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1、目录一、实习目的二、实习内容说明三、实习单位简介四、实习要求五、实习内容河南晋开化工投资控股集团有限责任公司1、造气1.1 流程1.2 工艺条件1.3 控制条件2、净化2.1 脱硫工段 2.1.1 基本原理 2.1.2 加氢转化 2.1.3 氧化锌脱硫 2.1.4 甲烷化处理 2.1.5 主要设备特点2.2 碳化工段 2.2.1 碳化工段的基本流程及特点 2.2.2 碳化工段流程图 2.2.3 碳化这要设备特点3、合成3.1 流程 3.1.1 工艺指标 3.1.2 醇化工序的工作原理 3.1.3 烃化系统3.2 主要设备特点 3.2.1 合成塔 3.2.2 一段转化炉 3.2.3 二段转化炉
2、3.2.4 热交换器 3.2.5 循环机 3.2.6 往复式空压机4、联合车间4.1 甲醇合成4.2 甲醇精馏5、尿素5.1 合成原理5.2 生产工艺5.3尿素生产工艺条件5.4 主要设备的说明开封东京空分集团1、管壳式换热器1.1 结构1.2 主要控制参数1.3 选用要点1.4 施工、安装要点1.5 执行标注2、高压绕管换热器2.1简介2.2技术标准2.3 管束的绕制2.4 管口焊接与胀接2.5 胀接2.6 施压2.7 壳体制造2.8 穿芯3.、铝制板翅式换热器3.1特点3.2 结构3.3 制造工艺3.4应用3.5 真空钎焊六、实习心得生产实习报告一、实习目的实习是在学习之外课本知识之外,去
3、真实感悟课本上的东西,这是党和国家对新时代大学生的要求,也是时代赋予我们责任的必然. 我们过程装备与控制专业要求理论联系实际是培养高级工程技术人才、为后继专业课学习打下感性认识基础的非常重要的实践环节。通过对化工厂工艺流程和主要机械设备的实习，了解化工生产的概况和主要机械设备的作用和主要结构和制造工艺，增加感性认识，并学习简单的生产技能；通过同工人、工程技术人员、生产及管理人员的接触和了解，增加对社会的认识，提高其社会适应能力。实习地方是本次生产实习由刘亚莉、董华东和张永海三位老师带队，整个实习河南晋开化工投资控股集团有限责任公司和开封东京空分集团有限公司。虽然只有短暂的10天，但在带队老师和
4、工人师傅的细心介绍和耐心指导下，我感觉受益匪浅。二、实习内容说明我们这次实习，主要是在河南晋开化工投资控股集团有限责任公司和开封东京空分集团有限公司。在五个车间共六个工作段进行实习和空气分离设备与换热设备的制造，在车间师傅和带队老师的详细讲解和悉心指导下，我们了解了各个工段的设备和操控系统，初步了解了工厂各个工段的工艺指标，对工厂的管理制度也进行了简单的了解。了解化工生产的方法和工艺流程，弄清主要工艺参数确定的理论依据，了解生产中的技术革新措施，知道了并注意新技术发展趋势，接受安全与劳动纪律教育，增强安全生产集体观念；学习工人和工程技术人员对生产的高度责任感以及理论联系实际、解决实际问题的经验
5、。重点了解主要机器和设备的类型、结构、作用原理，以及它们在生产流程和制造工艺的最用地位。三、实习单位简介河南晋开化工投资控股集团有限责任公司的前身是开封晋开化工有限责任公司，成立于2004年5月28日，是中国500强企业山西晋煤集团在山西省境外设立的第一家煤化工子公司。公司主要产品有合成氨、尿素、硝酸铵、多孔硝铵、硝酸磷肥、甲醇、稀硝酸、浓硝酸、硝酸钠、亚硝酸钠、氨水、液体二氧化碳等，产品注册商标为“三中”及“晋开”，在化肥化工行业享有良好的声誉。晋开集团积极进行资源整合，强化企业管理，通过“技术改造、战略并购、新建项目”三路并举，走出了一条规模化发展和效益型增长的新路子，跃上了发展的新平台。
