合成氨工艺设计书

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1、合成氨工艺流程设计书一、天然气脱硫：天然气又称油田气、石油气、石油伴生气。开采石油时，只有气体称为天然气；石油和石油气，这个石油气称为油田气或称石油伴生气。天然气的化学组成及其理化特性因地而异，主要成分是甲烷，还含有少量乙烷、丁烷、戊烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等。无硫化氢时为无色无臭易燃易爆气体，密度多在0.6～0.8g/cm3，比空气轻。通常将含甲烷高于90%的称为干气，含甲烷低于90%的称为湿气。脱硫的方法有干法脱硫、湿法脱硫我们采用湿法脱硫——氨水催化法一般采用氨水浓度为8~22滴度，并加有0.2~0.3g/L的对苯二酚作为催化剂。相

2、应的脱硫和再生反应：氨水催化法有氨损失大、硫容量低的缺点，当煤气中硫含量高时，相应的应增加溶液循环量。二、甲烷的转换甲烷蒸汽转化机理有两种说法；一种认为甲烷逐级分解成次甲基、乙烷、乙烯和碳，同时，这些分解产物于水蒸气反应生成氢气、一氧化碳和二氧化碳：另一种认为甲烷先裂解成碳和氢，然后碳再由水蒸气气化生成一氧化碳和氢气：其次认为镍催化剂的表面，甲烷转化的速度比甲烷分解的速度快得多，中间产物中不会有碳的生成。-11-镍催化剂表面甲烷和水蒸气解离成次甲基和原子态氧，并在催化剂表面互相作用，最后生成CO、。有5个步骤表示反应历程；Z-镍催化剂表面的活性

3、中心；-分别为化学吸收为化学吸附态的次甲基、一氧化碳和氧原子。1、在较低温度下，在外热式一段转化炉内进行烃类蒸汽转化反应，而后在较高温度下，于耐火砖衬里的钢制转化炉中加入空气，利用反应热将甲烷转化反应进行到底。2、二段转化炉的反应中内也装有催化剂，加入空气来自一段转化气先与空气作用；其理论火焰温度为1203。甲烷转化反应的吸热，沿催化剂床层温度逐渐降低，到炉的出口处气体温度约在1000左右。一般情况下，一、二段转化炉出口气中残余甲烷含量应分别控制在10%、0.5%以下-11-三、工艺条件1、压力；甲烷蒸汽转化反应式摩尔数增加的反应。从平衡来看，

4、增加压力对反应不理利。现在实际生产装置的操作压力在3.5-5.0MPa。2、温度；甲烷蒸汽转化为可逆吸热反应。从化学平衡和反应速率考虑，提高温度对转化反应有利，可以降低残余甲烷含量。但是受催化剂耐热程度和炉管材质等条件的限制。一般炉壁最高温度不超过930，所以炉管出口气体温度应该在830以下。一段转化炉，转化压力低，出口温度可以稍低；转化压力高，出口温度宜稍高。平衡温差10-20范围。二段转化炉的出口温度，可按压力、水碳比和残余甲烷含量小于0.5%的要求，以20-45的平衡温差选定。塔里增加，水碳比减小，出口温距则相应提高；反之则相应降低。3、

5、水碳比：控制在2.75。四、工艺流程：为日生产1000t,采用一、二段转化工艺流程。在4.90MPa、368左右条件下配入重压蒸汽，送入一段转化炉对流段加热到580，然后将此混合气体经辐射段顶部的上集气管分配进入各反应管中。气流自上而下经过催化剂层进行转化反应。离开转化管的气体压力为4.35MPa,温度804，甲烷含量16.3%，汇集于下集气管。然后经总管送入二段转化底部，再由炉内中心管上升到顶部燃烧区。工艺空气经空气压缩机到4.50MPa、140后经过对流段加热到500，入二段炉顶部与一段转化气相混合，于锥形顶部燃烧区进行燃烧反应。反应放热，

6、温度升到1250左右。此高温气体流经催化剂床层将剩余的甲烷继续转化。出二段炉的气体温度为980-11-左右，甲烷含量在0.9%以下。二段转化气依次流经工艺气体冷却器和高压蒸汽过热器后温度降至370进入一氧化碳变换工序。燃烧天然气在对流段预热至110，进入辐射段顶部烧嘴与来自燃气轮机的尾气混合并燃烧。烟气自上而下流动与管内反应方向完全一致，同时进行热量交换，离开辐射段的烟气温度约在1000左右。该气体进入对流段后一次通过混合气、高压过热汽、工艺空气、原料气天然气、锅炉给水、燃料气等加热盘管，其温度降到130左右，借排风机排入大气。五、主要设备1、

7、一段转化炉由若干根反应管和加热室的辐射段及回收热量的对流段两个主要部分组成。反应管要长期处于高温、高压和气体腐蚀的苛刻条件下运行，需要采用耐热合金钢管。一段转化炉的炉型按嘴安置方式分类有顶烧式、侧烧式、梯台式、底烧式。由于各种炉式的炉管均垂直置于炉膛内，馆内装催化剂，含烃气体及蒸汽的混合物自上而下流动，在催化剂床层中进行转化反应。因此，不同的烧嘴安装方式，实质上造成了加热介质和反应介质间不同的相对流形式。2、二段转化炉由于在1000以上高温下把残余的甲烷进一步转化，和一般转化不同，加入空气燃烧一部分转化气以实现内部自然，同时也补入了必需的氮。而

8、设计为一直立式圆管；壳体材质为碳钢，内衬耐火材料，炉底有水管。-11-六、半水煤气中的成分比一般半水煤气各种气体的体积分数为三、一氧化碳转换主反应：副