合成氨各工段关键控制参数说明

合成氨各工段关键控制参数说明合成氨备煤工段造气工段合成氨工段脱硫一氧化碳变换二氧化碳脱除少量一氧化碳的清除备煤工段：原料煤煤中水分：为了保证正常的气化状态，要求煤中的水分含量应远远低于临界水分，否则气化指标将会受到严重影响。挥发分：一般煤的挥发分含量不允许超过6%。用高挥发分的煤制取的半水煤气中甲烷含量很高，既消耗动力又浪费原料，并且降低炉子的生产能力。灰分：块煤入料必须低灰，16%以下，原因为保持单炉的造气量，灰分高反而影响经济效益。制造型煤会使灰分增加。硫分含量：含硫化合物腐蚀金属，并且导致催化剂中毒，因此要求对含硫量有一定的要求。晋煤的原煤灰分变化比较大，灰分最高可以达到40%~50%，产品区域分布差别也比较大，硫分高的可以达到2.5%~6%。同一矿井、同一采面开采的原煤，灰分也会出现高低不等的现象。对原煤的直接利用存在问题，需要进行表面洗选加工，主要是洗掉黄铁矿硫。根据不同矿区的比较，存在硫分随灰分变化的趋势，如随着灰分的降低硫分也降低。块煤目前控制水分＜10%，硫分＜2%。如果控制较高，灰分在17~18%，硫分不会超过2.5%。故试验用煤硫分控制在2.5%以内，是可以保证的。末煤目前的灰分为26%，如果单纯的15#煤，硫分2.5%是不能保证的。灰分在26%以内，硫分3%是可以控制的。如果对末煤进行洗煤，其中的煤泥被浪费掉了，灰分控制在20%以内认为是比较经济的。块煤也一样，洗灰分控制在17~18%，太高不好控制，比较经济。试验用煤的设置要考察当地的实际产品。备煤工段：原料煤造气工段：脱硫以煤为原料的半水煤气一般含有有机硫0.1-0.8g/Nm3和无机硫硫化氢1-6g/Nm3。硫化物的存在加剧了管道和设备的腐蚀，而且能引起催化剂中毒，必须予以除去。针对晋城高硫煤，推荐采用的脱硫法为湿法脱硫，一般为栲胶法。栲胶法脱硫属催化氧化法脱硫。第一步：吸收Na2CO3+H2S=NaHCO3+NaHS第二步：析硫（硫氢化钠与偏钒酸钠反应生产焦钒酸钠，并析出单质硫）2NaHS+4NaVO3+H2O=NaV4O9+4NaOH+2S↓第三步：氧化NaV4O9+2TQ（醌态栲胶）+2NaOH+H2O=4NaVO3+THQ（酚态栲胶）NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O第四步：再生2THQ+1/2O2=2TQ+H2O造气工段：脱硫主要反应副反应：2NaHS+2O2=NaS2O3+H2ONa2CO3+CO2+H2O=2NaHCO3Na2CO3+2HCN=2NaCN+CO2+H2O2NaCN+5O2=Na2SO4+CO2↑+SO2↑+N2↑副反应消耗了Na2CO3,降低了溶液脱硫的能力，使溶液的性下降，因此生产中应严格控制副反应。造气工段：脱硫主要反应造气工段：脱硫过程中的关键影响因素总碱度和PH值偏钒酸钠（NaVO3）含量栲胶含量Na2CO3含量脱硫液循环量富液再生温度再生时间脱硫过程中的关键影响因素总碱度和PH值：对于处理H2S含量小于1.0g/m3（标态）的低硫原料气时，溶液的总碱度（以Na2CO3计时，1N≈53g）可控制在2.0～2.5g/L（0.4～0.5N）；当处理H2S含量大于1.5g/m3（标态）以上的中、高硫原料气时，溶液的总碱度可控制在3.0～5.0g/L（0.6～1.0N）。溶液的PH值不易低于9，但溶液的PH值越大，Na2S2O3与NaHCO3的生成率也越高，对脱硫产生不利影响。