱出口合成气中H2:N2=3:1，然后送往合成气压缩工序。
离开C04301的液体减压去氢气分离器（SO4301）进行闪蒸。闪蒸气中的H2含量约为1﹪。在换热器E04305，EO4304和EO4303中被加热，经酸性气体脱除工序的循环气压缩机循环，使氢得到回收。氢气分离器（SO4301）分离出液体减压后，在换热器EO4305，EO4304和EO4303中换热，最后离开液氮洗工序送入硫回收装置尾气焚烧炉焚烧处理。将高压氮气注入净化气来补充冷量的损失，以维持低压。系统所需的大部分冷量通过氢气分离器（SO4301）的液体的膨胀和蒸发产生。进料气采用上述描述的方法减压产生的冷量不足以进行低温分离。系统所需冷量不足部分由液氮在EO4305中蒸发提供。气相从液相中分离出来后在换热器EO4305，EO4304和EO4303中加热。纯氮可以在大气中释放或者继续用于冷箱。
为了满足开停车的需要，系统设置安全排放部分，包含缓冲罐（DO4302）和火炬气体加热器（EO4306）,将也氮洗装置中的冷物料收集起来，采用低压蒸汽加热后送火炬。
5．合成气压缩工序工艺流程说明
由氮洗单元来的约5.03MPaG,30℃，68605㎏/h的氢氮合成气，经一道带旁路的电动阀后进入合成气压缩机103-J第一级叶轮，经前八级叶轮压缩后的合成气与从120-C返回的来的约14.7 MPaG,26℃，186620㎏/h的循环气汇合后，经第九级叶轮压缩至约15.4MPaG，46.8℃，255980㎏/h进入103-J出口管线送出。
103-J设置了二条防喘管线。一条是从120-C返回的来循环气在进103-J三段入口前由防喘阀PV5320控制返回二段入口；另一条是从116-C冷却器出口由PV5310控制的返回一段入口。以上二条防喘振回路用于103-J的防喘操作与负荷调节。
103-J在三段出口和入口之间设了一个平衡阀HV5340，在压缩机充压时平衡三段入口与出口之间压力。
在103-J一段入口管线上配置有安全阀PIV-SG1411，经排放管线去火炬总管。在103-J三段出口管线上另设有经PV5330阀去124-C的小循环管线；去机组的高压工艺气密封管线；并设有PRV-103J安全阀，经排放管线去火炬总管。
另外压缩机组在一段出口和三段出口设了二个停车泄压放空阀PV5319和PV5341；放空气送火炬。
6．氨合成工序工艺流程说明
由气体精制来的新鲜合成气经合成气压缩机进口缓冲槽（153-D）进入合成气压缩机（103-J），新鲜气先经压缩段加压，压缩后气体经段间冷却后再与进出塔热交换器(121-C)来的循环气汇合进合成气压缩机循环段，混合气最终压缩至15.5MPaA出合成气压缩机。压缩后合成气经进出塔热交换器（121-C）预热后进氨合成塔（105-D）反应。出氨合成塔反应气（温度约441度，氨含量约20%），经高压锅炉给水预热器（123-C）回收热量后，反应气再进入合成塔进出口换热器预热进塔（121-C）。合成气再经水冷器（124-C）及组合式氨冷器（120-C）冷凝冷却至0度后，进高压氨分离器（146-D）分离冷凝的液氨，分氨后的循环气经组合式氨冷器（120-C）回收冷量后进压缩机循环段与新鲜气汇合，重复上述循环。
