二、实习主要内容：

引言：

（一） 对生产实习的认识

这次生产实习是我盼望已久的实习，总是想知道化工厂是怎么样的，是如何将我们学到的理论应用进去生产产品的，想要知道以后如果在化工厂工作了，怎么才能用到自己所学的知识，将来我在工作岗位上是怎么工作的，是在办公室做研究？做实验？还是看设备，一切都不清楚。所以这次机会我想是我了解化工厂、将理论结合实际的好机会。所以这次实习，我要认真弄明白各种反应的原理和各种产品的价值。

（二）生产实习单位的概况

1、公司性质

成都玉龙化工有限公司地处成都青白江区大弯镇，占地面积300多亩，是1958年首批兴建的13家小氮肥厂之一，2002年与四川农资集团公司实现了资产重组，达到了优势互补、强强联合的目的。现玉龙公司控股1个子公司和3个分厂，成都科创精细化工有限公司生产水处理剂、聚丙烯酸脂特种橡胶等多种精细化工产品，成都化肥厂生产尿素和碳铵；成都玉龙化工有限公司复合肥分厂生产复混肥；宝鸡市川龙化工有限公司生产碳铵、甲醇、初甲醇。

50多年的艰苦创业，公司多次受到原化工部、四川省和成都市各级领导的表彰，荣获原化工部首批命名的"六好企业"、"精神文明工厂"、"全国环境优美工厂"等殊荣。"裕农"牌碳铵、尿素获部优、省优。 98年以来公司不断进行技术改造，先后采用四套先进的进口和国产DCS计算机控制系统，使产品产量、质量不断提高，成本不断降低。现总资产3.2亿元，具有年产13万吨合成氨，20万吨尿素，10万吨碳氨，110万吨复合肥的化肥生产能力，系四川省化工重点企业。主导产品尿素是四川省优质产品，碳铵是原化工部优质产品，“裕农”牌化肥畅销省内外，深受用户喜爱。公司还有压力容器设计制作、石油化学工程施工能力。近年来化肥行业形势严峻，小化肥企业举步维艰，公司员工发扬团结拼搏的精神，不断改革创新，2001年实现产值1.17亿元,销售收入1.56亿元,创利税350万元。

在“质量第一、用户至上”的生产经营宗旨指导下，产品深受用户好评和市场青睐，2001年荣获四川化学原料及化学制品制造业工业企业最大市场占有份额30强，2002年公司"裕农"牌尿素被四川省质量技术监督局列入免检产品，并荣获全国供销合作名牌产品。2003年被评为成都市模范企业。2004年实现利润3040万元，2005年上半年实现利润3千余万元。

近年来，公司坚持开发，节约，环保并重，走科技发展之路，在不断深化企业改革，强化内部管理的同时，先后投资两亿多元进行技术改造，扩大生产规模，淘汰能耗高以及环境污染重的老工艺和装置，装置水平和产品质量不断提高，能源消耗不断降低，效益近几年持续增长，2007年实现利税6000多万元，2007年环境治理成效显著，废水 废气 废渣等各项环保指标做到达标排放，实现可持续发展。

2、原料加工方法，产品，规模

成都玉龙化工有限公司年产合成氨10万吨、尿素13万吨、碳铵10万吨。

原料的加工

氢气在标准状态下是无色无味的气体，比空气密度小，是密度最小的一种气体，在标准状况(1大气压,0℃)下,氢气的密度为0.0899克/升。氢气跟同体积的空气相比，质量约是空气的1／14，比空气轻重4．38倍。在101，325千帕下，氢气在一252．8℃(20，2K)时，能变成无色的液体，在一259．2℃(13．8K)时，能变为雪状的固体。它难溶于水，也难液化。这样轻的气体，自然具有最大的扩散速度和很高的导热性，它的导热率比空气大7倍。氢在水中的溶解度很小，氢的渗透性很强，常温下可透过橡皮和乳胶管，在高温下可透过钯、镍、钢等金属薄膜。由于氢气具有很强的渗透性，所以当钢暴露于一定温度和压力的氢气中时，渗透于钢的晶格中的原子氢在缓慢的变形中引起脆化作用。它在钢的微观孔隙中与碳反应生成甲烷。随着甲烷生成量的增加，使孔隙扩张成裂纹，加速了碳在微观组织中的迁移，降低了钢的机械性能，甚至引起材质的损坏。

氢气有多种工业来源水电解制氢气 在工业上曾被广为采用。本法生产成本高，电能消耗大，只有在少数电力资源充沛，电价低廉的地方才适用。此外，氯碱工业电解NaCl溶液在制的氯气和烧碱的同时也可以得到氢气。副产氢气的回收 焦炉煤气中含氢60%左右，石油裂解气经深冷分离可得到纯度较高的氢气，石油炼厂铂重整装置和某些脱氢装置等的副产氢气，也是重要的工业氢源，可直接用作加氢的氢源。例如焦炉煤气经变压吸附可制的纯氢。由煤制氢 在历史上岑是主要的制氢方法。先将煤或焦炭等固体燃料在高温下与空气和水蒸气作用，生成含氢煤气，用脱硫剂脱除硫化氢，将CO转换成CO2后压缩至1.8MPa，用加压水洗去CO2，再进一步压缩至12.0MPa，用铜氨溶液洗涤除去残余的CO和CO2后，可得到纯净的氢氮混合气，他是合成氨的原料。用气态烃和轻油转化制氢 这是目前主要的制氢方法。玉龙公司就是采用这种方法制的氢氮混合气然后用于生产合成氨的。由天然气制氢气常采用水蒸气转化法和部分氧化法。（1）水蒸气转化法 在高温和镍催化剂作用下，烃类原料与水蒸气进行转化反应生成H2，CO和CO2.以甲烷为例：

CH4 +H2O=CO+3H2

CH4 +2H2O =CO2+4 H2

CO+ H2O= CO2+ H2

上列三个反应式都是吸热反应，需从反应器外部获得热量，常采用固定床管式反应器。

（2）部分燃烧法 将原料烃在供氧不足的情况下进行部分氧化反应：

CH4 +1/2O2=CO+2H2

该法的优点是对原料烃的限制较小，自身供热。缺点是需纯氧做氧化剂，要建立一个空气分离装置为之配套，生产成本高。

玉龙公司采用的就是以天然气为原料的水蒸气转化法制得的氢气。

产品介绍

氨常温下为气体，无色有刺激性恶臭的气味，易溶于水，无色有刺激性恶臭的气体;蒸汽压 506.62kPa(4.7℃);熔点 -77.7℃;沸点-33.5℃;溶解性：易溶于水、乙醇、乙醚;密度：相对密度(水=1)0.82(-79℃);相对密度(空气=1)0.6;稳定性：稳定;危险标记 6(有毒气体);

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。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成的氨，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。

基本化学工业中的硝酸、纯碱，含氮无机盐，有机化学工业中的含氮中间体，制药工业中的磺胺类药物、维生素、氨基酸、花香和塑料工业中的己内酰胺、己二胺、甲苯二异氰酸酯、人造丝、丙烯氰、酚醛树脂等，都需要直接或间接以氨为原料。

