合成氨生产工艺过程 PPT课件

1 空分生产工艺过程介绍 1 空分 2 空分 3 空分 4 空分 2 空分分子筛 3 空分分子筛 2 空分空冷塔 3 空分空冷塔 3 1 空分4000 6000 2 空分4000 6000 3 空分3200 5000 4 空分3200 4500 4 5 5 空分10000氧 20000氮 340氩 6 概述 空分 顾名思义就是空气分离 就是要设法将空气中的氧气分离出来 因此也叫 制氧 制氧机也被称作 空气分离设备 由于氧 氮在工业生产和科学技术发展中有重要的作用 工业上制氧的方法有 化学法 电解法 吸附法和低温精馏分离法 7 空气分离目前主要采用低温精馏分离法 特点是生产成本低 技术成熟 不仅最经济 又能大量生产氧 氮气 而且适合大规模工业化生产 成为工业上制取氧气的主要方法 8 制氧的工艺原理 低温精馏分离法制氧就是以自然界中取之不尽 用之不竭的空气为原料 先使空气在低温下液化 然后在精馏塔中利用氧 氮各组分沸点的不同 分离为氧气和氮气 9 干燥空气的组成 空气是一种均匀的多组分混合气体 主要成分是氧 氮 氩 此外还有微量的惰性气体 根据地区条件不同 空气中含有不定量的二氧化碳 水蒸汽以及乙炔等碳氢化合物 空气中氮占78 084 氧占20 95 氩占0 932 10 在标准状态下 空气液化温度 172 氧的液化温度 182 8 氮的液化温度 195 7 氩的液化温度 185 7 氧氮沸点相差13 氩氮沸点相差10 这就是能够利用低温精馏法将空气分离成氧 氮和氩气的基础 11 空分装置的工作过程 空气的过滤和压缩 压缩空气的初步冷却 空气的净化即空气中微量水份 CO2 乙炔和碳氢化合物的清除 空气被冷却到液化温度 冷量的制取 液化和精馏 危险杂质的排除 12 空分生产流程图 原料空气空压机空冷系统纯化系统热交换系统膨胀机系统精馏系统产品压缩机液体储存系统控制系统 13 透平空压机 空分装置 干螺杆压缩机 污氮鼓风机 净化 液氩 液氧 外卖 外卖 污氮气 5 2Mpa送煤气化 空分系统流程示意图 空气自大气 氮气 煤气化 煤气化 氧压机 氮压机 煤气化 甲烷化 联合氮压机 一级出口 二级出口 氮气 7 2Mpa送煤气化 氧气 14 空分设备将空气经低温分离得到氧 氮等产品 本质上是通过能量转换完成的 装置的能量是由原料空气压缩机输入的 因此空分所需的总能耗中绝大部分是空压机的能耗 电耗 动力系统 指原料空气压缩机 15 净化系统 由空气预冷系统和分子筛纯化系统组成 压缩后的原料空气温度较高 空冷系统通过空气和水接触式换热降低空气温度 同时可以洗涤其中的酸性物质等有害杂质 分子筛纯化系统则进一步除去空气中的水分 二氧化碳 乙炔 碳氢化合物等对空分设备运行有害的物质 16 制冷系统 空分设备是通过压缩空气在膨胀机内进行绝热膨胀 产生空分装置所必需低温 提供冷量 17 热交换系统 经过初步降温 净化后的常温空气在主换热器中被低温氧气 氮气 污氮气冷却至液化点 同时氧 氮 污氮气被空气加热至常温 空分的热平衡是通过制冷系统和热交换系统来完成的 18 精馏系统 空分设备的核心 实现低温分离的重要设备 采用高 低压两级精馏方式 分为上下塔 和冷凝蒸发器组成 液化空气在精馏塔中被分离为纯净的氧气 氮气 19 产品输送系统 生产的氧气 氮气需要一定的压力才能满足后工序的使用 主要由各种不同规格的氧气压缩机和氮气压缩机组成 20 液体贮存系统 