化工厂实习报告 ().doc
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1、重庆化医集团MDI一体化项目建峰项目部生产实习报告实习单位 建峰集团化肥分公司 合成一车间 姓名: 廖 德 富 部门: 生产准备部 时间: 2013.3.11-2013.4.12 目录一、公司简介和氨在国民经济中的地位、意义1二、原料,主要中间品,产品的性质22.1天然气22.2氢气,氮气,一氧化碳,二氧化碳22.3氨气3三、产品的生产方法、基本原理43.1布郎三段绝热氨合成工艺43.2合成氨的催化机理4四、工艺流程54.1工艺描述54.2简易工艺流程图12五、主要设备125.1氨合成塔125.2 四大机组13六、实习心得体会与自我评语17一、公司简介和氨在国民经济中的地位、意义建峰化肥公司始
2、建于1988年,经过5年的艰苦谈判和建设,于1993年10月13日正式投料并产出第一粒尿素。拥有30万吨合成氨/52万吨尿素装置、年产45万吨合成氨/80万吨尿素装置各一套,产品畅销全国20个省市地区,是重庆市最大的化肥生产经营企业。特别是一化装置自原始开车至今,装置运行稳定,多项指标被打破,曾创造出317天的B类长周期的好成绩,在经过不断地改造后,装置负荷一次次提高,最高达到110以上,为企业创造了较大的经济效益。 氨是重要的无机化工产品之一,在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外,农业上使用的氮肥,例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥,都是以氨为原料的。合成氨是大宗
3、化工产品之一,世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上,其中约有80%的氨用来生产化学肥料,20%作为其它化工产品的原料。农业提供了稳定而充足的氨以及非游离氮的来源,是人类摆脱了从矿石中获得非游离氮的状态,对于人类现代化有不可估量的贡献。二、原料,主要中间品,产品的性质2.1天然气天然气是当今世界各国的主要矿物能源之一,其主要成分甲烷(CH4)占80%以上,其次为乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)和戊烷(C5H12),庚烷以上烷烃极少。非烃气体有二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)、一氧化碳(CO)、氮气(N2)、氦气(He)、氩气(Ar)等。天然气是无色、无味的气体。当天然气中
4、混有硫化氢气时,就会出现强烈的刺鼻臭味。经过处理的天然气具有无腐蚀性、易燃易爆等主要化学特性,未处理的天然气可有腐蚀性。2.2氢气,氮气,一氧化碳,二氧化碳氢气: 氢气是无色并且密度比空气小的气体(在各种气体中,氢气的密度最小。标准状况下,1升氢气的质量是0.0899克,相同体积比空气轻得多)。因为氢气难溶于水,所以可以用排气法收集氢气。另外,在101千帕压强下,温度-252.87时,氢气可转变成无色的液体;-259.1时,变成雪状固体。常温下,氢气的性质很稳定,不容易跟其它物质发生化学反应。但当条件改变时(如点燃、加热、使用催化剂等),情况就不同了。如氢气被钯或铂等金属吸附后具有较强的活性(
5、特别是被钯吸附)。金属钯对氢气的吸附作用最强。当空气中的体积分数为4%-75%时,遇到火源,可引起爆炸。氮气:常况下是一种无色无味无臭的气体,且通常无毒。氮气占大气总量的78.12%,是空气的主要成份。常温下为气体,在标准大气压下,冷却至-195.8时,变成没有颜色的液体,冷却至-209.86时,液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质很稳定,常温下很难跟其他物质发生反应,但在高温、高能量条件下可与某些物质发生反应,用来制取对人类有用的新物质。 一氧化碳:一氧化碳(carbon monoxide, CO)纯品为无色、无臭、无刺激性的气体。分子量28.01,密度1.250g/l,冰点为-207,沸点