氨还应用于国防工业和尖端科技中，制造三硝基甲苯、三硝基苯酚、硝化甘油、硝化纤维等多种炸药都要消耗大量的氨。生产导弹、火箭的推进剂和氧化剂，同样也离不开氨。

因为玉龙公司主要是合成氨厂，而氨又是一种有毒的气体，所以在玉龙公司我们都可以看见有关氨的注意事项，我大概了解了有关氨的毒性，和在厂中出现问题后的安全措施。

危害：侵入途径：吸入。

健康危害：低浓度氨对粘膜有刺激作用，高浓度可造成组织溶解坏死。

急性中毒：轻度者出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、咯痰等;眼结膜、鼻粘膜、咽部充血、水肿;胸部X线征象符合支气管炎或支气管周围炎。中度中毒上述症状加剧，出现呼吸困难、紫绀;胸部X线征象符合肺炎或间质性肺炎。严重者可发生中毒性肺水肿，或有呼吸窘迫综合征，患者剧烈咳嗽、咯大量粉红色泡沫痰、呼吸窘迫、谵妄、昏迷、休克等。可发生喉头水肿或支气管粘膜坏死脱落窒息。高浓度氨可引起反射性呼吸停止。液氨或高浓度氨可致眼灼伤;液氨可致皮肤灼伤。

危险特性：与空气混合能形成爆炸性混合物。氨是一种可燃性物质，自然点为630C，一般较难点燃。氨与空气或氧的混合物在一定范围内能够发生爆炸，常压，室温下的爆炸范围分别为15.5%~28%和13.5%~82% 氨的化学性质较活泼，能与碱反应生成盐。与氟、氯等接触会发生剧烈的化学反应。若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。

现场应急监测方法:便携式气体检测仪器：氨气敏电极检测仪;

泄漏应急处理

迅速撤离泄漏污染区人员至上风处（每个工厂都有风向标）并立即进行隔离150米，严格限制出入，切断火源。废弃物处置方法：建议废料液用水稀释，加盐酸中和后，排入下水道。造纸、纺织、肥料工业中的含氨废料回收使用。

急救措施

皮肤接触：立即脱去被污染的衣着，应用2%硼酸液或大量流动清水彻底冲洗。就医。

眼睛接触：立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。

吸入：迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。

尿素：

尿素分子模型

分子式：CO(NH2)2，分子量 60．06 ，CO(NH2)2 无色或白色针状或棒状结晶体，工业或农业品为白色略带微红色固体颗机无臭无味。密度1．335g/cm3。熔点132．7℃。溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿。呈微碱性。可与酸作用生成盐。有水解作用。在高温下可进行缩合反应，生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。加热至160℃分解，产生氨气同时变为氰酸。因为在人尿中含有这种物质，所以取名尿素。尿素含氮(N)46％，是固体氮肥中含氮量最高的。

生产方法：用液氨和二氧化碳为原料，在高温高压条件下直接合成尿素，化学反应如下：

　　2NH3+CO2→NH2COONH4→CO(NH2)2+H2O

　 对热不稳定，加热至150~160℃将脱氨成缩二脲。若迅速加热将脱氨而三聚成六元环化合物三聚氰酸。（玉龙化工厂现在生产出的尿素全部用于生产三聚氰胺，由于是才投入生产，所以技术保密，我们未能学习到）

　　尿素它可以大量作为脲醛树酯、水合肼、四环素、苯巴比妥、咖啡因、还原棕BR、酞青蓝B、酞青蓝Bx、味精等多种产品的生产原料。

尿素是一种高浓度氮肥，属中性速效肥料，也可用于生产多种复合肥料。在土壤中不残留任何有害物质，长期施用没有不良影响。畜牧业可用作反刍动物的饲料。 但在造粒中温度过高会产生少量缩二脲，又称双缩脲，对作物有抑制作用。我国规定肥料用尿素缩二脲含量应小于0.5％。缩二脲含量超过1％时，不能做种肥，苗肥和叶面肥，其他施用期的尿素含量也不宜过多或过于集中。

尿素在酸、碱、酶作用下（酸、碱需加热）能水解生成氨和二氧化碳。尿素易溶于水，在20℃时100毫升水中可溶解105克，水溶液呈中性反应。尿素产品有两种。结晶尿素呈白色针状或棱柱状晶形，吸湿性强。粒状尿素为粒径1～2毫米的半透明粒子，外观光洁，吸湿性有明显改善。20℃时临界吸湿点为相对湿度80％，但30℃时，临界吸湿点降至72.5％，故尿素要避免在盛夏潮湿气候下敞开存放。目前在尿素生产中加入石蜡等疏水物质，其吸湿性大大下降。

碳酸氢铵是一种无色或浅色化合物，呈粒状，板状或柱状结晶，比重1.57，容重0.75，较硫酸铵(0.86)轻，略重于粒状尿素(0.66)易溶于水，0℃时溶解度为11.3％；20℃时为21％；40℃时为35％。

白色斜方晶系或单斜晶系结晶体。无毒。有氨臭。密度1．58g／cm3。能溶于水，水溶液呈碱性，不溶于乙醇。性质不稳定，36℃以上分解为二氧化碳、氨和水，60℃可以分解完。有吸湿性，潮解后分解加快。

分子量：79．06 ，分子式：NH4HCO3 ，含氮17.7％左右。可作为氮肥。生产碳铵的原料是氨、二氧化碳和水，反应式为：

　　NH3+H2O→NH3*H2O+热量

　　NH4OH+CO2→NH4HCO3+热量

　　碳酸氢铵的分解产物为二氧化碳和氨均为人体代谢物，适量摄入对人体健康无害。美

国食品和药物管理局（1985）将碳酸氢铵列为一般公认安全物质。

　　综所述，碳酸氢铵可以作为某些食品的添加剂，安全性比较大的，而且这个物质分解的时候全部是气体，无残渣。也没有潜在的污染性。

制备来源

　　由二氧化碳通入氨水中，饱和后结晶而得。在碳酸氢铵肥料的生产中，用合成氨生产过程中的变换气通入浓氨水塔，吸收变换气中二氧化碳。成为碳酸氢铵结晶，经分离而得

　　碳酸氢铵的化学性质不很稳定。碳酸氢铵受热易分解，生成氨气（NH3）、水（H2O）

碳铵怕“热”也怕“湿”，因生产时不能按常法加热干燥，故碳铵产品常有吸湿水，引起碳铵分子潮解，结果使密封包装下的碳铵结块，敞开时则加速挥发。

3、发展历史及技术进步情况

玉龙化工有限公司的前身是1958年全国首批建起的13家小型氮肥厂之一,坐落在四川省成都市青白江区大湾镇,后来更名为成都化肥厂, ,在全国很有名气。40多年的艰苦创业，公司多次受到原化工部、四川省和成都市各级领导的表彰，荣获原化工部首批命名的"六好企业"、"精神文明工厂"、"全国环境优美工厂"等殊荣"裕农"牌碳铵、尿素获部优、省优 98年以来公司不断进行技术改造，先后采用四套先进的进口和国产DCS计算机控制系统，使产品产量、质量不断提高，成本不断降低目前，公司具有年产10万吨合成氨、13万吨尿素、10万 吨碳铵、10万吨复合肥的化肥生产能力在"质量第一、用户至上"的生产经营宗旨指导下，产品深得用户好评和市场亲睐，2001年荣获四川化学原料及化学制品制造业工业企业最大市场占有份额30强，2002年公司"裕农"牌尿素被四川省质量技术监督局列入免检产品，2003年被评为成都市模范企业

