化学与制药实习报告末班.doc

实习指导书-正定金源化肥股份有限公司化学与制药工程学院2010年8月河北金源化肥股份有限公司原名石家庄市正定化肥厂，始建于1970年8月，公司位于河北省石家庄市以北15公里。于1994年9月16日改制为股份有限公司，并与原正定县磷肥厂、恒 山化工厂联合组建了河北金源化肥集团有限公司，实现了产、供、销、科、工、贸为一体，以化学肥料、精细化工产品为主的大型联合企业。该公司是以煤为原料，采用间歇式固定床制气、栲胶脱硫、加压中温变换串低温变换、NHD溶剂法脱碳、氨水中和法脱碳并副产碳酸氢铵、双甲气体净化及氨的合成工艺。经几次大的技术改造和扩建，公司以形成年产合成氨0万吨、碳酸氢铵23万吨、工业精甲醇3万吨、二甲醚2万吨、液体二氧化碳10万吨、甲醛6000吨、多元素复混肥5万吨、工业硫酸4万吨、过磷酸钙10万吨、塑料编织袋250万条的生产能力。厂区全貌厂区总流程图（）厂区总流程图（）一、造气岗位1、工段任务 氨的合成需要氢氮比在2.83.2之间的原料气；氮气存在于空气中，而氢则主要存在于水、天然气、轻油等烃类物质中。大型合成氨厂大多由天然气及水蒸气制氢，少数厂则以石脑油及水蒸气来制氢；绝大多数的小型及小型合成氨厂是以煤、水蒸气进行制氢。 正定金源化肥集团股份有限公司造气工段的主要任务是以煤、水蒸气及空气为原料，生产出合格的原料气-半水煤气供后工序使用。2、生产原理 该厂采用固定层间歇气化法。首先将煤从造气炉顶送入炉中，送入空气使其燃烧，提高温度，然后再送入水蒸气和空气与炽热的炭反应，生成含有H2、CO、CO2及N2等的混合气体，即半水煤气。详细过程分为吹风和制气两个阶段。吹风期间主要发生下列反应： C十O2CO2 2C +O22CO CO2+C2CO 吹风气在通过燃烧室的过程中，加入二次空气，使吹风气中的CO燃烧，以回收其化学潜热。但燃烧炉温度必须在550以上。 2CO十O22CO2十566.9 kJ 制气阶段是将压力在0.08-0.12MPa的低压水蒸气加入煤气炉中，与炽热的炭发生汽化反应，制得水煤气。反应式为： C十H2OCO十H2 CO+2H2OCO2+ 2H2 80.4 kJ CO十H2OCO2十H 2 在还原层还会发生如下反应： CO2十C2CO 按照合成氨原料气氢氮比3：1的要求，在制气阶段同时加入少量空气(通常称为加N z空气)，因此所得到的煤气称为半水煤气。 另外，在灰分中微量元素的催化作用下会有CH4的生成： C十2H2CH4十76kJ 加N2空气中的Ar也会留在半水煤气中。在此生成的甲烷与Ar统称为惰性气体，一直留在系统中，直到最后工序。3、工艺流程 主要工艺流程见图3-1。各制气阶段的气体流程如下。3洗气箱3.1 吹风流程 空气由煤气炉底部进入，反应后由上部高速流出，将所夹带的颗粒较大的粉尘射入集尘器中。气体进入燃烧室，与二次空气混合，将co燃烧，然后进入废热锅炉，回收吹风气的热量用以产生蒸汽，由废热锅炉出来的气体进入烟囱，经喷水除尘后由烟囱放空。 在吹风阶段，应采用较高的空速，这样可以缩短煤气在还原层的停留时间，减少由于CO2还原而造成的热量损失。而为保证通过煤炉的空气量，煤气炉的阻力要低。影响煤炉阻力的主要因素是煤炉中煤层的高度及煤块的大小。吹风时间的长短取决于燃料的热稳定性、煤块的大小及煤层阻力，也即提高炉温的速率。3.2 上吹制气流程 水蒸气及加N 2空气由煤气炉底部进入，反应生成的半水煤气由上部高速流出，将所夹带的颗粒较大的粉尘射入集尘器中。气体进入燃烧室，将显热贮存于燃烧炉中，再经废热锅炉回收热量后进入洗气箱，洗去粉尘并降温后进入半水煤气总管，再经洗气塔除尘降温后进入半水煤气气柜。 在此过程中加入空气的目的有两个，一是可以提供热量，更重要的是向系统中补加氮气，以满足合成氨对原料气中氢、氮比的要求。上吹制气时由于炉温条件较好，因此生产半水煤气的产量与质量均较高但上吹时间过长会造成汽化层上移，渣中含炭星增加，消耗增加。3.3 下吹制气流程 水蒸气及加N2空气由燃烧室上部进入然后由煤气炉上部进入，反应生成的半水煤气由底部出来后，直接进入洗气箱，除尘降温后经半水煤气总管进入洗气塔，最后进入气柜。 上吹制气后，水蒸气及加氮空气改为由炉顶进入，生产半水煤气。目的是要维持汽化层及炉温相对稳定在一定的区域内，避免氧化反应层上移，稳定煤气发生炉内的分层状况。由于下吹阶段不会影响反应层的变化，所以下吹时间要比上吹时间长一些。3.4 二次上吹制气流程 与上吹制气流程完全相同。目的是将下吹时留在炉底的半水煤气排出，为空气再次通过燃料层创造安全环境。3.5 空气吹净流程 空气由煤气炉底部进入，反应后气体沿上吹制气流程进入气柜。