合成氨生产工艺碳化工段.docx

1、合成氨生产工艺碳化工段第九章碳化工段第一节 工艺流程及主要设备、本；段任务（一）碳化工段的任务在变换气中，除含有合成氨所需的氢及氮之外，还含有26K左右的二氧化碳、一氧化碳（3.03.8）等气体。二氧化碳、一氧化碳等气体不仅不是合成氨所需要的，而且对合成触媒有毒害作用，所以必须清除。碳化工段的任务就是用浓氨水吸收变换气中的二氧化碳，并制成合格的碳酸氢铵。二氧化碳被碳化吸收后，变换气成为合格的原料气（C020.2；NH30.lg/m3）,送压缩工段进一步压缩后送精炼工段。本工段还要保证全厂氨和二氧化碳的平衡及本工段的水平衡，确保均衡生产。碳化工段全过程包括：浓氨水的制备、浓氨水吸收二氧化碳生产碳

2、酸氢铵、氨的回收以及悬浮液的分离。（二）水洗的任务碳化水洗流程的任务用压力水洗去变换气中的部分二氧化碳，解决碳铵生产过程中氨和二氧化碳的平衡，同时能增加氨水和液氨的产量。中压联尿水洗的任务用高压水将变换气中的二氧化碳洗至18左右，以保证联尿生产中氨与二氧化碳的平衡。（三）等压吸收的任务用软水或稀氨水吸收氨罐弛放气及合成放空气中的氨气，制成浓氨水供碳化生产使用，其余的气体送锅炉燃烧回收热能，或送造气吹风气回收燃烧。二、工艺流程简述（一）碳化气体流程图9-2碳化塔 1 一气体分布器；2分气板; 3冷却管；4一挡板0. 6MPa和1. 2MPa两个等级。如图9-1所示，压力为1.12MPa的变换气从

3、塔底依次通过碳化主塔、副塔、综合塔，在塔内变换气与浓氨水鼓泡反应，二氧化碳被氨水吸收，成为合格的原料气送压缩机三段入口。在生产甲醇的氮肥厂，为保证甲醇触媒不中毒，在综合塔后，增设活性炭脱硫塔，使原料气中H2S含量5稠厚器；6离心机；7母液槽；8液氨水贮槽；9吸氨冷却排管；10等压吸收塔11稀氨水贮槽；12高压水泵；13母液泵14浓氨水泵；15吸氨泵（二）碳化水洗流程如图9-1所示，变换气由碳化旁路副线从塔底进入水洗塔内，自下而上与塔顶淋下的水接触，变换气中部分二氧化碳溶解在水中，水洗气由塔顶出来后送碳化系统。水洗塔的水由二次泵房来，经髙压水泵加压后送水洗塔。水由塔上部进入塔内，自上而下与变换气

4、逆流接触，水吸收二氧化碳后，由塔底排液管排掉。（三）中压联尿水洗流程中压联尿的水洗流程与碳化水洗流程相似，变换气进水洗塔，与塔顶喷下的水接触，洗去部分二氧化碳。出塔气中二氧化碳降至18左右。此气体先去干法脱硫，然后送压缩工段，压缩至6.OMPa后去尿素车间。水由二次泵房来，由高压水泵加压送水洗塔，水洗后的水由排液管排放。三、主要设备及作用（一）碳化塔碳化塔的作用就是用浓氨水吸收二氧化碳，以生产碳酸氢碳化塔是钢板卷焊而成的圆形容器，详见图9_2。塔底设有气体分布器，使进气分布均匀，塔内设有冷却水箱，以移走反应热。水箱大多采用铝管制成，比钢管耐腐蚀，且传热效果较好。（二）综合塔综合塔是把固定副塔和

5、回收塔合二为一，上段为清洗回收段，下段为固定副塔段。固定副塔段的结构与碳化塔基本相同，见图9-3;清洗回收段内通常采用泡罩塔板的结构。综合塔的作用：（1）固定副塔段内用浓氨水洗净预碳化出口气体中的二氧化碳；（2）回收段是回收气体中的氨，以减少氨的损失；（3）清洗段是用软水将气体中残留的氨洗去，以保证原料气中氨含童合格。（三）活性炭脱硫塔作用：清除碳化原料气中残余的硫化氢。活性炭脱硫塔为钢板卷焊而成的筒体，内装活性炭。k aI（四）多鈒离心泵多级离心泵用于输送浓氨水、稀氨水、母液等液体。4GC型离心泵结构如图9-4所示。（五）离心机离心机的作用：分离碳化生成的碳酸氢铵悬浮液，得到含水小于3.5的

