NJUT合成氨仿习报告201211.doc

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1、南京工业大学城市建设与安全工程学院仿真实习报告书AAAAAA1000000000安全工程系化学化工实验教学中心2012年11月一、实习目的本次氨合成仿真实习是实习计划的组成部分，通过实习使学生了解化工生产一般特点、规律和工艺参数的控制，获得化工生产实践知识，培养运用化工专业理论知识，分析和解决实际问题的能力，为适应今后所从事的化工企业工作打下良好的实践基础。合成仿真实习是理论联系实际，应用和所学专业知识的一项重要环节，是培养我们动手能力和学习能力的一个重要手段。仿真实习是以仿真的实习模式，在既保证学生安全又能完美

2、提供实习机会的情况下，学校给予我们的一次专业实践的机会。是我们在学习专业知识后进行实际运用的重要环节，它对培养我们的动手能力有很大的意义，同时也能使我们了解化工工艺的重点要素，仿真实习是我们走向工作岗位的必要前提。二、实习要求1.实习装置为合成氨生产仿真装置。要求了解并熟悉生产过程及控制，包括：1）生产方法和原理，原料、催化剂及产品特性；2）生产工艺流程（流程中设备、主副管线，过程操作和控制）；3）各工序工艺条件及控制：主要设备操作温度、压力和组成；4）主要设备型式、结构；5）主要设备及管线上的控制仪表及调节方法

3、。三、实习内容仿真实习的主要内容是：以河南化肥厂为原型的大型合成氨全流程仿真模型和以宁夏化工厂为原型的合成氨大工段DCS控制系统仿真软件。两者均以天然气为原料的合成氨工艺，通过仿真实习了解合成氨工艺原理与流程，掌握合成氨生产中的主要参数和DCS控制系统的操作。四、合成氨的工艺原理与流程(1)合成氨装置转化工段转化工段包括下列主要部分:原料气压缩和脱硫→原料气的一段蒸汽转化、转化气的二段转化→CO变换。1原料气压缩和脱硫原料天然气进入压缩机，经四段压缩至51×105Pa，温度加热至390℃，进入钴-钼加氢反应器中反

4、应，将有机硫转化为无机硫。天然气中含有少量硫化物，这些硫化物可以使多种催化剂中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氢能腐蚀设备管道。因此，必须尽可能地除去原料气中的各种硫化物。加氢转化主要指在加入氢气的条件下使原料气中有机硫转化为无机硫。加氢转化不能达到直接脱硫的目的，但经转化后就大大的利于硫的脱除。在有机硫转化的同时，也能使烯烃类加氢转化为烷氢类从而可减少下一工序蒸汽转化催化剂析炭的可能性。在采用钴钼催化剂的条件下，主要进行如下反应：R-SH+H2=RH+H2SR-S-R’+2H2=RH+R’H+H2SC4H4S+

5、4H2=C4H10+H2SRC=CR’+H2=RCH2-CH2R’氧化锌是一种内表面积颇大，硫容较高的接触反应型脱硫剂。除噻吩及其衍生物外，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0.1PPm以下。氧化锌脱硫反应：ZnO+H2S=ZnS+H2O原料天然气在原料气预热器（141－C）中被低压蒸汽预热后，进入活性碳脱硫槽（101－DA、102－DA一用一备），进行初脱硫后，经压缩机（102－J）加压。在一段炉对流段低温段加热到230℃左右与103-J段来的氢混合后进入Co－Mo加氢和氧化锌脱硫槽（

6、108－D）终脱硫后，天然气中的总硫≤0.1ppm。2原料气的一段蒸汽转化经脱硫后的原料气的总硫含量降至0.1PPm以下，与水蒸汽混合后进行转化反应：CH4+H2O＝CO+3H2CnH2n+2+nH2O＝nCO+（2n+1）H2由于转化反应是吸热反应，在高温条件下有利于反应平衡及反应速度。在实际生产中，转化反应分别是一段炉和二段炉中完成。在一段炉中，烃类和水蒸气的混合气在反应管内镍催化剂的作用下进行转化反应，管外有燃料气燃烧供给反应所需热量，出一段炉转化气温度控制在800℃左右。脱硫后的原料气与中压蒸汽混和后，经

7、对流段高温段加热后，进入一段炉（101－B）的336根触媒反应管进行蒸汽转化，管外由顶部的144个烧嘴提供反应热，经一段转化后，气体中残余甲烷在10％左右。4转化气的二段转化为了进一步转化，需要更高的温度。在二段炉中加入预热后的空气，利用H2和O2的燃烧反应，产生高热，促使CH4进一步转化。一段转化气进入二段炉（103－D），在二段炉中同时送入工艺空气，工艺空气来自空气压缩机（101－J）加入少量中压蒸汽并经对流段高温段预热，转化气中的H2和空气中的氧燃烧产生的热量供给转化气中的甲烷在二段炉触媒床中进一步转化，出

8、二段炉的工艺气残余甲烷含量0.3％左右，经并联的两台第一废热锅炉回收热量，再经第二废热锅炉进一步回收余热后，送去变换。5CO变换经蒸汽转化后的工艺气含有12～15％的CO，变换工序的任务是使CO在有催化剂存在的条件下与水蒸汽反应：CO+H2O＝CO2+H2这样即能把一氧化碳变为易于清除的二氧化碳，同时又可制得合成需要的原料氢。变换反应是一个可逆、放热、反应前后气体体积不变