合成氨生产工艺流程图

第一篇：合成氨生产工艺流程图

合成氨的工艺流程

工艺流程

1.合成氨的工艺流程

(1)原料气制备 将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气;渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气;对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。

(2)净化 对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。

① 一氧化碳变换过程

在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下：

CO+H2OH→2+CO2 =-41.2kJ/mol 0298HΔ

由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2;第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。

② 脱硫脱碳过程

各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(Selexol)等。

粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2外，还有CO

2、CO和CH4等组分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。

一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法(Rectisol)，聚乙二醇二甲醚法(Selexol)，碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。 4 ③ 气体精制过程

经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此，原料气在进入合成工序前，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。

目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻(<-100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气体CH4的含量。甲烷化反应如下：

CO+3H2→CH4+H2O =-206.2kJ/mol 0298HΔ

CO2+4H2→CH4+2H2O =-165.1kJ/mol 0298HΔ

(3)氨合成 将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下：

N2+3H2→2NH3(g) =-92.4kJ/mol 2.合成氨的催化机理

热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很高，反应几乎不发生。当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。目前认为，合成氨反应的一种可能机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。上述反应途径可简单地表示为：

xFe + N2→FexN FexN +〔H〕吸→FexNH FexNH +〔H〕吸→FexNH2 FexNH2 +〔H〕吸FexNH3xFe+NH3 在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335 kJ/mol。加入铁催化剂后，反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126 kJ/mol～167 kJ/mol，第二阶段的反应活化能为13 kJ/mol。由于反应途径的改变(生成不稳定的中间化合物)，降低了反应的活化能，因而反应速率加快了。

3.催化剂的中毒

催化剂的催化能力一般称为催化活性。有人认为：由于催化剂在反应前后的化学性质和质量不变，一旦制成一批催化剂之后，便可以永远使用下去。实际上许多催化剂在使用过程中，其活性从小到大，逐渐达到正常水平，这就是催化剂的成熟期。接着，催化剂活性在一段时间里保持稳定，然后再下降，一直到衰老而不能再使用。活性保持稳定的时间即为催化剂的寿命，其长短因催化剂的制备方法和使用条件而异。

催化剂在稳定活性期间，往往因接触少量的杂质而使活性明显下降甚至被破坏，这种现象称为催化剂的中毒。一般认为是由于催化剂表面的活性中心被杂质占据而引起中毒。中毒分为暂时性中毒和永久性中毒两种。例如，对于合成氨反应中的铁催化剂，O

2、CO、CO2和水蒸气等都能使催化剂中毒。但利用纯净的氢、氮混合气体通过中毒的催化剂时，催化剂的活性又能恢复，因此这种中毒是暂时性中毒。相反，含P、S、As的化合物则可使铁催化剂永久性中毒。催化剂中毒后，往往完全失去活性，这时即使再用纯净的氢、氮混合气体处理，活性也很难恢复。催化剂中毒会严重影响生产的正常进行。工业上为了防止催化剂中毒，要把反应物原料加以净化，以除去毒物，这样就要增加设备，提高成本。因此，研制具有较强抗毒能力的新型催化剂，是一个重要的课题。

4.我国合成氨工业的发展情况

解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂，解放后合成氨工业有了迅速发展。1949年全国氮肥产量仅0.6万吨，而1982年达到1021.9万吨，成为世界上产量最高的国家之一。

近几年来，我国引进了一批年产30万吨氮肥的大型化肥厂设备。我国自行设计和建造的上海吴泾化工厂也是年产30万吨氮肥的大型化肥厂。这些化肥厂以天然气、石油、炼油气等为原料，生产中能量损耗低、产量高，技术和设备都很先进。

5.化学模拟生物固氮的研究

目前，化学模拟生物固氮的重要研究课题之一，是固氮酶活性中心结构的研究。固氮酶由铁蛋白和钼铁蛋白这两种含过渡金属的蛋白质组合而成。铁蛋白主要起着电子传递输送的作用，而含二个钼原子和二三十个铁和硫原子的钼铁蛋白是络合N2或其他反应物(底物)分子，并进行反应的活性中心所在之处。关于活性中心的结构有多种看法，目前尚无定论。从各种底物结合物活化和还原加氢试验来看，含双钼核的活性中心较为合理。我国有两个研究组于1973—1974年间，不约而同地提出了含钼铁的三核、四核活性中心模型，能较好地解释固氮酶的一系列性能，但其结构细节还有待根据新的实验结果精确化。

国际上有关的研究成果认为，温和条件下的固氮作用一般包含以下三个环节：

①络合过程。它是用某些过渡金属的有机络合物去络合N2，使它的化学键削弱;②还原过程。它是用化学还原剂或其他还原方法输送电子给被络合的N2，来拆开N2中的N—N键;③加氢过程。它是提供H+来和负价的N结合，生成NH3。

目前，化学模拟生物固氮工作的一个主要困难是，N2络合了但基本上没有活化，或络合活化了，但活化得很不够。所以，稳定的双氮基络合物一般在温和条件下通过化学还原剂的作用只能析出N2，从不稳定的双氮络合物还原制出的NH3的量相当微少。因此迫切需要从理论上深入分析，以便找出突破的途径。

固氮酶的生物化学和化学模拟工作已取得一定的进展，这必将有力地推动络合催化的研究，特别是对寻找催化效率高的合成氨催化剂，将是一个有力的促进。[编辑本段]生产方法

生产合成氨的主要原料有天然气、石脑油、重质油和煤(或焦炭)等。

①天然气制氨。天然气先经脱硫，然后通过二次转化，再分别经过一氧化碳变换、二氧化碳脱除等工序，得到的氮氢混合气，其中尚含有一氧化碳和二氧化碳约0.1%～0.3%(体积)，经甲烷化作用除去后，制得氢氮摩尔比为3的纯净气，经压缩机压缩而进入氨合成回路，制得产品氨。以石脑油为原料的合成氨生产流程与此流程相似。

②重质油制氨。重质油包括各种深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料气，生产过程比天然气蒸气转化法简单，但需要有空气分离装置。空气分离装置制得的氧用于重质油气化，氮作为氨合成原料外，液态氮还用作脱除一氧化碳、甲烷及氩的洗涤剂。

③煤(焦炭)制氨。随着石油化工和天然气化工的发展，以煤(焦炭)为原料制取氨的方式在世界上已很少采用，但随着能源格局的变化，现在煤制氨又被重视起来，外国主要是粉煤气化技术发展很快，国内则转向型煤制气技术已非常成熟。

用途 氨主要用于制造氮肥和复合肥料，氨作为工业原料和氨化饲料，用量约占世界产量的12%。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。液氨常用作制冷剂。

贮运 商品氨中有一部分是以液态由制造厂运往外地。此外，为保证制造厂内合成氨和氨加工车间之间的供需平衡，防止因短期事故而停产，需设置液氨库。液氨库根据容量大小不同，有不冷冻、半冷冻和全冷冻三种类型。液氨的运输方式有海运、驳船运、管道运、槽车运、卡车运。

第二篇：合成氨工艺总流程与压缩机

合成氨工艺总流程

本装置以中原油田天然气为原料，采用传统流程的一二段烃类水蒸气转化，高低变，脱碳及甲烷化法。

1、 原料气压缩和脱硫

来自界区，压力2.25巴(绝)、温度30℃，含总硫50p.p.m的天然气，经分离器(01-F001)分离掉所带油水后，进入原料气压缩机(01-K001),经四段压缩至52.5巴(绝)、温度114℃。出原料气压缩机的气体与来自合成压缩机(07-K001)的少量合成气相汇合，控制含2-5%H2，作为予脱硫钴-钼加氢转化用。