目的是将二次上吹制气过程中滞留在上吹制气管路及设备中的半水煤气送入气柜，也起到补N 2的作用。 煤气炉生产各阶段流程的改变是通过油压阀门的开关来实现的，油压阀门由煤气炉程序微机控制机所控制c 在进行半水煤气生产时，每当变换上、下吹阶段，加N2空气阀比水蒸气阀早关、晚开，避免煤气与空气相遇而引起爆炸。同时，在下吹制气时，部分水蒸气通过支管进入下吹管道，以排净吹风后残留在里面的空气，防止下吹制气时O2含量过高。下吹制气时，部分水蒸气通过支管进入废热锅炉上火箱，以防止下吹加N2空气在里面积存，避免二次上吹制气时O2含量过高。 固体物料由自动给料机在下吹阶段完成。炉渣由炉条机破碎后进入灰斗，然后定期排出。4主要工艺指标及气体组成循环时间 120s 吹风时间25+1 上吹 30-33s 下吹 57+1s 二次上吹6s 吹净4s蒸汽压力：外供蒸汽 1.0-1.3mpa 余热锅炉产蒸汽 1.3mpa 油泵压力 5-6MPa 洗塔上水0.3mpa 风压2100-2500pa 夹套自产蒸汽压力0.1-0.15mpa 显热回收器产蒸汽压力0.3mpa 缓冲器内蒸汽压力02mpa 白煤粒度： 15-40mm 加煤时间20-30min炉内炭层空程1.5m温度： 上行出口2.-250 下行出口 250-350 气柜气体出口45 鼓风机轴瓦 650 电机升温 40气体成分 CO: 2831%; CO2: 68%: H2: 3841%; O2 : 0.5%; CH4: 1%; N2: 2023%清炉：每班放灰气吹（根据煤质可做适量调整）液位：聚集气气包0.33-0.5 高压油泵2/3处 显热气包 1/2-2/3 夹套气包1/2-2/3气柜：最高不得超过4500m3，最低不得低于2000m3。5 主要设备规格及功能5.1 空气鼓风机 共有5台，型号为10-19 ：.；流量500m3/min 压力1kgf/m2 出口压力2800mmH2O 附电机：配用电机-长沙电机厂 功能：主要是将空气升压，送入空气管道，供各生产阶段用。52 煤气炉型号为UGI。直径2.7m；截面积 m2；煤气产量6500 m3h；炉痹为5层均布型炉条；灰盘转速0-15rh。 功能：反应器，生产半水煤气的主要设备，也称为煤气发生炉；其水夹套既可冷却燃料层，使其不发生熔结挂炉现象，又可产生蒸汽。54 废热锅炉 15T/h废热锅炉，Q66/850-15-382，P=3.82MPa P1.2MPa，Q15T/h6.5T/h废热锅炉，Q12/925-6-1.27/310，P0.24MPa，Q6.5T/h 功能：废热利用设备，起到节能的作用。利用反应余热来生产蒸汽的设备称为废热锅炉：在此是回收高温气体的显热，用以产生蒸汽，供造气炉使用。 废热锅炉 旋风除尘器 5. 5 洗气塔直径2.2m， 7层喷头空塔喷淋。功能：进一步除尘降温。56 旋风除尘器功能：靠重力沉降除去气体中的固体大颗粒。5. 7气柜二节直立式外导轨湿式气柜，容积V=20000m3。 功能：贮存半水煤气；缓冲与调节半水煤气的生产量和消耗量之间的差异，使不同煤气炉及每个循环的不同阶段所生产的半水煤气充分混合、均匀稳定。 洗气塔装置图 气柜装置图6 思考题(1)本工段主要任务是什么?(2)一个制气据环分为郁几个阶段?为何分段?(3)大风阶段为何要尽量采用较高的空速?(4)各设备的主要功能与作用是什么？哪些属于换热设备?(5)煤气炉中的燃料分为儿层?(6)本工段主要控制约工艺指标是什么(7)各个制气阶段的流程怎样？(8)媒气炉设星水夹套的作用是什么?(9)本工段主要的节能设备是哪几个?(10)本工段主要利用了哪些除尘方法?2 脱硫工段2.1 工段任务 由于合成氨原料气中均含有H2S及少量有机硫化物。特别是在以煤为原料时，由于煤的品质不同，使生产的半水煤气中硫化氢含量达到12g/m3，高硫煤甚至达到510gm3，而有机硫约占其总量的10。 硫化氢具有腐蚀管道及设备，造成各种催化剂中毒失活及铜耗增加等危害。本工段的主要任务就是脱除半水煤气中的H2S。2.2 基本原理 碱性烤胶脱硫液是由 烤胶、碳酸钠及偏钒酸钠等主要成分构成的水溶液。烤胶水溶液在空气中易被氧化，即单宁中较为活泼的烃基易被空气中的氧氧化，生成醌态化合物，特别是当溶液的pH大于9时，单宁的氧化特别显著。由于烤胶水溶液在较高浓度时成为典型的胶体溶液，并且在低温时容易出现NaVO3及NaHCO3沉淀，因此在配制脱硫液前必须对烤胶水溶液进行熟化预处理。 拷胶法脱硫的基本原理是：首先用碱性溶液吸收混合气中的H2S，即 Na2C03十H2SNaHCO3十NaHS液相中硫氢化钠与偏钒酸钠反应生成焦钒酸钠析出单质硫(将HS氧化成单质硫而析出)，即: 2NaHS十4NaV03+H20Na2V4Oq十4Na0H十2S然后，醌态烤胶即氧化态烤胶将焦钒酸钠氧化为偏钒酸钠，本身被还原为酚态烤胶，最后由空气中的氧再将还原态的酚态烤胶氧化为醌态烤胶。 