高压氨分离器（146-D）分离出的液氨进入闪蒸槽（147-D），通过减压（至1.86MPaA）闪蒸出溶解的气体，闪蒸后的液氨送往冷冻工序氨接收槽（149-D）,闪蒸出来的气体与冷冻工序的不凝气体混合，经驰放气冷却器（160-C）冷却回收其中的氨，液氨返回闪蒸冷冻槽（120CF1-120CF2-152-D）,气相排放至火炬系统。
当尿素装置停车时，来自闪蒸冷冻槽冷氨经冷氨泵加压后送氨罐区贮存。
7．冷冻工序工艺流程说明
来自酸性汽提脱除工序，氨合成工序气氨按照其压力等级，分别送至氨压缩机（105-J）的一级、二级、三级进口闪蒸罐。经三级压缩后至1.6MPaA后，经氨冷凝器（127-C）冷凝后，液氨靠重力自流至液氨收集槽（149-D），溶解于液氨中的惰性气体在液氨收集槽分离，经驰放气急冷器（160-C）冷却后排放至火炬。由液氨收集槽冷侧送出的氨送氨合成工序进行闪蒸，为其提供冷量，制冷过程如此循环。正常情况下，由液氨收集槽热侧送出的热氨经热氨泵（124-J/JA）加压后送尿素装置。
各节点流量、压力、温度如下:
变 换379710 kg/h 压力6.27MPa 温度242.25/40℃ 酸脱282508 kg/h 压力5.87MPa 温度40/-61.5℃ 液氮洗16801 kg/h 压力5.31MPa 温度30/-190℃
压缩68605 kg/h
压力5.03/15.4MPa 温度30/℃
9.8MPa蒸汽80.8T/H 氨合成255980 kg/h 压力15.4MP 温度450℃
氨压缩机 63668 kg/h
压力2.10MPa 温度40℃
4.2 MPa蒸汽29.0T/H 氨产量(氨冷冻)67843 kg/h 压力2.80MPa 温度40/-31℃ 硫回收8355kg/h 压力0.28MPa 温度30℃ 硫磺1823.8kg/h
第三篇：合成氨工艺简介
合成氨工艺控制方案总结
一 合成氨工艺简介
中小型氮肥厂是以煤为主要原料，采用固定层间歇气化法制造合成氨原料气。从原料气的制备、净化到氨的合成，经过造气、脱硫、变换、碳化、压缩、精炼、合成等工段。工艺流程简图如下所示：
该装置主要的控制回路有：（1）洗涤塔液位；
（2）洗涤气流量；（3）合成塔触媒温度；（4）中置锅炉液位；（5）中置锅炉压力；（6）冷凝塔液位；（7）分离器液位；（8）蒸发器液位。
其中触媒温度控制可采用全系数法自适应控制，其他回路采用PID控制。
二 主要控制方案
（一）造气工段控制
工艺简介：
固定床间歇气化法生产水煤气过程是以无烟煤为原料，周期循环操作，在每一循环时间里具体分为五个阶段；(1)吹风阶段约37s；(2)上吹阶段约39s；(3)下吹阶段约56s；(4)二上吹阶段约12s；(5)吹净阶段约6s.l、吹风阶段
此阶段是为了提高炉温为制气作准备的。这一阶段时间的长短决定炉温的高低，时间过长，炉温过高；时间过短，炉温偏低并且都影响发气量，炉温主要由这一阶段控制。般工艺要求此阶段的操作时间约为整个循环周期的18％左右。
2、上吹加氮制气阶段
在此阶段是将水蒸汽和空气同时加入。空气的加入增加了气体中的氮气含量，是调节 H2/N2的主要手段。但是为了保证造气炉的安全该段时间最多不超过整个循环周期的26％。
3、上吹制气阶段
该阶段与上吹加氯制气总时间为整个循环的32％，随着上吹制气的进行下部炉温逐渐下降，为了保证炉况和提高发气量，在此阶段蒸汽的流量最好能得以控制。
4、下吹制气阶段
为了充分地利用炉顶部高温、提高发气量，下吹制气也是很重要的一个阶段。这段时间 约占整个循环的40％左右。
