四川大学化工学院本科实习报告-玉龙化工

1、2006生产实习报告 目 录1前言： 11.1 对生产实习认识 11.2 生产实习安排 11.3 生产实习单位的概况 11.3.1 简介11.3.2 发展史、规模、技术特点等12 生产实习的内容 32.1 合成氨生产过程概述32.1.1 氨的性质与用途 32.1.2 氨的生产流程 42.1.3 合成氨生产的安全 52.2 合成氨各工段（岗位）介绍52.2.1 转换52.2.2 脱碳102.2.3碳化122.2.4 合成132.2.5 合成162.3 合成尿素生产过程概述183 参观实习 233.1成都市污水处理厂简介33.2污水处理过程概述234 了解最深的工段介绍 255 生产实习体会 29

2、1 . 前 言1.1对生产实习的认识开始接触化工近3年的时间，在学校里学到了大量相关的基础理论知识，例如：物理化学、化工原理、化工热力学等专业基础课程，也在实验室做过实验，但是对真实的工厂生产了解甚浅。相信通过此次在工厂车间的参观实习和跟班实习，可以进一步印证、加深对基础理论知识的理解和巩固，扩大知识面；也能从实习中了解对化工厂的必备生产环境、设备、过程及方法特点，将理论知识与实际生产联系起来，认识实际生产和实验室操作的区别，有助于获得对专业的感性认识和培养专业兴趣，从工人师傅那学到更多的知识以及他们对生产的高度责任心、爱业敬业的精神，锻炼运用所学知识观察分析实际问题、勇于探索和积极进取的创新

3、精神；提高基本素质和工作的竞争能力，为将来的就业打下基础。1.2生产实习安排参加实习人员：工艺专业1、3、4班全体学生实习时间：2月20日实习地点：成都市青白江区成都玉龙化工公司实习内容：对合成氨的转换、脱碳、碳化、合成、合成、尿素合成工艺六个岗位进行轮班实习，了解各工段基本原理、工艺流程等。1.3生产实习单位的概况1.3.1 简介成都玉龙化工有限公司，是由原成都化肥厂经产权制度改革后组建的有限责任公司。公司管理科学、技术先进，具有较强的竞争实力。公司具有年产合成氨8万吨、尿素10万吨、碳铵10万吨、复合肥6万吨的化肥生产能力。主导产品尿素是四川省优质产品，碳铵是原化工部优质产品，“裕农”牌化

4、肥畅销省内外，深受用户喜爱。公司还有压力容器设计制作、石油化学工程施工能力。新开发的水处理剂产品受到用户普遍欢迎，丙稀酸特种橡胶系列产品能替代进口产品。公司占地300余亩，总资产1.8亿元。近年来化肥行业形势严峻，小化肥企业举步维艰，公司员工发扬团结拼搏的精神，不断改革创新，2001年实现产值1.17亿元,销售收入1.56亿元,创利税350万元1.3.2 发展史、规模、技术特点等成都化肥厂是1958年全国首批兴建的13套年产2000吨合成氨的小氮肥厂之一，2001年改制后更名为成都玉龙化工有限公司， 2002年与省农司合作，实现资产重组，为企业发展打下更为坚实的基础。 40多年的艰苦创业，公司

5、多次受到原化工部、四川省和成都市各级领导的表彰，荣获原化工部首批命名的六好企业、精神文明工厂、全国环境优美工厂等殊荣。裕农牌碳铵、尿素获部优、省优。 98年以来公司不断进行技术改造，先后采用四套先进的进口和国产DCS计算机控制系统，使产品产量、质量不断提高，成本不断降低。在质量第一、用户至上的生产经营宗旨指导下，产品深得用户好评和市场亲睐，2001年荣获四川化学原料及化学制品制造业工业企业最大市场占有份额30强，2002年公司裕农牌尿素被四川省质量技术监督局列入免检产品，2003年被评为成都市模范企业。 玉龙公司控股1个子公司和3个分厂，成都科创精细化工有限公司生产水处理剂、聚丙烯酸脂特种橡胶

6、等多种精细化工产品，成都化肥厂生产尿素和碳铵；成都玉龙化工有限公司复合肥分厂生产复混肥；宝鸡市川龙化工有限公司生产碳铵、甲醇、初甲醇。袁开全上任伊始便提出“二次创业负重攀登”的口号,接着就采取了一系列行之有效的措施对企业进行彻底整治。有了新的用人机制和健全的管理制度,加上新的治厂方略,再通过全厂干部职工的艰苦奋斗,成都化肥厂这个身染顽疾的企业,终于又起死回生了。 1999年,成化厂为了建立现代企业的管理制度,以产权制度为中心进行改制,成功组建了“成都玉龙化工有限公司”。职工和资产实现了身份置换产权变更、和机制转换三个百分之百,在企业内部建立了以法人治理结构为中心的现代企业制度,为企业轻装上阵参

7、与市场竞争创造了条件。2002年7月,根据公司发展所面临的形式和做大做强的要求,玉龙公司又与省农资集团公司进行了资产重组,实现了产权多元化结构。 玉龙公司在不断进行机制改革和制度创新的同时,还对公司原有的生产设备和生产技术进行改造,走新型工业可持续发展之路。他们在改造过程中,并不是简单地扩大再生产,而是尽可能采用国内外先进的技术、工艺和设备。近几年来,他们共筹措资金达一亿多元投入到技改、扩建中,先后组织了“合成铵四改六”、“尿素六改十”、“双一段直接转化”等六大项目的技改工程,对原来落后的工艺间歇转化改为连续转化,使之节省资源和合理利用资源,降低能耗,注重环保,提升效益。 作为玉龙公司的总经理