6、成品，送包装岗位包装。图9-3综合塔1一碳化尾气进口2一原料气出口,3一软水入口；4-出口；5一稀氧水出口；6-水进口；7-氨水出口；8-氨水进口；9一泡罩层冷却水箱；10泡翠；11一冷却水箱图9-4多级离心泵1一轴承盖；2轴承；3轴承体；4一轴套；5填料压盖；6_填料环；7进水段；8密封环；9一叶轮f10中段回水管，12出水段；13平衡环；14一平衡盘,15尾盖；16轴套；17袖；18圆缧母；19拉紧螺栓小氮肥厂通常使用两种型号的离心机：WH-800型和LSH-800型。前者为卧式，后者为立式锥篮型。WH-800型离心机由回转体、复合油缸、复式节流阀、机壳、机座组成。结构如图9-5所示。（六

7、）稠厚器作用：稠厚器主要是作为中间贮槽，解决碳化岗位取出量与离心机加料量之间不平衡的矛盾。其次是使取出的悬浮液中的结晶在器内继续成长，提髙固液比以便于离心机分离。构造：如图9-6所示，内有框式搅拌器，由电机通过涡轮驱动。在圆筒及锥体部分设有冷却水夹套（七）吸氩器作用：用泵将母液压入喷嘴，从喷嘴出口髙速喷出，在吸气室形成负压，将气氨源源不断地吸入，并为液体所夹带。由于液流喷出的速度很大，气液两相均匀混合，气氨溶解于母液，制成浓氨水。1.高位吸氨器高位吸氨器由铝制成或不锈钢板卷焊而成，其结构如图9-7所2.喷射吸氨器喷射吸氨器外壳用铸铁制作，喷嘴用不锈钢制作，如图9-8所示。图9-5WH-800型

8、离心机1一-皮带轮；2_后袖承；3机座f4活塞；5制动器；6推杆；7主轴；8配油箱；9前轴承；10筛篮；11_推料器；12外壳；13-锥形布料斗；14_筛网；15油缸；16油箱；17冷却器图9-6稠厚器1一框式搅拌器2电动机S涡杆;4一涡轮5夹套；6人孔图9-7高位吸氨器1一母液进口2气氨进口3氨水出口（八）淋洒式排管冷却器作用：淋洒式排管冷却器是用来降低浓氨水温度的设备。冷却排管用铸铁管或铝管制成，结构如图9-9所示。（九）吸氣泵作用：用于输送母液或稀氨水去吸氨器制备浓氨水。一般用2BA-6型离心栗。（十）水洗塔水洗塔就是用压力水洗涤变换气中部分二氧化碳。小氮肥厂所使用的水洗塔为填料塔或筛板

9、塔。筛板水洗塔结构如图9_10所示。（十一）等压吸收塔等压吸收塔是用稀氨水或软水回收合成放空气和氨罐弛放气的氨，以制造浓氨水的设备。等压吸收塔分上下两塔，上塔为填料塔，下塔是由钢板卷焊而成的圆形容器，结构如图9-11所示。图9-8喷射吸氨器一母液进U管；2喷嘴；3气氨入口4_吸气室,5混合室图9-9冷却排管1_喷淋槽；2支架；3U形管，4一冷却管9-10筛板水洗塔1一气体进口；2气体出口3一水进口；4一排污口；5筛板f6放水口图9-11等压吸收塔1一弛放气进口；2弛放气出口；3软水进口；4放液口；5填料；6冷却水箱四、主要工艺控制指标（一）碳化压力（表压）主塔进口气体压力：1.12MPa系统压

