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2011玉龙化工厂实习报告
了反应速率,而MDEA又被再生,即活化剂提高了MDEA对CO2的吸收效率和解吸效率。溶液中适当加入缓蚀剂，可以使碳钢表面生成致密的保护膜（即钝化膜），从而防止碳钢设备管道的腐蚀,同时也减少溶液起泡，有利于吸收二氧化碳。
二、MDEA工艺流程
（一）、净化气的分离
来自转化工段的变换气经压缩机加压至1.8MPa，冷却至40℃左右，通过分离器分离油水后进入吸收塔底部，在塔内与吸收塔中部进入的MDEA半贫液逆流接触，大部分二氧化碳在此被吸收。剩下的变换气体由一段进入二段，与吸收塔上部进入的MDEA贫液再次逆流接触，完成脱碳净化过程。出塔的净化气进入冷却器由循环水冷却后，再经净化气分离器分离水分，温度小于40℃ ，气体中碳氧化物小于0.5 %，二氧化碳小于0.2%。经净化气出口阀到转化工段进行甲烷化工序。冷凝下来的微量脱碳液与冷凝水一并返回系统。
（二）、吸收剂的循环
吸收塔内吸收二氧化碳后的MDEA溶液称为富液，富液温度约80℃，压力在1.8Mpa左右，经减压调节阀减压到0.4MPa，经富液预热器预热后进入常压解吸塔上部。解吸出二氧化碳后从塔顶部出来，塔底出来的溶液称为半贫液。约2/3的半贫液到半贫液冷却器降温后进入半贫液泵进口，经泵加压至2.2MPa，经调解法进入吸收塔中部吸收二氧化碳；约1/3的半贫液被常压泵加压至0.6MPa，经调节阀进入溶液过滤器（图中未画出），过滤完机械杂质后流入溶液换热器管内，出换热器液体（温度94 ），进入气体再生塔顶部。解吸出部分二氧化碳后溶液从中部出来进入溶液再沸器，在蒸汽作用下，出再沸器的温度113℃ 的气液混合物再次进入气提再生塔底部，溶液中的二氧化碳几乎全部被解吸。从汽提再生塔底出来的溶液称为贫液，温度113℃ ，进入溶液换热器管间，与半贫液换热温度降至93℃ 进入贫液冷却器管间，被水冷却后的贫液温度控制在60℃ ，由贫液泵加压到2.4MPa，经调节阀至吸收塔顶部吸收二氧化碳。
（三）、二氧化碳的回收
从气体再生塔顶部出来温度102℃，压力0.05MPa的再生气称为汽提气。汽提气进入常压解吸塔底部。在常压解吸他同富液解吸出的气体一道从顶部出来，成为再生气。再生气进入再生器冷却器内冷却后，再进入再生气分离器分离水分，分离水分后的再生气二氧化碳含量在98%，温度小于40℃ ，压力5--10Kpa。由于此时二氧化碳的浓度较高且含有少量水蒸气，对尿素设备的腐蚀性较大，因此，在除脱碳车间进尿素车间之前，用空气机打入一部分工艺空气将高浓度二氧化碳稀释至96%左右，然后经出口大阀调节送入供尿素生产。
注：贫液，半贫液以及富液是以溶液含二氧化碳的多少来划分的，因此，贫液含量最少，富液最多。贫液是从汽提再生塔下部输送到吸收塔的；富液是吸收塔底部的二氧化碳含量最高的溶液；半贫液在解吸塔底部出来，2/3的半贫液到吸收塔，剩余的1/3到汽提再生塔汽提，生成贫液。
三、 脱碳工艺的设备
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脱碳工艺的设备主要是三个塔：吸收塔，解吸塔和汽提再生塔。这些设备在化工厂都是非常常见的，吸收塔和解吸塔采用的是矩形鞍环填料的填料塔。此外，在汽提再生塔旁边还有个再沸器，整个段需要的热量都是此处提供的。
四、 MDEA溶液工艺特点
MDEA溶液作吸收剂的优点：1.能耗低2.物理吸收和化学吸收速度快（能力大）3.解吸速度快，对CO2溶解热低，消耗能力低4.稳定蒸汽压低，降低溶液省耗5.对CO2选择性好6.无降解，腐蚀性小。
五、脱碳工艺指标
脱碳工艺指标 工 艺 指 标 进系统变换气压力 出系统净化气温度 出系统净化气CO2 再生气压力 出系统再生气温度 出系统再生气CO2 进吸收塔半贫液温度 半贫液含CO2 进吸收塔贫液温度 贫液CO2 出再沸器溶液温度 溶液总胺
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控制范围 ≤1.8MPa ≤40℃ 0.05%~0.15% 4-10kpa ≤35℃ ≥98% 80±2℃ 15-25L/L(V) 64-70℃ 1.5-3.0L/L(V) 106-110℃ 440~530g/L 2011玉龙化工厂实习报告
合 成
氨的合成是合成氨厂的最后一道工序，任务在适当的温度、压力和有催化剂存在的条件下将经过脱硫，变换，净化的精制的氢氮混合气直接合成氨。然后将所产的气氨从未合成为氨的混合气体中冷凝分离出来，得到产品液氮，分离氨后的氢氮气体循环使用。产品液氨可直接输送到尿素车间，作为生产尿素的原料。