玉龙公司在不断进行机制改革和制度创新的同时,还对公司原有的生产设备和生产技术进行改造,走新型工业可持续发展之路。他们在改造过程中,并不是简单地扩大再生产,而是尽可能采用国内外先进的技术、工艺和设备。近几年来,他们共筹措资金达一亿多元投入到技改、扩建中,先后组织了“合成铵四改六”、“尿素六改十”、“双一段直接转化”等六大项目的技改工程,对原来落后的工艺间歇转化改为连续转化,使之节省资源和合理利用资源,降低能耗,注重环保,提升效益。

“玉树临风立大地,蛟龙出水腾长空。”成都市技术监督管理局青白江分局副局长、著名书法家沈宗富为成都玉龙化工有限公司题写的一幅对联,以说明今天的玉龙公司如一棵参天的大树,任凭风吹雨打,它都坚定不移地挺立于大地,又如出水的蛟龙正腾飞于长空,比喻该公司的发展前景广阔。

（三）实习内容：

1、生产过程梗概

工艺流程方框图

(1)原料气制备

天然气首先经脱硫工序除去H2S及其他硫化合物后，与水蒸气混合，在一段转化炉的反应管内进行转化反应，产生H2、CO和CO2，同时还有为转化的CH4和水蒸气。转化反应吸热，因此在反应管外用燃料燃烧，共给所需热量。一段转化气进入二段转化炉，再次还引入空气。二段引入空气是为了控制H2和N2的比例为2.8—3.2之间。空气在炉内燃烧掉一部分H2，放出热量以供进一步转化，同时又把合成氨所用氮气引入系统。二段转化气残余的CH4已经很少了。

(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。

　　高温变换和低温变换（简称高变和低变），各自在不同的温度下使气体中的CO与水蒸气反应，生成等量的CO2和H2，从而提供了更多的作为合成氨原料的氢气。

② 脱硫脱碳过程

各种原料制取的粗原料气中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CO2、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。

粗原料气进入脱碳工序，在这里用MDEA溶液把气体中的CO2吸收掉，随后又使溶液加热并减压，把CO2释出作为副产品。溶液循环使用。

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。

甲烷化工序把气体中残存的少量CO和CO2经甲烷化反应变成水蒸气和CH4。水蒸气经冷凝排出，而CH4对后续工序是无害的惰性气体。

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，送入合成塔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，将出塔气体冷却，使产品氨冷凝分出。未反应的气体重新送回合成塔。氨合成反应式如下：

N2+3H2→2NH3(g) =-92.4kJ/mol

为提供分离产品氨所需要的冷源，专门设有冷冻工序，以氨作为冷冻介质循环使用。

此外，在凡有生产余热可资利用之处，都安排有热回收设备，构成了全厂的蒸汽动力系统，穿插于各个工艺工序之内。

（4）尿素合成

氨气是合成尿素的原料气，尿素合成是一个复杂的气液两相过程，在液相中进行化学反应。气相中含有NH3、CO2、H2O以及不参与合成的惰性气体。液相中主要是由甲铵、尿素、水以及游离氨和二氧化碳等构成的均相熔融液。其反应方程式如下：

2NH3+CO2=NH2COONH4-117.17 kj/mol

NH2COONH4=CO(NH2)2+H2O+15.48 kj/mol

2、各工段的介绍

一、软水

本岗位工作任务是将原水经过滤、软化、脱碳等操作制成优质脱盐水，供公司工艺用水、锅炉给水。原水就是一般没处理过的地下水。

（1）流程简图

（2）流程简述

将原水首先经过过滤器将杂质过滤，然后通过前置阳床将部分Ca2+、Mg2+、Na+ 等阳离子除去，再通过阳床再次去除未除去的的阳离子，将去除阳离子的水通过阴床去除Cl-、SO42- 等阴离子，然后通过脱碳器去除溶于水的CO2，再通过中间水箱和中间泵将水打入除硅床去除HSiO3-，再通过除盐水箱得到软水。

注意：前置阳床和阳床不能互换位置，也不能先除阴离子再除阳离子。因为前置阳床和阳床的作用不同。如先除阴离子则在除阳离子是还会带入阴离子，就必须再除一次阴离子，这样不合算。

（3）工艺原理

前置阳床、阳床中都是阳离子树脂，阴床中是以离子树脂。

1、 前置阳床的运行和再生原理

1.1运行

将原水中的Ca2+、Mg2+、Na+ 等阳离子除去，以达到减轻阳离子负担的目的。

运行方程：

1.2再生

前置阳床再生反应是其的逆反应。前置阳床的再生剂来自阳床再生废液中的过剩和为交换的硫酸。

2、 阳床的再生和运行原理

2.1运行

将前置阳床出水或原水中的其余阳离子除去。

运行方程：

当阳床出水酸度下降到0.7mgN/L一下时阳床继续运行，则相当于Ｎａ＋树脂运行。

运行方程：

2.2再生

当阳床软水的硬度大于0.03mgN/L时阳床失效须再生

3、 阴床的再生和运行原理

3.1运行

运行方程：

从阴床出水水质中含部分碳酸根和硅酸根。

3.2再生

4、 除硅运行在生原理

运行

再生

（4）工艺指标

二、锅炉

（1）流程简图

（2）流程叙述

来自软水泵的软水经过除氧加热器后进入省煤器，被来自旋风分离器的热气预热，之后气体进入锅炉。被粉碎了的煤在燃烧室里燃烧放出的热量用来加热锅炉里的水。燃烧室的烟囱气也在锅炉夹套里进行加热。出锅炉夹套的烟囱气进入旋风分离器分离，下部分离出的煤渣进一步进入燃烧室燃烧，上部分离出的气体进入省煤器预热出洋软水。交换热量后的气体进入水膜除尘器，分离出来的气体由烟囱排出，下部的泥水排出并沉淀，沉淀出的泥被挖出，水送去污水处理工段。

（3）工作原理

除氧器利用加热将软水中的氧气除去。除氧加热器中，盛一半的软水，同时充入除氧水蒸气，根据亨利定律y=px，水蒸气中的氧气含量几乎为零，即y=0，可得x=0，从而有效的除去软水中的氧。

气泡下锅筒、联箱和下锅筒都在锅炉内部。其中联箱的作用是 (将质汇集起来，或将工质通过联箱通过联箱重新分配到其它管道中。水冷壁下联箱是一根较粗两端封闭的管子，其作用是把下降管与水冷壁连接在一起，以便起到汇集、混合、再分配工质的作用。