6、公司产能规模和盈利能力不断提升，总氨生产能力由成立之初的12万吨/年增长至目前的130万吨/年，具备了年生产经营总额30亿元的规模。“十二五”期间，公司总氨产量将达到260300万吨/年，生产经营规模突破100亿元/年，利税1520亿元/年。截至2010年6月底，公司总资产55.19亿元，较成立之初增长了24倍。公司现拥有5家分公司，8家子公司，形成了一个以化肥化工为主，在贸易、机械加工、建筑、房地产、劳务、包装等领域多元发展的跨地区、跨行业、跨所有制的大型现代煤化工企业集团。东京空分成立于70年代，原为开封空分集团骨干生产厂,经过多年发展在原厂的基础上发展成为一家集科研开发、设计制造、工程成
7、套、安装调试、设备维修、气体产品销售和应用于一体的企业集团。30年来，开封东京空分具有我国不断发展的先进技术和管理经验,所生产的产品遍布全国各地并出口国外,在用户中享有良好的声誉。东京空分拥有一支技术精湛、高效实干、富于合作精神的团队，在这个团队里人人为了达成目标同心协力。目前，东京空分具有设计和生产50 Nm3/h-52000Nm3/h各种等级空分设备的能力。集团公司现辖六个分公司：开封东京空分集团有限公司、开封东京空分集团广大换热器有限公司 、开封东京空分集团鼓风机有限公司、开封东京空分集团耀星机械有限公司、开封东京空分集团电气仪表有限公司、开封东京空分集团工程有限公司。公司的核心业务：设
8、计制造各种规格的成套空气分离设备、液体设备、高纯氮设备、变压吸附制氧制氮设备；一、二类压力容器、高压绕管式换热器、铝制板翅式换热器、透平空气压缩机、活塞氧氮气压缩机、透平膨胀机及各类备品备件等。同时,公司拥有进出口许可证，具有执行海外项目的能力和经验。四、实习要求1、2010年10月9日下午，我们在学校教三楼109教室内由专业教师主持进行了生产实习动员大会，会上首先由许处长对我们的实习内容要求等做出了重要指示，强调了关于生产实习中一系列的注意事项，着重说明了实习期间安全的重要性，要始终坚持安全第一的原则，生命大于一切。2、2010年10月11日上午8时许，我们在河南晋开化工投资控股集团有限责任
9、公司的会议厅里进行了下厂前的安全教育。由工厂的资深工程师为我们做了工厂劳动保护、安全技术、防火、防爆、防毒、以及保密等内容的安全生产教育。此化工厂的生产为高温、高压、易燃易爆的高位企业。原料化肥生产中的氨气、CO属有毒气体，H2易燃易爆，液氨有毒，若不做好有效地安全防范工作，很容易发生事故。1、 注意着装，不披散长发，不能戴首饰，不穿高跟鞋。2、 严禁碰阀门，仪表，按钮。3、 班前4小时内禁止饮酒，工作中禁止吸烟。4、 注意环保，保持工程的环境卫生。5、 分批进入车间，不要妨碍正常生产操作。6、 出现事故迅速撤离至下风处。7、 行走时靠右侧白线之内，行走时两人成排三人成列。五、实习内容、河南晋
10、开化工投资控股集团有限责任公司合成氨概述合成氨工业诞生于上世纪初，其规模不断向大型化方向发展，目前大型氨厂的产量占世界合成氨总产量的80%以上。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。德国化学家哈伯1909年提出了工业氨合成方法，即“循环法”，这是目前工业普遍采用的直接合成法。反应过程中为解决氢气和氮气合成转化率低的问题，将氨产品从合成反应后的