10、差：1.3MPa蒸汽压力：1.4MPa温度主塔温度：2545塔温度：3040综合塔温度：气体成分主塔出口气体：C02含量：8-12综合塔出口气体：COz含量：NHS含量：0.1g/m3;H2S含量：0.Olg/m活性炭脱硫塔出口气体：H2S含量：0.03MPa吸氨泵出口液体压力：0.20.3MPa浓氨水温度吸氧冷却排管进口温度：75吸氨冷却排管出口温度：35浓氨水成分冬季：NH3含量：180190滴度COj含量：5060ml/ml夏季：NH3含量：190200度C02含量：6070ml/ml添加剂量浓氨水中添加剂（十五烷基磺酰氣）活性物的含量：0.150.2g/l电机电流及温升按铭牌规定值（三

11、）分离碳铵质量含水量：17.1离心机油箱油位（高度）在油镜两刻度线之间电机电流及温升按铭牌规定值（四）水洗压力（表压）进气压力：1.12MPa高压水泵出口压力：1.5MPa成分中压联尿水洗气C02含量：1822中压联尿水洗气H2S含量：3mg/m3液位液位计液位：1/22/3电机电流及温升按铭牌规定值（五）等压吸收压力（表压）氨罐压力：1.6MPa等压吸收塔压力：1.5MPa氨水浓度100滴度液位液位计：1/22/3第二节本工段生产特点、常见事故及预防一、生产特点碳化过程是合成氨原料气净化处理的中间过程，也是生产碳酸氢铵产品的最后工序。由于磷化反应系在常温下进行，压力又不太高，因此，安全易被人

12、忽视。特别是氨水槽，既是常温又是常压，且还与大气相通，但氨水中的氨极易挥发，氨水槽内空间经常充满氢氮气，这样空气、氢氮气、氨气混合，形成可燃、可爆气体，一旦遇上火源就会立即爆炸。事实上，许多厂的氨水槽都发生过爆炸事故。所以生产者必须了解本工段的这些生产特点，确保本工段的安全操作。1.易燃、易爆碳化生产是用浓氨水吸收变换气中的二氧化碳。变换气中除含有二氧化碳外，还含有4851的氢、33.5的一氧化碳、0.5的甲烷以及浓氨水挥发出来的气氨等，这些气体都是易燃、易爆气体，当发生故障或操作不当时，就可能发生着火、爆炸等事故。此外，碳化反应是在一定压力下进行的，如因操作不当而超压，或因腐蚀使设备、管道、

13、阀门强度降低，也有发生物理爆炸的危险。腐蚀性强碳化生产的气、液相介质均具有腐蚀性，气体中主要是二氧化碳和硫化氢；液体是氨水，它是喊性电介质。碳化设备为碳钢制成，碳钢组织是由铁素体和渗碳体构成的，两者相比，铁素体电负性较强为阳极，渗碳体为阴极，在电介液中构成原电池。阳极Fe溶解，即2FeFe-f4e电子由阳极向阴极Fe3C移动，到达阴极后，与02和HzO相作用生成氢氧根离子，即：4e+2H20+02MOH-在溶液中，相遇可生成Fe（OH）2，整个过程可写成：2Fe+02+2HzO 2Fe（OH）2氢氧化铁与硫化氢或二氧化碳作用生成硫化铁或碳酸铁。由于原电池的作用，所以碳化塔固定副塔等设备极易被腐

14、蚀。同时，碳化塔内气体不断地流动，使浓氨水夹带着反应生成的碳酸氢铵结晶颗粒剧烈搅动，发生强烈的“冲击腐蚀”作用，使碳化设备的腐蚀加剧。碳化塔水箱冷却水管的腐蚀与这种强烈运动着的悬浮液的机械作用是分不开的。此外，还有压力的影响。由于是加压碳化，增加了碳化生产腐蚀性介质的溶解度，从而加剧了设备、管道的腐蚀。易中毒进入碳化系统的变换气中含有一氧化碳（33.5）、硫化氢（0.07g/m3）等有毒气体，如果设备、管道、阀门发生泄漏，或人进入塔、槽内工作，就很易中毒。由于变换气中一氧化碳浓度较高，所以只要有少量泄漏就可能使空间有毒物质超标。计算表明，假如某管道泄漏了一个立方米的变换气（CO=3），可以使1