5、二次上吹阶段
为了确保生产安全，造气炉再度进行吹风升温之前，须把下吹制气时留在炉底及下部管 道中的半水煤气吹净以防不测，故进行第二次上映。这段时间约占7％左右。
6、吹净阶段
这段时间主要是回收上行煤气管线及设备内的半水煤气。约占整个循环的3％。该阶段是由吹风管路送风，该段时间的长短直接影响H2/N2.该控制系统是一个较复杂的时变、间歇、非线性、大滞后控制系统。故将该系统设计为串级控制。
造气炉的工作方式分为开车、停车、正常造气、升温和制惰等五种方式。每台造气炉需要控制15个电磁阀，为了防止多台炉同时进入吹风阶段而引起争风抢汽观象，各台炉之间必须进行吹风排队顺序控制。
控制方案：
1、造气工段H2/N2控制方案
造气工段是通过加减氮操作来进行氢氮比控制的，而加减氮操作又是通过调节上下吹加氮时间和吹风回收时间来实现的，因此，该控制系统最终得到的控制量要转化为上下吹加氮时间或吹风回收时间。本系统的氢氮比控制采用调节吹风回收时间来实现。
在合成氨生产过程中，影响氢氮比的主要干扰来源是造气、脱硫两个环节，这部分仅有较小的滞后，所以对脱硫制氢采用PID闭环控制和较高的采样频率，这是控制的内环。然后将造气脱硫与变换、脱碳、精炼及合成组成一个广义外环，采用预测控制进行控制，这是控制的外环。可选作控制量的参数有：脱硫氢、变换氢、补充氢和循环氢，这四个氢值之间的波动有一个时间差，脱硫氢到变换氢大约有5min，变换氢到补充氢大约有15min,再由补充氢到循环氢又有20min，而且补充氢与循环氢之间存在积分关系，补充氢中氢氮比的微小变化就会造成循环氢中氢的增加与减小，即稳定的补充氢并不能保证循环氢的稳定。而循环氢是生产过程最终阶段的信号，所以采用循环氢作为主调节参数，并选择脱硫氢作为副调参数，以克服循环氢巨大的滞后。
2、H2/N2调节方法
采用改变加氮空气量的方法调节H2/N2，在上吹和下吹阶段设置用／否加氮软手动开关决定是否启用加氮空气，同时采用上／下加氮调节阀来改变加氮空气量，其次可以通过调整 吹净时间的方法来调整H2／N2，同时还采用打吹净软开关确定在吹风阶段是否提前关闭烟囱阀，以辅助调节H2/N2.（三）CO变换工段控制
工艺简介：工艺流程图如下：
中温变换护的正常操作应该是将各段催化剂的温度控制在适宜的范围内，以充分发挥催化剂的活性。同时用最低的蒸汽消耗实现最高的CO变换率。影响中变炉催化剂床层温度变化的因素很多，如蒸汽的加入量、蒸汽的温度、进入催化剂前反应气体的温度、反应气体的组成以及生产负荷等。
该工段主要的控制系统主要有：中变炉入口温度定值控制，入中变护蒸汽流量定值控制，入中变沪中段蒸汽流量定值控制，中变炉下段温度控制等。（1）中变炉人口温度定值控制系统
该系统是通过控制中变炉的入口温度来稳定上段催化剂的温度。选中变炉人口气体的温度作为被控变量，操作变量为中温换热器的半水煤气副线流量。
其主要干扰因素有：半水煤气流量，半水煤气温度，蒸汽流量，蒸汽温度，变换气温度等。
在这个系统中，中变炉人口温度是根据生产要求由人工设定，当受到干扰使该温度偏离没定值时，通过改变中温换热器副线流量来维持其入口温度的稳定。
（2）入炉蒸汽流量定值控制
控制流程图如下：