一二段烃类水蒸汽转化是在镍催化剂上进行，硫及其化合物对镍催化剂毒害极大，要求进入转化的原料气中含硫量在0.1p.p.m以下，因此转化前必须脱硫。

经压缩和返氢后的原料气，入对流段盘管(03-B002E04)加热至370℃，于钴-钼加氢反应器(01-R001)中反应，将有机硫转化为无机硫。然后在氧化锌脱硫槽(01-R002A/B)里硫被脱除，控制含硫小于0.1p.p.m。

2、 转化

经脱硫的原料气与来自工艺冷凝液汽提塔(05-C003)的水蒸汽和来自冰机的蒸汽透平(09-MT01)或发电机蒸汽透平(85-MT01)的背压蒸汽，按比例调节进行混合，控制水碳比为2.75左右、温度在372℃。此原料-水蒸汽混合气相继进入一段转化炉对流段盘管(03-B002E01A)和(03-B002E01B)换热，在两盘管间还设置喷雾温度调节器(03-B002E08)用它来调节出盘管(03-B002E01B)的混合气加热至580℃。此混合气从转化炉管顶部进入，在镍催化剂作用下进行转化反应。出一段炉的转化气压力43.5巴、温度804℃，含16.3%CH4。

含CH416.3%的一段转化气自二段炉(03-R001)底部进入，经中心管至炉顶，与来自空压机(02-K001)，压缩至45巴，途径加热盘管(03-B002E03)加热至500℃的工艺空气相混合，于炉中上部空间进行燃烧反应，反应后气体温升至1250℃左右。此高温气体相继流经炉中催化剂床层，继续进行转化反应。

出二段炉的转化气(工艺气)，温度983℃左右，残余甲烷含量0.9%以下。为回收此高温工艺气的热量，入工艺气冷却器(03E001)使之产生328℃、125巴的高压蒸汽。出(03-E001)温度588℃的工艺气继续入高压蒸汽过热器(03-E002),喷雾温度调节器(03-E005),控制其出转化工序的工艺气温度为370℃左右。

经预热后的锅炉给水注入汽包(03-D001),汽包与工艺气冷却器(03-E001)、废热锅炉(04-E001)和辅助锅炉相连通，设计为自然循环。自汽包输出的高压蒸汽，依次流经高压蒸汽过热器(03-E002)(03-B003E01)和(03-B002E02),将蒸汽过热至535℃，再分别送入冰机和发电机的蒸汽透平作动力。

3、 变换

CO变换采取高低变流程。

370℃的转化工艺气，自高温变换炉顶部进入，于铁-铬系催化剂条件下进行反应，温升到444℃，CO含量降至3.87%。高变气由炉底出来，入废热锅炉(04-E001)，回收热量产生高压蒸汽，高变气被冷却至375℃，继入锅炉给水预热器(04-E002),降温至204℃，而后入低温变换炉。

低变是在铜-锌-铝系催化剂条件下进行反应，反应后气体温升至236℃，CO含量为0.36%。低变气在锅炉给水预热器(04-E003)中换热，冷却至176℃，此温度下已有水蒸汽冷凝。

为便于低变催化剂的升温还原，还专设置一套氮循环系统。

4、 脱碳

CO2脱除，采用节能型的苯菲尔脱碳流程。

为回收低变气中的热能，含CO217%左右的低变气依次流经气体冷却器(05-E001),再沸器(05-E002)及脱盐水预热器(05-E009)而得以产生低压蒸汽，发生汽提蒸汽和加热了脱盐水。低变气冷却至95℃左右，自吸收塔(05-C001)下部进入，与塔顶喷淋下来的吸收液(贫液)逆流接触。经下塔吸收后的气体中CO2含量降至0.4%，再经上塔吸收，从塔顶逸出的脱碳气，温度70℃，CO2含量却为0.1%。而后经分离器(05-F002)回收随气体带出的溶液。

吸收塔底流出的富液，经水力透平(05-MT01)送至解吸塔(05-C002)顶部，溶液减压闪蒸出部分水蒸气和二氧化碳，然后向下流经解吸塔填料，此时溶液与再沸器(05-E002)及闪蒸槽(05-D002)返回的蒸汽逆流接触，实现汽提，达到再生目的。

解吸塔顶部压力控制为1.52巴(绝)时，塔底溶液温度为118℃左右。

解吸塔底流出的溶液，入闪蒸槽(05-D002),经五级闪蒸压力降至0.89巴(绝)，此时溶液温度为100℃左右。闪蒸释放出的蒸汽由蒸汽喷射器(05-A001,05-A002,05-A003,05-A004)和蒸汽压缩机(05-K001)注回解吸塔。为节省蒸汽压缩机功耗，在最后一级闪蒸溶液用锅炉给水做适当加热。

再生好的溶液，经贫液泵(05-P001A/B)送出，分两路送入吸收塔：一路为大致25%的溶液量，经热水加热器(05E010A/B)，将溶液冷却至70℃入上塔;另一路则将其与75%的溶液量，不经冷却器直接送入下塔。

且溶液泵(05-P001A/B)与水力透平(05-MT01)是在同一轴上，由此水力透平所回收的能量可以补偿溶液泵轴功率的40%。

脱碳系统中，自分离器(05-F001)分离出来的工艺冷凝液，经冷凝液预热器(05-E008)，被冷却至98℃。由冷凝液泵(05-P006A/B)送经冷凝液预热器(05-E011A/B)被加热后入汽提塔(05-C003)，与来自冰机蒸汽透平(09-MT01)或发电机蒸汽透平(85-MT01)的背压蒸汽与塔中逆流接触，进行汽提。使用水蒸汽量每小时15吨。塔顶逸出的汽提蒸汽(其中包括转化、变换的付产物甲醇、乙醇、氨等)送往转化工序。

从解吸塔顶(1.52巴、94℃)排出的CO2气，入脱盐水预热器(05-E004A/B)、水冷却器(05-E007A/B)换热，冷却至40℃。此CO2气冷凝液于(05-F003)和(05-F005)分离器中将冷凝液分离下来，用泵(05-P002A/B)将少量冷凝液分别送入解吸塔顶的洗涤塔板、闪蒸槽的洗涤料盘作洗涤水和溶液泵、水力透平的清洗液。而其余冷凝液经(05-E008)预热至120℃，送回(05-E001)作为锅炉给水用。分离器分离出的CO2气，送尿素装置CO2气压缩机的吸入端。

5、 甲烷化

脱碳气中含0.1%CO

2、0.44%CO，是远远超过对合成气中(CO+ CO2)<10p.p.m的要求，为此采用甲烷化法除去少量的CO和CO2。

70℃的脱碳气，在换热器(06-E001)中被加热至300℃，入甲烷化炉(06-R001),反应放热，温升至336℃左右。此热气在换热器(06-E001)中被冷却至100℃。继入水冷器(06-E003)中，冷却至40℃，气中含(CO+ CO2)<10p.p.m，成为合格的N2 . H2混合气，即新鲜气。

6、 合成气的压缩及氨合成

氮与氢在铁催化剂条件下合成氨，当压力98.24巴、440℃时，平衡氨含量为17.92%。因此，大量未参与合成的N2 . H2应循环使用。同时，为降低合成氨能耗，采用了径向合成塔和两级氨冷。