反应生成的NaHCO3与NaoH反应重新生成NaCO3，将析出的单质硫分离出去后，达到脱硫液的完全再生。2.3工艺流程2. 3. 1 半水煤气流程半水煤气工艺流程参见图310及311。气柜中的半水煤气经静电除尘器除去尘粒及焦油，再经煤气鼓风机升压后，经总管分别进入两个并联的填料塔中，与塔顶喷淋的脱硫液逆流接触，将其中大部分H2S吸收，再经除沫塔除去夹带的液滴后，送往变换工段。2.3.2 脱硫液再生流程 贫液槽内的贫液经贫液泵升压后，途经加热器送到填料塔顶部，喷淋而下，与上升的半水煤气逆流接触并吸收其中的H2S，变为富液后由塔底流出。为了阻止气体由排液口逸出，先进入液封、反应槽，最后进入富液槽。富液槽中的富液经富液泵打入喷射氧化再生槽，经喷射器自吸空气，并在喷射管及槽内完成脱硫富液的再生及析硫过程。脱硫后的贫液进入贫液槽循环使用。析出的硫以泡沫的形式在喷射氧化再生槽中与脱硫液分离。24主要工艺指标 （1）压力：罗茨风机进口压力2kpa 罗茨风机出口压力6.5kpa 风机出口到压缩1入阻力201pa （2）温度：脱硫液再生温度35-50，溶硫釜温度130-150 脱硫系统气体出口温度35（夏季40） （3）成分：半水煤气 O25% H2S 2.0g/m3 脱硫后H2S0.068 g/m3 湿硫后H2S10mg/3 脱硫液碱度7-10，硫液栲胶含量2.5-4.0g/l （4）液位：脱硫塔液位1/2-2/3 洗气液液位1/2-2/3 液槽液位1/2-2/3， 冨液曹液位1/2-2/3 变脱贫液槽1/2-2/32. 5 主要设备2.5.1 脱硫塔240032000；填料为聚丙烯环及小瓷环，脱硫液从塔顶经分布器均匀地喷洒在填料上，在填料的表面形成液膜，并向下流动与经填料空隙上升的气体接触，完成对H2S的吸收。填料的作用一是完成对脱硫液及气体的再分布，同时为气液反应提供较大的相界面。2.5.2 喷射氧化再生槽 喷射氧化再生槽的主要作用是吸入空气，完成对脱硫液的再生，井将析出的硫以泡沫的形式从脱硫液中分离出来。由富液泵出来的富液，经喷射器将大气中的空气吸入，并一起进入再生槽底部，空气中的氧部分参与反应，其余及氮气以气泡的形式上升，并将析出的单质硫微粒吸附在其周围，形成泡沫，浮在脱硫液表面，通过再生槽贫液出口的液位调节器，调节槽内液位，使硫泡沫溢流出去。 脱硫塔 喷射再生槽2.5.3 煤气鼓风机转速：2970rmin；流量：m3/min；风压：3850mmH2O。功能：完成对半水煤气的加压与输送任务。2.5.5 静电除尘器 TDCJ-55，处理气理5.5KM3/h静电除尘器的结构参见硫酸有关章节的电除尘器。其主要作用是除去半水煤气中的尘粒及焦油：它的作用原理是利用50-60 kv直流强电场的作用使半水煤气中的尘粒及油雾等微粒带上负电荷而向阳极移动，在阳极被吸附、沉淀后排出达到气体净化之目的。在生产运行过程中，变压器产生的高电压接入电晕极(阴极)与沉淀极(阳极)，两极间产生强电场通过电压调节使其达到临界火花点，产生电晕放电，将电极周围的气体电离产生大量的负离子或电子。通过电场的半水煤气中所含的尘粒及油雾等微粒与电场中的负离子或电子结合而带上负电荷，并在电场力的作用下向阳极即沉淀极移动。在沉淀极被中和并吸附，最后靠吸附及其重力沉积于设备下部，通过排污定期排出。26 思考题 (1)本工段的主要任务是什么？ （2)各设备的主要功能与作用是什么? (3)换热器是否始终运行着?为什么? (4)本工段主要控制的工艺指标是什么？ (5)脱硫塔中的填料起何作用? (6)再生槽上的喷射器的作用是什么? (7)脱硫液中的硫是如何分离出去的? (8)静电除尘器的工作原理是什么？3变换工段3.1工段任务 变换工段的任务是将半水煤气中的co，在催化剂的作用下与水蒸气反应，转化为合成氨所需要的原料气氢及易脱去的CO2。3.2生产原理在一定的温度下，煤气中的co和水蒸气在四氧化三铁催化剂的催化作用下发生化学反应，生成易除去的CO2和合成氨所需的原料气氢，并放出大量的热。其反应式如下： CO+H2O=CO2+H2+Q3.3生产工艺流程工艺流程：经压缩二出的半水煤气首先进入饱和热水塔底部在塔内自下向上与塔顶淋洒下来的热水直接逆流接触。使气体温度升高并被水蒸汽饱和，饱和塔进口压力0.94Mpa，出口温度110，然后再经过气水分离器，使气分离，再进入热交换器进行换热，再进入主热交。