被控变量和操作变量均为与煤气混合的蒸汽流量。其主要干扰因素是蒸汽的温度和蒸汽管网的压力。求由人工设定，通过改变蒸汽流量调节阀的开度来维持蒸汽流量的稳定。当生产负荷变动或其它干扰因索引起中变炉上段催化剂温度发生变化而需要改变入炉的蒸汽量时，只能通过人工调整系统的设定值来实现，可见该系统不能自动跟踪生产负荷，亦不能按照上段催化剂温度的变化来自动控制所需的蒸汽量。
（3）
中变炉中段蒸汽流量定值控制
（六）氨合成工段控制
在合成氨生产中，合成塔人塔气体的氢气与氮气的比例是工艺上一个极为重要的控制指标。氢氯比合格率对于全厂生产系统的稳定、提高产量和降低原料及能源消耗起着重要作用，氢氮比的过高或过低，都会直接影响合成效率，导致合成系统超压放空，使合成氨产量减少，消耗增加。但合成氨氢氮比对象是一个纯滞后和容积滞后大，无自衡能力和时变的工艺过程，所以氢氮比控制是氨合成工段的主要控制对象。
方案一：
采用变比控制方案，对负荷变化和加氮空气量进行预测控制其工作框图如下：
原料气中各有效成分分析合成总的含H2量作为主物料信号，乘上一个比值系数K,就作为空气调节阀的输入信号，驱动调节阀以得到所需要的与总含H2成比例的N2量。如果由于某种因素使H2/N2比值偏离给定值，就通过调节器GC输出信号修正比值系数K,使H2/N2比回到给定值上来。对于空气流量的干扰，设置一个副环，构成串级控制，对空气的测量，采用压力和温度的补偿。
方案2 预测加PID控制方案
上述方案由两个回路组成：内回路是由造气到脱磕和可调控制器组成的线性反馈回 路；外回路由变换到精炼和通推参数估计器及校正器组成。
方案3 预测＋PID串级控制方案
氢氮比通过改变二段炉的空气量来调节，针对被控对象的特点，本文采用多步MAC 预测控制算法、PID算法及前馈调节相结合的控制规律构成氢氮比前馈中级控制系统。系统结构方块图如下所示：
由于负荷（原料气流量）变化是系统可测不可控的干扰，为此，采用前馈调节系统，以便及时克服负荷波动的干扰。由于空气流量波动大，必须采用闭环控制，空气流量调节回路采用YS－80单回路调节器实现。
由于系统滞后时间长，为了能及时克服转化、变化工段的干扰，引入变换氢副调回路，此回路纯滞后时间短，可采用PID调节；主被控对象氢氮比系统纯滞后时间长，惯性大，干扰多，因此主控器采用MAC预测控制
（八）精馏塔控制方案
工艺简介：
合成氨厂氨精馏塔是氨回收单元，以水为溶剂，吸收氨合成回路的放空气和液氨贮槽放空气中的氨，然后利用外部供热使氨水溶液解吸，水作为吸收剂循环使用。其工艺流程图如下：
由于本精馏工段受多种干扰因素如进料量、进料温度、冷凝器冷却水温度、环境温度变化等的影响，而且难以直接测量产品浓度作为被调参数，故选用间接参数温度、压力作为被调参数。
控制方案： 1．压力控制
针对压力设置了一套压力分程调节系统，由PRC-10001检测塔内压力，分别控制塔顶排出的情气量和塔顶冷却器的回水量。其调节过程为：
当PRC-10001测量值增加时，其输出值若在100%~50%内，则情气阀PV—10001A全关(F.C)，冷却水阀PV-10001B(F．0)逐渐开大，直至全开，以充分冷凝气体中的氨；若输出值小于50％，则PV—10001B全 开，PV—1000lA逐渐开大，从而使塔内压力降低，反之亦然。以此达到塔内压力恒定。
2、温度控制