甲烷后的工艺气(新鲜气)，在38.3巴、40℃下，经分离器(07-F001)分离水份，入离心式合成气压缩机(07-K001)，经一段压缩至65.4巴、112℃，此时少量气体送脱硫，用于钴-钼加氢，大量气体经中间冷却器(07-E002)和分离器(07-F002)冷却分离后，入合成气压缩机高压缸，压缩至101.95巴、100℃。为保证催化剂不受毒害，出高压缸的新鲜气进入第一氨冷器(08-E005),冷却器至5℃此时新鲜气的水蒸汽和CO2气被冷凝，于分离器(07-F003)中分离掉。自(07-F003)逸出的新鲜气与(08-E005)出口的回路气在管路中汇合，由于回路气中部分液氨的汽化，使汇合后的循环气降温至0.9℃，继入第二氨冷器(08-E006)，降温至﹣10℃，在该温度下大部分气氨冷凝。随之物流入氨分离器(08-F001)，分离下来的液氨入氨闪蒸槽(08-D001),闪蒸后的液氨，用泵(08-P001A/B)送往尿素装置或球罐储存，从(08-F001)分理出的冷气，经冷热交换器(08-E004)回收冷量，而后入(07-K001)循环段进行压缩，以补充回路压降的损失。出循环段的气体(105.8巴、32℃)，经热交换器(08-E002),温升至239℃左右，入合成塔(08-R001)。

105巴、239℃、含4.12%NH3的循环气，流经三床层的径向合成塔，在铁催化剂上进行合成反应。出塔气压力为101巴、414℃、含16.36%NH3，入废热锅炉(08-E001)回收热量，产生127巴、329℃的高压蒸汽。合成气被冷却至275℃，继入(08-E002)、(08-E003)、(08-E004)换热器换热，合成气温度分别降至53℃、38℃、23℃，而后入第一氨冷器(08-E005)。出第一氨冷器的回路气与新鲜气相汇合为循环气。这样形成的一个循环过程，称之“合成回路”。

因新鲜气中含惰气(CH4+Ar)1.86%,在不断循环过程中惰气的含量会积累增多，影响氨的生成。为此，出(07-K001)循环段的气体需要放空一部分，以控制循环气中惰气含量。此放空气送往氨回收装置。

7、 冷冻

来自第二氨冷器(08-E006)的气氨(﹣15℃、2.36巴)来自第一氨冷器(08-E005)及气体冷却器(10-E004)的气氨(0.5℃、4.38巴)，分别进入氨压缩机又称冰机(09-K001)一段的吸入侧，经一段压缩的出口气氨(86℃、9.34巴)，入中间冷却器(09-E005)冷却后与从氨闪蒸槽(09-D001)来的气氨相汇合，于42℃、9.08巴压力下进入(09-K001)的二段吸入侧，压缩至16.6巴、100℃，经水冷器(09-E002A/B)冷却冷凝，气氨液化为液氨，入氨受槽(09-D002)。冰机由蒸汽透平(09-MT01)驱动。

氨受槽(09-D002)中的液氨，温度较高，可称为热氨。此热氨流经换热器(09-E003A/B)、氨闪蒸槽(09-D001)及产品氨加热器(09-E004)与来自闪蒸槽(08-D001)的冷氨进行热交换，使之冷却、减压降温，重新作为冷冻剂送往氨冷器(08-E005)、(08-E006)和气冷器(10-E004)使用。冷氨用泵(08-P001A/B)提压至22.6巴、20℃送往尿素装置。

8、 氨回收

氨合成回路的放空气及氨闪蒸槽(08-D001)的闪蒸汽(驰放气)中氨需要回收。此流程采用水吸收，氨水再蒸馏的方法。

氨合成回路来的放空气，入吸收塔(10-C001)底部，与塔顶喷洒下的净化水作逆流吸收。吸收后，气体中还含氨0.02%，继入气体冷却器(10-E004),用氨冷将气体中残氨冷凝回收，处理过的气体主要去氢回收。但去氢回收的气体量由CO2﹣NH3比来决定，过剩气体送燃气轮机或一段转化炉的燃料系统。

闪蒸槽(08-D001)来的驰放气，入吸收塔(10-C003)底部，用净化水吸收，出吸收塔气体中含氨0.1%送一段炉燃料系统。

吸收塔(10-C001)底流出的氨水，浓度为15%(摩尔)，经换热器(10-E001A/B/C)加热后,加入汽提塔(10-C002)的两填料段之间。以此同时，从吸收塔(10-C003)底流出的氨水，用泵(10-P002A/B)也同样加入汽提塔两填料段之间。

汽提塔在加料口的上部为精馏段，下部为提馏段。汽提蒸汽由再沸器(10-E005)提供，再沸器用中压蒸汽加热。

汽提塔顶设有冷凝器(10-E003)，从塔顶蒸出的气氨，在冷凝器中冷却冷凝为液氨，部分液氨做回流液，其余液氨送闪蒸槽(08-D001)，未冷凝汽送惰气冷却器(09-E001)。

汽提塔底流出的氨水浓度为0.11%(摩尔)，经换热器(10-E001A/B/C)和水冷器(10-E002A/B)冷却后，分别返回吸收塔(10-C003)和用泵(10-P001A/B)送回吸收塔(10-C001)作吸收剂，如此循环使用。

9、 氢回收

经氨回收后的气体，按NH3﹣CO2平衡的要求量入吸附器(11-R001A/B),将气中的NH3 、HO2 、CO2彻底清除，而后入冷箱(11-E001),冷却降温使部分N2 及CH4冷凝液化，形成富氢气，于分离器(11-F001)中分离。分离出的富氢气入(07-K001)循环段。分离出的液体经减压阀减压，自由膨胀而降温，冷气返回冷箱与入气相换热，来降低入气温度。

出冷箱尾气，部分去再生气预热器(11-E002),被加热后入吸附器(11-R001A/B)将分子筛再生，再生气送燃料系统;其余部分尾气则直接送燃料系统。

10、 氨贮存

有两个球形氨罐，每个贮氨量2500吨。液氨在4.8巴、3℃条件下贮存。其流程设置正常操作时：

氨合成装置正常运行，产品液氨直接送往尿素装置。这时没有产品氨送入氨罐。只因外界的热传入球罐，使少量的液氨蒸发为气氨。此时将这些少量的气氨经压力控制系统(PIC)送冷冻装置。气氨经氨压缩机压缩，冷凝器(09-E002A/B)冷凝，再返回球罐。

气体压缩

制氨装置对气体的输送、压缩和制冷过程，共设置了四台离心式压缩机。即原料气压缩机(01-K001)、空气压缩机(02-K001)、合成气压缩机(07-K001)和氨气压缩机(09-K001)。这四台离心式压缩机除空压机由燃气轮机驱动外，其他均为汽轮机所驱动。

1.原料气压缩机(01-K001)

对大型化、单系列日产1000吨氨的装置，原料气流量大，压缩比又较低的条件下，宜采用离心式压缩机。加之界区送来天然气气压低，进吸入端压力仅只2.25巴，因此，选用了2MCL528-2BCL358型双缸四段离心式压缩机，它由NK32/36型蒸汽透平所驱动。

正常生产时，入压缩机原料气原料气流量为23261Kg/h，经三段压缩后其中1402Kg/h送燃气轮机，其余21859Kg/h入四段压缩至5206巴后入一段转化炉。

2.空气压缩机(02-K001)

二段转化炉所需工艺空气，燃气轮机所需燃烧空气和全厂的仪表空气等均有空气压缩机供给，因不同用处所需空气的压力、流量等参数的各异，选用了2MCL805+3MCL457型离心式压缩机。该机由MS3002型燃气轮机(02-MT01)驱动，在开工操作和极限操作工况时，为保证燃气轮机工作状态的效率，还配置有由中压蒸汽驱动的背压汽轮机作为辅机。同时为保证燃气轮机所使用空气的质量，配置有全自动的脉冲净化过滤器(02-MT01-FOV)和空气入口消音器(02-K001-D001)。流程图No.1 3.合成气压缩机(07-K001)

