合成氨操作手册

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1、卡萨利氨合成装置操作原则手册1.合成回路基本原理手册1.1.轴径向合成塔原理1.2.催化剂的活化1.2.1概述1.2.2.升压1.2.3.注意事项1.2.4.良好的操作1.2.5.活化进程1.2.6.温度控制1.2.7.活化过程总结1.2.8.还原的完成1.2.9.还原期间的分析方案1.2.10.水分析方法1.3.正常操作条件1.3.1.自动控制1.3.2.自动跳车系统1.3.3.反应床温度1.3.4.计划停车1.3.5.紧急停车1.3.6.热工况重启动1.3.7.冷工况重启1.3.8.分析列表合成回路1.基本原理手册1.1.轴径向合

2、成塔原理轴径向合成塔的特点是合成气流经催化剂床层的线速度低。事实上，合成塔内的布局为气体路径提供一个大交叉区域，所以通过催化剂床的压降非常小；从另一方面来说气体的分布是一个重要的因素。满负荷下合成塔的设计控制了气体路径交叉点的温差从而使得气体分布更为均匀。这些温差将在产量减少，即通过合成塔的流量减少时增大；所以，应时刻保持流量处于尽可能高的水平。1.2.催化剂活化1.2.1.概述在装置开车之前，合成回路必须用氮气吹扫置换,使装置中的氧气含量水平降到小于1000ppm（0.1%）。氨合成催化剂在缓慢升温的条件下由循环合成气通过催化剂床进

3、行活化。活化过程是指铁氧化合物还原生成水分，并在下游的冷凝装置中分离出来。加热速率越快，反应越迅速,同时水汽浓度也更高。一旦有部分催化剂被还原出活性，催化剂就能反应生成氨。反应产生的热量使循环量增加并超过单独使用开工加热炉时的量，从而使余下的催化剂还原加快。高浓度的水蒸气含量会破坏已还原催化剂间良好的分隔孔状结构；因此，使用所有下述可能的手段来减小水蒸气的含量：保持合成塔进口总流量尽可能的高；这样可以使气体获得好的分布，催化剂受热均匀。另外，高的气体流量可以减少进口气体中的水汽浓度。限制流量的因素是开工加热炉的能力。在将热量加至最大后

4、，通过减少合成塔入口主管线气量的方法来进一步提高温度。合成塔出口的水蒸气含量不超过极限范围。根据催化剂供应商的建议，预还原催化剂的极限为1000ppmv/v，氧化型催化剂极限为2500ppmv/v。保持合成塔入口水蒸气含量尽可能的低，打开冷冻系统使二氨冷E-1808出口温度(TI-1811)尽可能的低，但是必须保证要高于稀氨水的冰点。请注意这样的事实,即使在氨冷器出口的气体温度在0℃以上，冷凝水也很容易结冰，因为换热管束的表面是浸没在液氨中的，其温度比气体温度要低，足以使冷凝水结冰。出于这个目的，合成气中的氨含量非常重要，在相同的温度

5、下既要降低水蒸气的含量也要降低液相（氨水溶液）的冰点。一旦循环气流量稳定，就可以用P-1822将液氨注入合成回路。冰点温度为：稀氨水浓度(%NH3w/w)温度(℃)4-57-109.5-1512-2014-2516-30每吨预还原和氧化催化剂分别产生约30公斤和280公斤的水。催化剂活化控制的主要标准是控制合成气流量稳定带着稳定的热量输入，很好的控制，催化剂床温度的平稳上升。1.2.2.升压当来自前端的合成气稳定地供给，启动合成气压缩机缓慢地送合成气进入合成回路。首次以及后继连续的增压和降压的最大速率为：0～4.0MPa：0.1MPa

6、/min4.0～8.0MPa：0.2MPa/min8.0～12.0MPa：0.25MPa/min12.0MPa～max：0.3MPa/min1.2.3.注意事项(1)在升温和还原过程中，注意合成塔外壳温度，使得合成塔主管线进口的流量保持最小状态。但是，主线上的进口阀门（HV-1801）绝对不能完全关死，以保持合成塔壳体温度低于设计温度。(2)如果合成气压缩机发生停车情况，那么合成塔内的循环将被中断。为了防止催化剂中的气体停滞不前，可通过排放反应器的下游气体来保持一个向前流动的气体状态。催化剂冷却至约35℃；如果压力接近0.1Mpa(G

7、)而温度仍然较高，则在合成塔进口处打开氮气吹扫。冷却器E-1808的出口温度必须高于从V-1801分离的氨水溶液的冰点温度，当合成塔进口的NH3浓度大于1%时就没有结冰危险了。(4)当开始生成NH3时，从V-1801和V-1802分离的液体量逐步增大，但远远不及相应的正常操作情况下的量：此时液位的控制远困难于正常操作状况下。我们需要注意到氨水溶液会使催化剂中毒并且任何来自分离器的液体都会对催化剂产生强烈损害，同时也可能损坏循环机和合成气压缩机。1.2.4.良好的操作按照1.2.1点，合成塔进口流量在任何时候应保持最大状态；达到此目的的

8、最好方法是最大化热量供给和最小化热量输出。为了最大化热量供给，打开开工加热炉，把合成气流量调到适合以充分利用所有的热能并继续保持规范的出口温度；继续注意易燃气体的情况。为最小化热能输出，操作蒸汽过热器E-1801、废热锅