空分设备能生产一定的液氧和液氩 氮 等产品 进入贮存系统 以备需要时使用 主要由各种不同规格的低温贮槽 低温液体泵和汽化器组成 21 控制系统 大型空分设备都采用计算机集散控制系统 实现自动控制 22 空气分离的工艺流程 原料空气在过滤器中除去灰尘和机械杂质 进入空压机压缩至 0 625Mpa后 送入空气冷却塔进行清洗和预冷 压缩空气在空冷塔内自下而上被循环水和低温水冷却降温至 15 出空冷塔的空气进入交替使用的分子筛吸附器 除去水分 二氧化碳和乙炔等杂质 一只工作的同时另一只利用污氮气加热 吹冷进行再生活化 整个工作或再生时间约4小时 23 净化后的加工空气分两股 一股经增压膨胀机膨胀后送入上塔参与精馏 另一股进入主换热器被返流气体冷却至液化温度 173 后进入下塔 空气在下塔初步精馏后 在下塔底部获得含氧38 的液空 在下塔顶部获得纯液氮 抽取下塔液空 纯液氮进入上塔相应部位 在上塔顶部获得纯氮气 经过冷器 主换热器复热至18 后出冷箱作为产品输出 24 在上塔底部获得氧气 经主换热器复热至18 后出冷箱作为产品输出 液氧产品从冷凝蒸发器底部抽出 进入液氧贮槽 从上塔中部抽取约11140m h 含氩7 11 含氧92 左右 的氩馏分送入粗氩塔 粗氩塔在结构上分为两段 第二段粗氩塔底部的液体经循环液氩泵加压至0 8Mpa被送入第一段顶部作为回流液 经粗氩塔精馏得到氩含量 98 5 氧含量 2pmm流量约347m h的粗氩气 进入精氩塔中部 经精氩塔精馏实现氩氮分离 在精氩塔底部得到含量99 999 的精液氩 25 从上塔中上部引出污气 经过冷器 主换热器复热后出冷箱 一部分进入蒸汽加热器作为分子筛再生气体 一部分经污氮鼓风机加压至0 050Mpa输出 其余气体送入水冷塔 26 双环公司空分装置所采用的流程形式 一种采用的是第五代空分设备 常温分子筛净化空气 增压膨胀空气进上塔的流程 特点 氧提取率进一步提高 可达到93 97 能耗进一步下降 约为0 47 0 53KW h m 以DON3200 4500型空分为代表 实际出氧4000M3 h 纯度99 6 出氮6000M3 h 纯度99 99 两套KDON4000 6000型 一套KDON3200 5000型空分分别由原来三套KDON3200 3200型石头蓄冷器流程相继改造而成 27 另一种采用的是第六代空分设备 常温分子筛净化 增压膨胀空气进上塔 填料型上塔 全精馏无氢制氩流程 特点采用多项新技术 节能效果显著 与第五代空分设备相比装置总能耗下降8 10 制氧能耗为0 37 0 43KW h m 以KDON10000 20000型空分为代表 实际出氧9500M3 h以上 纯度99 6 出氮19000M3 h以上 纯度99 99 出氩200 300M3 h 纯度达99 999 以上 28 空分生产的重点岗位 透平空压机岗位分馏岗位氧压机岗位氮压机岗位 29 透平空压机岗位 岗位任务是 将空气经过三段 或五级 四级 压缩至 0 626MPa 表 并冷却后进入空气冷却系统 30 透平空气压缩机工作原理 连续性气体在工作轮作用下 利用气流惯性力在随后的减速运动中 使气体分子之间距离更加接近而达到气体压力提高的目的 主要设备及参数 31 分馏岗位 岗位任务是将空压机送来的压缩原料空气经过冷却 净化 液化 精馏等过程制取纯度达99 0 以上的低压氧气 99 99 的低压氮气 99 2 以上的液氧及纯度 99 999 