为实现氨合成回路的要求及本装置入合成气压缩机的进入压力为38巴，最终排出压力为105.8巴这一压缩比小而段数少的特征，选用了双缸三段的BCL407-2BCL407型离心式压缩机，最后一段为循环段，新鲜气与回路气在缸外混合。该机由汽轮机(07-MT01)驱动。流程图No.5。

经甲烷化冷却器(06-E003)冷却后的合格N

2、H2混合气，即合成气，其中含水分0.19%。在38巴40℃入(07-K001)一段，压缩至65.4巴，温度112℃。出一段合成气约45.4Kmol/h的气量送脱硫钴-钼加氢反应使用，其余气量经中间冷却器(07-E002)和分离器(07-F002)冷却分离水分后入二段压缩。出二段气压力为101.95巴、100℃，气中还存有极少量的水蒸汽及CO2 ，这些含氧化合物不仅是催化剂的毒物，且易产生结晶，堵塞管道，危害设备。为了确保安全生产，必须清除极少量的水汽及CO2 ，因此，出二段的合成气依次经水冷器(07-E003)和氨冷器(08-E005),降温至5℃，此时水蒸汽及CO2几乎全部冷凝，入(07-F003)将其分离。出分离器的合成气与回路气汇合后循环入三段(循环段)，经循环段压缩至105.8巴，32℃。

4.氨气压缩机(09-K001)又称冰机

据本装置为两级氨冷的冷冻循环，选用了2MCL528/1单缸两段离心式压缩机，由HG32/20背压冷凝式蒸汽透平(09-MT01)所驱动。

01-K001-P01/P02

润滑/密封油泵 02-MT01-P02

辅助润滑油泵 02-MT01-P04

调节油泵 03-P001A/B

冷凝水泵

05-P001A/B

溶液泵(主泵)增压泵 05-MT01

05-P002A/B

05-P003A/B

05-P005

05-P006A/B

07-K001-P01/P02

07-K001-P03/P04

07-P001A/B

07-U003-P01/P02

09-K001-P01/P02

10-P001A/B

08-P001A/B

82-P001A/B/C

81-P001A/B

水力透平 冷凝水泵 过滤泵 废液泵 冷凝液泵

润滑油泵

密封油泵

冷凝液泵

润滑油泵

润滑/密封油泵

洗涤泵

NH3泵

锅炉给水泵

液氨泵

尿素装置

P-101A/B高压氨泵 P-102A/B高压碳铵泵 P-103A/B中压碳铵液泵 P-105A/B氨升压泵 P-106A/B尿素溶液泵 P-108A/B熔融尿素泵

P-110A/B蒸汽冷凝液冲洗泵P-113A/B蒸汽冷凝液泵 P-114A/B解吸塔给料泵 P-115A/B水解器给料泵 P-117A/B冷凝液抽提泵 P-118A/B润滑油泵

高压冲洗泵

第三篇：干法聚氨酯合成革生产工艺

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查看:532 次 xiangyuan 发表于 2008-04-07 07:14 聚氨酯人造革主要分为干法聚氨酯人造革和湿法聚氨酯人造革。所谓干法聚氨酯人造革，是指将溶剂型聚氨酯树脂中的溶剂挥发掉后，得到的多层薄膜加上底布而构成的多层结构体。而湿法聚氨酯人造革，是将溶剂型聚氨酯，采用水中成膜法而得到的具有透气性和透湿性，又同时具有连续多孔层的多层结构体。

一、干法聚氨酯人造革

(一)生产工艺流程

注：

1、离型纸发送

2、离型纸贮存装置

3、第一涂料台

4、10M左右干燥箱

5、第一组冷却辊

6、第二涂料台

7、15—20M干燥箱

8、第二组冷却箱

9、第三涂料台

10、基布发送台

11、贴合装置

12、20—25M干燥箱

13、第三组冷却辊

14、剥离装置

15、人造革卷取

16、离型纸卷取

离型纸法聚氨酯人造革生产原理是将不同性能的面、底层配合液利用刮刀涂覆在离型纸上，面料经过干燥、冷却工艺后，再涂覆上粘合层底料，利用基布发送贴合装置将基材与底料复合，经过干燥、冷却后，利用剥离装置将成品人造革与离型纸分别成卷。

(二)、主要原料

1、离型纸

A、离型纸分类：

按用途分：①聚氯乙烯人造革用纸 ②聚氨酯人造革用纸 按花纹分：①平面纸 ②压纹纸

按光泽度分：①高光型 ②光亮型 ③半光亮型 ④半消光型 ⑤消光型 ⑥超消光型 按材质分：①硅系纸(表面涂敷有机硅聚合物，耐温≤190℃) ②非硅系纸(表面涂敷丙烯聚合物，耐温≤150℃) ③特殊用纸(PVC用)

B、性能要求：

①强度：由于在涂布后，进入烘箱干燥，温度较高，在多次使用中必须有足够的强度，最重要的撕裂强度。

②表面均匀性：必须保持一定的离型均匀度及光泽，平面纸的平滑度及厚度要保持一致。 ③耐溶剂性：在生产中，常用到多种溶剂，要做到既不溶解也不溶胀。

④合适的剥离强度：离型纸要有适当的剥离强度，如果剥离太困难会影响到纸的重复使用次数，如果剥离太容易，在涂布及复合时易引起预剥离，而影响产品质量。 C、供应商：

目前国内离型纸还没有生产，主要依靠进口，世界上生产离型纸的厂商主要是：美国沃沦公司、英国维金斯公司、意大利宾达公司、日本创研株式会社、旭辊株式会社、大日本印刷株式会社等。各公司的主导产品品种各不相同。

2、树脂

一类是表皮层用树脂，另一类是粘接层用树脂，后者可分为I液型树脂与II液型树脂。一般来说，I液型聚氨酯是由含有活泼氢的高分子量化合物，含有活泼氢的低分子量化合物(又称扩链剂)以及二异氰酸酯化合物制造出来的。其分子结构可分两部分，一是含有活泼氢的高分子量化合物为基础，称为软链部分，二是含有低分子量化合物和二异氰酸酯相连结的称为硬链部分。硬链链节的比例有利于提高其熔点、玻璃化温度、硬度和强度，但相对降低了其弹性和溶解度。

相反，含有活泼氢的高分子量化合物是较柔软的链节，能降低其熔点、玻璃化温度，提高柔软度、弹性和挠曲性。聚氨酯树脂的这种结构对其性能影响很大，其性能取决于分子量的大小，分子间的引力，分子间的链节柔软性;聚氨酯树脂其性能随分子量的增加而提高，如拉伸强度、伸长率、熔点、硬度等，溶解度则相反，随着分子量增加而下降。通常干法人革要求表面处理层光滑耐磨，耐弯曲性好，耐溶剂性好，有良好的重复涂敷性，颜料分散均匀、展色性佳的等等特点。

因此，凝集力高的I液型树脂最为合适。此外，湿式聚氨酯革的多孔层在水中要求有快速凝固性，所以同样用分子内高凝集力的热塑性的I液型树脂。而粘结层要求和基布粘接性好，柔软，耐水解性好，所以最好采用凝集力低的，而且与异氰酸酯等交联剂在交联促进剂存在下并用的热固型的II液型聚氨酯树脂，II液型树脂是由含有活泼氢的高分子量化合物和二异氰酸酯进行加成聚合反应得到的，其末端上具有反应性的羟基，II液型聚氨酯树脂本身不能成膜，即使成膜也是低物性的皮膜，为了提高其物理性能和粘接性，可利用其末端反应的羟基和交联剂通过交联促进剂进行交联反应，形成网状结构才能得到高物性皮膜。