11、气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合重新参与合成反应。合成氨反应式为：N2+3H22NH3合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。现代大型合成氨厂大多数以煤为原料，生产过程中，煤气经脱硫、转化及变换等工序，制得合成氨的粗原料气，它的主要成分为H2,N2,CO2。粗原料气经净化（包括脱碳和甲烷化工序），制得合成氨所需的H2,N2混合气体。H2、N2混合气体经压缩后送入合成工序合成制得氨，后由冷冻工序提供冷源值得分离产品氨。上述工艺过程大致可分为
12、制气、净化和合成三个部分。此外还有一套完整的蒸汽动力系统穿插于各个工序内。其基本流程图如下：1、造气1.1 流程造气一般是以块煤为原料，采用间歇式固定层常压气化法，在高温和程控机油传动控制下，交替与空气和过热蒸汽反应。反应方程式：吹风: C+O2CO2+QCO2+C2CO-Q上、下吹:C+H2O(g) CO+H2-QA、吹风阶段吹风阶段的主要作用是产生热量，提高燃料温度。B、上吹（加氮）阶段过热蒸汽 造气 旋风除尘器 过热器 废锅 洗气塔 气柜空气鼓风机 造气炉上吹阶段的主要作用是置换炉底空气，吸收热量、制造半水煤气，同时加入部分氮气。C、下吹阶段过热蒸汽 造气炉 废锅 洗气塔 气柜下吹阶段作
13、用是制取半水煤气，吸收热量，使上吹后上移的气化层下移。D、二上吹阶段过热蒸汽造气炉旋风除尘器过热器废锅洗气塔气柜二上吹的主要作用是将炉底及进风管道中煤气吹净并回收，确保生产安全。E、吹净阶段空气鼓风机造气炉旋风除尘器过热器废锅洗气塔气柜吹净的主要作用是回收造气炉上层空间的煤气及补充适量的氮气，以满足合成氨生产对氮氢比的要求。吹气过程主要反应：C + O2 = + Q 2C + O2 = + Q 2CO + O2 = 2 + Q制气过程主要反应： C + H2O = CO + H2 QC + 2H2O = CO + 2H2 QO2 + C = 2CO Q CO + H2O = + H2 + Q1
14、.2 工艺条件操作温度：略低于燃料灰熔点，维持不结疤的最高温度。吹风速度：高时反应快，CO含量低，热损失少，但燃料损失大，会出现风洞、吹翻。蒸汽用量：上吹时热损失大，时间要小于下吹，可适当加空气（加氮），使燃烧放热。燃料层高度：高有利于蒸汽分解，但阻力大。循环时间分配：根据燃料性质。1.3 控制条件在生产中，一般均是多个造气炉组成一组。在多台造气炉同时投入运行时，为了保证造气炉在吹风阶段的风量，必须对造气炉的吹风阶段进行顺序控制。对造气炉进行吹风排序，也就是要实现吹风时间自寻优及动态跟踪。下面以4个造气炉为例说明：当任启动一个造气炉，或任意停止一个造气炉，其吹风间歇时间随之改变。启动或停止造气
15、炉之后，各炉都要进行重新调整，按照计算的时间进行初始化，即各炉在对应时间重新从第一个工序循环下去，其原理框图如下：4个造气炉吹风排序原理框图2、净化以天然气为原料和燃料，在铁锰脱硫剂和氧化锌脱硫剂的作用下，将天然气中的无机硫和有机硫脱除到0.5ppm以下，配入一定量的水蒸汽和空气分别在一、二段转化触媒和一定温度条件下将甲烷转化为氢气，制取合成氨所需的氢气和氮气，在一定的温度和变换触媒的催化作用下，使CO变换成和H2，为尿素车间提供富余的中间蒸汽，同时净化碳化气体中残余的和CO，为后工段输出合格的原料气和净化气（其中CO和的含量25ppm）。由界区外供给合成氨装置用作原料和燃料的天然气，其压力为