省煤器位于锅炉尾部垂直烟道，是利用从旋风分离器出来的高温烟道气来预热进来的除氧软水，从而达到省煤的目的。从而可以降低排烟温度，提高锅炉效率，节约燃料。

（4）工艺指标

三、转换

本岗位是造气阶段，为的是制造可以直接用来合成氨的混合气，所以首先让甲烷在一段转化炉和二段转化炉中反应产生H2：N2=2.8~3.2的混合气，由于从二段炉中出来的气体含有CO过多，会引起催化剂中毒，所以通过一系列的反应将CO转化为CO2的过程。

（1）流程简图

（2）流程叙述

经过压缩机压缩后的天然气先进入除油器，通过离心原理除油（油来自压缩机），然后送入常温脱硫槽脱硫，再将常温脱硫后的天然气送入一段转化炉加热到320~380oC后分别进入铁锰脱硫槽和氧化锌脱硫槽，使脱硫槽的出口总硫含量小于0.5PPm。

脱氧软水也通过一段转化炉预热，然后利用一水加、二水加、三水加和中变废热锅炉的热来进一步加热脱氧软水，将加热后的软水在通过汽包加热成水蒸气，利用汽水分离器将水蒸气和水分开。然后将水蒸气和脱硫后的天然气在混预器里混合。

将混合气60%通入方箱式转化炉中燃烧反应，40%通入换热式转化炉中预热，然后和从方箱式转化炉中出来的烟道气通入二段转化炉中反应，二段转化炉中还通入预热后的工艺空气，使二段转化炉中出来的N2 ：H2 为1:2.8~1:3.2从二段炉你出来的反应气依次通过混预器、转化废热锅炉换热，使温度降到380~405oC，然后再中变炉中将部分CO转化为CO2，此时的CO2还是很高，然后还要依次通过预低变和主低变进一步将CO转化为CO2，从主低变出来的气体多次水冷后通过低变水分离器将水分离出来后进入脱碳工序去除CO2。.

将脱碳气通过甲一换和甲二换提高温度然后进入甲烷化炉，将CO和CO2转化为CH4，使（CO+CO2）的含量降低到25PPm以下。甲烷化后的气体通过甲烷化水冷器和甲烷化水分离器除去水分，然后送入压缩四段合成氨。

（3）反应的基本原理

1.脱硫

甲烷中的硫化物主要是硫化氢，此外还有二硫化碳（CS2）、硫氧化碳（COS）、硫醇（RSH）、硫醚（RSR’）和噻吩等有机硫。这些硫化物对合成氨生产的危害很大。他梦是催化剂中毒，硫化氢还能腐蚀设备和管道。所以必须要对甲烷脱硫。脱硫的方法有干法脱硫和湿法脱硫两大类。

来自天然气压缩机的原料天然气采用干法脱硫来处理原料气中的硫份。为了脱除有机硫，采用铁锰脱硫催化剂在约340－400℃高温下发生下述反应：

在铁、锰催化剂的作用下，大约还剩≤５PPｍ的硫化氢，在氧化锌催化剂作用下发生下述脱硫反应而被吸收。

氧化锌脱硫是近代合成氨厂广泛采用的精细脱硫方法，除噻吩外，可脱除硫化氢及多种有机硫化物，能将硫含量降到0.1*10-6以下。其脱硫反应为

在氧化锌催化剂作用下吸收速度极快，因而脱硫沿气体流动方向逐层进行，最终硫被脱除至0.5PPｍ以下。

2、一段转化、二段转化

一段转化是将甲烷和水反应，从一段炉中出来的气体温度是800~900oC,压力位2.5~3.5MPa，转化气组成为：CH4 10，CO 10，CO2 10，H2 69，N2 1

一段转化方程

CH4+H2O---Ni/Al2O3---3H2+CO-206.3 kj/mol

CH4+2H2O------4H2+CO2+41.19kj/mol

在一段转化炉中，由于目前耐热合金钢管最高只能在800~900°C下工作，所以一段转化炉出口气中还含有8%~13%的甲烷。为了进一步使甲烷转化完全及引入制氨所需的N2，一段转化炉后的合成气还必须经过二段转化，引入空气进行部分燃烧，是残余的甲烷浓度降到0.2%~0.5%。 二段转化方程

2H2+O2-----2H2O+483.99 kj/mol

2CO+O2-----2CO2+565.95 kj/mol

CH4+H2O----CO+3H2-206.2 kj/mol

3、一氧化碳变换

由于一氧化碳不是合成氨的直接原料，而且在一定条件下还会与合成氨的铁系催化剂反应，导致催化剂失活。所以要将一氧化碳转变为二氧化碳然后去除。

大部分一氧化碳通过一氧化碳变换反应：

CO+H2O=CO2+H2+41.19kJ·mol-1

一氧化碳的变换反应均在催化剂下进行，中温变换（或高温变换）是在350~550oC下进行的，催化剂为Fe2O3,变换后还有3%左右的一氧化碳。低温变换是在200~280下进行的，催化剂为CuO ，变换后残余的一氧化碳为0.3%左右。

甲烷化炉，除去其中少量的一氧化碳，这是一种在催化剂下使少量的CO、CO2与氢反应生成甲烷和水的一种净化工艺，可将气体中的碳氧化物的含量降到10cm3/m3以下，其反应方程式为：

CO+3H2=CH4+H2O+206.16kj/molCO

CO2+4H2=CH4+2H2O+165.08 kj/molCO

（4）催化剂特点

干法脱硫主要是在氧化锌的微孔内表面进行的，反应速度属内扩散控制，因此氧化锌脱硫剂大都做成高孔隙率的球形小颗粒，脱硫反应几乎是瞬时的，因此反应器内氧化锌区很窄。

转化的反应是吸热反应，高温对反应有利。即使温度高达1000℃时其反应速度也很慢，故需借助催化剂作用才能完成反应。

最有效的催化剂是镍催化剂。由于一段转化的操作温度要比大多数催化反应的温度高200~300℃，故容易是催化剂晶粒长大，不利于发挥其的催化活性，所以要把镍制成细小分散的颗粒。镍是催化剂的活性组分，以NiO的状态存在，含量在4%~30%较适宜。

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。原料中的某些杂质，如硫化物，含量很低也会使镍催化剂中毒，所以在转化前都要进过脱硫处理。

（5）主要设备特点

对于二段转化炉高温出口气体提供的热能，在满足自身所需要之后还有较大的富余，可以作为一段转化的热源，从而避免染料天然气的消耗。因此在外热式一段炉不淘汰的情况下，与一台换热式转化炉并联使用，实现系统的半自热式平衡。这样，就可以在保证二段炉甲烷深度转化的前提下，通过合理分配2个一段炉负荷达到染料天然气消耗最少的目的。

从脱硫工段来的原料天然气与中压蒸汽混合后，一路去外热式一段转化炉进行对流预热，再去装有镍催化剂的管内进行转化反应，所需要的热源由管外染料天然气的燃烧反应提供；另一条经对流段预热后进入换热式一段转化炉的管内，在催化剂镍的作用下，借助于管外来的二段炉高温转化气所提供的热量，进行转化反应。然后与外热式一段转化炉转化气混合送至二段转化炉。混合转化气进热二段炉顶部，与适量的空气混合，并发生空气与氧的燃烧反应，以供残余甲烷进一步转化所需要的热量。二段转化炉出口高温转化气与换热式转化炉管内的一段转化气换热后，温度降至620℃左右，在再进入废热锅炉温度降为370℃后送至变换工段，锅炉产生的低压蒸汽回系统循环利用。