的液氩等产品 32 加工空气量越多 气体产品越多 空气量受季节 环境温度的影响 夏季相对冬季来讲 空气量要少一些 产品流量与产品纯度成反比 气体产品取出越多 产品纯度就会下降 膨胀空气量过大 不利于产品纯度提高 精馏塔的精馏工况和精馏效率 节流调节阀开度的影响 影响产品产量和纯度的因素 33 氧压机岗位 岗位任务是将纯度 99 0 的低压氧气经氧压机加压至 4 315MPa后送往煤气化供粉煤造气 34 氮压机岗位 任务是将低压氮气经氮压机加压至 3 0MPa后 再送往净化甲烷化配氮用 经干螺杆氮压机加压至 0 8MPa用于煤气化工段干灰脱除工序的气提 通气及仪表气源 经联合氮压机加压至 5 2MPa后送往煤气化给料包调压 氧管线吹扫 煤进料罐加速器的吹扫 加压至 7 2MPa后送往煤气化及中高温高压过滤器 激冷器和合成气冷却器的进口的反吹 35 氮压机 36 空分生产的主要设备氧气压缩机 卧式往复氧压机7台 四缸四级压缩 用于加压氧气输送1 5 机处理气量3500m h 6 7 处理气量4000m h 终压 4 325Mpa 电功率800KW运行模式六开一备 37 空分生产的主要设备氮气压缩机 卧式往复氮压机7台 加压氮气输送1 2 3 4 5 均为四缸三级压缩 处理气量3500m h 终压 3 0Mpa 电功率630KW 6 氮压机为四缸四级压缩 处理气量3500m h 终压3 0Mpa 电功率800KW 7 氮压机六缸四级压缩 处理气量14000m h 终压 3 0Mpa 电功率2500KW 运行模式一大四小二备 38 空分生产的主要设备联合氮压机 卧式往复联合氮压机2台 加压氮气输送四缸二级压缩 一级入口压力 3 0Mpa 一级出口压力 5 2Mpa 二级出口压力 7 2Mpa 电功率800KW 运行模式一开一备 39 空分生产的主要设备干螺杆氮气压缩机 仪表氮压机3台 提供仪表氮气处理气量2400m h 出口压力0 8Mpa 电功率260KW 运行模式二开一备 40 空分生产的主要设备污氮鼓风机 污氮鼓风机2台 用于输送污氮气去煤气化磨煤系统 出口压力 0 05MPa 气量8000m h运行模式一开一备 41 液氧贮槽2座用于贮存液氧 共50m 42 液氩贮槽1座贮存液氩 100m 43 安全 空分生产过程存在高温 高压 低温 易爆 氧气无毒害 无色无臭 强氧化剂和助燃剂 遇可燃气体可发生爆炸 氮气 氩气无色无臭 无害气体 但在高浓度下使人窒息 火灾与爆炸 冷凝蒸发器碳氢化合物含量超标 氧机着火 触电及机械伤人 高空坠落 高温烫伤和低温冻伤 44 存在的主要危险化学物质 氧 液氧 1 理化特性外观与性状 无色 无味气体或浅兰色低温液体熔点 218 8相对密度 1 41沸点 183 1相对蒸气密度 1 105饱和蒸气压 KPa 640 160 临界温度 118 6临界压力 MPa 5 08溶解性 微溶于水 酒精 丙酮 环境危害 无燃爆危险 强氧化剂 助燃 与可燃蒸气混合形成燃烧式爆炸性混合物 45 存在的主要危险化学物质 氮 液氮 1 理化特性无色 无味 无臭气体熔点 210相对密度 0 81沸点 196相对蒸气密度 0 967饱和蒸气压 KPa 640 160 临界温度 146 9临界压力 MPa 3 17溶解性 微溶于水 酒精 醚 主要用途 化肥 氨 硝酸等化合物制造 惰性保护介质 速冻食品制冷剂 冷冻剂 电子业中的外延 扩散化学气相淀积 