16、3.5kg/cm2G。把天然气引入进料分离罐144-F中，把天然气夹带的液态烃分离掉，后气流流经过滤器102-LA或102-LB，除去悬浮的固体杂质，从过滤器出来的天然气分成两股，一股作为转化炉的原料天然气，另一股作为合成氨装置的燃料天然气。经计量的原料天然气在原料气压缩机102-J的一段缸中压缩后，与一股来自合成气压缩机吸入罐104-F的富氢合成气循环气混合。2.1脱硫工段2.1.1基本原理:从原料气压缩机一段缸出来的天然气在压缩机段间冷却器137-C与冷却水进行换热。从原料气压缩机出口出来的混合气进入一段转化炉101-B的对流段，被预热约399,接着进入加氢器102D，在加氢器中有机硫化合
17、物被氢化，生成硫化氢。在加氢器中，基本上所有的有机硫都变成硫化氢。接着气体再进入氧化锌脱硫槽108-DA/DB,每一个脱硫槽内装有21的条状氧化锌脱硫剂，气体中的硫化氢与氧化锌反应而被氧化锌所吸附。脱硫的最好方法是在过量氢气存在的情况下，将这硫化物催化转化成硫化氢然后再使硫化氢与氧化锌反应达到脱除的目的。以焦炉煤气为原料,压缩至2.1 MPa后进入精脱硫装置,将气体中的总硫脱至0.1 ppm以下.焦炉气中甲烷含量达22.4,采用纯氧催化部分氧化转化工艺,将气体中甲烷及少量多碳烃转化为合成甲醇用的一氧化碳和氢;经压缩进入甲醇合成装置.甲醇合成采用5.3 MPa低压合成技术,精馏采用3塔流程2.1
18、.2加氢转化天然气加氢转化处理就是在有钴、钼催化剂尊在的条件下，与加入的氢气进行转化反应，主要化学反应如下：2.1.3氧化锌脱硫这种方法用氧化锌做脱硫剂，在一定条件下，它能迅速脱硫，由于氧化锌脱硫剂使用后不能用简单方法再生，因此只运用于低浓度硫的脱除，并作为最后一级脱硫。主要化学反应如下： 脱硫后的原料气在镍催化剂作用下进行反应以制取合成氨所用的原料气。主要反应式如下：转化工序分为两段进行，在一段转化炉里，烃类和水蒸气在反应管内的镍触媒上反应，由管外供给热量。出口气体残余甲烷浓度约为813%，一段氧化后的气体进入二段转化炉，在那里加入空气燃烧放热，又继续进行转化反应。二段炉出口温度在81087
19、0之间，经二段转化后可使粗原料气达到反应标准。氢氮比（分子比）：2.83.1 残余甲烷（干基）：0.30.6%转化气中的H2与空气中的O2发生燃烧反应：H2 + 1/2O2 = H2O + 241.16KJ/mol在二段炉内除氢气外一氧化碳和甲烷也能燃烧，但H2燃烧反应的速度比其它可燃气体快34倍，所以在二段炉内催化剂上部的非催化剂空间里，首先是空气中的氧与一段转化气中的氢气进行燃烧，故大量的热用于转化气中的残余甲烷的继续转化2.1.4甲烷化处理出二段炉原料气中含有大量的CO，变换工序就是使CO在催化剂的作用下与水蒸气反应生成和H2.既除去对后段工序有害的CO，又能制得尿素原料之一的。反应式为
20、：CO + H2O(g) CO2 + H2 + 9.8KJ/mol这是一个等体积、可逆、放热反应，降低温度和提高蒸汽浓度均有利于变换反应的进行。催化剂是铁铬系催化剂，还原后具有催化活性的是Fe3O4，低变采用铜锌系催化剂，还原后具有活性的是Cu。中变在360380，在催化剂的作用下，反应速度很快，中变炉出口CO3.0%，然后通过换热降温到180左右，在低变催化剂的作用下，工艺中的CO含量进一步降到0.3%，以满足甲烷化对CO含量的要求。经过中、低变换和碳化、脱碳的气体尚含有少量的和CO，这些气体会使合成氨触媒中毒丧失活性，所以在送往合成前必须对原料气作进一步净化处理。即将碳化气中残余的和CO与