8、兼党委书记袁开全先生,特别注重企业的人文因素。首先,公司在制定有关方面的制度时,内部一律实行全员竞聘,坚持公开、公平、公正的选用人才制度;其次,近三年来共投资70多万元用于对员工的培训。先后举办了技术培训班、管理人员中专班和MBA班,共培训员工420多人。今年又与西华大学达成协议,在玉龙举办了一个经济管理的成人大专班,为该公司培养高级管理人才。 关心员工疾苦,提高员工生活福利,这是袁总作为公司领导最得人心之处,也是他管理企业的主要法宝。随着公司效益的不断提高,公司便把员工利益放在首位,通过调整工资结构和修改奖金方案,使员工收入大幅度提高。玉龙公司是青白江区市属以上企业中员工住房面积最大、生活环

9、境最优的企业,近700户家庭的平均住房面积达80平方米以上,而且,生活区还新建了两处漂亮的花园,其绿化面积达到了30%。 在“质量第一,用户至上”的生产经营宗旨指导下,产品深得用户好评和市场青睐,“裕农”牌尿素、碳铵属于部、省优质产品,2002年到2004年连续三年,尿素被评为省免检产品;2003年,公司实现利润1158万元,今年15月,不到半年时间就已创利润1580万元,又创造了一个奇迹。 “玉树临风立大地,蛟龙出水腾长空。”成都市技术监督管理局青白江分局副局长、著名书法家沈宗富为成都玉龙化工有限公司题写的一幅对联,以说明今天的玉龙公司如一棵参天的大树,任凭风吹雨打,它都坚定不移地挺立于大地

10、,又如出水的蛟龙正腾飞于长空,比喻该公司的发展前景广阔。2 . 生产实习的内容2.1 合成氨生产过程概述2.1.1 氨的性质与用途.氨的性质 氨在标准状态下是无色气体，比空气密度小，具有刺激性气味。会灼伤皮肤、眼睛，刺激呼吸器官粘膜。空气个氨质量分数在0.5-1.0%时，就能使人在几分钟内窒息。 氨的相对分子质量为17.3沸点(0.1013MPa)-33.5冰点一777,临界温度132.4，临界压力l l28MPa液氨的密度0.1013MPa、-334为0.6813kg/L。标准状态下气氨的密度771410E4 kg/L 摩尔体积2208L/mol-1液氨挥发性很强。气化热较大。 氨基易挥发，

11、可生产含氨15%30%(质量)的商品氨水，氨溶解时放出大量的热。氨水溶液呈弱碱性，易挥发。 液氨和干燥的气氨对大部分材料没有腐蚀性，但是在有水存在的条件下。对铜、银、锌等金属有腐蚀性。液氨是极性分子，似水，可发生电离： 氨是一种可燃性物质，自然点为630C，一般较难点燃。氨与空气或氧的混合物在一定范围内能够发生爆炸，常压，室温下的爆炸范围分别为15.5%-28%和13.5%-82% 氨的化学性质较活泼，能与碱反应生成盐。 .氨的用途 氨主要用来制造化学肥料，尿素CO(NH2)2、硫铵(NH4)2SO4，硝铵NH4NO3等，也作为生产其他化工产品的原料，除液氨本身可作为化学废料外，农业上使用的所

12、有氮肥、含氮混合肥和复合肥，都以氨为原料。基本化学工业中的硝酸、纯碱，含氮无机盐，有机化学工业中的含氮中间体，制药工业中的磺胺类药物、维生素、氨基酸、花香和塑料工业中的己内酰胺、己二胺、甲苯二异氰酸酯、人造丝、丙烯氰、酚醛树脂等，都需要直接或间接以氨为原料。2.1.2 氨的生产流程合成氨工业诞生于本世纪初，从技术上讲，我国合成氨工业目前已迈进了世界的先进行列。合成氨厂的工艺流程不止一种，但大部分都是烃类蒸汽转化法，大体如下：气态烃（亦可以是液态烃）首先经脱硫工序除去H2S及其他硫化合物后，与水蒸气混合，在一段转化炉的反应管内进行转化反应，产生H2、CO和CO2，同时还有为转化的CH4和水蒸气。

13、转化反应吸热，因此在反应管外用燃料燃烧，共给所需热量。一段转化气进入二段转化炉，再次还引入空气。空气在炉内燃烧掉一部分H2，放出热量以供进一步转化，同时又把合成氨所用氮气引入系统。二段转化气残余的CH4已经很少了。接下去的高温变换和低温变换（简称高变和低变），各自在不同的温度下使气体中的CO与水蒸气反应，生成等量的CO2和H2，从而提供了更多的作为合成氨原料的氢气。这个反应叫做变换反应。以上几个工序构成了合成氨厂的造气系统，制出了合成氨所用的粗原料气，主要成分是H2,N2和CO2。粗原料气进入脱碳工序，在这里用MDEA溶液把气体中的CO2吸收掉，随后又使溶液加热并减压，把CO2释出作为副产品。