离子注入光刻等 校正气 标准气等 环境危害 无爆炸危险 无 46 存在的主要危险化学物质 氩 液氩 1 理化特性外观与性状 无色 无味 无臭 无毒的惰性气体熔点 189 2相对密度 1 41沸点 185 9相对蒸气密度 1 38饱和蒸气压 KPa 159 99 181 301 临界温度 122 4临界压力 MPa 4 864溶解性 微溶于水和有机溶剂主要用途 用于焊接 不锈钢制造 冶炼 半导体工业中的气相淀积 晶体生长 热氧化 外延扩散 多晶硅离子注入载流烧结 用作标准气 零点气等 环境危害 该物质对环境无危害 对水体无污染 无爆炸危险 氩是惰性气体 本身无燃爆危险 47 环保方面 空分生产过程中产生的气体对环境 大气 水质不造成任何污染 噪声危害 主要来自于运转中的气体压缩机 气体放空产生的噪声 噪声控制 65分贝 48 环境因素 噪音产生 热辐射 蒸汽泄漏 蒸汽冷凝水排放 珠光砂粉尘产生 液氧充装损失 潜在火灾 液氩充装损失 49 煤气化工艺 50 壳牌煤气化 一 壳牌煤气化工艺介绍二 耐硫变换 低温甲醇洗工艺介绍三 壳牌煤气化生产的原料消耗成本 产量状况 四 造气 净化工段主要设备 安全环保现状 51 二 煤气化生产原理 总反应方程式 CH 1 2O2 CO 1 2H2 1 反应原料 原煤氧蒸汽 CH是煤的简化分子式 52 气化反应方程 C 1 2O2 CO 110MJ KmolC H2O CO H2 131MJ KmolC 2H2 CH4 75MJ Kmol变换反应方程 CO H2O CO2 H2 9 84KCal mol蒸汽甲烷重组反应CH4 H2OCO 3H2 211MJ Kmol 53 加压输送 氧 蒸汽 54 55 56 一 磨煤岗位任务 生产出合格的煤粉至下一单元要求 1 每小时量20 40吨2 粒度5 90 m3 湿度1 3 57 控制要点温度粒度杂质 58 二 煤粉输送 1 岗位任务 将煤粉加压计量后送到气化炉燃烧 2 生产工艺介绍 下煤粉 充压平衡 下煤粉 卸压放空 重新下粉循环 去煤烧咀 去煤烧咀 常压煤粉仓 煤粉锁斗 高压给粉仓 氮气 放空 去煤烧咀 氮气 氮气 59 三 煤气化 A 气化炉介绍 壳牌煤气化项目的关键设备 气化炉及其合成气冷却器 废热锅炉 60 61 气化炉内件的总体结构为水冷壁型式 主要由受热面 膜式水冷壁 环形空间及承压壳体组成 承压壳体设计压力为5 2MPa 设计温度350 用沸水冷却的水冷壁安装在壳体内 气化过程实际发生在膜式水冷壁围成的腔内 气化压力由承压炉体承受 在膜式水冷壁与承压炉体之间的是环形空间 主要用于放置容纳水 蒸汽的输入 输出管线及集箱管 分配管 另外 环形空间也便于管线的连接安装及其以后的检修与检验 62 控制要点 气化炉炉温 63 四 渣系统 A 岗位任务 将气化炉内燃烧剩余残渣 由3 2Mpa卸压到常压 并用皮带运走作商品出售 渣锁斗 补水 充氮 充氮 放空 破渣机 B 工艺流程图 破渣机 64 C 工艺介绍 淬冷破碎收集高低压转换卸料运输低高压转换 重新收集 D 控制要点渣密度堵渣 65 五 灰系统 A 岗位任务除去合成气中的灰 将灰收集 冷却 作为商品售出 移除合成气中的飞灰 20mg nm3 66 高温高压飞灰过滤器 飞灰收集器 飞灰排放罐 飞灰冷却器 飞灰中间贮仓 飞灰吹送包 飞灰筒仓 B 工艺流程图 67 C 工艺介绍 飞灰过滤器性能介绍 合成气过滤锁斗高低压转换气提中间贮存运输 