皮膜的物理化学性能是由II液型聚氨酯树脂中的含有活泼氢的高分子量化合物的组成、分子量的大小、交联剂的用量决定的，所以交联剂、交联促进剂等在配合时的添加量、固化条件、熟化条件等对皮膜物性有很大影响。通常选择树脂牌号时主要根据其综合质量数据指标而定，如溶剂组成、抗拉强度、模量、伸长率等等。各品种性能详细参考我公司新版说明书。

3、溶剂

在人造革生产过程中所使用的溶剂有着很重要的作用。第一，它是溶解树脂形成适合于配制一定粘度的可供涂覆、浸渍及表面处理的混合液的液体;第二，一些溶剂又常常用来作为制备聚氨酯树脂的反应介质;第三，一些溶剂又常常用来配制色浆，用于产品的着色、印刷、涂饰等。在选择使用溶剂的时候，除了考虑其溶解度、挥发速度的共性以外，特别是聚氨酯人造革对溶剂的要求较高，主要是考虑涂布液的异氰酸酯基(-NCO)的特点，所以应注意下面两点：

A、溶剂中不能含有与异氰酸酯基反应的物质，如有，将使聚氨酯变质而不能使用，所以醇、醚、醚醇类溶剂不能使用。

B、水的影响。普通工业级溶剂实际上多少都含有水分，因为溶剂与水之间具有一定的溶解度，这样容易使水分与异氰酸酯基发生反应，而消耗不少异氰酸酯，因此不论是在树脂制造过程中，还是稀释配料过程中，都必须用无水的溶剂，所以聚氨酯人造革所选择的溶剂要求不含杂质或杂质极少。一般选用工业一级品溶剂，其纯度在99%以上。使用时现用现配，配成的浆料不能存放时间太长，特别是II液型树脂混合液，以免吸潮，使浆料变质。

常用溶剂性能表(见下图)

溶剂名称 沸点℃ 相对密度(20℃下) 水溶解度(V/V) 溶度参数 二甲基甲酰胺(DMF) 153 0.945 ∞ 12.1 甲苯(TOL) 110.8 0.866 0.05 8.9 甲乙酮(MEK) 79.6 0.806 26.8 9.1 丙酮 56.1 0.790 ∞ 9.41

乙酸乙酯(EA) 77.1 0.900 8.7 9.08 环己酮 155.6 0.951 8.7 10.05

4、基布

目前人造革所使用的的基布大体分为三大类： A、机织布：①平织布 ②斜纹布 ③缎纹布 ④绒毛布 B、针织布：①纯棉 ②维棉 ③涤棉 ④纯化纤针织布

C、非织造布：又称不织布，俗称无纺布。无纺布可分为针刺型与非针刺型两种

目前国内聚氯乙烯人造革和聚乙烯人造革常用的基布是各种棉布、维棉布或纯化纤布;干式聚氨酯人造革常用针织布或平织布及单面起绒布;而湿式聚氨酯人造革常用的是双面起毛布及合成纤维织物;湿式聚氨酯合成革常用合成纤维无纺布。通常起毛布又分为纯棉起毛布和混纺起毛布，根据鞋材、服装、及包用材的不同，而设计厚度、经纬纱织密度及成品所要求的断裂强度、断裂伸长率、及撕裂强度、涨破强度等指标。通常

人造革对基布的要求有以下几点：

A、基布表面必须平整，厚度、起绒密度、长度、色泽等要求均匀一致。 B、基布表面无线头、疙瘩、无孔洞等异常，接头处平整牢固。 C、参照技术质量标准，进行批次抽检测试

D、要能经受住人造革生产时较高的加工温度，基布若是织物需保证经纬方向强度接近，若是无纺布，必须保证纵横方向强度一致。

5、着色剂

着色剂可分为染料和颜料两大类。两者的主要区别是溶解性不同。染料可溶于水、油、各种有机溶剂等。具有强烈的着染能力，色泽鲜艳，但耐热性、耐光性和耐溶剂性差，在人造革的加工温度下易分解，在制品的使用过程中容易渗出，迁移而造成串色和污染。颜料一般不溶于水、溶剂，在人造革中分散成细微颗粒，由其表面的遮盖作用而着色。它和染料相比较，透明性、鲜艳性稍差，但耐热性、耐光性好，不易迁移渗出。颜料可分为有机颜料和无机颜料两类。无机颜料具有优良的耐热性、耐光性和耐溶剂性，而且原料易得，制造简便，价格低廉，但其透明度、鲜明性差，色泽暗淡，相对密度大。有机颜料具有介于无机颜料和染料之间的综合性能，耐热性、耐光性及分散性不及无机颜料，但色泽鲜艳，分散性好。

理想的着色剂在人造革制造中应具备如下条件： A、色泽鲜艳、着色力强、分散性好、不凝集。

B、耐热性好，在树脂的加工温度下和最高使用温度下有良好的热稳定性，不变色、不分解。 C、耐溶剂性好，与溶剂接触后不会因溶剂而迁移、串色。

D、耐迁移性好，要求着色剂在树脂中不会发生色迁移，颜料不会析出。

E、耐化学稳定性好，有良好的耐酸、碱性，与树脂中其他助剂不会发生化学反应。 F、无毒、无臭、着色剂不含有对树脂有影响的杂质。

(三)配方工艺设计

聚氨酯人造革使用的原材料最主要的是聚氨酯树脂，选用时根据用户提供的样品外观、软硬度、颜色、光泽度及物理机械性能要求，先做小样试验，了解表皮层混合液和粘合层混合液的配合，摸索好工艺条件后再投入使用。

聚氨酯人造革生产过程中，树脂浆料经过一系列过程，最后溶剂完全挥发掉，这样便接触到生产合理工艺问题，应根据所加工的纹路大小、深度来控制配合液的综合粘度，粘度过低后容易造成表面花纹不清晰、粘连，成本相对增大。而粘度偏高，涂布量降低时，又容易使混合液不易进入离型纸纹内，涂布间隙小，出现卡刀断纸现象易给操作人员带来不便。

在产品工艺设计方面,应根据产品的用途进行设计。比如鞋用革要求的机械强度高，在选用基布时应选用物理性能较高的起毛布、平纹织物，客户要求鞋革的表面平整、光滑，就应在选择离型纸时，选用小花纹、比较光亮或高光亮型，聚氨酯树脂表皮层应用偏高模量型号，而粘接层应考虑耐水解，基布的颜色和表皮层的颜色协调接近等。