14、溶液循环使用。甲烷化工序把气体中残存的少量CO和CO2经甲烷化反应变成水蒸气和CH4。水蒸气经冷凝排出，而CH4对后续工序是无害的惰性气体。脱碳和甲烷化合称净化，即把粗原料气净化为合成氨所需要的纯净的氢氮混合气。氢氮混合气用合成气压缩机压缩到高压，送入合成塔进行合成氨反应。由于气体一次通过合成塔后只能有10-20%的氢氮气反应，因此需要将出塔气体冷却，使产品氨冷凝分出。未反应的气体重新送回合成塔。为提供分离产品氨所需要的冷源，专门设有冷冻工序，以氨作为冷冻介质循环使用。此外，在凡有生产余热可资利用之处，都安排有热回收设备，构成了全厂的蒸汽动力系统，穿插于各个工艺工序之内。上述如图所示： 天然气

15、 石油空气氨产品CO2副产品蒸汽高压蒸汽合成原料气压缩机冷冻甲烷化高温变换脱碳低温变换预脱硫 二段转化一段转化脱硫冰机合成气压缩机空气压缩机热回收系统 2.2合成氨各工段（岗位）介绍2.2.1 转换（岗位）.岗位任务：将上工段送来的天然气采用干法脱硫，转化成半水煤气，将CO转换为CO2送下段，另将氢氮气通过甲烷化，转化法脱除微量CO、CO2，把合格的氢氮气送入下一工段。.原料气的净化：1）脱硫：合成氨所需的原料气天然气中含有硫化物，这些硫化物主要是硫化氢、二硫化碳、硫氧化碳、硫醇和噻吩等。其中硫化氢属于无机化合物，常称为“无机硫”，其余均属于有机化合物，常称为“有机硫”。天然气中硫化物的含量（

16、标准状况）一般在0.515g/ m的范围内，有机硫以硫醇为主，在气田经过粗脱硫处理后的天然气，硫化物含量（标准状况）在20100m g/ m左右。脱硫的任务是除去原料气中的各种硫化物，如下图： 脱硫 原料气甲烷等 脱硫后原料气硫化物（标准状况） 硫化物（标准状况）0.515g/ m 小于0.1 cm/ m1)脱硫原理氧化锌是一种内表面颇大、硫容较高的接触反应型脱硫剂。除噻吩外，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o1PPm以下。既可单独使用(当硫含量小于50ppm时)，也可与温法脱硫联合使用(当硫含量较高时先用湿法再串接氧化锌脱硫)。此外，还放在对硫敏感的催化剂前面作为

17、保护剂。 脱硫反应氧化锌脱硫剂直接吸收硫化氢和硫醇生成硫化锌，反应式如下：ZnO十H2SZnS十H2O ZnO十C2H5SHZnS+C2H5OH ZnO十C2H5SHZnS十C2H4十H2O 有氢存在时，与钴钼加氢转化相似，二硫化碳与硫氧化碳转化成硫化氢，然后再被吸收成硫化锌。反应式如下： CS2十4H22H2S+CH4 COS十H2H2S十CO 上述反应均为放热反应。2）气体的净化原理 中变与低变反应CO十H2O(g )CO2十H2 H298一41.19kJ/mol 甲烷化反应CO+2H2=CH4+H2O CO2十4H2CH4十2H2O工业上要求进入合成工序的氮氢混合气中，碳氧化物(co、C

18、02)体积分数在l10-5以下。在催化剂条件下将C0、C02加氢反应生成甲烷，称之为甲烷化。甲烷化是强放热反应，温升很大。因此，甲烷化反应必须是在碳氧化物体积分数低于1的条件下进行，也就是说甲烷化法必须是在低温变换实现的前提下才有司能。甲烷化是甲烷蒸汽转化的逆反应，因此，甲烷化所用催化剂与甲烷蒸汽转化一样，都是以镍为活性组分的催化剂。所不同的是甲烷化反应是在较低的操作温度(280420摄氏度)下进行，要求低温活性好的催化剂，所以催化剂含镍较高，其质量分数通常为15-35，有的还加入铜和稀土元素作促进剂。同时，甲烷化是强放热反应，绝热温升大，要求催化剂耐热性能好，一般都以耐火材料A1203)作载

19、体，可耐温700摄氏度。有时还加入K20、Na20、Mg0或Cr2O3作为促进剂和稳定剂。催化剂可压成片状或球形，颗粒大小为46mm 。.催化剂的特点工业上对催化列的要求是：选择性强，活性好，特别是低温活性好，热的稳定性好，机械强度高寿命长，抗毒和抗析碳性能强，成本低廉c天然气的蒸汽转化是在499MPa压力和800摄氏度的高温，且尚存在析碳可能性的条件下进行，因此。要求催化剂不仅具有高活性和高强度还应有耐热稳定性和抗析碳性。催化剂组成：1）活性组分 转化催化剂的活性组分为镍，活性随镍含量增加而增大，当镍含量增至一定数量后(如质量分数50)，则随着镍含量的增加活性显著下降。目前使用的催化剂镍质量

20、分数为430。活性的大小还与镍的比表面积有关为了制得高活性催化剂，要求把镍制备成细小分散的晶粒，尤其要防止或减少催化剂在使用过程中品粒的长大，而这需要把活性组分分散在载体上。载体的作用是作为催化剂的骨架，增加催化剂的机械强度，保证催化剂有一定的形状；使活性组分镍分散在其大的比表面积上，提高催化剂的活性；改善催化剂的导热性，防止局部过热、烧结。常用载体有：氧化铝氧化镁氧化钙 为了提高和改善催化剂性能，如活性、稳定性和抗析炭能力等，可加入少许促进剂， 一般为镍含量的10以下。常用促进剂为K20、Na2O。甲烷水蒸气转化，金属镍是最有效的催化剂，由于转化的温度高达6001200，很容易使镍晶粒长大。