偏钒酸钠（NaVO3）含量：根据经验，配置好的脱硫液比较适宜的胶钒比（栲胶/偏钒酸钠）应为1.1～1.4。脱硫过程中的关键影响因素栲胶含量：对于处理H2S含量小于1.0g/m3（标态）的低硫原料气时，溶液中栲胶浓度可控制在1.0～1.5g/L；当原料气中的H2S含量大于1.0g/m3（标态）时，应根据实际情况调整栲胶浓度；H2S含量在1.5～2.5g/m3（标态）时，栲胶浓度可控制在1.8～3.0g/L。Na2CO3含量：为保证PH值不低于9，半水煤气脱硫液中Na2CO3含量应控制在6～12g/L为宜。脱硫过程中的关键影响因素脱硫液循环量：实践表明，无论用何种液相催化氧化法脱硫，脱硫塔单位截面积的溶液喷淋量不应小于35m3/（m2.h），或液气比不应低于15L/m3（标态）。富液再生温度：富液再生温度宜控制在40℃左右。再生时间：溶液在再生槽内的停留时间一般以20—30分钟为宜。造气工段：一氧化碳变换温度：变换反应是可逆的放热反应，反应温度对反应速率影响很大。反应开始温度一般为320-380℃，最高使用温度为530-550℃。操作压力：目前，大中型合成氨厂变换操作压力位1.2-3.0MPa。最高为8.2MPa，小型合成氨厂操作压力为0.6-1.2MPa。水蒸汽比例：中温变换的水蒸汽比例为3-5。空间速度：常压变换的空间速度一般为300-550h-1，加压变换的空间速度为600-1500h-1。造气工段：二氧化碳脱除当采用以高碳氢比的晋城煤为原料，对大型合成氨装置而言，可以选用低温甲醇洗等物理吸收法较为合适，即采用“冷发净化”流程。因为高碳氢比的原料，需脱除的二氧化碳量较多，而低温甲醇洗涤法在低温加压的条件下，可以达到比其他任何热法都大的吸收能力，而且在系统能量利用上也比较经济。（1）温度：40℃（2）压力：2.8MPa造气工段：少量的一氧化碳的清除操作温度：该吸收反应为放热反应，选择较低的温度可增加铜氨溶液吸收能力，提高净化度。因此，操作温度为8-15℃为宜。操作压力：10-15MPa。铜氨液的配制铜氨液再生条件：①温度回流塔温度为45-55℃，再生塔温度为75-78℃，还原器温度60-68℃。②压力再生压力维持在3.0-8.0kPa。③再生时间铜氨液在再生器中停留时间一般为30-40min。④氨加入量生成一吨合成氨，需铜氨液中补7-10kg。氨的合成工段氨的合成是合成氨生产的最后一道工序，其任务是将经过精制的氢氮混合气合成为氨。目前我国一般采用15-32MPa压力进行合成氨生产。决定生产条件最重要的因素是：气体成分、温度、压力、空间速度和催化剂的选择。氨的合成工段气体成分：生产中一般规定进入合成系统的混合气中CO+CO2≤15-20ppm以下。生产中认为，新鲜气中惰性气体含量为0.5-1%的情况下，控制循环气中惰性气体的含量在10-15%之间最为经济。空间速度：增加空速可以提高氨的产量，也就是提高了催化剂的生产强度，因此当条件许可时，应尽量加大空速。压力：由于催化剂活性的限制，普遍采用15-32MPa的中压循环法氨合成流程。氨的合成工段温度：合成氨厂使用的催化剂的活性温度大体上在400-500℃范围。催化剂在使用初期活性较强，反应温度可以稍低些；使用中期活性减弱，操作无难度要比使用中期提高8-10℃；催化剂使用后期，活性衰老，操作温度比使用中期更要提高一些。催化剂的选择：工业上都采用铁催化剂，因其具有生产量大，价格便宜，在低温下有较好的活性，抗中毒能力强，使用寿命长等优点。TheEnd