68 六 湿洗 A 岗位任务 洗涤干法除尘后气体中残存的飞灰 洗去合成气中部分酸性气体送合格气体到净化工段 B 工艺流程图 C 工艺介绍 水循环水排放加碱中和D 控制要点 PH值控制 69 洗涤塔 文后里洗涤器 循环水泵 合成气 合成气出净化 70 净化工段工艺 71 72 净化工艺分类比较 一氧化碳变换 催化剂的选择是变换工艺方案选择的关键 CO变换技术的发展是依据变换催化剂的进步而发展的 变换催化剂的性能决定了变换工艺流程配置及工艺先进性 分类 1 不耐硫变换 Fe Cr系催化剂变换 Cu Zn系催化剂变换2 耐硫变换 Co Mo系催化剂变换 73 脱硫工艺 改良ADA法 栲胶法 氨水法 NHD法 低温甲醇洗法 ZnO干法脱硫 脱碳工艺 热钾碱法 MEA法 MDEA法 碳酸丙烯酯法NHD法 低温甲醇洗法 变压吸附脱碳法 PSA 精制工艺 液氮洗 甲烷化 铜洗精炼 74 净化各岗位生产任务 变换甲烷化岗位主要任务是将来自气化工段的煤气中的CO与水蒸汽在适宜的温度下 经耐硫变换催化剂的作用进行CO变换反应 生成有用的CO2及H2 且以废锅方式回收变换反应较高能位的废热 副产0 6MPa蒸汽 低能位废热经一系列换热器回收利用 其CO含量由26 64 干基 降至0 35 干基 以下 合格变换气送至低温甲醇洗装置 甲烷化 将甲醇洗送来的净化气在配入中压氮后在甲烷化触媒的作用下将气体中的CO CO2转化为CH4 使出净化的精制气中的CO CO2 20ppm H2 N2 3 低温甲醇洗岗位的主要任务是脱除变换气中的CO2 H2S及有机硫杂质 同时也脱除变换气中带入的饱和水 制得CO2 20ppm H2S 0 1ppm的合格净化气送往甲烷化进一步精制净化 为联碱装置提供CO2 96 V H2S 20PPm合格的CO2原料气 浓缩H2S馏分 为防止变换触媒的反硫化提供合格的H2S气体 冰机岗位的主要任务是由螺杆冰机压缩氨构成冷冻循环 为甲醇洗岗位提供 40 的冷源 75 73926Nm3 h 150 3 25MPa 含CO 56 3 H2 19 1 CO2 2 2 N2 9 H2O 14 H2S 1000PPm 460 CO15 380 CO3 3 280 220 222 CO小于0 50 先后与锅炉给水 脱盐水 循环水 溴化锂制冷机换热 分离 76 变换反应主要方程式及原理CO H2OCO2 H2 9 84Kcal mol变换反应是一个可逆放热反应 反应前后体积没有变化 根据化学平衡移动原理 温度降低平衡向生成CO2和H2的方向移动 反之 温度升高平衡向生成CO和水蒸汽的方向移动 当增加反应物的浓度或减少生成物的浓度都可以使反应向生成物方向移动 当提高反应压力时 可以加快变换反应速度 77 耐硫变换催化剂的反硫化 耐硫变换催化剂经过硫化后才具有活性 而反硫化则是催化剂失活的重要原因 反硫化是指催化剂组分中CoS和MoS2的水解 也就是硫化反应的逆反应 较高的入口硫含量 较低的温度和水气比都可以防止反硫化的发生 但是在正常的生产操作中床层温度和水气比是根据变换系统出口的CO含量来调节 所以可以通过提高进系统煤气中的硫含量有效的防止反硫化的发生 酸气压缩机的作用就是为了增加原料气中的H2S含量 防止催化剂反硫化 78 甲烷化主要反应式及原理 CO 3H2CH4 H2O 48 28Kcal molCO2 4H2CH4 2H2O 39 6Kcal mol甲烷化催化剂的主要活性成分是镍 