21、催化剂活性大小，取决于金属镍表面积的大小。为此，要求把镍制备成细小分散的晶粒，并要防止微晶增长，这需要把活性组分分散在耐热的载体上。由于催化剂长期处于水蒸气和氢的商分压下，又是在高的气流速率下进行转化，这就要求催化剂有高的机械强度。中温变换催化剂是以Fe2O3为主体、Cr2O3为主要添加物的多组分铁铬系催化剂c一般含Fe203 80-90(质量分数)Cr203、7l1(质量分数)，还有少量K20(K2C03)、MgO和Al203等。低温变换催化剂的主要成分是氧化铜，当它被还原为金属铜微晶时才具有活性。.主要设备特点 一段转化炉是天然气蒸汽转化法制氨的关键设备之一，它由包括有若干根反应管与加热室

22、的辐射段以及回收热量的对流段两个主要部分组成。由于反应管长期处于高压、高温和气体腐蚀的苛刻条件下操作，需要采用耐热合金钢管，因此费用昂贵。 二段转化炉为立式圆筒，壳体材质是碳钢，内衬耐火材料，炉外有水夹套。.转换流程：（如下图）流程介绍：天然气和水蒸气混合气分别送进方箱一段炉和热式转化炉，两股一段转化气汇合后进入二段炉，方箱炉的热源是燃烧燃料气，换热式转化炉的热源是高温的二段转化气。燃烧气送到方箱式转化炉的对流段盘管内加热后作为方箱式转化炉顶部烧嘴和辅锅烧嘴的燃料，原料天然气先经对流段第六组盘管和第三组盘管加热至380，进入氧化锰脱硫槽及氧化锌脱硫槽。脱硫后的天然气与水蒸气按一定的水碳比混合后

23、分成两股分别进入对流段和混合气预热器：一股进入对流段第一组盘管加热至520后进入方箱式一段转化炉管内进行甲烷转化，另一股进入混合气预热器中预热至535进入换热式转化炉的转化管内进行甲烷转化，从这两台转化炉出来的转化气汇合后，进入二段炉使转化气中未转化的甲烷继续转化，与此同时向二段炉内通入一定量的空气是空气中的氢发生燃烧反应，放出大量的热，炉内的温度可达1200以上，为转化气中的甲烷继续转化提供所需的热量。通入空气的另一个目的是为了控制转化气中的氢氮比以满足氨合成的需要。出二段炉的工艺气体进入换热式转化炉的管间，作为热源加热管内原料气，使之产生甲烷转化反应，然后管间的二段转化气离开换热式转化炉，

24、其温度为699,进入混合气预热器后再经废热锅炉加热由汽包下降管送来的锅给水，并产生1.65MPa的中压蒸汽，经汽包送入管网。出废热锅炉的转化气降温降至360左右，送入变换工序。由造气工序锅炉给水预热器来的转化气，温度降至360，直接进入中变炉，转化气中的CO在中变催化剂的作用下，与水蒸气反应生成H2和CO2，并放出大量的反应热，使气体温度升高，出中变炉气体温度为429，CO含量降低到3.1%。中变气进入到甲二换热器，与甲烷化炉入口气体换热，被冷却到约411，然后进入中变废热锅炉，产生1.65MPa中压蒸汽，再经第二锅炉给水预热器气体被冷却到205，随即进入低变炉，在低变催化剂的作用下，中变气中

25、的CO含量降低到0.3%，离开低变炉的低变气温度约228，经低变废锅、第一锅炉给水预热器、脱盐水预热器回收热量再经低变气水冷却器冷却后分离工艺冷凝器送到碳化工序。由碳化工序来的净化气，首先在甲一换热器中与甲烷化炉出口气体换热，然后在甲二换热器中被中变炉出口气体进一步加热到320，加热后的净化气进入到甲烷化炉，在催化剂的作用下，气体中的一氧化碳和二氧化碳与H2反应生成甲烷并放出反应热，使气体温度升高到361，CO和 CO2含量10ppm。该出口气经过一甲换热器、水冷凝器被冷却的40，在分离器中分离出冷凝水后，送入到压缩工序，作为合成工序的原料气。本装置采用了双一段转化的方法。这可减少燃料气的耗量

26、和降低能耗。. 工艺操作控制指标玉龙公司造气车间控制指标控制范围天然气入系统压力1.45MP空气入系统压力1.30MP燃料气入对流段压力0.25MP一段炉进口压力1.30MP甲烷化进口压力1.80MP低变水分出口压力0.88MPa炉膛负压-30-50Pa废锅蒸汽压力1.56MPa脱硫槽热点温度 340-400一段炉出口温度 660-710转化炉出口温度 690-730空预器出口温度 550二段炉进口温度 650二段炉出口温度 800-830中变炉热点温度 375-385低变炉热点温度 185-190甲烷化热点温度 280-310低变水分出口温度 40甲烷化水分出口温度 40水气比 3.1-3.