（6）工艺指标

四、脱碳

（1）流程简图

（2）流程叙述

变换气先进入油气分离器，将变换气中的油污除去，净化后的变换气由底部进入吸收塔，被由塔顶来的MDEA溶液吸收气体中的二氧化碳，吸收塔为四层，温度为65+-5℃。被净化的气体从吸收塔顶部出去，进入冷却器冷却，再进入分离器，分离出的净化气体(CO2<=0.2%)排出，进行甲烷化。吸收塔下部的富液由塔顶进入解析塔，将二氧化碳分离出来，回收MDEA溶液。解析后的二氧化碳气体由塔顶排出进入冷却器冷却，再进入气液分离器，分离出的气体被送去压缩。由解析塔底部出来的半贫液经冷却器冷却后，有2/3被泵送往吸收塔中部吸收二氧化碳。1/3被送入换热器被由气体再生塔来底部来的液体加热。（泵的功率不同，所以被泵打入的溶液的量不同，吸收塔的泵的功率是换热器功率的两倍）加热的液体送往气体再生塔(温度为102~108℃)上部。进入气体再生塔的半贫液由进入再沸器，被蒸汽加热后送回气体再生塔。其中的气体送回到解析塔底部，其中的液体(贫液)由气体再生塔底部进入换热器进行换热。换热器出来的贫液经过冷却器被水冷后由贫液泵送往吸收塔顶部循环利用。

（3）工艺原理

玉龙公司采用的是MDEA法脱碳

MDEA是N-甲基二乙醇胺的英文缩写。这是德国BASF公司开发的一种化学脱碳法，所用吸收剂为含35%~50%的MDEA的是溶液，并添加少数活化剂一加速二氧化碳的吸收反应。其总吸收反应为

CO2+H2O+R1R2R3N=R1R2R3NH++HCO3-

分步反应为：

吸收 CO2 +R1R2R3N=R1R2R3NCO2

水解 R1R2R3NCO2+H2O= R1R2R3NH++ HCO3-

哌嗪与二氧化碳形成中间产物

R’(NH)2+2CO2=R`(NHCO2)2

水解 R`(NHCO2)2+H2O= R’(NH2+)2+ 2HCO3-

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

（4）技术指标

五、碳化

本岗位的作用是用氨水吸收窑气中的二氧化碳生成碳酸氢铵

（1）流程简图

（2）流程叙述

含二氧化碳25%的原料气进入主塔与来自副塔的(NH4)2CO3反应产生的NH4HCO3进入稠厚塔进行浓缩，浓缩后的固体进入离心机，离心后的固体为碳酸氢铵产品。

浓缩后的NH4HCO3悬浮液进入母液槽。主塔没有反应完的二氧化碳进入副塔与来自浓氨水槽的浓氨水反应生产(NH4)2CO3。副塔中排出的气体进入综合塔被净化后达标排空。母液槽和浓氨水槽中的氨水送往三胺合成工段。三胺合成工段出来后的气体中还含有一定的氨气，通过吸氨器、冷却排管将回收的浓氨水送入浓氨水槽。因为发生的反应为可逆放热反应，降温有利于反应正向进行。塔上的凸起上接有联通管道，管道里面设置有水箱，用于冷却。

（3）工艺原理

公司的二氧化碳原料气是窑气，20%是来自于碳钢厂等， 5%来自于本厂。

主塔 （NH4）2CO3+CO22（CH4）HCO3

注：公司使用的主塔、副塔设备是每八小时交换工作一次，主要是防止结垢。

（4）工艺指标

六、合成

本岗位是将精制合格的氢气、氮气在催化剂的作用下合成为氨，并采用冷冻的方法，将生成的气氨从系统中分离出来而得液氨，送氨去加工尿素或其他产品。分离后的氢氮气在系统中循环使用，以维持系统反应物的浓度，化学反应热经余热锅炉回收，副产蒸气供全系统蒸气的综合使用。

H2+N2--高温、高压、催化剂—2HN3+Q；H(298)=-46.22kj/mol

升压、降温、惰性气体含量减少以及合适的氢氮比，都有利于平衡氨含量的提高。

（1）流程简图

流程设备图：

（2）流程简介：

　　 玉龙化工公司有两套合成氨设备，第一套是塔径：800的合成塔；第二套是塔径1000的合成塔。这里主要介绍第二套工艺的流程。

　　由氢氮压缩机送来的合格补充气，进入油水分离器，除去油污和水分后，加入冷交出口，与合成器汇合进入氨冷器高压列管内，管外用液氨蒸发吸热，混合气被冷至0-50C，使气体中部分气氨冷凝成液氨，气液混合物进入氨分离器，将液氨分离出来，液氨经减压至<2.1MPa，送往氨罐。气体出氨分离器后，进入冷交换热器列管内，将冷量传给水冷器出口气，混合气再进入循环机，补压后进入缓冲分离器，除去油水后，进入氨合成塔中。出塔气温度约为75度进入水冷器，经水冷降温至35℃，进入冷交管间吸收冷量，将气体中的大部分气氨冷凝成液态氨，并通过塔内旋流分离出液氨，减压至2.1MPa，送往氨罐，分离氨后的气体称循环气出冷交换热器好后与补充气汇合进入氨冷器，继续下一个循环。

（3）设备特点

混合气体经循环机加压后进入缓冲分离器，除去油水后，分成三部分：一小部分（约占总气量的5--10%）经冷副阀直接进入合成器底部作环隙气（由冷副阀再分流一小股气体经二冷阀与热副阀分流的一小股气体混合后，进入段间冷激器，作为段间冷激气），另一部分经冷阀进入触媒层一段作为一段触媒冷激气，还有一部分进入热交换器管间被加热至170~180℃出热交换分成两部分，一部分的20--30%的热气热副阀与5--10%的环隙出口气混合进入催化剂冷管束，被管外热气加热至250℃，上升至菱形分布器（即冷激分气盒），进入催化剂第二层反应，另一部分热气从塔底依次进入塔内换热器和中心管，温度达360--370℃，出中心管与冷管束的分流气体混合后进入第一催化剂床层反应，温度达470--480℃，进入菱形分布器与冷管来的分流气混合，依次进入第二，三，四催化剂床层反应，经第四层催化剂反应后温度达430--440℃，合成后的气体出塔前进入塔内换热器列管内，将热量传给管间进塔气，温度降至310--340℃，再从底部出塔，进入余热锅炉管间，管间用锅炉水冷却副产蒸汽温度降至190--205℃，后进入塔外换热器列管内，以加热进塔气。出塔气温度约为95℃进入水冷器，经水冷降温至35℃，进入冷交管间吸收冷量，继续下一个循环。