21、原料气中的H2，在一定温度和镍触媒催化作用下反应生成对合成氨无害的气体甲烷。2.1.5主要设备特点（1）脱硫槽天然气含硫量比较高，合成氨原料气中的硫化物主要以硫化氢的形式存在，含量其次的是COS、CS2和有机硫化物等。因为硫能使合成氨的铁基催化剂及变换和甲烷化的催化剂中毒，因而需要在变换和甲烷化工序之前设置脱硫工序将之除去。晋开化工厂采用了氧化锌，氧化锰及加氢来脱硫。混合气体在有氢气的条件下在加氢转化器中转化为无机硫，加氢转化器直径约为2m，全高约14米，催化剂分为两层，每层高4m。下层的下边和上层的上边各铺一层氧化铝球作为过滤和分布气流之用。所有的无机硫在脱硫槽中与氧化锌脱硫剂反应生成硫化锌
22、被除去。氧化锌脱硫槽是立式圆筒形容器，脱硫剂分为两层，上下都有氧化铝球层，槽上部设有气体分布器，下部有集气器。有机硫转化为无机硫时温度一般控制在340-400；一般氢气与有机硫化物摩尔比为250：1-1000：1；压力一般为0.6-3.8Mpa；空间速度一般选用空速范围为500-1500h-1.无机脱硫时升温对脱硫有利，但不能太高，温度一般控制在小于400；汽/气比应该小于0.3；较低空速，400h-1。（2）甲烷化装置甲烷化炉为圆筒形立式设备，由于甲烷化炉内气体氢的分压较高，而且有时会发生超温事故，故壳体采用低合金钢制成。催化剂上下层都有氧化铝球层和钢丝网，以免气体将催化剂层吹翻，同时增大阻
23、力利于气体分布。为防止催化剂过热，准确掌握催化剂的温度变化，在催化剂层不同平面设有热电偶温度计套管。（3）方箱炉晋开化工厂是中小型化工厂，所以转化炉和大型化工厂的转化炉有所不同，为双一段转化炉。一段转化炉分为方箱炉和换转炉。方箱炉内有56根转化管，在底部变径后引出。因为方箱炉内温度很高，在停产时容易产生热胀冷缩，为了防止热胀冷缩带来的危害，变径后的转化管做成弯形并悬挂与方箱炉下方。方箱炉通过燃烧天然气进行加热，加热后的废气进入换热设备放出余热对进入反应器的气体和软水预热，温度下降达到放空条件后放空。经过脱硫后的反应气60%进入方箱炉40%进入换转炉。换转炉利用二段出口高温气体余热（夹套加热）进
24、行加热。换转炉结构特点是炉拱填装镍触媒，在拱与触媒之间摆有耐火球，炉拱，篦子板和耐火球是为支撑触媒和是气体能在触媒层均匀分布而设计的。触媒层有热电偶测温点三个（上层两个，下层一个），下部有压力表管一个。二段转化炉的壳层为耐火砖，中间无有管道。2.2碳化工段2.2.1碳化工段的基本流程及特点有造气车间转化岗位中低变工序送来的（压力0.85MPa，含量为17%）低变气从碳化主塔底部进入塔内，气体由下而上与塔顶加入的副塔液逆流鼓泡吸收大部分，含5%10%的尾气从塔顶导出，经碳化副塔底部进入塔内，与塔顶加入的浓氨水进一步逆流吸收，使含量降至1.6%，尾气由塔顶导出，有固定副塔底部进入塔内，与塔顶加入的
25、浓氨水或回收塔稀氨水进一步逆流吸收，使降至小于等于0.4%，NH320g/m3气体从尾气管导出再从回收段底部进入回收清洗塔，与由清洗塔顶部加入或回收塔加入的软水再次逆流吸收，去除气体中所含的NH3和使含量0.2g/m3气体由清洗塔顶部尾气管导出，经汽水分离器出去后，然后送压缩机三段压缩。由吸收送来的浓氨水经加压至1.01.2Mpa,由副塔顶部加入塔内，与碳化主塔出口气中的反应生成碳酸铵溶液，再用泵从塔底抽出，加压至1.41.6Mpa, 由碳化主塔顶部加入塔内，进一步吸收变换气中的而生成碳酸氢铵悬浮液，由塔底部取出送稠厚器供离心机分离。由于反应时放出大量热量，碳化塔内设冷水箱，用河泵送来压力为0