27、2烟气残氧 6.0-8.0%脱硫槽出口硫含量 0.5PPm一段炉出口残余CH4 7-13%转换炉出口残余CH414-20%二段炉出口残余CH4 0.6%中变炉出口残余CO 3%低变炉出口残余CO 0.25%净化气CO+CO2 25ppm入合成塔CH4 含量 1.2%合成进塔气氢氮比 2.2-2.82.2.2 脱碳岗位CO变换后的低变气CO2体积分数一般为17c CO2是合成氨催化剂的毒物，但同时还是制取尿素的一种原料，因此需要对CO2进行脱除与回收。.岗位任务：脱除变换气中的CO2，保证脱碳气质量，同时制备高纯度CO2供尿素生产使用。.基本原理：MDEA(N-Methyldiethanolam

28、ine) 即以N-甲基二乙醇胺为主导成分的弱碱性溶液.分子式为CH3-N(CH2CH2OH)2，分子量119.2，沸点246248，闪点260，凝固点-21，汽化潜热519.16KJ/Kg，能与水和醇混溶，微溶于醚。MDEA工艺特点：在一定条件下1.能耗低2.物理吸收和化学吸收速度快（能力大）3.解吸速度快，对CO2溶解热低，消耗能力低4.稳定蒸汽压低，降低溶液省耗5.对CO2选择性好6.无降解，腐蚀性小纯MDEA溶液与CO2不发生反应，但其水溶液与CO2可按下式反应：CO2+H2O=H+HCO3- (1) H+R2NCH3=R2NCH3H+(2) (1)受液膜控制，反应速率极慢，式(2)则为

29、瞬间可逆反应，因此式(1)为MDEA吸收CO2的控制步骤，为加快吸收速率，在MDEA溶液中加入15%的活化剂DEA(R2/NH)后，反应按下式进行： R2/NH+CO2=R2/NCOOH(3) R2/NCOOH+R2NCH3+H2O=R2/NH+R2CH3NH+HCO3-(4) (3)+(4): R2NCH3+CO2+H2O=R2CH3NH+HCO3-(5) 由式(3)-(5)可知，活化剂吸收了CO2，向液相传递CO2，大大加快了反应速度，而MDEA又被再生。MDEA分子含有一个叔胺基团，吸收CO2后生成碳酸氢盐，加热再生时远比伯仲胺生成的氨基甲酸盐所需的热量低得多。本工段采用MDEA( N-

30、甲基二乙醇胺)溶液吸收CO2 ：CO2 + H2O = H+ + HCO3-H+ + R2CH3N = R2CH3NH+总反应：+：R2CH3N + CO2 + H2O = R2CH3NHHCO3在MDEA溶液中加入13%的活化剂，加快了反应速度，改变了吸收的CO2的历程，活化剂起到了传递CO2的作用，活化剂在表面吸收CO2后向液相传递，而活化剂又被再生，加入缓蚀剂，可以使碳钢表面生成致密的保护膜（即钝化膜），从而防止碳钢设备管道的腐蚀。.该工段流程：（如下图）4M8压缩机三段加压到1.8MPa，温度小于40的变换气，由进口大阀导入，经变换气 （该图由 吴丹平 同学绘制）分离器分离油水后进入吸

31、收塔底部，在塔内与半贫液，贫液逆流接触，被吸收CO2气后，由塔顶引出。出吸收塔的气体被净化气冷却器冷却，再经净化器分离器分离水分，温度小于40，气体中CO2小于0.2%，竟净化气出口阀到甲烷化工序。吸收塔内吸收CO2后的MDEA溶液称为富液，富液温度约80，1.8MPa，经减压调节阀减压到0.4MPa，经富液预热器预热后进入常压解吸塔上部，解吸出CO2后，从底部出来，塔底出来的溶液称为半贫液，约2/3的半贫液到半贫液冷却器降温后进入半贫液泵进口，经泵加压至2.2MPa，经调节阀进入吸收塔中部吸收CO2；约1/3的半贫液被常压泵加压至0.6MPa，经调节阀进入溶液过滤器，过滤完机械杂质后流入溶液

32、换热器管内，出溶液换热器液体（温度94），进入气提再生塔上部。解吸出部分CO2后，溶液从中部出来流入溶液再沸器，在蒸汽作用下，出再沸器的温度约113的气液混合物再次进入气提再生塔下部，溶液中的CO2几乎全部解吸。从气提再生塔底部出来的溶液称为贫液，温度113，进入溶液换热器管间，与半贫液换热，温度降至约93，进入贫液冷却器管间，被水冷却后的贫液温度控制在60，由贫液泵加压到2.4MPa，经调节阀至吸收塔顶部吸收CO2。从气提再生塔顶部出来温度102，压力0.05MPa的再生气称为气提气。气提气进入常压解吸塔底部。在常压解吸塔同富液解吸出来的气体一道从顶部出来，称为再生气。再生气进入再生气冷却器

33、内冷却后，再进入再生气分离器分离水分，分离后的再生气CO2大于98%，温度小于40，压力510KPa，经出口大阀调节送入CO2压缩供尿素生产利用。工艺操作控制指标 岗 位工 艺 指 标控制范围脱碳岗位进系统变换气压力1.8MPa出系统净化气温度40出系统净化气CO20.05%0.15%再生气压力4-10kpa出系统再生气温度35出系统再生气CO298%进吸收塔半贫液温度802半贫液含CO215-25L/L(V)进吸收塔贫液温度64-70贫液CO21.5-3.0L/L(V)出再沸器溶液温度106-1102.2.3 碳化岗位.该工段总原则流程概述变换气进入碳化塔，氨水吸收除去CO2，送到回收清洗塔