使温度达到340380 到达中变炉，在中变一段内温度保持在4905 ，然后进入中变二段（T=44010）后进入换热器再次换热后到达第一水加热器，提高半水煤气的温度，再到中变三段（T=24010）后进入第二水加热器，升高温度后进入低变炉（T=200220），深低变出口中O含量为48%，再进入三水加，出来后又进入饱和热水塔（液位1/22/3）增湿后进入软水加热器，后又经冷却器，降低变换气温度，冷却塔出口温度为3045，又进入气水分离器，再到达脱硫器（回液压力0.350.55Mpa）（液位1/22/3），去下一工段饱和热水塔总固体500PPm。蒸汽锅炉压缩二段饱和热水塔气水分离器热交换器主热交换器中变三段第一水加热器换热器中变二段中变一段第二水加热器泪盈低变炉第三水加热器饱和热水塔软水加热器脱硫塔气水分离器冷却器3.4主要工艺指标压力：饱和塔进口压力0.94Mpa 系统压力0.18Mpa 热水泵出口压力1.12Mpa，蒸汽压力与系统压力0.05Mpa 温度：中变炉入口温度 340-360 一段热点温度4905 二段热点温度44010，三段热点温度24010 深低变入口200-220 饱和塔出口温度110，冷却塔出口温度30-45气体成分：深低变出口CO含量4-8%（根据实际情况定临时指标） 饱和热水塔总固体500PPm 湿脱出口H2S10mg/m3 活性炭出口H2S500PPm 半水煤气O20.5% (4)液位：饱和热水塔液位1/22/3 变脱塔液位1/22/33.5 主要设备及作用 序 号设 备 名 称规 格技 术 性 能1主热交换器1200/1500*14651 F=657设计压力：管1.0MPa壳1.0MPa设计温度：管程:上换热器350下换热器220壳:上换热器475下换热器3802调温水加热器12001500*5700*16 F=2363中变电加热器1200*69344第一、二水加热器1200*14/1500*5700*16F=3085水冷凝器1400*7696 F=5896低变炉3400*10000*167板式换热器F=1208热水循环泵Q=173m3/h H=60m9变换炉3600*18*21235设计压力1.1MPa 10饱和热水塔2600*14*28285饱和热水塔的作用：进入此塔的半水煤气要加热，增湿饱和热水塔将气体由常温加热到110同时回收大量的蒸汽，饱和塔的温度越高，煤气中所含的水蒸气越多，消耗的外蒸汽越少。此外，要控制饱和塔循环中的总固体含量，一般要求小于50mg/Kg。循环水在塔内不断蒸发，水中的总固体含量逐渐增加，控制其含量需常对循环水进行部分置换，换水时间和换水量应根据循环水中总含量和补充水质而定，饱和塔液位应控制在1/2-2/3。变换炉的作用：在装填催化剂的变换炉内发生变换反应，使一氧化碳转化为二氧化碳和氢气。换热器的作用：降低或提高介质温度。 变换装置变换炉设备图3.6 安全操作要点1）、变换炉温度的控制根据气体成分，流量及蒸气压力和变化，及时调节冷激煤气和蒸气的加入量，以稳定触媒层温度，热点温度波动范围应控制在10以内,在保证变换气中CO的含量合格的前提下。应尽可能采用付线来调节触媒温度。温度必须控制在触媒的活性范围内,防止过低或过高。2）、变换气中一氧化碳含量的控制如果蒸气压力过低造成变换气中CO含量过高，应及时与锅炉工段或甲醇工段联系，必要时减小负荷。3）、加强热量回收，降低能量消耗根据生产负荷及变换触媒活性等情况，确定变换气中最经济的一氧化碳含量指标。尽量提高饱的塔出口气体温度。以减少外加蒸汽消耗量，尽可能降低热水塔出口气体的温度，减少系统热量损失和提高热量回收率。4）、防止带液和串气控制好饱和塔热水塔液位，防止液位过高气体带液增加阻力，液位过低，半水煤气窜入变换气中。控制好热水塔和冷凝塔的液位，以防止气体带液增加系统阻力和串气或热水泵抽空跑气。5）、巡加检查5.1根据操作记录表,按时检查及记录。5.2每30分钟检查一次系统各点压力和温度。5.3每30分钟检查一次饱和热水塔,系统进口冷却塔液位。5.4每小时检查一次热水泵,增湿泵运转情况。5.5每小时对各换热设备及汽水分离器排污一次。5.6每小时检查一次系统设备，管道等泄漏情况。6）、开停车操作注意事项6.1开车6.1.1做好开车准备,检查各设备、管道、伐门、分析取样及电器仪表等。6.1.2按操作规程和开车方案规定开车,开车时要听从指挥和注意前后工段之间的联系。6.1.3检修后的开车，必须先吹净、清洗、试漏和置换合格后，再拆除变换炉时出口盲板，按操作规程和开车方案规定正常开车。6.1.4触媒升温硫化时，必须先送气，再开电源。如遇停气，必须立即关闭电源，防止电炉烧坏。6.1.5触媒升温硫化时，必须按照升温硫化方案规定进行，控制好升温速度。