26、.05-0.10Mpa的冷水控制碳化温度。由软水岗位送来的0.7-1.2Mpa软水，由顶部加入清洗塔内，清洗塔气体中的氨后，经回收塔顶部与清洗塔底部的溢流管由回收塔顶部进入回收塔内。清洗回收固定副塔出口气中的NH3和后，生成的稀氨水一部分由回收塔底部抽出，加压至0.81.2Mpa，由固定副塔顶部加入塔内吸收副塔出气中的NH3和后，稀氨水压往吸收。回收清洗塔另一部分稀氨水加压至0.80.9Mpa，送往洗氨塔吸收合成驰放气中的氨后，通过自动气动薄膜阀，压往吸收母液贮槽或稀氨水贮槽。在碳化工段中，主塔与副塔是相对的。因为在工作8小时后，主塔与副塔要对换一次，在主塔中，有大量的碳氨晶粒存在，容易在主塔
27、壁上沉淀下来，时间过长后，容易造成堵塞。而在副塔中，有浓氨水喷入，因而对换后，主塔变为副塔，在其中由浓氨水，可以清洗壁上的沉淀。主塔和副塔结构上是一样的没有什么区别2.2.2碳化工段流程图2.2.3 碳化主要设备特点（1）碳化塔 碳化塔是碳化工段最主要的设备。工作原理是伴有化学反应的吸收过程，在塔内氨水吸收变换气中二氧化碳生成碳酸氢铵氮肥。冷却系统采用小水箱结构，拆装容易，便于清理堵管和换管；设备具有操作方便、控制容易、运行稳定的优点。目前加压碳化系统所采用的均为钢制。碳化塔顶部温度30左右，一般30-35较好，因为此温度下，能加速反应和吸收，减少晶核生成。下部温度20-28较好：利于碳化反应
28、的平衡；提高氨转化率；利于结晶析出，提高产品的产量、质量；得到的碳化母液碳化度低，利于循环使用。（2）回收清洗塔 大多数厂的回收清洗塔均采用泡罩塔，泡罩塔将塔分成若干层，每层塔板保持不同的浓度(不像碳化塔会纵向返混)。因而，可以用少量软水连续操作，自上至下，氨水渐浓，既有利于氨的吸收又可以保证原料气中二氧化碳含量合格。同时泡罩塔操作弹性大(最大允许操作气速与最小允许操作气速之比称为操作弹性)，特别在低负荷下操作时，泡罩塔也能保持较高的塔板效率。达两点都很适合于碳化工段氨的回收。（3）稠厚器 主要起中间贮槽的作用。它解决碳化塔取出与离心机分离之间的不平衡而起缓冲作用。上部为圆筒形，下部为圆锥形。
29、稠厚器顶部有碳酸氢铵悬浮液入口。筒体侧面上部有溢流口。圆锥体下部有悬浮液出口与离心机连接。 （4）离心机 利用离心力分离固体和液体或液体和液体的机械。主要部分是一可以旋转的圆筒，叫“转鼓”。置物料于鼓内，使鼓高速旋转，所产生的离心力将比重不同的物质分离。晋开化工厂使用的应该是壁上无空的转鼓，操作时固体被甩出而附于内壁，液体则由中央导管连续排出。离心机转速越高，分离效果也越好。综上表述为天然气合成与净化的大致工序，概括如下：由天然气制备粗合成气分四个主要步骤：原料天然气脱硫；脱硫后的天然气在一段转化炉中进行烃类的部分转化；二段转化炉内的转化。向二段转化炉内引入足量的空气以提供氨合成所需化学计量的
30、氨，并降低二段转化炉出口气中甲烷的含量；在变换炉内，转化气中的一氧化碳与蒸汽反应生成二氧化碳，同时产生当量的氢气；一段转化炉炉顶在炉管管排之间装有顶部燃烧烧嘴，火焰向下喷射，使工艺火在炉管出口处的温度达到803。炉管出口设有集气管，集气管位于一段转化炉的辐射段。工艺火在上升管内温度继续升高，出一段转化炉的工艺火温度约为820、压力为34.5kg/cm2G。二段转化炉燃烧所需工艺空气由离心式空压机101-J提供。空压机由燃气透平101-JGT驱动，把燃气透平约477的热排放气送至一段转化炉辐射段用作燃料空气，提供一段转化炉辐射段所需燃烧空气量的65%左右。从低温变换炉出来的工艺气的温度大约为23