34、，用软水把扩散到气体中的少量NH3洗涤回收下来，出来的原料送到压缩机加压后送铜洗（甲烷化）。回收清洗塔出来的稀氨水与离心机来的碳化母液送到吸氨系统，吸收从合成工段来的气氨制成浓氨水去碳化塔。碳化塔中氨水吸收CO2，进行碳化反应，析出碳酸氢氨固体结晶。碳化液从碳化塔取出，经离心机离心分离，得到产品碳酸氢铵。流程方框图： 稀氨水取出液软水碳酸氢铵成品去压缩铜洗或甲烷化 从合成工序来去脱硫气氨浓氨水合格的原料气变换气碳化塔回收清洗 系统离心机吸 氨工艺操作控制指标岗 位控 制 指 标控 制 范 围碳化岗位主塔进气压力0.85MPa系统压力0.3MPa主 塔 出 口CO2 含 量新系统1-2机5-8%

35、新系统3机6-9%固定副塔液含CO240ml固定副塔液含NH380tt清洗塔出口含NH30.2g/m3清洗塔出口含CO20.2%洗氨塔进口气压力0.7 MPa洗氨塔出口气含NH31.0%洗氨塔出口液含NH3100-150tt 2.2.4 合成岗位.岗位任务：氨合成工序的任务是将精制合格的氢氮气在催化剂的作用下合成为氨，并采用冷冻的方法，将生成的气氨从系统中分离出来而得到液氨，送去氨加工制尿素或其它产品，分离后的氢氮气在系统中循环使用，以维持系统反应物浓度，化学反应热经余热锅炉回收，副产蒸汽供全系统蒸汽的综合利用。.基本原理：氨合成是在高温，高压催化剂存在的情况下进行的。由于反应是平衡可逆反应，

36、所以放映中的氢氮混合物在一次反应中不能全部合成氨，因此将氨进行分离后，必须把未经反应的氢氮混合气进行循环再次反应。在氢氮合成反应中同时要产生大量的反应热，而在分离的过程中，需要消耗大量的冷量，氨合成率的高低直接影响氨的产量，原料气的消耗取决于压缩机和冰冻机动力消耗的高低。氨的合成反应：N2+3H2 = 2NH3 + Q H298=-46.22KJ/mol这是一个体积缩小的可逆放热反应，只有当催化剂存在时才能快速行，平衡气含量随压力，温度，惰性气体含量，氢氮比，催化剂活性而变，既压力升高，温度降低，惰性气体含量减少及合适的氢氮比有利平衡氨含量的提高。.氨合成催化剂对合成氨催化剂的一般要求是：在较

37、低温度下具有较高的催化活性，耐高温及抗毒能力强（即对毒物敏感性小）、机械强度大、对气体流动阻力小、使用寿命长、容易制造和价格低廉等。大多数铁催化剂都是用精选的天然磁铁通过熔融方法制备的碎石状或球状颗粒，外观为黑色，有金属光泽，带有磁性，机械强度大。催化剂组成及性能：催化剂以氧化铁为主体并添加少量助催化剂组成，主要成分为氧化FeO和Fe2O3混合物，其组成大体上相当于Fe3O4具有尖晶石结构。助催化剂为氧花钾、氧化钙、二氧化硅等。.该工段流程介绍：由氢氮气压缩机3段送来的合格补充气（P25MPa，T40，CO+CO225ppm进入补充汽油分除去油污和水分后，加入冷交换器出口，与循环气汇合进入氨冷

38、却器高压列管内，管间用液氨蒸发吸热，混合气被冷至05，使气体中部分气氨冷凝成液氨。气液混合物进入氨分离器将液氨分离出来，液氨经减压至2.6Mpa左右送入氨冷罐，气体出氨后，进入冷交换热列管，将冷量传给水冷器出口气，混合气再进入循环机，补充合成塔底部作环隙气，另一部分作为冷气进入触媒层作为一段触媒冷凝气，还有一部分进入热交换器管间被加热至170-180度热交换后被分为二部分，一部分约20%-30%的热气与5%10%的环隙气出口混合气进入合成塔，从塔顶部进入催化剂层，被管外热气加热至25度，上升至菱形分离器进入催化剂层反应，另一部分热气从塔底依次进入塔内换热器和中心管，温度达360370入第一催化

39、剂床层反应，温度达到470480，入塔气混合依次进入第二，三，四催化剂床层反应，温度达430440，合成气进入塔内换热器列管内将热量攻击管间进塔气温度降至310340从底部出塔（既二出气）进入余热锅炉管内，管间用锅炉水冷却副产3MPa中压蒸汽，温度降至170205，后进入热交换器列管内，加热进塔气，出塔气温度约95左右，进入水冷器，给水冷降温至35。冷交换器管间吸收冷量（800塔系统为管内）将气体中大部分氨冷凝成液态氨，进入分离段分离出液氨（800塔系统为第一氨分），压至2.6MPa左右送往氨罐，分离氨后的气体成循环气，与补充汇合进入氨冷器，继续下一环节。上述流程如下图所示： （ 该图由 冯鑫