15、250m3空气中的一氧化碳浓度达到30mg/m3，这就有使人中毒的危险。变换气中的硫化氢常常和一氧化碳一起泄漏，对人产生毒害作用。但在碳化生产过程中，硫化氢通常被氨水吸收形成硫化铵，在母液循环过程中浓度逐渐提高。部分硫化物随碳铵结晶同时带出，同时很快分解，产生硫化氢气体。在包装岗位常常发生包装工眼睛红肿、结膜炎、角膜炎等硫化氢中毒现象。易堵塞碳化反应生成碳酸氢铵结晶颗粒，作为产品取出。但如操作不当，碳酸氢铵结晶易在冷却水箱管外结成疤块造成堵塔，影响水箱的传热效率，同时增加塔的阻力。细小的碳铵结晶在母液中会造成母液管道、母液槽以及吸收排管和母液泵的堵塞。此外，碳化塔尾气中含有一定量的二氧化碳和气

16、氨，在管道中二氧化碳能和氨反应生成结晶，使管道、阀门堵塞。所以，调塔时如不用蒸汽吹除，会使气体送不出去，或使阀门关不死而漏气。管道、阀门、贮槽多因碳化工艺的需要，主、副塔要定期调塔使用，为进一步净化气体，还设有回收清洗塔，所以阀门很多；生产用的浓氨水必须有一定的贮量，稀氨水、母液也要有贮槽。这样就形成碳化工段管道、阀门、贮槽多的特点。因此，在生产过程中，特别在检修时，必须注意相关的管道、阀门等情况，避免因检查不周到，措施不完善，气体相互窜通而引起中毒、爆炸等事故。二、安全操作要点（一）破化1.保证碳铵结晶粒度和碳化气净化质量根据进主、副塔气体温度、流量、二氧化碳含量及塔内温度情况，及时调节冷却

17、水量，控制好主、副塔温度。主塔上部和下部温度控制低一些，中部温度控制高一些，可以提高碳化度，增大结晶颗粒，降低主塔尾气中的氨和二氧化碳含量。而副塔中部和下部温度控制高一些，以利于溶解结疤，上部温度控制低一些，以利于降低副塔尾气中的氨和二氧化碳含量。根据生产负荷大小和各塔尾气成分调节各塔液位。在保证各塔尾气成分合格的条件下，尽量将液位控制在低限，以降低系统阻力。根据生产负荷大小和主、副塔尾气成分，调节加液量，并控制好塔内的浓氨水成分。根据清洗段出口气体中的硫化氢含量、无硫氨水中二氧化碳含量，应及时更换综合塔回收段内的无硫氨水。保持系统水平衡根据回收段出口气体中的氨含量，在保证碳化气中氨含量不超指

18、标的条件下，应尽量减少清洗段的软水加入量，以保证系统的水平衡。减少系统氨损失在保证碳化气中二氧化碳含量合格的条件下，可适当地提高入塔浓氨水中的二氧化碳含量，以降低综合塔出口气体中的氨含量，减少氨损失。控制好主塔底部温度，取出液温度不能过高，以减少取出液中的氨损失.在保证碳化气体净化质量的条件下，确定合理的取出量，以减少母液循环量，降低氨的损失和动力消耗。及时检查并消除全系统设备、管道内物料的跑、冒、滴、漏现象，以减少氨的损失。严格控制碳化综合塔液位碳化综合塔的液位必须严加控制，并应设有声光报警装置。还必须注意控制回收清洗塔的液位不能过高，防止水带入压缩机。严禁用硝酸等淸洗碳化设备碳化工段内严禁

19、用硝酸等强氧化剂清洗设备、仪表、阀门及液位计等部位所积聚的污垢，以防发生爆炸。6-调塔调塔时，必须保证碳化气成分合格；尽量减少气量、压力的波动；同时调塔操作要迅速准确，在短时间内恢复正常生产。用蒸汽吹煮有关管线阀门。适当加大主塔取出量，适当停加母液改用浓氨水补充。根据各塔温度调节冷却水。变换阀门：开新主塔进气阀，关老主塔进气阀；关老主塔尾气串联阀，关新主塔进气串联阀；开老主塔尾气阀；开新主塔尾气串联阀，开老主塔进气串联阀；关新主塔尾气阀。控制各塔液位，新主塔尾气二氧化碳控制在812,进行取出。7.开停车注意事项（1）开车注意事项新安装或检修后开车，必须按图检查所属设备、管道、阀门、仪表是否符合