31、1、压力为31.9kg/cm2G，在低变给水预热器131-G中加热锅炉给水，然后在再生塔喷射蒸汽发生器111-C中产生低压蒸汽用于二氧化碳再生塔喷射器，接着在再沸器105-C中再沸苯菲尔溶液，在热交换器106-C中预热低压锅炉给水，最后工艺气被冷却至81。经冷却的工艺气在分离器的中下将上述热交换器内冷凝出来的冷凝液从工艺气中分离掉。天然气的净化工序中，对粗合成气进行处理，除去其中的二氧化碳和一氧化碳，生产出高纯度的富氢/氮合成气。采用改良苯菲尔脱碳工艺技术，该工艺技术带半贫液四级闪蒸，从而使外部供热减至最少。用甲烷化法脱除合成气中残余额二氧化碳和一氧化碳，在甲烷化炉中，碳的氧化物在催化床上与氢
32、反应转化成甲烷和水。3、合成3.1流程从净化车间来的半水煤气经过一段出口蝶阀，经过水封到以及进口大阀，进入一段气缸，将压力提至0.215Mpa,气体压缩后温度升高，从一段气缸出来的气体进入出口缓冲器。然后进入一段冷却分离器，气体温度降至40以下，气体中的油水被冷凝分离，气体继续进入二段入口缓冲器，进入二段气缸，经过压缩压力提高到0.7087Mpa，经二段出口缓冲器到二段冷却器，继续进入三段入口缓冲器，到三级气缸，经压缩后压力提高到2.0Mpa，经三段出口缓冲器到三段冷却器、分离器、止逆阀，“38”双阀送往净化，除去气体中大部分、H2S，然后经“84”双阀，四段入口缓冲器进入四段气缸，将压力提高
33、到4.7959Mpa，出来经四段出口缓冲器、冷却器、分离器，进入五段气缸，将压力提高至14.0Mpa，经五段出口缓冲器、水冷器、分离器、止逆阀，“59“双阀送往粗甲醇合成塔，烃化塔，出去气体中CO和，经”96“双阀，六段入口缓冲器，进入六段汽缸压缩，将压力提高到31.4Mpa，再经六段出口缓冲器、冷却器、分离器、止逆阀，”670“双阀通往合成。3.1.1 6M50-305/320型氮氢气压缩机工艺指标：级次 I II III IV V VI进气压力 0.02 0.2115 0.71 1.60 4.9 11.0排气压力 0.2115 0.71 2.0 4.9 14.0 31.4进气温度 30 3
34、8 38 38 38 38排气温度 145 147 142 147 147 140事故槽压力0.23mpa液位50%冷却水总管压力：0.40.6Mpa循环油压力：0.40.6Mpa油温：3543升降压速度：0.5Mpa/min3.1.2 醇化工序的工作原理：主反应：CO + 2H2 = CH3OH + QCO + 3H2 = CH3OH + H2 + Q副反应：2CO + 4H2 = CH3OH + H2O + Q CO + 3H2 = CH4 + H2O + Q4CO + 8H2 = C4H9OH + 3H2O + Q烃化工序的工作原理：nCO + 2nH2 = CH2n+2O + (n-1
35、)H2OCO + (2n+1)H2 = CH2n+2 + nH2OnC + (3n+1)H2 = CH2n+2 + 2nH2O醇化系统（1）压力：补气油分压力13.5Mpa 醇化塔压差0.8Mpa 系统压差1.5Mpa 甲醇中间槽压力0.6Mpa 循环机出口压力13.5Mpa(2)温度：醇化塔催化剂床层热点温度：初期220280 后期2805醇化塔零米温度：190200醇化塔第二层各点温度比热点低1020醇化塔第三层各点温度比热点低1020水冷器出口气体温度35醇化塔壁温度120循环及进口温度40循环及出口温度50（3）气体成分醇化前：CO（净化为主）：1.02.5% 产醇为主时：5.0%0.