6、-190。在水中的溶解度甚低。空气混合爆炸极限为12.5%74%。一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合,进而使血红蛋白不能与氧气结合,从而引起机体组织出现缺氧,导致人体窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。一氧化碳是无色、无臭、无味的气体,故易于忽略而致中毒。常见于家庭居室通风差的情况下,煤炉产生的煤气或液化气管道漏气或工业生产煤气以及矿井中的一氧化碳吸入而致中毒。二氧化碳:二氧化碳是空气中常见的化合物,其分子式为CO2,由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成,常温下是一种无色无味气体,密度比空气略大,能溶于水,与水反应生成碳酸。固态二氧化碳俗称干冰。二氧化碳被认为是造成温室效应主要来源
7、2.3氨气氨气无色气体,有刺激性恶臭味。分子式NH3。分子量17.03。相对密度0.7714g/l。熔点-77.7。沸点-33.35。自燃点651.11。蒸气密度0.6。蒸气压1013.08kPa(25.7)。蒸气与空气混合物爆炸极限1625%(最易引燃浓度17%)。氨在20水中溶解度34%,25时,在无水乙醇中溶解度10%,在甲醇中溶解度16%,溶于氯仿、乙醚,它是许多元素和化合物的良好溶剂。水溶液呈碱性,0.1N水溶液PH值为11.1。液态氨将侵蚀某些塑料制品,橡胶和涂层。遇热、明火,难以点燃而危险性较低; 但氨和空气混合物达到上述浓度范围遇明火会燃烧和爆炸,如有油类或其它可燃性物质存在,
8、则危险性更高。与硫酸或其它强无机酸反应放热,混合物可达到沸腾。不能与下列物质共存:乙醛、丙烯醛、硼、卤素、环氧乙烷、次氯酸、硝酸、汞、氯化银、硫、锑、双氧水等。三、产品的生产方法、基本原理3.1布郎三段绝热氨合成工艺将净化的氢、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+3H22NH3(g) =-92.4kJ/mol3.2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
9、,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+ N2FexN 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
10、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/mol167 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。1 O- 四、工艺流程4.1工艺描述本装置主工艺流程总体分为原料气压缩机和脱硫一段转化工艺空气二段转化一氧化碳变换二氧化碳脱除甲烷化分子筛干燥深冷净化合成气压缩机氨合成和冷冻分离几大步1;原料缺压缩机和脱硫 由界区外天然气末站来的35,压力符合工况1或工况2的原料天然气经粉尘过滤器(100F18A/B)除尘和分离器(100V4)除水后,少部分作为一段炉(100
11、H1)燃烧天然气外,其余在部分进入一缸二段落原料气压缩机(100C4),经一段落压缩和冷却分离后,抽出一部分作为燃气透平燃料气,其余气体最终压缩为96,3.67MPa。 经原料气压缩机(100C4)压缩后的原料气,与后端氨吸收塔(100E48)返回的富氢气混合,使混合气中含氢为3.99,然后经一段炉对流段加热到370后,通过钴钼加氢器(100V5)把原料气中的有机硫转化为H2S,保证大约3.96%剩余氢,然后经两个串联的氧化锌脱硫槽(100V6A/B)将原料气的硫化物脱除,使最终出口原料气中总硫含量小于0.210-6(0.2ppm重量)。2;一段转化 脱硫后的原料气与工艺蒸汽混合为水/碳比为2
12、.7的混合原料气,经高温变换炉出口气/原料气换热器(100E10)预热到415,并经一段炉对流段进一步加热到599,然后进入辐射段的装有镍催化剂的88根转化管,在这里原料气和蒸汽在镍催化剂的催化下发生吸热转化反应,生成碳氧化合物和氢的混合物,出转化管的气体含残余CH4为29.56%(干基),温度694,压力3.0MPa去二段炉(100R1)顶部。 一段炉为FOSTER SHEELER公司提供的梯台型炉,辐射段内有一排(共88根)转化管,在转化管排列两侧炉壁上(沿炉管轴线方向各对称地分布上下两排烧嘴,每排22个(共88个)烧嘴,每个烧嘴有两个独立的气体分布器,一个用于燃烧天然气,一个用于燃烧废气
13、,其中天然气分布器设计最高允许提供炉子正常热负荷的75%,但不推荐在这样高的比率下操作,正常情况下天然气分布器仅提供炉子正常热负荷的47%,废气分布器提供53%。正常运行中由燃气透平(100CGT1)排出的538的部分乏气作为烧嘴的燃烧空气,其余乏气送入对流段底部以回收热量。在100CGT1停运时由环境中冷却空气作燃烧空气。 对流段在辐射段的顶部,对流段内有高压蒸汽,混合原料气,空气,原料气及锅炉给水等五组盘管以回收烟气中的热量,出对流段的烟气温度为168,由位于对流段顶部的两台引风机(100C6A/B)抽出排入大气。3;工艺空气压缩机和燃气透平驱动机环境中的空气经过过滤器(100F1)后,经