(四)、生产中的异常排除

序号 缺陷 原因 解决方法

1 表面发生针孔 面层粘度过高 溶剂沸点低 涂层过厚

第一个烘箱温度高 面层烘干时间短

面层树脂被溶解 降低面层混合液粘度 加高沸点的溶剂 涂薄些 降低烘箱温度 延长干燥时间

选用耐溶剂的树脂,粘合层少用强溶剂

2 贴合基布后发生针孔 粘合后烘箱温度太低 涂覆量大 贴合间隙小 贴合压力过大 贴合后烘箱温度低 风量小

面层干燥后冷却差

粘合层DMF过多，干燥速度慢 增加粘合层粘度 降低涂覆量 调大贴合辊间隙 降低贴合压力 适当提高二烘箱温度 提高风量 充分使面层冷却

少用DMF，使用甲苯、乙酸乙酯

3 表面处理后发生针孔 熟化不充分 面层太薄不均匀 起毛布不均匀

表面处理剂溶剂性太强、涂布量大 充分熟化 加大面层厚度，涂匀 选用均匀的起毛布

少用强溶剂DMF，减少涂布量

4 表皮产生刮刀线条 刮刀刀刃有缺陷 面层粘度太高 涂刮刀刃半径小 浆料混入异物

离型纸有缺陷 修理或更换刮刀 降低面层粘度 暗大涂刮刀刃半径 涂刮前应过滤 更换好的离型纸

序号 缺陷 原因 解决方法

5 澎润现象 离型纸的离模性 树脂本身易膨润 表皮层涂布量小 涂覆不均匀 粘合层的树脂不同 溶剂不同

粘合层涂布量太大

干燥时间过长 用较重的离型纸 用不膨润的树脂 表皮层涂厚一些 涂均匀

选用不膨润树脂

选用不易膨润的溶剂，如DMF、甲苯 少涂粘合层 提高车速

6 表面凹陷 离型纸的离模性 表皮层用的树脂耐溶剂差

表面处理后凹陷是由于表面处理剂中DMF量过多 贴合后充分干燥,充分熟化 表皮层选用耐溶剂树脂,粘合层少用强溶剂 表面处理剂少用DMF,改用可溶性醇类

7 缩孔现象 离型纸有问题 涂布太薄

浆料粘度太低 选用其他离型纸 涂布加厚 提高浆料粘度

8 手感发硬或有皱纹 树脂是硬牌号 涂刮量太厚 基布发硬

粘合层交联剂多 选用软牌号树脂 涂刮薄些 选用软基布 调整交联剂用量

第四篇：合成氨脱硫工艺

合成氨脱硫工艺比较及发展趋势

前言

本论文以“合成氨脱硫工段工艺及发展方向”为题展开叙述。对合成氨和脱硫工艺的发展概况进行了概述。着重详细介绍了脱硫工段的工艺流程、工艺条件、生产原理、技术指标等内容。编写本设计总的指导思想是：理论联系实际、简明易懂、经济实用。本书在编写过程中得到河北化工医药孙娜老师的指导，在此表示衷心感谢。由于编者自身的知识水平和认识水平的有限，书中错误与不妥之处，恳请读者批评指正。

目录

第一章 总 论 概 述

第二章 脱硫方法分类及其基本原理

1、脱硫方法的分类

2、干法脱硫

3、湿法脱硫

4、PDS法

5、其他脱硫方法 第三章

脱硫工艺的发展 第四章 安全操作及注意事项 第五章 三废治理及利用

第一章 脱硫方法分类及其基本原理

第一节 总 论 概 述

氨是重要的化工产品之一，用途很广。在农业方面，以氨为主要原料可以生产各 种氮素肥料，如尿素、硝酸铵、碳酸氢氨、氯化铵等，以及各种含氮复合肥料。液氨 本身就是一种高效氮素肥料，可以直接施用。目前，世界上氨产量的 85%—90%用于 生产各种氮肥。因此，合成氨工业是氮肥工业的基础，对农业增产起着重要的作用。 合成氨工业对农业的作用实质是将空气中游离氮转化为能被植物吸收利用的化合态 氮，这一过程称为固定氮。 氨也是重要的工业原料，广泛用于制药、炼油、纯碱、合成纤维、合成树脂、含 氮无机盐等工业。将氨氧化可以制成硝酸，而硝酸又是生产炸药、染料等产品的重要 原料。生产火箭的推进剂和氧化剂，同样也离不开氨。此外，氨还是常用的冷冻剂。 合成氨的工业的迅速发展，也促进了高压、催化、特殊金属材料、固体燃料气化、 低温等科学技术的发展。同时尿素的甲醇的合成、石油加氢、高压聚合等工业，也是 在合成氨工业的基础上发展起来的。 所以合成氨工业在国民经济中占有十分重要的地 位，氨及氨加工工业已成为现代化学工业的一个重要部门。 在合成氨工业中，脱硫倍受重视。合成氨所需的原料气，无论是天然气、油田气 还是焦炉气、半水煤气都含有硫化物，这些硫化物主要是硫化氢(H2S) 、二硫化碳 (CS2) 、硫氧化碳(COS) 、硫醇(R—SH)和噻吩(C4H4S)等。其中硫化氢属于无 机化合物，常称为“无机硫” 。 天然气中硫经物的含量(标准状态)一般在 0.5—15g/ m3 的范围内，有机硫以硫 醇为主， 在气田经过粗脱磙处理后的天然气， 硫化物的含量 (标准状态) 20—100mg/ 在 m3 左右。

合成氨在生产原料气中硫化物虽含量不高，但对生产的危害极大。 ①腐蚀设备、管道。含有 H2S 的原料气，在水分存在时，就形成硫氢酸(HSH) ， 腐蚀金属设备。其腐蚀程度随原料气中 H2S 的含量增高而加剧。 ②使催化剂中毒、失活。当原料气中的硫化物含量超过一定指标时，硫化物与催 化剂活性中心结合， 就能使以金属原子或金属氧化物为活性中心的催化剂中毒、 失活。包括转化催化剂、高温变换催化剂、低温变换催化剂、合成氨催化剂等。

脱硫的任务是除去原料气中的各种硫化物，同时硫是一种重要的资源，应加以回 收和利用。因此，无论原料来源如何，合成氨原料必须首先脱硫。

第二节 脱硫方法

干法脱硫

干法脱硫系指采用固体吸收剂或吸附剂以脱除硫化氢或有机硫。常见的干法脱硫有：氧化铁法、活性炭法、钴-钼加氢和氧化锌法等。由于固体脱硫剂硫容量(单位质量脱硫剂所能脱除硫的最大数量)有限，一般适用于脱低硫且反应器体积较庞大。如果原料气中硫含量较高，吸收剂使用周期短且因再生频繁，操作费用大而变的不利。

活性炭脱硫：活性炭脱除硫化氢的原理。当含有硫化氢和一定比例的氧的煤气，在氨的催化作用下，通过装有活性炭的吸附器时，硫化氢在活性炭的表面上被氧化成单体硫。其反应式为：2H2S+O2=2H2O+2S+Q.氨的作用：它的存在可以激发活性炭的表面能量，从而使硫化氢的吸附成为化学吸附，处于吸附状态并被活化的硫化氢与氧反应生成单体硫，活性炭表面的活化中心得以再生。

活性炭的再生：在吸附器内硫化氢与氧反应生成的硫被活性炭吸附，当吸附的硫量达到一定程度后，其活性表面被覆盖，以致失去活性，此时需要再生。 湿法脱硫

虽然干法脱硫净化度高，并能脱除各种有机硫化物，但硫化剂难于或不能再生，且系间歇操作，设备庞大。因此不适于用作对大量硫化物的脱除。

采用溶液吸收硫化物的脱硫方法通称为湿法脱硫。适用于含大量硫化氢气体的脱除。其优点之一是脱硫液可以再生循环使用并回收富有价值的硫磺。

湿法脱硫方法众多，可分为化学吸收法、物理吸收法和物理-化学吸收法三类。常见的有碳酸钠、氨水和醇胺溶液等吸收硫化氢的方法属化学吸收法;用冷甲醇吸收硫化氢的方法属物理吸收法。依再生方式又可分为循环法和氧化法。循环法是将吸收硫化氢后的富液在加热降压或气提条件下解吸硫化氢。氧化法是将吸收硫化氢后的富液用空气进行氧化，同时将液相中的HS—氧化成单质硫。其过程示意如下：