由于成品氨的质量与温度有直接关系，液氨流量直接影响着温度，为保证精馏塔温度，设置一套以惰馏塔温度TICAH—10004和液氨流量FIC—10006组成的串级系统。其中流星为副参数，克服影响氨水流量波动的各种扰动因素；以温度为主参数，保证精馏塔温度，其工艺控制流程图如下：
首先，手动调整F—10006输出值，使得T—10004满足工艺要求。然后，调整T—10004的给定值等于测量值，调整F—10006的设定值等于测量值。在此过程中，要保证T—10004输出值等于F—10006，设定值。随后将由手动投入自动，等稳定后投入串级。系统稳定后将T—10004由手动投入自动。
至此，完成了串级调节系统的投运。
在投运过程中，一定要注意T—10004输出值等于F—10006设定值，投运之前，主、副回路均应置于手动状态。
第四篇：合成氨工艺指标
4.工艺控制指标
(1)脱硫工序
铁锰脱硫出口： S≤5ppm 氧化锌出口硫含量： ≤0.1ppm 加氢量 ： 2~5% 进口温度TIC-111： 380±5℃ 氧化锌出口温度： ≤360℃ 进脱硫系统压力： ≤4.1 MPa(2)转化工序
水碳比：
3.2~3.5 一段炉进口压力：≤3.82 MPa 对流段出口烟压：-2000 Pa 炉膛负压：
-100 Pa 工艺空气盘管温度：≤615℃ 原料天然气盘管NO.4：≤400℃
燃料天然气预热盘管：≤200℃ 一段炉阻力： ≤0.35 MPa 二段炉出口温度：
≤997℃ 二段炉出口甲烷：
≤0.5% 脱氧槽液位： 80%以上 中压汽包液位： 1/3～2/3 锅炉给水O2含量： ≤0.007ppm(3)变换工序
高变进口温度： TIC-157 370±5℃高变出口CO： ≤3 % 高变汽包蒸汽压力： ≤2.5 MPa 低变出口温度： ≤228℃(4)脱碳工序（碳酸钾溶液）
吸收嗒入气温度： 81℃±5℃ 吸收塔进贫液温度：70℃±5℃ 再生气温度： ＜40℃ 吸收塔压差： ＜45KPa 一段炉出口甲烷：
≤12.84% 燃料气压力PI-811： ≤0.35 MPa 排烟温度：
≤170℃ 混合气盘管出口温度：≤610℃ 过热蒸汽盘管NO.3： ≤360℃
原料天然气盘管NO.7：≤295℃ 一段炉出口温度： ≤801℃ 二段炉阻力：
≤92 KPa 二段炉水夹套温度：
≤100℃ 中压汽包蒸汽压力：
≤4.2 MPa 脱氧槽压力： ≤20KPa
锅炉给水PH值： 8.8～9.3 二段炉出口甲烷 ≤ 0.5% 高变出口温度： ≤436℃
高变汽包液位： 1/3~2/3 低变进口温度TIC-220 ：200±5℃低变出口CO： ≤0.3 % 吸收塔出气温度： 70℃±5℃ 吸收塔进半贫液温度： 112℃±5℃ 再生塔出口贫液温度： 120℃±5℃ 再生塔压差： ＜20KPa
再生塔出再生气压力： ＜75KPa 低变废锅蒸汽压力 ： 0.40~0.50MPa 吸收塔出二氧化碳含量： ≤0.1% 再生气纯度： ≥98.5 % 汽提塔出口水中电导率： ≤10μs/cm 吸收塔液位： 1/2~2/3 闪蒸槽液位： 1/2~2/3 低水分液位： 1/3~2/3 低变废锅液位： 1/3~2/3 净水分液位： 1/3~2/3 铁离子含量： ＜100ppm 汽提塔液位： 1/2~2/3 再生塔中部液位： 1/3~2/3 贫液流量： ≤ 96 t / h 总碱度： 25~30% 半贫液再生度： 1.35~1.45 DEA V5+/V4+： ≥0.5 甲烷化工序