20、要求，工具及安全防护用品是否齐全。新机械设备、电气设备经单体试车合格。供水、供蒸汽、供软水正常。所属设备、管道吹净时，必须单体分段进行，至吹出气洁净合格。新安装和检修后的设备，需经试压、试漏，空气气密试验时，要用盲板与生产系统隔离，防止相互窜气而发生爆炸。短期停车或未经检修开车，不必系统排气置换。新安装和检修后开车需经惰性气排气置换合格；在没有惰性气体情况下，可用水排除设备管道内的空气，但加水一定要加到放空管水溢流出来后，方可缓慢送变换气将设备内水压掉。放水应逐塔进行，以免形成负压，吸入空气。部分管道可用蒸汽吹净。系统中氧含量小于0.5为合格。在系统置换合格后，即可按操作规程正常开车，各塔液位

21、灯须在置换合格后方可使用。（2）停车注意事项停车前要把主塔中的结晶大量取出，短期停车取至固液比510为止；长期停车应取至无结晶为止，并用蒸汽吹通取出管道。短期停车，设备不进行检修时，塔内液体可以不放掉，系统保压；若需检修时，应将塔内液体全部压掉，并经排置换和淸洗合格。 冬季短期停车，碳化冷却水保持少量流量，长期停车，应将冷却水箱及管道内的积水完全放尽，以防冻坏设备。操作过程中要做好原始记录。如遇全厂性停电或发生重大设备事故等情况时，须紧急停车，关主塔进气阀，拉下电源开关，利用余压压出主塔结晶，关冷却水然后按正常停车步骤进行。（二）吸收1.保证氨水质量经常与合成工段联系，要求送气氨量均匀，压力稳

22、定。同时应根据系统负荷大小及气氨压力变化，及时调节吸收液流量，保证浓氨水的浓度及供应量。控制好稀氨水和母液的配比，保证浓氨水中的二氧化碳含量符合工艺指标。浓氨水中的硫化氢含量过高或污物太多时，应适量更换母液。根据生产负荷变化，及时在吸氨栗进口处补加添加剂，保证浓氨水中的添加剂含量符合工艺指标。提高氧利用率经常检查吸氨冷却排管进、出口浓氨水温度，控制好冷却水量，以保证吸氨效果。及时检查并消除系统设备管道中物料的跑、冒、滴、漏，防止氨水和母液的损失。防止倒液经常注意气氨压力和吸氨泵出口压力变化，以及检查系统管道有无堵塞、阀门阀芯（或隔膜）有无脱落等情况，防止液体倒入气氨总管。禁止使用液氨直接通入水

23、中制做氨水巡回检査根据操作记录表，按时检查及记录。每半小时检查一次系统各点压力和温度。每小时检查一次各贮槽存液量。每小时检查一次吸氨泵运转情况。每8小时检查一次设备、管道等泄漏情况。每8小时检查一次吸氨冷却排管冷却水淋洒情况。每周（白班）清洗吸氨冷却排管一次。6.开停车注意事项开车注意事项：新安装或检修后设备要求同碳化岗位。设备、管道及贮槽必须用水或空气冲洗吹净，除去其中残留的焊渣等杂物。排管用水试压，贮槽加水试漏。气氨管线经吹净、清洗后，须经气密试验和真空试验，可与合成气氨总管同时进行。试压、试漏及真空试验合格后，按开车规程检查阀门，进行开车。吸氨泵出口压力应比气氨压力高0.05Mpa,以防