载氧体(氧化态)+HS—==载氧体(还原态)+S↓

1载氧体(还原态)+O2(空气)==载氧体(氧化态)+H2O

2上述过程是在催化剂的作用下进行的。工业上使用的催化剂有对苯二酚、蒽醌二磺酸钠(简称ADA)、萘醌、栲胶和螯合铁等。

第二章 国内常用脱硫工艺

目前的脱硫工艺主要有 ADA 法、栲胶(TV)法、PDS 法、碱液催化法、等。 1)ADA 法(蒽醌二磺酸钠法，Stretford) 该法以钒作为脱硫的基本催化剂，采用蒽醌二磺酸钠(ADA)作为 还原态钒的再生氧载体， 以碳酸盐为吸收液。 目前全世界内有近 1000 套装置在运行。该方法需要进一步改进之处有： ①悬浮液中硫颗粒小，硫回收困难; ②由于副产物的存在使化学药剂消耗量大; ③脱有机硫和氰化氢的效率差; ④有害废液处理困难，易造成二次污染; ⑤设备腐蚀严重; ⑥有细菌积累。 针对上述问题，通过向脱硫液中加入酒石酸钾(钠) ，少量 FeCl3 和 EDTA 螯合剂起阻止钒酸盐沉淀和稳定溶液的作用而形成了改良的 ADA 法(南化集团研究院) ，ADA 法正在被新的高效脱硫法所取代。 2)栲胶(TV)法 栲胶脱硫法是我国特有的脱硫技术，包括碱性栲胶脱硫(橡碗栲 胶和偏钒酸钠)和氨法栲胶。 栲胶脱硫主要是利用天然栲胶中存在的多羟基芳烃化合物所存 在的酚式及醌式结构互变， 再利用偏钒酸钠进行氧化还原来实现脱硫 的。其特点是资源丰富，价廉易得，运行费用比改良 ADA 法低，脱硫 液腐蚀性小，脱硫效果较好，基本上无硫堵塔问题，但栲胶需熟化处 理，脱硫废液存在钒污染。 3)PDS 法 PDS 是东北师范大学开发的一种新型脱硫催化剂，活性物质为双 核酞菁钴磺酸盐，同时加入助催化剂和碱性物质。该法特点是：脱硫 效率高， 只需 ppm 浓度级的催化剂即可， 无毒; 生成得单质硫颗粒大， 易分离;可脱除部分有机硫。该方法不足之处是有时脱硫效率不太稳 定，绝大部分时间需要复配其它成分一起使用。 4)碱液催化法 碱液催化法脱硫工艺过程比较简单、技术成熟、成本较低，非常 适合较小规模合成氨厂的煤气脱硫。

湿式氧化法脱硫技术是国内化工行业广泛使用的脱硫方法之一，故名思义它是用稀碱液吸收气相中的H2S，在吸收H2S的液相中由于氧化催化剂的作用，将H2S氧化为元素硫并分离回收。因此该技术包括H2S吸收，氧化和硫回收。

脱硫工艺流程

1、气体流程 半水煤气从造气车间出来后，经过洗涤塔除尘、降温，水封后，从脱硫塔的底部 进入塔内，脱硫液从塔顶喷淋而下，水煤气与碱性栲胶溶液在塔内逆向接触，其中的 大部分硫化氢气体被溶液吸收，脱硫后的气体从塔顶出来至气柜。

2、溶液流程 从脱硫塔顶喷淋下来的溶液，吸收硫化氢后，称为富液，经脱硫塔液封槽引出至 富液槽(又称缓冲槽) 。在富液槽内未被氧化的硫氢化钠被进一步氧化，并析出单质 硫，此时，溶液中吸收的硫以单质悬浮状态存在。出富液槽的溶液用再生泵加压后， 打入再生槽顶部，经喷射器高速喷射进入再生槽，同时吸入足够的空气，以达到氧化 栲胶和浮选硫膏之目的。再生后的溶液称为贫液，贫液经液位调节器进入贫液槽，出 贫液槽的贫液用脱硫泵打入脱硫塔顶部，经喷头在塔内喷淋，溶液循环使用。再生槽 浮选出的单质硫呈泡沫悬浮于液面上，溢流至硫泡沫槽内，上部清液回贫液槽循环使 用，沉淀出的硫膏入熔硫釜生成副产品硫磺。

3 硫磺回收流程 再生槽中溢出的硫泡沫经泡沫槽后在离心机分离，得到硫膏，硫膏放入熔硫釜， 用夹套蒸汽加热精制，放出做成 98%纯度的硫磺锭，离心分离出的母液至富液槽回系 统中使用。

第三章 国内脱硫新工艺介绍 第四章 脱硫工艺的发展方向

参考文献 结束语

第五篇：合成氨工艺简介

合成氨工艺控制方案总结

一 合成氨工艺简介

中小型氮肥厂是以煤为主要原料，采用固定层间歇气化法制造合成氨原料气。从原料气的制备、净化到氨的合成，经过造气、脱硫、变换、碳化、压缩、精炼、合成等工段。工艺流程简图如下所示：

该装置主要的控制回路有：(1)洗涤塔液位;

(2)洗涤气流量; (3)合成塔触媒温度; (4)中置锅炉液位; (5)中置锅炉压力; (6)冷凝塔液位; (7)分离器液位; (8)蒸发器液位。

其中触媒温度控制可采用全系数法自适应控制，其他回路采用PID控制。

二 主要控制方案

(一)造气工段控制

工艺简介：

固定床间歇气化法生产水煤气过程是以无烟煤为原料，周期循环操作，在每一循环时间里具体分为五个阶段;(1)吹风阶段约37s;(2)上吹阶段约39s;(3)下吹阶段约56s;(4)二上吹阶段约12s;(5)吹净阶段约6s. l、 吹风阶段

此阶段是为了提高炉温为制气作准备的。这一阶段时间的长短决定炉温的高低，

时间过长，炉温过高;时间过短，炉温偏低并且都影响发气量，炉温主要由这一阶段控制。 般工艺要求此阶段的操作时间约为整个循环周期的18%左右。

2、上吹加氮制气阶段

在此阶段是将水蒸汽和空气同时加入。空气的加入增加了气体中的氮气含量，是调节 H2/N2的主要手段。但是为了保证造气炉的安全该段时间最多不超过整个循环周期的26%。

3、上吹制气阶段

该阶段与上吹加氯制气总时间为整个循环的32%，随着上吹制气的进行下部炉温逐渐下降，为了保证炉况和提高发气量，在此阶段蒸汽的流量最好能得以控制。

4、下吹制气阶段

为了充分地利用炉顶部高温、提高发气量，下吹制气也是很重要的一个阶段。这段时间 约占整个循环的40%左右。

5、二次上吹阶段

为了确保生产安全，造气炉再度进行吹风升温之前，须把下吹制气时留在炉底及下部管 道中的半水煤气吹净以防不测，故进行第二次上映。这段时间约占7%左右。

6、吹净阶段

这段时间主要是回收上行煤气管线及设备内的半水煤气。约占整个循环的3%。该阶段是由吹风管路送风，该段时间的长短直接影响H2/N2.