40、 同学绘制 ）.工艺操作控制指标工艺指标控制范围补充气压力30Mpa合成塔压差1.3Mpa氨冷凝气氨压力0.160.15Mpa总回收压力0.7Mpa放氨压力2.45Mpa废热锅炉气泡压力1.56Mpa补充气含CO2+ CO25ppm塔气含氨3.5%补充气含CH41.2%冷凝器出口温度45水冷温度-22触媒层温度470-480环隙气体温度180氢/氮2.2-2.8合成塔壁温200水冷器进口温度120进塔气含CH412-18%进塔气含氢/氮2.2-2.8洗氨塔压力10-15 Mpa洗氨塔液位30-50%冷软水流量1.0-1.9m3/h分离器液位0-10%入膜气含氨50ppm入膜气温度40-45渗透

41、压力1.8 Mpa尾气压力0.7 Mpa渗透气含氢85% 2.2.5 合成岗位合成与合成的合成基本原理与和合成流程大体相同。总体说来，合成在合成的基础上进行了改进。相对于合成，合成有以下不同点：（1） 合成的冷交换器与氨一分两个塔是合二为一的，冷交在上面，氨一分在下，有效地减少了占地面积。（2） 冷交换器处：合成分离70%-80%的氨；合成1不分离。（3） 蒸汽压力：合成达20MPa左右；合成1只有1.55MPa。（4） 水冷：合成使用的是喷淋式水冷；合成使用地是套管换热气。（5） 进入合成塔的气体：合成进入塔壁的气体是冷、热两股气体的混合气，进气过程更为简单，控温也更方便；合成进气是冷气体。

42、（6） 合成的合成塔塔径为1米，比合成(0.8米)大，因而产量也较大。相同点：在合成与合成工段中，都要进行放空处理：原因 在补充气中，虽说其中的惰性气体含量不大，而且对氨的合成也影响不大，然而经过多次循环之后，其相对含量就会增大。产生的分压就会增加，这样对反映不利。措施 为了控制惰性气体的体积分数，循环气体在进压缩机之前引出一部分，排除循环系统。排出量的多少决定于循环中惰性气体含量。放空位置 氨一分后，进入氨冷气前。称为塔后放空。蒸发气氨去回收冷冻液氨补充气产出氨去氨库蒸气去总管给软水油水分离 器氨分离 器循环机热交换 器合 成 塔热交换 器水冷器冰机驰放气废 锅氨冷器2.2.5.1膜分离：1

43、.岗位任务：将氨合成塔放空气中大部分的氢分离出来（渗透气），返回合成氨系统，提高氨产量，尾气送转换系统燃烧利用。2.基本原理：氢气在高分子膜表面的渗透速率是甲烷，氮气及氩气等的几十倍，当原料气进入膜分离器后，中空纤维膜对氢气有较高的选择性，在中空纤维膜内外两侧压差的推动下，通过溶解扩散解析等步骤，氢气优先渗过膜而被富集成为渗透气，外侧滞留的惰性气成为尾气，从而实现氢气的分离和回收。渗透气经压缩重返合成系统，尾气供燃烧。3.工艺流程：来自合成系统的放空气，其压力（表压）为2428Mpa，经薄膜调节阀MB1减压至1011.5MPa，进入洗氨塔，自下而上与高压水泵打进的软化水在填料层中逆流接触，气相

44、中的氨被水吸收，氨含量降至15PPm以下的放空气由塔顶排出，进入气液分离器，使水系过程中产生的雾沫夹带得到分离排至地沟，气体则经过加热器被加热到4050，成为膜分离合格的原料气。经过水洗，加热后的原料气依次进入膜分离器A,B,C,D,E中进行渗透分离。每根分离器的渗透气都汇入渗透气总管经调节阀MB4送到高压机三出甲总管（压力1.6MPa）返回合成氨系统，膜分离器中出的尾气经调节阀MB5减压至0.30.6MPa汇入回收器总管，送转化系统燃烧。自软水总管来的软水进入软水贮槽（常压），经高压软水泵加压至10-11.5MPa送入洗氨塔顶，自上而下与放空气逆流接触，吸收气相中的氨，成为10-15%的稀氨

45、水，经调节阀MB2减压后送碳化系统。自蒸汽总管来的蒸汽（0.5-0.8MPa）经调节阀MB3进入加热器壳程加热管内的放空气，冷凝水经疏水阀排至地沟。膜 分 离 器甲烷去燃烧放空蒸气软水氢气去压缩 氨水驰放气软 水贮 槽气液分离器U型加热器洗氨塔软水泵膜分离系统的工作原理就是利用一种高分子聚合物（膜材料通常是聚酰亚胺或聚砜）薄膜来选择过滤进料气而达到分离的目的。当两种或两种以上的气体混合物通过聚合物薄膜时，各气体组分在聚合物中的溶解扩散系数的差异，导致其渗透通过膜壁的速率不同。由此，可将气体分为快气（如H2O、H2、He等）和慢气（如N2、CH4及其它烃类等）。当混合气体在驱动力膜两侧相应组分分

46、压差的作用下，渗透速率相对较快的气体优先透过膜壁而在低压渗透侧被富集，而渗透速率相对较慢的气体则在高压滞留侧被富集。2.3 合成尿素生产过程概述2.3.1尿素的性质与用途化学名称为碳酰二胺，分子量为60.06，含氮量为46.65%，化学式CO（NH2）2。纯尿素为无色无味无臭的针状或棱柱状结晶，易溶于水。人类和动物尿中主要的含氮物质，是蛋白质的代谢产物。尿素是人工合成的第一种有机化合物，是德国化学家维勒首先合成的。为重要的氮肥，是合成脲醛塑料的原料。尿素生成是哺乳动物对氨解毒的一项重要的生理功能。尿素的一般物理性质：纯尿素的熔点在1大气压下为132.7；在20到40的温度下，其比重为.335克