另外还加入少量的氧化铝为载体 氧化镁为促进剂 甲烷化反应是一个强放热反应 每1 的CO转化 甲烷化触媒温升72 每1 的CO2转化 甲烷化触媒温升60 每1 的O2转化 甲烷化触媒温升159 要防止甲烷化配氮气过氧 79 变换炉触媒型号和装填量 80 分离器1 第一换热器 原料气过滤器 煤气换热器 蒸汽混合器 第一变换炉 淬冷器I 第二变换炉 淬冷器II 第三变换炉 甲烷化加热器 脱盐水预热器 甲烷化水冷器 锅炉给水换热器 甲烷化换热器 变换气水洗塔 除氧器 锅炉给水换热器 变换气分离器4 变换气水冷器 变换器分离器3 变换气分离器2 变换气分离器1 废锅 变换系统 81 甲醇洗工艺 82 低温甲醇洗脱硫脱碳工艺 净化工段引进林德公司专利技术低温甲醇洗装置 采用典型的六塔工艺 目的 由于煤气中含有CO2 H2S等酸性气体 且经变换反应后大量CO转化为CO2 酸性气体量大大增加 为保护合成催化剂 必须脱除H2S CO2等酸性气体 83 84 甲醇洗系统 甲醇洗涤塔 CO2再生 气提塔 气提塔 热再生塔 尾气水洗塔 脱水塔 85 低温甲醇洗主要设备 除T04塔为筛板塔外 其余五塔均为浮阀塔 氮气气提塔 甲醇再生塔 甲醇吸收塔 2500 塔盘数 728632541418 86 低温甲醇洗基本原理和特点 吸收原理 低温甲醇洗脱硫脱碳是一种物理吸收法 根据亨利定律 在一定温度平衡状态下 气体在溶液里的溶解度与平衡分压成正比 低温甲醇洗是物理吸收过程 为放热吸收 压力越高 吸收效果越好 温度越低 甲醇吸收效果越好 有较强的选择性 甲醇在低温高压下 对H2S COS及CO2的溶解度大 但对H2 CO CH4的溶解度小 低温下H2S COS及CO2在甲醇中的溶解度与CO及H2相比 至少要大100倍 这样有效气的损失小 另外低温下甲醇对H2S的溶解度差不多比CO2大6倍 这样就有可能选择性地从原料气中分别吸收CO2和H2S 利用这一特点可在同一塔内分段吸收 而解析再生又可以分别加以回收 以保正再生时CO2的纯度 满足联碱生产的要求 这比通常的分步脱硫脱碳具有流程短 动力消耗少 净化度高等等优点 87 甲醇溶液再生原理有三种方法 减压再生 气提再生和加热再生 吸收了CO2 H2S COS的甲醇溶液经过节流膨胀减压闪蒸 N2气提 释放出CO2 再通过精馏加热再生出含H2S的酸性气体 并进行水分的分离脱除 再生好的甲醇经过多级降温循环使用 系统需要的冷量来自冰机氨压缩制冷 吸收了CO2和H2S的高压甲醇溶液的节流膨胀和各水冷器 由于流体在流动时 遇到局部阻力而造成的压力有较大降落的现象 为节流 节流阀门有T01塔液位调节阀LV03 LV05 闪蒸罐D03 D04的液位调节阀LV13 LV15 在甲醇洗停车停甲醇循环后 必须到现场关调节阀的主付线阀门 以防止出现高压串低压设备超压事故 T01塔压力2 9MPa D03 D04罐的压力1 0MPa T02塔压力0 06MPa 88 浮阀塔的优点气流从浮阀周边径向吹入液层 气液接触时间加大 且雾沫夹带减少 塔板效率较高 生产力大 操作弹性大 结构比泡罩塔简单 压力降也较小 T04塔为筛板塔 其余五塔均为浮阀塔 89 绕管式换热器E01E06E07E09 其结构紧凑 占地少 传热系数大 传热效率高 能承受高压 可实现多股流同时换热 具有很好的热补偿能力等优点 90 氨冷器的排油及方法 甲醇洗装置的四台氨冷器的液氨来自冰机系统 