该控制系统是一个较复杂的时变、间歇、非线性、大滞后控制系统。故将该系统设计为串级控制。

造气炉的工作方式分为开车、停车、正常造气、升温和制惰等五种方式。每台造气炉需要控制15个电磁阀，为了防止多台炉同时进入吹风阶段而引起争风抢汽观象，各台炉之间必须进行吹风排队顺序控制。

控制方案：

1、造气工段H2/N2控制方案

造气工段是通过加减氮操作来进行氢氮比控制的，而加减氮操作又是通过调节上下吹加氮时间和吹风回收时间来实现的，因此，该控制系统最终得到的控制量要转化为上下吹加氮时间或吹风回收时间。本系统的氢氮比控制采用调节吹风回收时间来实现。

在合成氨生产过程中，影响氢氮比的主要干扰来源是造气、脱硫两个环节，这部分仅有较小的滞后，所以对脱硫制氢采用PID闭环控制和较高的采样频率，这是控制的内环。然后将造气脱硫与变换、脱碳、精炼及合成组成一个广义外环，采用预测控制进行控制，这是控制的外环。可选作控制量的参数有：脱硫氢、变换氢、补充氢和循环氢，这四个氢值之间的波动有一个时间差，脱硫氢到变换氢大约有5min，变换氢到补充氢大约有15min,再由补充氢到循环氢又有20min，而且补充氢与循环氢之间存在积分关系，补充氢中氢氮比的微小变化就会造成循环氢中氢的增加与减小，即稳定的补充氢并不能保证循环氢的稳定。而循环氢是生产过程最终阶段的信号，所以采用循环氢作为主调节参数，并选择脱硫氢作为副调参数，以克服循环氢巨大的滞后。

2、H2/N2调节方法

采用改变加氮空气量的方法调节H2/N2，在上吹和下吹阶段设置用/否加氮软手动开关决定是否启用加氮空气，同时采用上/下加氮调节阀来改变加氮空气量，其次可以通过调整 吹净时间的方法来调整H2/N2，同时还采用打吹净软开关确定在吹风阶段是否提前关闭烟囱阀，以辅助调节H2/N2.

(三) CO变换工段控制

工艺简介：工艺流程图如下：

中温变换护的正常操作应该是将各段催化剂的温度控制在适宜的范围内，以充分发挥催化剂的活性。同时用最低的蒸汽消耗实现最高的CO变换率。影响中变炉催化剂床层温度变化的因素很多，如蒸汽的加入量、蒸汽的温度、进入催化剂前反应气体的温度、反应气体的组成以及生产负荷等。

该工段主要的控制系统主要有：中变炉入口温度定值控制，入中变护蒸汽流量定值控制，入中变沪中段蒸汽流量定值控制，中变炉下段温度控制等。 (1)中变炉人口温度定值控制系统

该系统是通过控制中变炉的入口温度来稳定上段催化剂的温度。选中变炉人口气体的温度作为被控变量，操作变量为中温换热器的半水煤气副线流量。

其主要干扰因素有：半水煤气流量，半水煤气温度，蒸汽流量，蒸汽温度，变换气温度等。

在这个系统中，中变炉人口温度是根据生产要求由人工设定，当受到干扰使该温度偏离没定值时，通过改变中温换热器副线流量来维持其入口温度的稳定。

(2) 入炉蒸汽流量定值控制

控制流程图如下：

被控变量和操作变量均为与煤气混合的蒸汽流量。其主要干扰因素是蒸汽的温度和蒸汽管网的压力。求由人工设定，通过改变蒸汽流量调节阀的开度来维持蒸汽流量的稳定。当生产负荷变动或其它干扰因索引起中变炉上段催化剂温度发生变化而需要改变入炉的蒸汽量时，只能通过人工调整系统的设定值来实现，可见该系统不能自动跟踪生产负荷，亦不能按照上段催化剂温度的变化来自动控制所需的蒸汽量。

(3)

中变炉中段蒸汽流量定值控制

(六)氨合成工段控制

在合成氨生产中，合成塔人塔气体的氢气与氮气的比例是工艺上一个极为重要的控制指标。氢氯比合格率对于全厂生产系统的稳定、提高产量和降低原料及能源消耗起着重要作用，氢氮比的过高或过低，都会直接影响合成效率，导致合成系统超压放空，使合成氨产量减少，消耗增加。但合成氨氢氮比对象是一个纯滞后和容积滞后大，无自衡能力和时变的工艺过程，所以氢氮比控制是氨合成工段的主要控制对象。

方案一：

采用变比控制方案，对负荷变化和加氮空气量进行预测控制其工作框图如下：

原料气中各有效成分分析合成总的含H2量作为主物料信号，乘上一个比值系数K,就作为空气调节阀的输入信号，驱动调节阀以得到所需要的与总含H2成比例的N2量。如果由于某种因素使H2/N2比值偏离给定值，就通过调节器GC输出信号修正比值系数K,使H2/N2比回到给定值上来。对于空气流量的干扰，设置一个副环，构成串级控制，对空气的测量，采用压力和温度的补偿。

方案2 预测加PID控制方案

上述方案由两个回路组成：内回路是由造气到脱磕和可调控制器组成的线性反馈回 路;外回路由变换到精炼和通推参数估计器及校正器组成。

方案3 预测+PID串级控制方案

氢氮比通过改变二段炉的空气量来调节，针对被控对象的特点，本文采用多步MAC 预测控制算法、PID算法及前馈调节相结合的控制规律构成氢氮比前馈中级控制系统。系统结构方块图如下所示：

由于负荷(原料气流量)变化是系统可测不可控的干扰，为此，采用前馈调节系统，以便及时克服负荷波动的干扰。 由于空气流量波动大，必须采用闭环控制，空气流量调节回路采用YS-80单回路调节器实现。

由于系统滞后时间长，为了能及时克服转化、变化工段的干扰，引入变换氢副调回路，此回路纯滞后时间短，可采用PID调节;主被控对象氢氮比系统纯滞后时间长，惯性大，干扰多，因此主控器采用MAC预测控制

(八)精馏塔控制方案

工艺简介：

合成氨厂氨精馏塔是氨回收单元，以水为溶剂，吸收氨合成回路的放空气和液氨贮槽放空气中的氨，然后利用外部供热使氨水溶液解吸，水作为吸收剂循环使用。其工艺流程图如下：

由于本精馏工段受多种干扰因素如进料量、进料温度、冷凝器冷却水温度、环境温度变化等的影响，而且难以直接测量产品浓度作为被调参数，故选用间接参数温度、压力作为被调参数。

控制方案： 1.压力控制

针对压力设置了一套压力分程调节系统，由PRC-10001检测塔内压力，分别控制塔顶排出的情气量和塔顶冷却器的回水量。其调节过程为：

当PRC-10001测量值增加时，其输出值若在100%~50%内，则情气阀PV—10001A全关(F.C)，

冷却水阀PV-10001B(F.0)逐渐开大，直至全开，

以充分冷凝气体中的氨;若输出值小于50%，则PV—10001B全 开，PV—1000lA逐渐开大，从而使塔内压力降低，反之亦然。以此达到塔内压力恒定。

2、温度控制

由于成品氨的质量与温度有直接关系，液氨流量直接影响着温度，为保证精馏塔温度， 设置一套以惰馏塔温度TICAH—10004和液氨流量FIC—10006组成的串级系统。其中流星为副参数，克服影响氨水流量波动的各种扰动因素;以温度为主参数，保证精馏塔温度，其工艺控制流程图如下：

首先，手动调整F—10006输出值，使得T—10004满足工艺要求。然后，调整T—10004的给定值等于测量值，调整F—10006的设定值等于测量值。在此过程中，要保证T—10004输出值等于F—10006，设定值。随后将由手动投入自动，等稳定后投入串级。系统稳定后将T—10004由手动投入自动。

至此，完成了串级调节系统的投运。

在投运过程中，一定要注意T—10004输出值等于F—10006设定值，投运之前，主、副回路均应置于手动状态。