升温硫化过程严格要求，煤气中氧含量严格控制，避免造成炉温急骤上升烧坏触媒，CS2加入量根据进口H2S含量加减，防止过多，炉温急剧上升6.2 停车6.2.1短期停车,关闭各排污阀,导淋阀,关闭水、蒸汽总阀及系统总阀和变换炉进出口大阀，水、蒸汽压力应高系统压力。6.2.2系统需检修的停车。在微正压的情况下，关闭系统进出口大阀，关闭变换炉进出口大阀及付线；与外系统安全隔离后；变换炉前后系统用惰性气体进行置换合格，方可检修。变换炉触媒要更换时，必须进行降温，降温时必须严格按降温方案进行。降温速度不要过快。6.2.3紧急停车，在全厂性停电，或发生重大设备事故时，或遇半水煤气中氧含量突然升高0.8%以上时，紧急停车，切断气源。7）、其它应注意的问题7.1操作人员必须经过培训,持证上岗,并坚守岗位,精心操作,及时分析和正确处理生产中出现的异常现象,及时排除危险因素。7.2加强设备管理,压力容器必须进行防腐处理,加强计划检修,保证检修质量,设备要定期检测。7.3要严格控制水、汽、气的压力，防止煤气窜入水和蒸汽系统，发生事故。7.4设备管道禁止带压进行检修，并不准用金属器具敲击设备。7.5不得带压抽堵盲板，作业时要落实安全措施，并有人监护。7.6加强车间通风排气和加强车间工作场所有害有毒物质监测。7.7各种检测报警仪器。7.8车间工作场所按规定配备消防器材和防护器材。37 思考题 ()本工段主要发生什么反应? (2)本工段主要有哪两种换热方式? (3)各设备的主要功能是什AY (4)高变串低变为何能节能? (5)加压变换与常压变换相比，优点何在? (6)本工段主要控制哪些工艺指标？(7)所用催化剂的主要活性成分及应用条件是什么?(8)变换反应器为何要分段?段间采用什么方式换热?(9)增湿器的主要作用是什么?4 脱碳工段41 工段任务 本工段的任务是使用NHD溶液将变换气中大部分的CO2和微量的H2S进行脱除，使净化后气体中CO2的体积分数小于0.5，气体合格后送压缩四段；NHD溶液经再生塔再生及降温后送入吸收塔循环使用。42 基本原理用NHD脱碳过程为物理吸收过程，NHD脱碳液与变换气逆流接触，选择性吸收H2S、CO，H2S、CO等溶解度随压力增高温度降低而增大，压力降低，温度升高，气体释放出来实现溶解再生。43 工艺流程脱碳流程图431 气体流程 变换气从吸收塔下部进入，与脱碳液逆流接触，大部分CO2和H2S被吸收。出塔气中CO2体积分数低于0.5，温度约为5，经换热器回收冷量和分离器分离水分后，送往压缩机四段入口。432脱碳液流程 从脱碳底部出来的NHD溶液减压后进入高压闪蒸槽，压力降低吸收液中的二氧化碳和大部分N2、H2气体闪蒸解析出来，高压闪蒸经过汽化分离掉下来的夹带的雾沫后放空，高压闪蒸后的冨液经减压后进入再生带上部的低压闪蒸槽，大部分溶液的CO2在此解析放空，低压闪蒸槽底部出来的冨液，靠位差流入再生槽顶部，流体自塔顶喷淋下来，与从下部进入的气体在填料层上均匀进行汽液相接触进行传质传热，并将溶液中的残留的CO2各提出解析气体上层，填料分离回收溶液后放空。从再生塔底部出来的贫液，经脱碳泵加压后进入液氨冷凝管后，被液氨蒸发冷却后在进入脱C塔，顶部去吸收原料气中的CO2循环使用，当循环脱C液水分含量大于5%后，部分贫液自再生塔出口进入脱水泵脱水泵加压后，经溶液过滤器。板式加热器进入脱水塔，在脱水塔中脱C液被加热到130左右，是脱碳液中的水分被蒸，发出来脱水合格后，溶液进入板式换热器，与进脱水塔，冷凝塔也换热降温后送至再生器，从脱水塔顶出来的水蒸气为生的气体经脱水塔冷凝，液槽冷凝水排入地沟，气体放空。44主要工艺指标 （1）压力：系统进口压力3.15mpa 系统压差0.05mpa 闪蒸槽压力0.48-0.65mpa 脱水系统压力0.2-0.4mpa 再生塔空气入口压力19.6kpa 脱水塔蒸汽压力0.65mpa （2）温度：系统进口气体温度35 出变换器氨冷温度155 进氨冷变换器温度25 系统出口气体温度35 出脱碳塔气体温度55 出氨冷脱碳液温度 -5-10 脱水塔底温度110-155 脱水塔冷凝温度 60 （3）脱水塔1/2-2/3 闪蒸塔1/2-2/3 再生塔1/2-2/3 变换气氨冷1/2-2/3， 溶液氨冷2/3 脱水塔2/3 （4）成份：原料气H2S5ppm 脱碳后CO2 0.3-0.5% 溶液中含水量5%45 主要设备设 备 名 称规 格技 术 性 能闪蒸槽24008500油水分离器10003658 =16设计压力3.234Mpa，设计温度40 工作温度2.65 容积2.303m3脱碳塔240048148 =28设计压力3.234kgf/cm2，操作温度35 全容积24m3氨灌280017875 =26再生塔30004964514氨冷1400/9009696 =324. 