由于螺杆冰机采用油润滑和冷却 气氨虽然通过了两级油分 仍然会存在少量的油 在低温下会在氨冷器中沉积下来 油多了以后就会影响换热效果 因此 要定时排油 由于氨冷器在负压下操作 正常情况下油排不出来 因此在每台氨冷器旁设有排油装置 排油时 先开底部导淋阀 将油排入下部的集油罐中 油排完后 关排油阀 开低压氮气加压到0 2MPa后关低压氮气阀 然后开集油罐底部的导淋阀将油排入油桶中 排油次数根据排油量的多少来定 91 溴化锂制冷机组 92 溴化锂制冷原理 溴化锂吸收式制冷机是以溴化锂溶液为吸收剂 以水为制冷剂 利用水在高真空下低沸点汽化蒸发吸热达到制冷的目的 为使制冷过程能连续不断地进行下去 蒸发后的冷剂水蒸气被溴化锂溶液所吸收 溶液变稀 这一过程是在吸收器中发生的 然后以热能为动力 将溶液加热使其水份分离出来 而溶液变浓 这一过程是在发生器中进行的 发生器中得到的蒸汽在冷凝器中凝结成水 经节流后再送至蒸发器中蒸发 如此循环达到连续制冷的目的 可见溴化锂吸收式制冷机主要是由吸收器 发生器 冷凝器和蒸发器四部分组成的 93 冰机岗位的主要原理 由于甲醇吸收在低温下进行 需要冰机提供冷量 我厂采用氨压缩致冷 即将氨压缩到1 5Mpa后用水冷凝使气氨变成液氨 然后通过部分液氨的节流蒸发让液氨逐级冷却到 20 20 的液氨送往低温甲醇洗的4台氨蒸发器在 40 的温度下蒸发 蒸发压力为 0 03MPa 液氨蒸发成为气氨以后 必须循环使用 如何使之重新液化呢 如果压力仍保持在蒸发压力 则冷凝温度亦即蒸发温度 显然不能用冷却水使之冷却冷凝 但把气氨的压力提高后 相应的冷凝温度也提高了 当冷凝温度高于冷却水的温度后 也就可以用简单的水冷却器使之液化 氨的沸点即饱和蒸汽温度随压力的身高而上升 因此蒸发与冷凝必须处于两个不同的压力等级 把气氨从蒸发压力提高到冷凝压力的任务是由压缩机来完成的 即我们所说的冰机 94 在一个完整的压缩式制冷系统中 四个主件是压缩冰机 冷凝器 节流减压膨胀阀和氨蒸发器 氨冷器 在冰机压缩式制冷系统中的辅助设备有 按照它们的作用 分为两大类 1 维持制冷循环正常工作的设备 如两级压缩的中间冷却器 闪蒸器 经济器 2 改善运行指标及运行条件的设备 如油分离器 集油器 氨液分离器 空气分离器以及贮氨槽 95 0 067MPa 39 0 53MPa 5 甲醇洗氨冷器氨液分离器低压冰机 20 经济器中间冷却器高压冰机5 1 5MPa 70 闪蒸器贮氨槽 蒸发式冷凝器 立式油分离器35 96 蒸发式冷凝器 蒸发式冷凝器是一种将水冷与空冷 传热与传质过程融为一体的新型 高效冷凝设备 其工作流程是将冰机出口的高压气氨送入蒸发式冷凝器的蛇形盘管内进行冷却 使气氨冷凝成液氨流到贮氨槽内 冷却水用循环水泵通过喷淋系统雾化成滴状 不断地淋湿蛇形盘管表面 使部分冷却水吸收盘管内介质的热量后蒸发 由风机将热量散发至大气 没有蒸发的冷却水通过高效散热装置继续散热 冷却后的水流回水箱后由循环水泵不断循环使用 冷却水源在循环散热中减少的水量通过水箱水位控制系统添补 97 合成工艺 98 从合成塔出来的气体首先进入塔外换热器管间 从塔外换热器出来后 一部分去冷激总管 一部分进入合成塔二次进口 进一步反应后 从二次出口去中置锅炉 从锅炉出来后进入塔外换热器管内 从塔外换热器出来后去排管 合成工艺流程 99 岗位任务将一定比例经过净化的氢 氮混合气 在适宜的温度 压力条件下 通过触媒的催化作用合成为氨 