甲烷化进口温度： 310℃±5℃ 甲水分出口温度： ＜40℃ 甲水分液位： ≤10 %
再生塔上部液位： ≥30 % 再生塔下部液位： 1/2~2/3 半贫液流量： ≤ 778 t / h 贫液再生度： 1.15~1.25 ： 2~3% 总矾： 0.7~1.0%(以KVO3)甲烷化床层温度： ≤350℃ 甲烷化出口CO+CO2：≤10ppm(5)
第五篇：合成氨工艺的改进与节能
合成氨工艺条件的改进与节能
杨荣
安徽建筑工业学院材化学院应用化学专业 合肥 230601
摘要
本文从合成氨工艺中所存在的一些高能耗问题入手，主要分析了合成氨工艺的改进方法，以及从热力供给系统、反应催化剂及系统优化等方面采取措施从而达到节能降耗的目的。文中所给的针对性措施可实际应用到合成氨工厂中。
关键词
合成氨
工艺改进
节能降耗
生产流程
改进措施 前言
合成氨工业自1901年诞生以来，经历了发明阶段、技术推广阶段、原料结构变迁阶段、单系列大型化自动化阶段和节能降耗阶段，历史近一个世纪。目前正处于节能降耗阶段。
目前，由于世界范围内的能源紧缺，造成了世界能源价格不断上涨，而氮肥的价格却保持相对稳定，因此高能耗的合成氨厂面临着严峻的形势和挑战，这样，合成氨工艺的改进势在必行。
化学工业本来就是个能耗大户，而合成氨又是高能耗产品，目前国内的中小型化肥厂合成氨的能耗普遍高于国外先进制氨工艺厂。工厂的经济效益由工艺的能耗来决定，因此改进合成氨工艺是首要任务。合成氨的工业生产途径
合成工业是能耗较大的工业之一, 根据原料品种和技术先进程度的不同, 单位产品的能耗差别很大, 因此, 所采用的先进技术应以总体生产节能为目标, 也就是说, 合成工艺开发的总目标在于节能，因此要从能量的综合利用方面来考虑节能方案。
2.1 用余热来加热热水以供锅炉或其它工序用 2.2 直接利用余热副产高热值的蒸汽供其它工序用 2.3 利用副产蒸汽发电供全厂用 2.4 本系统内部自热平衡
天然气合成氨工业流程图 降低合成氨工厂能耗的措施
中小型工厂一般以天然气为原料制取氨，天然气用量的多少直接决定着工厂能耗，下面列出降低中小型合成氨厂能耗的一些措施： 3.1 合成氨工厂造气工序的节能措施 3.1.1 降低吹风系统的阻力 3.1.2 采用蒸汽自调系统 3.1.3 优化造气操作系统
3.2 合成氨工厂变换工序的节能措施 3.2.1 开发优质低温高效变换催化剂
3.2.2 变换炉合理分段并采用合适的降温措施 3.2.3 防止变换催化剂衰老、中毒与失活 3.2.4 加强保温、降低热损失 3.2.5 系统优化设计与优化操作
3.3 合成氨工厂合成工序的节能措施 3.3.1 开发优质低温高效合成催化剂 3.3.2 开发新型氨合成塔
3.3.3 防止合成催化剂衰老、中毒与失活 3.3.4 加强保温、降低热损失 3.3.5 用吸氨制冷代替压缩制冷 3.3.6 用吸收分氨代替深冷分氨 3.3.7 回收放空气中的氢气和氮气 3.3.8 系统优化设计与优化操作 综合考虑上述各方面所提及的节能措施总结出节能方法与具体实施操作
1．造气炉整体改造技术
该技术包括造气炉扩径、夹套加高、出口管的移位、适合不同煤种的专用炉篦、炉底转动装置采用变频器进行调速控制等整体配套改造。改造后可明显提高造气炉的制气强度，降低煤耗。2．合理选择高效造气鼓风机