51 脱碳塔外形为圆管式钢制塔容器，塔直径2.4m，壁厚28mm，塔高48.4m，塔内部装有聚丙烯拱鞍环填料158.3m3，五层装填每层7m，填料下部由驼峰板支撑。填料上部有栅板覆盖，塔底有丝网除膜剂。4. 52 再生塔的构造及作用：塔直径3m，壁厚14mm，塔高49.4m，加聚丙烯阶梯环， 50 mm50mm15mm，共985m3。即有闪蒸洗涤净化气，回收净化气和闪蒸汽中夹带的NHD作用。闪蒸塔下部为闪蒸段，由脱碳塔来的冨液经减压到0.48-0.50mpa，进入闪蒸段，冨液中的氢，氮气几乎全部在此被解析出来，而二氧化碳的吸收量很少，这样就能把冨液中的氢气、氮气、和二氧化碳解析出来，提高气体质量，以便回收利用，在此塔上部、中部分别用稀液洗涤，闪蒸汽和净化气防止闪蒸气和净化气中夹带的NHD带入高压机，同时可以回收减少损耗。 脱碳塔和再生塔 脱碳装置图453 NHD溶液冷却器 直径1.4 mm，高度为9.7mm。其作用是降低NHD容液温度。46 NHD脱碳工艺特点(1)正常操作工况下,脱碳气中的CO2含量可稳定在 0.1%(2)能选择性吸收H2S、CO2和COS,且吸收能力强。 (3)溶剂无腐蚀性,即使在溶剂含水量高达10%、累积硫含量高达300g/L的情况下,亦未发现设备有明显腐蚀。 (4)溶剂的蒸气压极低,挥发损失很少,流程中不需设置洗涤回收装置。 (5)溶剂具有良好的化学稳定性和热稳定性,不氧化,不降解。根据对使用厂的跟踪测定,多年来溶液组成和平均分子量无明显变化,各项理化性能正常。(6)NHD溶液不起泡,不需要消泡剂。 (7)溶剂无毒无味,能被自然界中微生物分解,不毒害人、畜,不污染环境。 (8)NHD脱碳的吸收和再生过程不耗蒸汽和冷却水(仅在脱水时消耗少量蒸汽和冷却水),高压闪蒸气的回收及低压闪蒸气CO2的输送不需外加动力。尽管采用冰机制冷,但因低温吸收使溶液循环量减少,故总能耗较低。又因溶剂无腐蚀性,设备运转周期长、维修量小,维修费用低,工艺装置投资省。另外,NHD蒸气压低,溶剂损耗少,故总运行费用较低,综合效益较好。47思考题(1)吸收塔为何分为两段?(2)富波的再生分为几步，有何优点?(3)溶液的再生利用了哪些基本原理?(4)本工段的主要控制指标有哪些？(5)本工段能量的消耗主要在哪里？（6）高温脱碳和低温脱碳有何区别？（7）NHD脱碳有何特点？5碳化岗位5.1任务：用浓氨水吸收交换器中的二氧化碳，生产出合格的产品，输出合格的原料气，值得合格肥料和碳酸氢铵。5.2原理：1）吸氨过程 NH3(气)十H2O(液)NH3.H2O(溶液) 2）碳化过程首先，二氧化碳从气相溶解于液相： CO2(气)=CO2(液)游离氨的碳化：3）、氨基甲酸铵水解形成碳酸氢铵或碳酸铵原理：CO2+H2O+NH3=NH4HCO35.3工艺指标：压力：主塔进口压力0.8MPa，清洗塔出口0.6MPa，系统压差0.26MPa温度：主塔下部35-40，中上部40-48，下部35-38；副塔下部夏季 30-35（冬季不开水32-36），上部28-30；固定副塔小于等于32，清洗塔出口30气体成分：清洗塔出口二氧化碳0.6%，硫化氢0.05g/m3，氨0.1g/m3，活性炭出口硫化氢0.0068g/m3吸收液位：浓氨水70-80t，母液10-20t，总液位（浓氨水+母液）=903t，无硫氨水10-15t吸收液体成分：浓氨水210-216t（正常） 二氧化碳60-86ml/ml，无硫氨水60-80t，添加剂0.2-0.5%5.4 工艺流程气体流程：由变换工段来的变换气，依次有塔底部进入主塔（进口压力P0.8Mpa，上部温度为35-38，中上部T=40-48，下部T=30-35）和副塔（底部夏季T=30-35，冬季不开水T=32-36，上部T=28-30）变换气中的CO2分别被主塔中的碳化液和副塔内的浓氨水鼓泡吸收：浓氨水的液位为70-80t，反应热有冷却水稳定，气体从副塔定出来进入综合塔下部（T32）气体中残余的CO2被吸收后进入上部的清洗塔，清洗塔出口T30，CO20.6%，P0.6Mpa。经软水洗涤后，在经过活性炭塔，活性炭出口H2S0.068g/m3到精脱硫塔，合格原料气去压缩三段。液体流程：来自水处理的软水经过清洗塔，一部分进入稀氨水槽，另一部分进入固定副塔后流入母液槽（液位10-20t，浓氨水和母液总液位为903t）。由浓氨水槽来的浓氨水用浓氨水泵打入副塔，在副塔内溶解疤块，吸收至塔尾气中剩余的CO2，逐步提高其碳化度，副塔的碳化液从塔底部由碳化泵打入主塔，在主塔内进一步吸收CO2，生成含碳酸氢铵结晶的悬浮液，由塔底取出送至稠厚器，经离心机得出结晶成品碳酸氢铵。 