氨合成塔因为要承受高温和高压，所以设计为夹套式的，循环机里来的约30-35%的分流混合冷气就走夹套的环隙，从合成塔底部的一进进入，由下而上，经内外筒环隙，从塔上部一出导出，经控制阀再由上部分分流气二进进入冷管束，分流气吸收催化剂床层反应热，由上到下经升气管到达菱形分布器，与主流气混合均匀后，进入第二催化剂床层反应。同时循还机中约65-70%的主流气又通过一个热交换器把气体的温度升高，经塔底进口进入塔内换热器管间，被管内反应气加热，经连接管进入中心管，经中心管转向第一催化剂床层，进行绝热反应，温度升高。热气体进入菱形分布器，被分流气冷激，温度降至400-430oC依次进入第二绝热层、冷管束、第四绝热层反应。反应气由锥底出触媒层，进入塔内换热器管内，将反应热给进塔气，自身温度降至310-340oC，从塔底反应气出口处离开合成塔去废锅进一步回收热量。

　　该反应是一个强放热反应，为了充分利用能量，在此工艺中设计了一个废锅，合成塔里出来的热气体通过废锅换热造蒸汽供其它工序使用，热气体从废锅出来进入热交换器与循环机里来的冷气换热。合成塔里出来的气体一路被换热至氨分离器分离到氨库。其中没有反应完全的氢氮气通过循环机进入合成塔继续反应。这个系统效率高，合理利用了能量，在完成生产任务的同时做到了节能减排。

　　在补充气中惰性气体含量不大，而且对氨的合成也影响不大，然而经过多次循环之后，其相对含量就会增大。产生的分压就会增加，对反应不利。为控制惰性气体的体积分数，循环气体在进压缩机之前引出一部分，排除循环系统。排出量的多少决定于循环中惰性气体含量。放空位置为氨一分后，进入氨冷气前。称为塔后放空。该厂采用膜分离技术，将塔后放空气体中的氢气回收，其他惰性气体排出反应系统。

（4）合成Ⅰ、Ⅱ的区别：

　　合成Ⅰ和合成Ⅱ在基本的生产原理上没有区别，但是由于合成Ⅱ采用的是Φ1000的合成塔（内径为1000mm），比合成ⅠΦ800塔的生产能力更大，为了满足生产的要求，合成Ⅱ中的部分设别与合成Ⅱ有所不同。

① 合成塔：合成Ⅱ采用内径为1000mm的合成塔，合成Ⅰ采用内径为800mm的合成塔；Φ1000塔的热护气与进入塔底的冷护气混合后由下而上进入合成塔内件与壳层的环隙，从塔顶顶部进入催化剂层冷管束，被管外热气加热，上升至冷激分气盒进入催化剂第二床层，而Φ800塔的冷护气直接由下而上进入合成塔内件与壳层的环隙，在塔顶的环隙处与加入的热护气混合后从塔顶顶部进入催化剂层冷管束，被管外热气加热，上升至冷激分气盒进入催化剂第二床层。

② 合成Ⅰ中组成冷交换热气的螺旋管换热器和外向旋流板是分开的，而组成合成Ⅱ的螺旋管换热器和外向旋流板是在一个塔内的。

③ 合成Ⅱ的补充气直接进入氨冷器，而合成Ⅰ的补充气经过补滤器后先进入一级氨分离器再进入氨冷器。　

（5）合成氨的催化机理

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。

催化剂中毒

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，O2、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。

（6）工艺指标

合成塔

Φ800塔

Φ1000塔

膜 分

压缩机

冰 机

压缩机循环水

Φ1000合成循环水

无动力氨回收

七、尿素

（1）流程简图

（2）流程简述

来自成品氨储罐的液氨进入到液氨缓冲罐，从缓冲罐出来的一部分回流氨（来自回流氨储槽的氨冷凝器冷凝循环氨）进入一吸塔(吸收剂为二甲液，压力为1.64MPa)。从一吸塔出来的一甲液进入尿素合成塔。从液氨缓冲罐出来的另一部分循环氨进入预热器，预热后进入尿素合成塔。同时来自压缩机的CO2（压力约20.69Mpa温度约125℃）也进入尿素合成塔。三种物质在尿素合成塔反应，塔温度为186~190℃，压力为19.5~19.8MPa，约65%的CO2转化为尿素。来自尿素合成塔的反应熔融物经出口压力调节阀减压至1.62~1.67Mpa，进入预分离器蒸馏塔上部，在此闪蒸分离，气体进入一吸外冷器后，溶液自流至蒸馏塔中部蒸馏段，与一分加热器分离段的上一行热气体逆流接触，进行换热蒸馏，使液相中的部分甲铵分解，过剩氨蒸出，汽化进入气相。同时气相中的水蒸汽部分冷凝。预蒸馏后的尿液自蒸馏段下流往一分加热器，在蒸汽的加热作用下，约88%的甲铵在此分解，约155℃~166℃的气体混合物自一分加热器上升到预蒸馏塔底部的分离段分离为气液两相，液相自塔底排出，经调节阀减压后送往二分塔，气相自下而上地通过蒸馏段自塔顶引出一段蒸发加热器热能回收段。

　　一段分解系统所需的防腐空气由空压机提供，空气由一分加热器尿液入口管道上补入。来自预热塔的一段分解气与二甲泵送来的二甲液在一段蒸发加热器热能回收段混合，发生部分冷凝，并利用甲铵生成热加热尿素溶液。热能回收段排出的气液混合物与预分所混和依次进入一吸外冷器A，一吸外冷器B。在循环热软水的冷却作用下，气体进一步发生冷凝。然后进入一吸塔鼓泡段，气体经鼓泡吸收后，为吸收的气体进入精洗段被来自惰洗器的浓氨水与来自回流氨储槽的回流氨进一步精洗吸收，塔顶排出的温度<50℃含CO2<100PPM的气氨进入氨冷凝器（A），部分气氨在此冷凝下来可直接作为回流氨使用，也可以回流氨储槽。出氨冷凝器（A）的气体依次进入氨冷凝器（B），氨冷凝器（C）,气氨进一步被冷凝流入回流氨储。未冷凝的气体送入惰洗器，经氨水泵送来的二循二冷凝器的氨水吸收，尾气经调节阀后送至尾吸塔。惰洗器排出的温度(~45℃)的氨水流往一吸塔顶部，一吸塔底部得到的90~95℃的甲铵经甲铵泵加压段后送往尿素合成塔。

　　预蒸馏塔底部排出的尿液经调节阀减压至0.29~0.39 Mpa后，送入二分塔上部的填料段，与来自二分塔加热段的气体逆流接触后回流进入二分塔加热段，被蒸汽加热到135~140℃，尿液中的残余的过剩氨和甲铵基本在此气化分离进入气相，出加热段的气体混合物经分离后，尿液经调节阀LRC-301减压进入闪蒸蒸发加热段。气相经填料段后自二分塔顶排出，与来自解吸系统的解吸气混合后进入二循一冷器，气体被冷却后进入二循一冷凝器。在此被蒸发泵送来的蒸发冷凝液所吸收，生成二甲液，由二甲泵加压后送往一段蒸发热能回收段。出二循一冷凝器的气体进入二循二冷凝器内继续被蒸发冷凝液吸收，生成氨水由氨水泵加压送往惰洗器，出二循二冷凝器的气体去尾吸塔。 惰洗器尾气和二循二冷凝器的尾气混合后进入尾吸塔底部，被来自尾吸泵的碳铵液吸收，生成的碳铵液送至碳铵液槽存储，尾气通过放空总管放空。