47、/厘米3，温度每增加1，比重将降低0.000208克/厘米3，在25时的比热为0.32卡/克；结晶热为57.8卡/克。尿素呈微碱性，可以与酸作用生成盐。但尿素不能使一般指示剂变色。有水解作用：在酸性、碱性或中性溶液中，在60以下，尿素不发生水解作用。尿素的是一种含氮量很高的化肥，不挥发，吸湿性低(尿素的吸湿性低于硝酸铵而暗高于硫酸铵)。施入土壤中后，所分解的各种组分(N的化合物及c02)都能被作物所吸收。尿素为一中性速效肥料，长久施用不会恶化土壤，因此是一种优质的氮肥。此外，尿素还可以与一些氮肥、磷肥、钾肥等混合制成混合(复合)肥料，为作物提供多种营养元素，有广阔的发展前景。从世界氮肥产品的结

48、构变化来看，1960年尿素只占8，而19851986年时已达35。我国在1984t985年时，也达到了305，20002001年其产量巳超过氮肥总产量的50。尿素具有与直链有机化合物形成晶体络合物或加合物的性质，因而在工业上也有着广泛的用途。尿素在工业上的总消耗量中约一半用来制造尿素甲醛树脂，及生产塑料、油漆和胶合剂等。尿素还可以作为牛、羊等反刍动物的辅助饲料，试剂级尿素还用于某些药物的制备。2.3.2 工艺介绍.岗位任务：将液氨，CO2和循环回收的氨基甲酸铵溶液以一定组成条件送入尿素合成塔合成尿素，为后工段提供合格的稀尿液，并将本反应的氨和本转化尿素的CO2经一，二段分离，回收并以甲铵液形式

49、全部循环返回合成塔。.基本原理：尿素反应分两步：第一步，氨基甲酸铵的生成：2NH3(液)+CO2(气)=NH2COONH4(液)+ Q1它是个可逆反应与强放热反应，在加压下反应速度很快，应及时移出反应热，使发应过程的温度并足以使甲铵冷凝为液体，CO2的平衡转化率可以达到很高。第二步：氨基甲酸铵脱水，生成尿素：NH2COONH4(液)= CO(NH2)2(液)+H2O- Q此反应是吸热可逆反应，反应速度非常慢。在甲铵是液态是才有比较明显的反应速率。总反应式：2NH3(液) + CO2=CO(NH2)2 (液) + H2O(液)Q本反应为体积缩小的可逆放热反应，尿素合成的CO2的转化率受到温度、压

50、力、NH3 / CO2 与H2O / CO2的进料比以及物料在合成塔里停留时间等因素的影响，合成反应随温度的升高而加快，随压力的升高而加快，但是当压力升高到一定的值后，再升高压力转化率不再提高。提高反应物NH3 与 CO2的浓度，也可以提高二氧化碳的转化率，在生产过程中由于氨比二氧化碳容易回收，所以一般采用氨过量。转化率还受到塔容积的影响，所以不可能达到平衡转化率。2)尿素的蒸发原理尿素水溶液其加热过程中其热稳定性差，在溶液加热到一定温度以上就可能发生尿素水解反应与缩二脲的生成其反应如下： 2NH2CONH2= NH2CONHCONH2 + NH3NH2CONH2+2H2O=( NH4)2CO

51、3= 2NH3 +CO2+H2O两个副反应由于受温度、加热时间、溶液面上气氨分压等因素的影响。因此尿液蒸发过程的操作压力越低相应尿液的饱和浓度也越高，如果达到相同浓度蒸发压力高，相应所需温度也越高。为了减少副产物的生成，避免出现洁净困难等问题。通常采用两段蒸发流程：一 较底压力下蒸发掉大量的水分；二 更底压力下进行二段蒸发、以达最后浓度。两段蒸发分界线是根据传热温度差和冷却水温度而定的。在常压下，尿素在水中的溶解度随着温度的升高而增大。在水中溶解时吸收热量，温度下降。.合成尿素流程简介：CO2气体、液氨、甲铵溶液由三个管道从合成塔底进入合成塔，反应时间在4060分钟之间，进料氨含量为：NH3

52、34; CO2 15.5 ; NH3/CO2比为3.4 ;H2O/ CO2比为0.38 ;在合成塔内CO2转化率为33.35，出口尿素含量为33。再在中压分解塔内对尿素提浓到58，在这之中甲铵分解率为88，总氨蒸出率为90。在低压分解中提浓到66，在尿液蒸发中，低压抽出水分，尿素浓度可达到9899。在高达72米，直径12米的造粒塔内，用风力降温到128.7度。从塔低形成产品。在解吸后，排放的是合格水，该厂采用深度水解法。在这前，排放水中有尿素存在，运用深度水解法后，蒸汽温度可达到200度，尿素分解为CO2与NH3，从而达到了零排放，也做到了环境保护。尿素造粒塔为自然通风，以节省电耗和减少尿素粉尘对厂区周围环境的污染。落在造粒塔底部的颗粒状尿素经旋转刮料机送到皮带运