要根据各种造气炉炉径、煤种、发气量要求、系统配套设备与管道阻力的不同，综合考虑合理选择风机，既要足够满足制气吹风的风量要求，又要防止风量过大而造成吹风气带出物增多。3．自动加焦（煤）机技术
使用该技术可节省停炉时间，连续制气、减少热量损失，缩短吹风时间，提高单炉发生量，并有利于稳定炉温与气体成份，降低吨氨煤耗，减轻操作工的劳动强度，减少事故发生。
4．油压微机控制、炉况监测与系统优化技术
使用该技术可合理调节控制造气循环分配时间、入炉蒸汽量、氢氮比和加煤、下灰等，能对造气炉的炉况全面监测并进行闭环调优，进而优化生产状态，达到造气系统高产、稳产、低耗的目的。5．采用高效除尘器
选用低阻的高效旋风除尘器，可提高煤气的除尘效率，减少飞屑的损失与设备管道的磨损。6．集中式回收上、下行煤气余热
采用一台集中式对应多台造气炉的热管型余热回收器回收上、下行煤气余热，有利于降低系统阻力及提高余热回收率。7．集中式高效洗气塔
采用一台集中式高效低阻填料洗气塔来取代常用的一台造气炉配一台的空塔喷淋式洗气塔，有利于降低系统阻力与提高洗涤冷却效果，并可减少15%～20%的冷却水与污水处理量。8．提高入炉蒸汽品质
入炉蒸汽采用过热蒸汽，有利于制气过程中炉温的稳定，提高蒸汽分解率与单炉发气量5%～8%，降低吨氨原料煤与蒸汽消耗量。9．吹风气余热回收
借助合成弛放气助燃，采用集中式燃烧炉吹风气回收技术，回收造气吹风气的显热与潜热，副产过热蒸汽。有条件的企业可采用三废流化混燃炉技术将吹风气与造气炉渣结合在一起，回收利用副产过热蒸汽，搞热电联产，有利进一步提高节能效果与经济效益。10．降低造气系统阻力
单炉发生量提高，对于配套的管道与阀门的口径也需相应放大，管道配置尽量减少弯头，配管流向要合理，对洗气塔的煤气管插入深度等需进行相应的调整，这样有利造气炉的制气与节约鼓风机电耗。11．回收利用冷凝水
现有使用蒸汽加热而冷凝下来的冷凝水被大量直接排至地沟，要尽可能改造为全部回收利用，既能回收其热量减少锅炉燃料的消耗，又能节省水费与水处理费，降低生产成本。
12．高效脱硫剂与防堵低阻脱硫塔
可采用888或888+栲胶等高效脱硫剂及不易堵塔的低阻脱硫塔，提高脱硫效率，减少脱硫液循环量，降低电耗。13．节能型全低变与中低低变换工艺
在采用宽温钴钼低变催化剂的前提下，根据企业生产条件的情况不同，可采用节能型全低变或中低低变换工艺。该工艺变换率高、流程简单、阻力小、蒸汽消耗少，吨氨蒸汽消耗分别达到≤250kg与≤350kg。
14．采用改进型的丙碳法、NHD法与变压吸附法（PSA）脱除CO2工艺
这3种工艺均系当前各企业所采用的低能耗脱碳技术，具体选择要从净化气要求，前后工艺条件及技术经济指标结合企业具体情况而定。15．采用经济合理的合成压力
对于氨合成催化剂生产强度，根据低空速、高净值、低阻力与节能的角度衡量及技术经济分析，建议按18～20t氨/m3·d生产强度选择合成塔与催化剂，使其操作压降低至22M～24MPa（初期还要低2MPa左右），这样可使吨氨节电50kWh左右，还可增加2%～3%的氨产量。
16．采用活性好、宽温、高强度氨催化剂及其相匹配的高效节能型合成塔
可提高氨净值，从而减少循环气的循环量，降低循环机电耗，减少冷冻能耗。17．塔外提温型合成工艺与二级余热回收技术
对氨合成反应热的回收利用采用该工艺技术，可使合成气工艺余热按位能高低获多级利用，废热锅炉副产蒸汽，软水加热器加热软水，可充分提高余热回收率，减少循环冷却水用量。18．氨气、氢气回收技术