5.5 主要设备的构造及其作用：综合塔：下部固定塔2400*H9664mm，上部清洗塔1600*H8250mm固定副塔段作用：主要吸收副塔出口气体中的二氧化碳、硫化氢等。清洗塔作用：用软水回收固定副塔出口气体中的氨、二氧化碳、硫化氢等。碳化塔：使用钢板卷焊而成的圆筒形容器。塔底设有气体分布器，使进气均匀。塔下部设有冷却水箱，用于移走碳化反应热，水程间隔有脚栅板，角板上开有锯齿形的齿缝，便于破碎气泡，进一步均匀分布气体。作用：在塔内进行二氧化碳的吸收、碳化反应、碳酸氢铵结晶等过程。 碳化装置5.6 简答题1、原料气中的二氧化碳脱除的方法有哪些？各有什么特点？2、物理法脱碳和化学法脱碳有什么特点和区别？3、简述浓氨水法脱除二氧化碳的原理，如何控制碳化塔温度有利于碳酸氢铵结晶。4、简述NHD脱碳的原理及主要工艺条件。画出工艺流程简图。6. 双甲工段61 工段任务 联醇生产是在13MPa左右的压力下，采用铜基催化剂，串联在合成氨工艺之中，用合成氨原料气中的CO、CO2来合成粗甲醇，因此称为联醇；将经合成甲醇后的合成气在有催化剂存在的条件下使剩余的CO、CO2和H2反应转化为甲烷，合格后的气体送到氨合成工序；粗甲醇经过精馏可得产品精甲醇。62 工艺原理及特点 该工艺是利用合成氨原料气经变换、脱碳后残余的CO、CO2，在铜基催化剂的作用下与H2反应，合成为甲醇。 CO+2H 2CH3OH十Q C02+H2OCH3OH十H20十Q铜基催化剂为铜、锌的氧化物。般含有质量分数为48Cu0、39Zn0、36A1203等成分，活性温度在235285之间。同变换催化剂一样，使用前需要升温还原。铜基催化剂抗毒性较差，所以必须采取特殊的净化措施，在提供合成甲醇所必需的CO、CO2时，不能使H2S等有害气体进入系统。经甲醇后的气体中仍有少量的CO、CO2，在一定的温度和有镍催化剂存在的条件下使其转化为对氨合成催化剂没有毒性的甲烷，以延长氨合成催化剂的使用寿命。转化原理：CO+H2=CH463 甲醇合成工艺流程脱硫后的气体进入高压水洗塔洗去杂质,进入水分离器出水分.再进入油分离器分离油分,气体分别进入1#2#合成塔在触媒作用下生成甲醇,合成塔触媒温度230290出口温度200,从合成塔出来后,由于温度较高,分别进入1#2#水冷进行冷却分离,水冷器气体出口温度35,然后分别进入1#2#醇分,分离的醇放入槽中回收(粗醇罐压力0.9MPa),清洗塔，经2#水分回收的醇到稀醇槽。原料气进入水分分离。由清洗所带的水分到达甲烷化预热，然后进入甲烷化塔，甲烷化塔进口温度180，甲烷化预热器出口温度80，再经过水冷进入3#水分一部分到下一工段，一部分经循环机到醇回收塔回收和利用。 甲烷化流程图 甲醇合成装置图 甲醇合成塔及装置图64 甲醇合成主要工艺指标 （1）压力：补充气压力14.5Mpa 系统压差4MPa 塔压差1.5MPa 升降压速度0.4MPa/min 粗醇灌压力0.9 MPa （2）温度：合成塔触媒热点温度230-280 合成塔出口温度200 水冷器气体出口温度35 甲烷化炉一进温度 180 甲烷化炉热点温度245-300 甲烷化换热器二出口温度80 甲烷化水冷出口温度35 （3）气体成分：补气CO 4-9%（根据生产情况而定 补充CO2 0.3-1%（根据生产情况而定） 补充H2S含量0.0051g/m3 醇后气CO含量0.4% 醇后气CO20.2%， 甲烷化系统出口微量CO2+CO10ppm （4）液体： 高压水洗液位30-70% 醇回收塔液位30-70% 清洗塔液位30-70%，各贮槽液位不超过容积的80% 循环水热水池液位1.0-2.8m 循环水冷水液位1.0-200m6.5 部分设备构造及作用 （1）水洗塔：降温洗涤杂质，液位在30%70% （2）合成塔:1000*52*17598，分为高压外筒，内件触媒框，中心管，电加热器，列管换热器。作用：还原触媒，在催化作用下完成甲醇合成的反应。 （3）循环机：调节循环量，提高气体压力。 （4）甲烷化塔：1000*52*17598，使剩余的CO2 CO 与H2反应生成水和甲烷。 （5）回收塔：回收气体的甲醇（6）醇分：800*42*7137，分离出被冷却的甲醇。 （7）水分：700*38*5875，分离出气体中夹带的水。7 粗甲醇的精馏7.1 粗甲醇精馏的目的任务：将合成来的粗甲醇利用精馏原理经过醚塔和精馏塔的操作，生产出合格的甲醇，供外销和本厂制甲醛用。原理：利用液体混合物中各组分具有不同沸点，在一定温度下，各组分相应的具有不同蒸汽压，在每块塔板上液体与上升蒸汽进行两相质交换和热交换，如此往复多次以达到分离液体混合物的目的。72 粗甲醇的双塔精馏流程粗甲醇由甲醇分离器进入闪蒸槽，压力由13MPa降低到16MPa，溶解在液体中的H2、CO、CO2、CH4等气体被解吸，解吸出的气体一般回收到压缩机一段或二段进口与原料气混合，经压缩后再进入合成系统。