　　自二分塔排出的尿液，经调节阀减压至≦0.045MPa（绝）后进入闪蒸加热器，被一分加热气液位槽蒸汽（汽夹液）加热至约105℃后进入闪蒸分离器进行汽液分离，尿液排入一段蒸发加热器，在压力约0.033MPa（绝）下，尿液经过热能回收段和蒸汽加热段被加热至128-130℃，浓度约96%（重量），在一段蒸发分离段分离出的尿液去二段蒸发加热器。在压力约0.033MPa（绝）下，被蒸汽加热至137-140℃，经二段蒸发分离段分离出残余游离氨及二氧化碳，浓缩至约99.7% （重量）的熔融尿素由熔融泵送往位于造粒塔顶部的造粒机进行造粒，造粒塔底得到的成品颗粒尿素由皮带运输机送至包装工序称量包装。

　　当蒸发系统操作不正常时，从闪蒸，二段蒸发来的尿液可暂时储存在稀尿槽中，待蒸发系统正常后，由稀尿泵送入一段蒸发。闪蒸器由闪蒸分离器顶部引出，进入闪蒸冷凝器冷凝，一段蒸发气被洗涤泵送来的循环洗涤液雾化洗涤，降低出塔气体中的尿素含量，未被洗涤下来的气体从洗涤塔顶部引出，送至一段蒸发器，不凝气由一段蒸发喷射器抽至放空总管放空，或由闭路循环水抽入循环水送至冷却塔排空。闪蒸冷凝器冷凝液与一段蒸发冷凝器冷凝液送入一表槽，供蒸发冷凝液泵使用。二段蒸发分离器分离出的气体首先进入升压器，在蒸汽推动下，将不凝气抽入二段蒸发冷凝器，不凝气由二段蒸发喷射器抽入中间冷凝器，再由二段喷射器抽入放空总管放空；中间冷凝器不凝气也可以由闭路循环水直接抽入循环水送至冷却塔排空。二段蒸发冷凝器冷凝液，中间冷凝器冷凝液一并送入二表槽储存，供洗涤泵循环使用，当洗涤达一定浓度时，送入闪蒸或二循一冷器。洗涤液可与一表液互串。

（3）工艺原理

尿素合成的主要原料是NH3和CO2，合成反应分两步进行：

第一步：氨基甲酸铵的生成

　　2NH3(液)+CO2（气）=NH2COONH4（液）+Q（117.17KJ/mol）

　　此反应是强放热反应，加压下反应速度更快，容易达到化学平衡，CO2转化为甲铵的程度很高。

第二步：甲铵脱水生成尿素

　　 NH2COONH4(液)=CO(NH2)2（液）+H2O-Q(15.48KJ/mol)

　　此反应是微吸热反应，反应速度较慢，在甲铵呈熔融状态时才有较明显反应速度。

总的合成反应式：

　　 2NH3(液)+CO2(气)=CO(NH2)2(液)+H2O(液)+Q

　　这是一个体积缩小的可逆放热反应，尿素合成反应的CO2转化率受压力、温度、进料的NH3/CO2比（摩尔比），H2O/CO2比（摩尔比），物料在塔内停留时间等因素的影响，合成反应的速度随温度升高而加快，随压力升高而加快，而当压力升高到一定值后，再升高压力，转化率不会再有明显的提高。

　　提高反应物CO2和NH3的浓度，也可以提高CO2的转化率，在生产过程中由于NH3比CO2容易回收，一让NH3过量；转化率还受合成塔容积的限制，所以一般不能够达到平衡转化率。

（4）工艺指标

八、污水处理

（1）流程简图

（2）工艺流程简介

由生产区来的污水首先通过地沟进入隔油池除去原水中的油污，然后进入均质池调节均质水质，再由泵送入气浮出油器，通过气浮搅拌机和刮油机去除水中的剩余油污。然后流经A池、SBR池，在A池中兼性异养菌利用原水中的化学需氧量（COD）将SBR池中回流过来的亚硝酸盐和硝酸盐转化为无害的氮气，在内循环泵的作用下，A池内的COD、NH3-N进入SBR池，通过曝气将原水中的氨氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，再通过推流将亚硝酸盐和硝酸盐转化为无害的氮气，待SBR池中的COD、NH3-N合格后，水体经静沉澄清，通过滗水器排入缓冲池，再利用缓冲池提升泵将水送入稀土过滤器，进一步深度处理COD、氨氮后，达标外排。

①隔油池：通过重力作用除去原水中油污的池子。

②均质池：调节、均匀水质的池子，使进入生化池的原水水质保持稳定，避免因水质波动大而导致的对生化池内生物群落的攻击。均质池中设有污水提升泵两台。

③除油池：通过气浮搅拌机向水体中通入大量的细微气泡，使油污粘于水中微细气泡上，由于油污气泡整体比重小于水，靠福利使其上浮至水面，最后被传动机刮走，从而达到除去水中油污的目的。

④A池：又称缺氧池，在此池中，兼性厌氧菌在缺氧的环境下，利用原水中的BOD将SBR池回流过来的亚硝酸盐和硝化盐转化为无害的氮气。A池体积400方，设备有潜水搅拌器两台，主要作用是使活性污泥和原水以及回流泥水充分混合，利于反硝化。在A池上方有均质池提升泵通过隔油池过来的进水口，SBR池过来的回流进水口。在A池与SBR池底部有连通口，作用是让A池内的COD、、氨氮进入SBR池，进入SBR池的流量等于进水流量加回流流量。

⑤SBR池：在此池中，自养菌中的亚硝化菌可以利用水中的溶解氧和无机碳源将氨氮转化为亚硝酸盐，硝化菌进一步把亚硝酸盐转化为无害的硝酸盐；在退六缺氧阶段，兼性异氧菌在缺氧的环境下，利用甲醇（主要是BOD）将亚硝酸盐和硝酸盐转化为无害的氮气；在静沉阶段，活性污泥形成絮体下沉，从而使静沉后水体澄清；在排水阶段，通过滗水器将澄清后的达标水排入缓冲池、SBR池体积1200方，在池底安装有微孔曝气装置，主要作用是为自养菌提供氧气，另一方面使活性污泥与甲醇残液和水分充分混合，利于反硝化作用；污泥回流泵一台，主要作用是通过回流将A池内未完全反应的处理的COD、氨氮带入SBR池，滗水器的作用是在排水时不至使污泥层扰动，不致使污泥排入缓冲池。

⑥缓冲池：主要起缓冲作用，目的是使处理达标的水匀速排放，缓冲池体积400方，在缓冲池安装有两台离心泵，一用一备，作用是将缓冲池内的水通过过滤器排出。

⑦生物过滤器：不但起过滤作用，而且具有深度处理COD、氨氮的作用。过滤器前加絮凝剂的作用是将缓冲池中的杂志、悬浮物絮凝成大颗粒絮体，具有澄清作用，同时可增加过滤效果。