14、六级径向流动的工艺空气压缩机(100C1)压缩为压力3.22MPa,温度236,然后在一段炉对流段中被预热到510,送到二段炉作工艺空气.其中100C1的第四级出口抽出一少部分空气经仪表空气冷却器(100E100)冷却后冷却后一部分去540单元作为仪表空气,另一部分去尿素装置作为钝化防腐空气。1.1.1.1燃气透平燃烧用的空气由环境中吸入,经过滤器 (100F2)后进入燃气透平轴向段落的压气机,加压后送至燃烧室混合燃烧,热气体膨胀作功推动燃气透平转动。4;二段转化 在二段炉(100R1)的上部,工艺空气是按比传统流程过量50%的量加入的(传统流程是按照合成气中H2/N2比为3的标准加空气量的)
15、。工艺空气中的氧与一段炉出口气中的氢在100R1内上部空间发生燃烧反应,放出大量的热量,保证工艺气中残余CH4在100R1内镍催化剂表面继续发生蒸汽转化反应,最终出R1的气体残余CH4约为1.65%(干基),温度869,压力2.96MPa。 二段炉出口气体经高压废热锅炉(100E8)冷却为479。同时副产12.5MPa的高压蒸汽,然后工艺气经高压蒸汽过热器(100E9)冷却至388进入高温变换炉(100R2),如果进入100R2的工艺气温度过高,可通过调节从100P3A/B来的冷凝液在100E60A出口上为100R2提供的减温水降温,确保高变出口温度450。5;一氧化碳变换 来自二段炉的冷却至
16、388的工艺气进入高温变换催化剂床层(100R2),在此,一氧化碳与蒸汽反应,生成二氧化碳和氢,在高温变换炉中,大约65%的一氧化碳被变换。高变炉出口气体残余一氧化碳3.5%(干基),温度443,压力2.91MPa,经换热器(100E10)及锅炉给水预热器(100E11)被冷却到204,然后进入低温变换炉(100R3)中,剩余的一氧化碳有大约89%变换为二氧化碳,低温变换炉出口气体残余一氧化碳0.38%,富含二氧化碳17.17%(干基),温度231,压力2.81MPa进入二氧化碳脱除工序。6;二氧化碳脱除 低温变换炉出口气体经苯菲尔冷凝液再沸器(100E12)冷却至157,同时副产0.31MP
17、a的蒸汽作为溶液喷射器(100J2A/B/C/D)的动力蒸汽。然后工艺气经苯菲尔溶液再沸器(100E13)冷却至138.5南经锅炉给水预热器(100E14)冷却至104,最终在分离器(100V8)中分离出冷凝水,冷凝水被送到工艺冷凝液汽提塔进行汽提处理后回收。工艺气进入二氧化碳吸收塔(100T1),在此被苯菲尔溶液洗涤。离开二氧化碳吸收塔顶的气体所含二氧化碳量小于80010-6(800ppm)(干基),此气体通过除雾器和分离器(100V9),除去气体中的微量苯菲尔溶液后送入甲烷化工序。 吸收塔底的富液通过一个水力透平(100PE6A)回收能量,所回收的能量帮助驱动一台溶液循环泵(100P6A)
18、。富液在溶液再生塔(100T2)顶闪蒸,并在再生塔填料层中被蒸汽汽提而得到再生。100T2塔出口已再生的溶液进入溶液闪蒸槽(100V10)中在四级蒸汽喷射器(100J2A/B/C/D)和一台苯菲尔蒸汽压缩机(100C5)的抽吸作用下进一步闪蒸,闪蒸的气体同喷射器的动力蒸汽一道被送回再生塔底部为再生塔提供额外的汽提蒸汽。 溶液闪蒸槽(100V10)出口溶液经贫液泵(100P6A/B)后,被分为二股。一股经贫液冷却器(100E15)和空冷器(100A16A/B),冷却到70后送到吸收塔顶,另一股不经冷却进入吸收塔的中部。 再生塔顶出口二氧化碳气体预期干基纯度为99%,经塔顶冷却器(100E17A/
19、B)冷却到40,然后经分离器(100V11)分离出冷凝液后送到尿素装置,冷凝液用泵(100P7A/B)加压后,少部分做为溶液泵的密封冲洗水,一部分作为回流液返回到再生塔顶洗涤段,然后回流到苯菲尔溶液再沸器100E13中,再有一部分直接送到苯菲尔冷凝液再沸器100E12中副产低压蒸汽,另外多余部分通过一往复泵100P7C加压后送入工艺冷凝液汽提塔100T6中回收。7;甲烷化 由二氧化碳吸收塔顶出来的气体与甲烷化炉出口气体换热器(100E27),被预热到316。如果需要也可在甲烷化炉开工加热器(100E28)中用12.5MPa的饱和蒸汽加热,气体进入甲烷化炉(100R4),在镍催化剂上气体中的碳氧
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