合成塔的设计

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1、合成塔的设计一、概述合成氨是世界上较为重要的基础化学品之一，氨既是主要最终产品，也是熏要的中间体。氨的用途，无论是直接应用还是作为中间体，主耍均在化肥领域。在无机和有机化学品制造屮，氨也柯许多其他较次要的用途，例如制造**和丙烯晴。氨足最为重要的基础化工产品之一，其产景居各种化工产品的酋位；同吋也足能源消耗的大户，W界上大约有10%的能源用于生产合成氨。氨主要用于农业，合成氨是氮肥工业的基础，氨本身是重要的氮素肥料，其他氮素肥料也大多是先合成氨、再加工成尿素或各种铵盐肥料，这部分约占70%的比例，称之为“化肥氨”；同吋氨也是重要的无

2、机化学和旮机化学工业基础原料，用于生产铵、胺、染料、炸药、制药、合成纤维、合成树脂的原料，这部分约占30%的比例，称之为“工业氨”。未来合成氨技术进展的主要趋势是“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、K:周期运行”。从20世纪20年代世界第一套合成鉍装置投产，到20世纪60年代中期，合成鉍工业在欧洲、美国、円本等国家和地区己发展到了相当高的水平。笑国Kellogg公司酋先开发出以天然气为原料、FI产1000t的大型合成氨技水，其装置在美国投产后毎吨氨能耗达到了4210GJ的先进水平。Kellogg传统合成氨工艺首次在合成氨装置中应用

3、了离心式压缩机，丼将装置屮工艺系统与动力系统有机结合起来，实现了装置的单系列人型化（无井行装置）和系统能量自我〒衡（即无能量输入），是传统型制氨工艺的最显著特征,成为合成氨工艺的“经典之作”。之后英国ICI、德国Uhde、丹发Topsoe、德国Braun公司等合成氨技术专利商也相继开发出与Kellogg工艺水平相当、各具特色的工艺技术，其屮Topsoe、ICI公司在以轻汕为原料的制氨技术方Wf处于世界领先地位。这是合成氨工业历史上第一次技木变革和飞跃。传统型合成氨工艺以Kellogg工艺为代表，其以两段天然气蒸汽转化为某础，毡括如K

4、工艺单元:合成气制备（有机硫转化和ZnO脱硫+两段天然气蒸汽转化）、合成气净化（高温变换和低温变换+湿法脱碳+甲烷化）、氨合成（合成气压缩+氨合成+冷冻分离）。传统型两段天然气蒸汽转化工艺的主要特点足:①采川离心式压缩机，川蒸汽轮机驱动，首次实现了工艺过程与动力系统的有机结合。②副产高压蒸汽，并将回收的氨合成反应热预热锅炉给水。③川一段转化炉烟道气预热二段空气,捉高一段转化压力，将部分转化负荷转移至二段转化。④采川轴14冷激式氨合成塔和三级氨冷，逐级将气休降温至_23'C,冷冻系统的液氨亦分为三级闪蒸。在传统型两段蒸汽转化制氨工艺中

5、,Kellogg工艺技木应用最为广泛，约冇160套装置，K能耗为3717〜41.8GJ/t。经过节能改造f•平均能耗已经降至3517GJ/t左右。我国目前有大型合成氨装置共计34套,牛产能力约1000万t/a;其下游产品除1套装®生产硝酸磷肥之外，均为从素。按照原料类型分：以大然气（汕IN气）为原料的17套,以轻油为原料的6套，以秉油为原料的9套，以煤为原料的2套。除上海吴泾化工厂为国产化装置外，K他均系从国外引进,按照专利技术分：以灭然气和轻汕为原料的冇Kellogg传统工艺（10套）、Kellogg-TEC工艺（2套）、Tops

6、oe工艺（3套），及20世紀90年代引进的节能型AMV工艺（2套）、Braun工艺（4套）、KBR工艺（1套）：以渣油为原料的Texaco工艺（6套）和Shell工艺（3套）；以煤为原料的Lurgi工艺（1套）和Texaco工艺（i套），荟萃/当今世界上主要的合成氨工艺技术。20世纪七八十年代引进的灭然气合成氨装置均己对_>1；进行了以“节能降耗”和“扩能增产”为h的的两轮与国外装置类似的技术改造，合成氨能耗凼41187GJ/t降至33149GJ/t，生产能力提高了15%〜22%;轻油型合成氨装置也进行了类似的增产节能技改，将能耗降

7、至3712GJ/t，生产能力提高了15%左右。20世纪80年代引进的濟汕型合成氨装置也进行过增产10%的改造，主要改造内界足气化装S增设第3系列,空分工艺改为分子筛流程，0前己经具备了实现1100万t/a合成氨的条件。20世纪90年代，在高油价和石油深加工技术进步的双重压力下，为了改善装置的经济性，多套装置开始进行以“原料结构和产品结构调整”为核心内容的技术改造，原料结构调整包拈轮汕型装ffi的“汕改煤”（采川Shell或Texaco煤气化工艺，以煤荇代较、汕）、濟汕型装置的“汕改气”（采用天然气部分氧化工艺，以天然气替代濟汕）或“

8、濟汕劣质化”（使用脱油沥青替代渣油）；产品结构调整包括转产或联产氢气、叩醇等。二、中、小型氮肥装置我国FI前冇中型合成鉍装置55套，生产能力约为500万t/a;其•下游产品主要是尿素和硝酸铵;其十以煤、焦为原料的装S奋34套，以渣汕为