玉龙化工厂有三套合成氨的系统。合成Ⅰ是比较老的一套合成系统，在玉龙化工成立之初就存在的，只是部分塔体设备更换以下，许多操作还是手动的，未实现计算机自动化。合成Ⅱ是比较新的一套系统，但尽管如此，它也是10几年前的系统，在控制方面比合成Ⅰ要稍好点。至于是第三套系统，则是刚建成两年左右的新系统，无论是管材还是控制系统都是比较新的。遗憾的是，我们实习期间，前面的脱碳已经提及到，正处于天然气比较紧张的时期，因此只开了两套系统即合成Ⅰ和合成Ⅱ。合成氨的工业化已经有近100年历史了，尽管装置和生产技术在不停的改进和发展，但是基本原理都是一样的。
下面就重点介绍氨合成的工艺原理、特点、工艺流程及其设备特点等等。
一、合成的基本原理及工艺条件
（一）、氨合成反应的特点
氨合成的反应式如下：
13????N2?H2??NH;?H??46.22kJ/mol ?322这一化学反应具有如下几个特点：
1、是可逆反应。即在氢气和氮气反应生成氨的同时，氨也分解成氢气和氮气。
2、是放热反应。在生成氨的同时放出热量，每反应生成1mol氨气，放出46.22kJ的热量。 3、是体积缩小的反应。从上面反应式可以看出。由1.5个分子的氢和0.5个分子的氮，反应后生成1分子的氨，在化学反应过程中，体积减少了。
4、反应需要有催化剂才能较快的进行。实践证明，在没用催化剂存在的条件下，生成氨的反应速度相当缓慢，在300一500℃的条件下，氨合成反应需要若干年才能达到平衡。但在适当催化剂的作用下，减少了氢氮气化合时所需要的能量，降低了反应的阻力，因此大大加快了反应速度。
（二）、氨合成的工艺条件
氨合成的生产工艺条件必须满足产量高、消耗定额低、工艺流程及设备结构简单、操作方便及安全可靠靠等要求。决定生产条件最主要的因素是压力、温度、空间速度、气体组成和催化剂等。
1、压力
氨合成压力的高低，是影响氨合成生产中能量消耗主要因素：合成系统的能量消耗主要包括原料气压缩功、循环气压缩功和氨分离的冷冻功。
提高操作压力，原料气压缩功增加。但合成压力提高时由于氨净值增高，单位氨成品所需的循环气量减少，因而循环气压缩功减少。同时压力高也有利于氨
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的分离，在较高温度下气氨即可冷凝为液氨，冷冻功减少。压力过高则原料气压缩功耗太大，压力过低则循环气压缩功耗和氨分离冷陈功耗又太高，均会使总能量消耗增加。
氨合成压力高，设备紧急流程简单，但对设备的材质和制造的要求较高。同时，高压下反应温度一般较高．催化剂使用寿命短．操作管理也比较困难，因此压力也不宜过高。
化工生产上选择压强的主要依据是能源消耗，以及包括能源消耗、原料费用、设备技术，技术投资在内的综合费用，也就是说主要取决于技术经济效果。总的说来，将压力从10MPa提高到35MPa时，综合费用下降40％左右，继续提高压力效果不显著。因此，可以认为30MPa左右仍是合成氨比较适宜的操作压力。
2、温度
氨合成反应必须在催化剂的存在下才能进行，而催化剂必须在一定的温度范围内才具有催化活性，所以氨合成反应温度必须维持在催化剂的活性温度范围内。催化剂在使用初期活性较强，反应温度可以低些使用中期活性减弱，操作温度要比使用初期提高8～10℃；使用后期活性衰退．操作温度要比使用中期更提高一些。
目前工业上使用的铁催化剂的活性温度范围大体上400～525℃之间。
3、空速
空间速度（简称空速）：在标准状况下，单位时间内在1m3的催化剂上所通过的气体体积。其单位为m3（标）气体/（m3催化剂*h）,或简写为h-1。它表示气体与催化剂接触时间的长短。
当操作压力、温度及进塔气组成一定时，对于既定结构的合成塔，增加空速也就是增快气体通过催化剂床层的速度，气体与催化剂接触时间缩短，使出塔气中氨含量降低，即氨净值降低。但由于氨净值降低的程度比空间速度的增大倍数要少，所以当空速增加时，氨合成的生产强度(单位时间、单位体积催化剂所生产的氨量)有所提高，即氨产量有所增加。
但空速增大，将使系统阻力增大，压缩循环气功耗增加，分离氨所需的冷冻量也增大。同时，单位循环气量的产氨量减少，所获得的反应热也相应减少。当单位循环气的反应热降到一定程度时，合成塔就难以维持“自热”。
一般操作压力在30 Mpa左右的中压法合成氨，空速一般在10000h-1 左右。
*4、合成塔进口气体组成（操作难点）
合成塔进口气体组成包括氢氮比、惰性气体含量与初始氨含量。
如前所述，当氢氮比为3时，可获得最大的平衡氨浓度。但从氨反应机理可知。氮的活性吸附是氨合成反应过程的控制步骤，因此适当提高氮气浓度．对氨合成反应速度让有利的。在实际生产中．进塔循环气的氢氮比控制在2．5～2．9比较合适。由于氨合成时，氢氮比是按3:1而消耗的。因此补充的新鲜气的氢氮比应控制在3。否则循环系统中多余的氢氮就会积累起来，造成循环气中氢氮比失调。
惰性气体(CH4、Ar)不参加反应．也不毒害催化剂。但由于它的存在会降低氢氮气的分压，对化学平衡和反应速率都是不利的．导致氨的生产率下降、同时由于惰性气体不参与反应，当通过合成塔时，会将塔中的热量带走．造成催化剂
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