闪蒸后的粗甲醇靠槽内压力压送到粗甲醇贮槽，井减压至常压，释放出溶于粗甲醇中的最后一些气体。在从闪蒸槽至粗甲醇贮槽的输送管线上，经计量注入质量分数为2的NaOH溶液，以中和合成反应中生成的以甲酸为主的有机酸使粗甲醇呈弱碱性控制加碱后的粗甲醇pH在8左右，同时为甲醇的精馏准备条件。粗甲醇由粗甲醇贮槽用泵送人预塔换热器管内，经管外蒸汽冷凝液加热，使粗甲醇温度提高到70左右，约在塔高的23位置进入预塔：同时，在顶塔顶以大约为粗甲醇入料量的20加入冷凝水，控制预塔底的甲醇密度在0.86-0.87之间(质量分数约为70的甲醇水溶液)，增加各馏分之间的相对挥发度，以利于各组分之间的分离。预塔底有再沸器，采用低压蒸汽加热，使塔内液体蒸发。甲醇与其他组分的蒸气内塔顶蒸出后，经冷凝器的冷却水降温，使部分蒸气冷凝。该冷凝器实际起到分凝的作用，通过调节冷却水的流量，控制出气温度在45-55之间，以使低沸点组分排出系统。被冷凝的液体进入冷凝液收集槽，再经回流泵送至预塔塔顶，作为回流液。从塔顶流下的接近沸点的回流液与由塔底蒸发向上的甲醇及其他组分蒸气在塔内逆流相遇进行传质与传热，使大部分甲醇与高沸点馏分冷凝、回流，同时将热传递给低沸点馏分，使其继续汽化。由于塔内粗甲醇PH保持在8左石，在碱性溶液中随粗甲醇带来的少量的有机胺分解，与二甲醚、醛、酮及少量烷烃等低沸点杂质都被排出塔外。 由预塔底出来经脱除轻馏分的预后甲醇水溶液，温度在78-80之间，经主塔进料泵送入主塔进料换热器管内，把温度提高到90以上进入主塔。换热器是用主塔再沸器的冷凝液加热。预后甲醇进入主塔的位置可根据主塔的入料温度、组分的沸点、主塔采出精甲醇的质量和塔底残液中的含醇量进行调节与选择，通常主塔入料位置选择在第9至17层塔板之间。精馏塔底也有再沸器加热，使塔底料液维持在104-110之间。因此从第9至17层塔板之间进入主塔的料液在与其下层塔板上来的混合蒸气接触后，混合蒸气中的水与高沸点组分被冷凝气相中含量下降，而料液中的甲醇以及与甲醇沸点接近的组分汽化穿过塔板上升。因此，越靠近塔顶，气相中甲醇含量越高；而越靠近塔底，液相中水等高沸点物含量越高。塔内温度也随着增高变化，到达塔顶时，出口温度基本接近纯甲醇的沸点64-65；蒸气进入冷凝器，冷凝下来的液体进入收集槽，用回流泵再打入塔顶进行回流。虽然回流液的纯度己较高，但有可能混有少量低沸点杂质，因此甲醇的采出实际是在距塔顶3至7块塔板之间，处于甲醇沸点的塔板上。采出液经甲醇冷却器冷凝，并把温度降至室温后，再经流量计计量和控制后由泵或利用静压将精甲醇送到成品仓库贮存。 在精馏塔底部，当混合液温度达到110时混合液中的中醇质量分数在0.4左右，其中大部分是水和少量高沸点杂质。由于主塔顶几乎是将所有的蒸气全部冷凝，没有脱除低沸点杂质的能力，所以预塔的工作效率往往在主塔中反映出来。如果塔顶没有把低沸点杂质脱除干净，就会带入主塔，尽管主塔不在塔顶或回流掖中采出成品精甲醇，但低沸点杂质的量积累到一定程度，就会从精甲醇成品中反映出来。在主塔中脱除低沸点杂质是比较困难的。 甲醇中多少还会有一些低沸点杂质被带入主塔，因为不易从主塔内排出而在回流液中积累起来。预后甲醇的分析检测结果表明，预后甲醇中仍合有少员二甲醚、甲乙醚等低沸点杂质。为不使这些低沸点杂质在回流液中积累，以保持物料的平衡与采出甲醉的纯度，应从主塔的回流液中定量采出少量回流液，将其返回预塔，进行再次脱除。采出量可根据回流液中低沸点杂质含量的分析结果确定。般为回流液的2左右。73 精馏工艺条件脱醚塔：塔底温度70-75 塔顶压力0.02Mpa 放空温度35-55 预热比重0.86-0.88 预热后PH值7-8 醚塔液位1/2-2/3 醚塔收集槽液位2/3-3/4 扬碱器1/2-2/3精馏塔：塔底温度100-110 塔底压力0.04Mpa 主塔放空温度60残液比重0.996 主塔液位1/2-2/3 主塔收集槽液位2/3-3/4甲醇指标：水分0.15% 水溶性3:1澄清 精醇比重0.7910-0.79307.5 主要设备醚塔：1000*16*19152浮阀器由浮阀、塔板、管子、溢流堰组成。其作用是主要脱除轻馏分，如二甲醚，甲乙基醚等；同时不易溶的气体如：CO、CO2、CH4、H2等物质也被脱去。主塔：1200*16*33285浮阀塔，由浮阀，塔板，管子，溢流堰组成。其作用是主要脱除重馏分，如丁醇，异丁醇等。上升蒸汽与下降液体接触，进行汽液两相质交换和热交换，以实现分离作用，要控制26块塔板的温度在70-76之间，由于26块塔板在出料口上部，精馏段下部，此段对精馏段来说，温度反应