在合成氨生产过程中，由于生产负荷的变化，为保持合成系统的适宜操作压力，会造成合成系统中的放空气和氨槽弛放气量增加，而这部分气体中均含有大量的氨和氢随之放空，导致合成氨各项消耗增多，成本加大。根据这两种气源的不同组分和特性可分别采用膜分离技术回收放空气中的氢气以及采用无动力氨回收技术回收氨槽弛放中的氨气。19．制冷系统蒸发式冷凝器
该设备是采用热力学、传热学等工程学的先进技术，对交叉式冷却塔和传统蒸发式冷凝器进行优化组合，具有结构紧凑、占地少、质量轻、安装简便等优点，使用了高效传热元件，提高了换热效率与冷却冷凝效果，达到运转功率小、耗电量少、冷却水消耗少的效果，是取代传统的立式水冷冷凝器的有效节能设备。20．利用低位能余热采用溴化锂吸收制冷技术
利用尿素、合成氨生产过程的低位能余热（热水、冷凝液等）采用热水型溴化锂吸收式冷水机组制取低温冷水，用于冷却氮氢压缩机一级入口煤气、三级、六七级入口煤气，脱碳吸收液与氨合成循环气等，可充分利用低位能热量提高压缩机打气量，减少脱碳吸收液循环量、降低氨冷、冷冻机负荷，达到增产、降低电耗的效果，在夏天等高温季节效果尤为明显。21．机泵电机采用变频调速技术
对有负荷变化、经常造成机泵电机“大马拉小车”的转动设备如造气的炉条机、锅炉给煤机、给水泵、空气鼓风机、罗茨鼓风机、甲胺泵、液氨泵等，采用变频调速，实现平滑的无级调速，在生产过程中能获得较佳调速，从而可取得明显的节电效果。对于高压大中容量交流电机的调速，可采用内馈载波调速技术，与高压变频相比，具有效率高、价格低、功率高等优点。22．氮氢压缩机的节电
氮氢压缩机的耗电占合成氨电耗的70%左右，因此合理选择与使用压缩机对吨氨电耗关系密切。要逐步淘汰落后、高耗的L3.3-
17、4M8、4H8等陈旧压缩机，结合节能技改选择单机能力≥2万t/a合成氨的大中型机组，使吨氨电耗明显降低。选用可靠的气阀，延长机组无故障运行时间，确保循环油冷却效果，提高一进压力，降低一进温度，提高段间冷却与分离设备效率等技术措施。尽量不采用不同压缩机机型的并机使用，防止由并机不和谐而造成的无效功损失与影响运行故障周期。
23．企业电网系统节电
该节电产品是通过对半导体瞬流控制技术，复合式实时滤波技术和远程跟踪与诊断技术的重大突破，以10-12秒的反应速度对瞬流和高次谐波进行及时的测试和有效的控制，同时能消除设备开关启合引起的高能量突变引起的瞬流，提高电源质量，减少电损，提高系统用电设备的效率。24．蒸汽管道系统节能
从锅炉房输送至各用汽点的蒸汽管道系统应遵循高压输送、低压使用的原则，可减少管道建设费用、减少散热损失。系统应合理选择与配置足够的疏水阀，疏水阀使用好坏直接影响到蒸汽的消耗，是节能潜力最大的地方。要做好蒸汽管道系统保温工程，减少管网的热损失。改进前生产工艺流程 改进后生产工艺流程
参考文献 《云南化工》1995年 第1期 合成氨工艺设计的改进与能耗分析李琦 角仕云 2 朱丙辰主编 无机化工反应工程 北京 化学工业出版社,1991 3 李绍芬主编 化学与催化反应工程 北京 化学工业出版社,1987 于遵宏等编 大型合成氨厂工艺过程分析 北京 中国石化出版社 1993 5 王建华主编 化学反应器设计 成都 成都科技大学出版社,1989
点击咨询 