24、吸氨泵因流量过小而倒气。开车后要注意根据温度变化调节冷却水量，同时要注意吸氨泵和气氨压力变化，防止氨水倒至气氨总管入冰机进口。停车注意事项：短期停车不需检修时，只需关气氨进口阀和泵出口阀，停吸氨泵；停车时间较长时，则要关闭各槽的出口阀及泵进口阀，并需将贮槽出口管线存液放净，用蒸汽吹净，以防管道堵塞。长期停车或系统需检修停车时，关各槽的进、出口阀，并装盲板；气氨总管抽真空并用空气或水置换合格；氨水系统（包括冷却排管）排净存液，然后用水清洗，取样分析氧气含量大于20，气体中无氨味为合格。如遇到全厂停车或发生设备重大事故时，需紧急停车，首先关氨气进口阀和泵出口阀，然后与合成联系按正常停车进行。冬季停

25、车时注意防冻。（三）分离1.提高分离效果，降低碳铵含水量加入离心机的悬浮液应保持均匀，并根据固液比的高低和结晶颗粒的大小，及时调节离心机的加料量，保证碳铵的含水量不超过质量指标。每次分离结束，应按停车要求，对离心机及其进、出口管道、阀门进行淸洗，以保证下次分离效果。注意安全运行要经常注意离心机的振动及异常响声、电机电流及温升、油箱油位及各润滑点润滑等情况，如发现异常现象，应及时排除或倒车检修.分离开停车注意事项正常开车应盘车，先启动油泵，再启动主机。下料要均匀，不得过急过猛，否则将因离心机超负荷而引起震动和拉稀”，影响产品质量。如推料器停止推料，必须迅速停主机，防止不推料造成筛篮超负荷。对筛篮

26、及筛篮后腔，每班要用蒸汽（软水或稀氨水）冲洗二次，以防发生堵塞或母液的过滤通道减小，而使产品水分增高或引起密封圈漏液。正常停车先停主机，后停油泵，以保证运转摩擦部分的润滑，减少设备的磨损。需检修或长期停车时，系统需要用水清洗置换，取样分析，氧大于20为合格。如遇全厂停电或离心机在运转过程中发生机械故障等紧急情况时，须紧急停车，立即停止加料，迅速停主机、油泵，并制动主机；稠厚器内未分离的悬浮液应根据具体情况妥善处理，以防结晶沉淀堵塞。冬季停车需放尽冷却水，防止设备冻坏。（四）水洗保证水洗气质量根据气体成分，调节水洗水量。保持水洗塔液位稳定，防止水洗塔带水操作人员应认真操作，勤调节，使液位保持在液

27、位计1/22/3之间。液位的控制要稳定，不要使液位过高。液位计要定期校正，防止液位计失灵，造成假液位而带水。水洗塔也要定期清理，防止塔内堵塞而引起带水。防冻气温低于4C时，气水分离器和脱硫塔内的积水要增加排放次数，防止结冰造成积水排不出去。冬季停车，应将设备、管道内的积水排尽。开停车注意事项系统吹净、试压试漏时必须用盲板与生产系统隔离；系统置换，用氮气或水排气置换。开车送气时要防止气体带水，同时防止排液管跑气。短期停车或不需检修时的停车，切断气源，停高压水泵，系统保压；长期停车或系统检修停车时，切断气源，停高压水泵，排掉塔内积水，系统卸压，排气置换。冬季停车须将泵、管道内积水排尽，防止冻坏设备

28、。（五）等压吸收保证氨水浓度等压吸收氨水送碳化综合塔固定副塔段，用来吸收碳化副塔尾气中的二氧化碳，其浓度的高低将影响综合塔的工况，所以应保持浓度符合工艺要求并稳定。经常注意吸收塔的压力、液位，防止氨罐超压（1）等压吸收塔的液位控制要稳定，防止液位过高，使气体带水造成气体送不出去。与锅炉工段互相多联系，当锅炉不烧弛放气时要及时通知等压吸收岗位。弛放气送锅炉燃烧，必须与锅炉联系，防止因联系不周引起炉膛爆炸事故。开停车注意事项开车时，系统置换可向系统加水至放空管溢流，然后送弛放气把水压掉。开车过程中，要注意压力表压力，严禁氨罐压力超标;严防塔内氨水倒入氨罐。短期停车或不需检修的停车，只需切断气源及稀氨水进水阀，不卸压。停车时，应先开连通阀，再关塔进出气阀，压力由合成控制。长期停车或检修的停车，需将系统氨水排