（3）生化处理污水的原理

A、在好氧情况下，异样菌利用水中的溶解氧可以将COD转化为无害的二氧化碳和水，有机物+O2=CO2+H2O

B、自养菌中的亚硝化菌可以利用水中的溶解氧和无机碳源将氨氮转化为亚硝酸盐，NH4++1.5O2=NO2-+CO2

C、硝化菌进一步把亚硝酸盐转化为无害的硝酸盐，NO2+0.5O2=NO3。

D、硝化总反应式NH4++2O2=NO3-+H2O+2H+

硝化过程的影响因素主要有：有机碳源（BOD<20,BOD高，异样菌占优势），PH（6.5~8.4,8.0~8.4硝化速度最快），溶解氧（DO大于1,2-3），温度20-30oC,（小于15 oC时明显降低，低于15 oC时基本停止）。

（4）工艺操作控制指标

①A池： NH3-N≤70mg/L，总P：3-12mg/L

②SBR池： 一次曝气阶段DO：1.0～2.5mg/L JD：2～4mmol/L

一次曝气末期：NH3-N≤10mg/L

推流PH：6.5～8.5 JD：2～4mmol/L

推流末期：NO≤20mg/L

二次曝气阶段DO：1.0～2.5mg/L JD：2～3mmol/L

PH：6.5～8.5

二次曝气末期：NH3-N≤15mg/L COD≤50mg/L

SVI：80～120 总P：3～12mg/L

③排水：NH3-N≤20mg/L

COD≤50mg/L

SS≤20mg/L

PH: 6～9

3、认识最深的生产介绍

3.1尿素合成工艺

此装置采用了全循环工艺和甲氨水溶液循环法，简要介绍如下：

全循环工艺：是把未转化成尿素的氨和二氧化碳，经分离后全部循环返回尿素合成系统。这类工艺因分解、循环的方法不同而有不同，但主要是水溶液循环法和气提法（即解吸法）。

　　甲铵水溶液循环法： 　60年代起被广泛采用的一类全循环工艺，是1932年美国杜邦公司发明的水溶液全循环法的进一步改进。典型流程的工艺要点是：二氧化碳和氨被水吸收生成甲铵的水溶液，返回尿素合成系统。水的返回降低了转化率，并增加了水的蒸发量，因此，用水量必须降到最低限度。合成系统的条件是温度190～200℃、压力 19.7～24.6MPa，氨与二氧化碳的摩尔比3.5～4.5，合成塔内二氧化碳的一次转化率为62％～72％。氨总回收率大于99％。甲铵分解采用逐级降压多级分解器法，每级中分解出来的气体用下一级生成稀甲铵水溶液吸收，最后返回合成系统。此法工艺流程较多，但其设计都要求：①最大限度地回收热量；②甲铵水溶液的循环量和水量降低到最低水平； ③最大限度地降低动力消耗；④氨回收达到最佳值

3.2脱碳环节的物料横算

以下为一段时间内该工段的各环节气体量：

设上述数据为在标况下数据。

有上知，低变气中CO2浓度为Y1=0.19，合成气视作惰性气体，V=28350/22.4=1265.625Kmol/h净化后气体体积变化不大，V=1265.625Kmol/h可行。净化气中CO2浓度为Y2=0.002.

吸收剂分为入口、中部两部分，顶部1/3吸收剂（贫液）中CO2浓度为0.0012，中部半贫液CO2浓度为0.0096.（数据由工艺指标中贫液半贫液中CO2体积浓度算得。）等效吸收剂中CO2浓度X2=1/3*0.0012+2/3*0.0096=0.0068.

整工段对CO2物料衡算：经过吸收后的CO2认为全部富集，CO2摩尔流量M=6593/22.4=294.33 Kmol/h

V Y1 + L X2 = V Y2 + LX1

式中，LX1 = M =294.33 Kmol/h

计算得 L = (V（Y2 - Y1）+M)/ X2

代入数据得 L = 8293.0147 Kmol/h =2.3036 Kmol/s 。

因此得半贫液量L1=1.5357 Kmol/s ; 贫液量L2 = 0.7679 Kmol/s。

三、体会及建议

1、对碳化过程的生产评价

碳化塔是碳化工段最主要的设备。在塔内进行着C02的吸收，碳化反应以及碳酸氢铵的结晶过程，所以同时存在着气体、液体和固体。为了较好地进行吸收，在结构上要求气体分布均匀， 井有充分的时间使气液接触良好；由于碳化反应放热，不利于吸收和结晶过程，结构上要求不断移走热量，降低塔内液体温度；由于结晶在塔内容易结疤、堵塞，结构上要求不能形成死角，保证流动通畅；从制造、检修和防腐蚀等方面考虑，还要求结构不能复杂。对结构的这些要求有时是相互矛盾的，因此我们必须抓住碳化过程的主要矛盾,即碳化过程要求较低的温度和反应放出热量使温度增高这对主要矛盾。为解决这一矛盾，采用冷却水箱，通过对冷却冰量及其流动力向的控制，使塔内温度的变化适应碳化过程的要求。为使气体分布均匀，气液接触良好，塔底安装有下端为锯齿形齿缝的锥形气体分水器，每节水箱之间有角铁栅板，它是扣放的角铁，角铁上也开有锯齿形的齿缝，而且相邻两层栅板的角铁交叉90度固定在塔壁上。所有的齿缝那是为了破碎气泡，进一步均匀分布气体。另外，水箱横穿塔截面，大量的冷却水管也可分布气体。这种出角铁栅板、冷却水管等组成的结构，实践表明能满足碳铵生产的碳化塔小气液接触的要求，并且结构简单，既可减少结疤堵塞，又便利制造、检修。碳化主塔和副塔结构上是一样的没有什么区别。他们在工业是是可以相互换着使用的。

2、技术改革建议

合成氨厂除了小号能量源外电能的消耗也是一大问题。风机运行效率低也是导致用电率高的主要原因，选用节能型风机，合理的与系统配套，并使风机经常处于最佳工作状态是保证风机有良好运行经济性的关键。

在玉龙公司的锅炉软水工段风机噪音很大，可改用后向弯曲机翼形叶片风机，这种风机效率高、体积小、噪音低。

降低管路系统的阻力来提高风机运行的经济性的建议：

减少烟、风道中局部流动阻力，一般烟、风道中局部阻力约占全部阻力的80%，只要对弯头、三通、扩散管原件的不合理状态做简单改进，拆除不必要的挡板，就可以了。

定期清理风道中灰尘，烟道、除尘器、预热器内的积灰会使其流通到相应缩小，当发现积灰时要疏通，清理。

加强对风机的维修管理，定期检修，更换易损零件，以提高风机效率。

引风机上的叶片在运行中会粘附一层细灰垢，要注意及时清理。

虽然风机只是这个合成氨厂的一个小小部件，也许不会会产品造成什么损失，但是它的能耗也是一笔不小的开支，如果在这个环节上注意节约能量，提高风机效率，也可以为厂节约不小的开支。而且在这个环节上不需要话太大的功夫就可以节约很大的资金。

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