经过冷却分离的液氨 减压后送往氨库 艺流程 100 工作原理 1 氨合成的基本原理氨是由气态氢和氮在氨触媒的作用下反应生成的 其反应式为 3H2 N2 2NH3 热量这是一个可逆 放热 体积缩小的反应 对其反应机理存在着不同的观点 一般认为 氮在铁催化剂上被活性吸附 离解为氮原子 然后逐步加氢 连续生成NH NH2和NH3 即 N2 扩散 2N 吸附 2NH 吸附 2NH 吸附 2NH 脱附 2NH 扩散到气相 由质量作用定律和平衡移动原理可知 1 温度升高 不利于反应平衡而有利于反应速度 2 压力愈高愈有利于反应平衡和速度 3 氢氮气 比例3 1 含量越高越有利于反应和速度 4 触媒不影响反应平衡 但可以加快反应速度 101 工艺流程 1 往复循环机工艺流程经合成反应 水冷器冷却 氨分离器分离后的混合气体 进入循环机气缸压缩提高压力 再送入系统与新鲜气混合进入合成塔 102 2 透平循环机工艺流程 2 1 主气体工艺流程从高压机来的新鲜气少部分进入保护气系统 大部分经过滤油器滤油后与从氨分出来的气体混合 经冷凝塔 氨冷器 再进入冷凝塔分离氨后 从冷凝塔二次出口出来 分两路从机身两侧对称进入高压筒体内 气体从电机与高压筒体的环隙纵向流过 带走电机散发的热量 然后再经中间接筒的气孔与保护气汇合进入叶轮 经压缩后送至合成塔 从合成塔出来的气体经水冷器冷却 系统先经中锅 再经氨分离器分离氨后与高压机来的新鲜气混合进入冷凝塔 依此循环 2 2 保护气工艺流程从高压机岗位来的少量新鲜气经小氨冷器冷却后进入气水分离器分离掉其中的水和油 再经硅胶干燥器吸收气体中残存的水份 干燥后的气体进入透平机电机的定子与转子间的环隙 直接带走电机的热量 与循环气在中间接筒汇合后再进入透平机的叶轮压缩 2 3 硅胶再生工艺流程由高压机送来的少量新鲜气或事故氮气 500 700Nm3 h 经氨冷器冷却 气水分离器分离水和油后 进入电加热器提高温度 180 后进入需再生的硅胶干燥器 依靠气体的热量将硅胶吸附的水份蒸发并进行干燥 出干燥器的气体由放空管放空或回收 同时将水份带走 当干燥器气体出口温度达100 120 后表明再生合格 103 合成塔工艺流程 旧流程 自压缩机来的新鲜气分离油水后 进入 系统与循环机来的循环气同时进入滤油器分离油污 经 系统冷凝塔上部予冷后 入氨冷器进行二次冷却 入冷凝塔下部进行二次分离 气体上升至冷凝塔上部予热后 经 系统主 副阀进入合成塔 在触媒的作用下合成为氨 系统合成塔出口气体 系统合成塔二次出口气体 系统合成塔一次出口气体入中锅 再进合成塔 经水冷器 氨分离器进行一次冷却分离后 进入循环机补充压力送往滤油器 连续循环 104 合成塔工艺流程 新流程 从压缩出来的氢氮气经滤油器分离掉油 水等杂质后与循环气混合进入冷凝塔底部分离器 分离掉的液氨去球罐 循环气到上部换热器换热 出冷凝塔后进入透平循环机加压后 进入合成塔环隙与内件换热 从底部出合成塔后进入热交 管外 换热 换热后的气体再次进入合成塔底部换热器 管外 换热 而后由中心管到触媒层 触媒层内循环气由上至下开始合成反应 出触媒层后进入合成塔底部换热器 管内 换热 而后出合成塔进锅炉换热产蒸汽 出锅炉后循环气再次进入热交 管内 换热 进入水冷进行冷却 冷却后进入氨分离器分离液氨 分离掉的液氨去球罐 循环气进冷凝塔上部换热器 管内 冷却 而后进氨冷器进一步冷却 出氨冷器后与补气油分来的新鲜气混合进入冷凝塔底部