36、2% 总NH30.110-5 总S0.110-6醇化后： CH3OH0.1mg/ CO+0.5%3.1.3烃化系统（1）压力：系统压力12.5Mpa烃化塔压差0.8Mpa系统压差1.5Mpa(2)温度：烃化塔床层热点温度：初期2305 后期2805烃化氨冷器温度515 塔壁温度120（3）气体成分：系统进气 CO+0.5%烃气中 CO+15ppm控制方案：氨合成工段中主要工艺参数的优化控制非常重要，直接影响合成氨的产量和消耗指标。控制方案以降低吨氨消耗为目标，控制参数为催化剂温度、惰性气体的含量、氨冷出口温度及氨冷器、冷交换路、氨分离器的三大液位。氢氮比调节：氢氮比自调是合成控制中的难点，从造
37、气到合成的滞后时间，开满量时，一般小化肥厂为30分钟，开联醇为45分钟。正确认识从造气到合成整个流程中氢比演变规律是搞好调节的基础。规律主要为二点；从造气到合成塔入口基本为纯滞后，各点氢比测量曲线呈简单相似现象，并含有一定的容量滞后，合成塔塔前塔后氢比信号呈微积分关系。记录各测量点氢比偏差记录曲线，据此可发现演变规律，监视分析调节效果，计算开表数据，以此数据二维查表控制阀门输出能达到较好的控制效果。合成塔内触媒层热点温度控制合成塔各催化剂层热点温度的控制，是采用调节未反应的冷气体加入量的方法来控制各段温度，由于反应温度比较容易稳定，所以一般采用手动遥控。循环气氨冷器出口温度和液位控制为了更好地
38、控制温度；采用串级控制方案，以温度回路为主回路，液位为副回路。为了保证液位，当液位超限时，切断串级回路，使回路的串级状态切换为副回路的自动状态；确保液位在安全值内。循环气氨冷器出口温度和液位控制原理框图新鲜气氨冷器液位控制在新鲜气氨冷器液位调节系统中，水位测量值与给定常数进行PID 运算，运算结果调节氨冷液位调节阀开度，从而维持氨冷液位恒定。氨分离器的液位控制、冷交换器的液位控制、废热锅炉的液位控制，这几个回路采用单回路控制。单回路调节框图3.2主要设备特点3.2.1 合成塔进入合成塔的其他主要由两部分组成，一部分是占气体总量65%-70%的主反应气，从塔底进入位于塔内最底层的换热器和中心管进
39、行加热，升温至360-370，进入第一催化剂床层反应，反应温度达到470-480，另外一部分为为热护气和冷护气的混合气体，约占总气体量的30%-35%，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，被管外热气加热至250，上升至冷激分气盒进入催化剂第二床层。主反应气与热护气和冷护气的混合气体在第一反应床层混合后依次进入第二、第三床层反应。进入合成塔内件与壳层环隙的气体主要起保护作用：因为合成氨的反应条件为高温高压，而塔设备的材料决定了其只能在反应时承受高温或者高压，而不能同时承受高温高压，进入环隙的保护气在加压后压力和塔内的压力相当，避免了塔内件承受高压而只承受高温，同时气
40、体处于低温状态可以吸收反应放出的热量，避免了塔的壳层承受高温而只承受高压。反应放出的热量对保护气加热也实现了能量的充分利用。3.2.2一段转化炉一段转化炉为方格式炉子，整个炉子由辐射段、过渡段、对流段、出口烟道、引风机组成。辐射段是炉子的主体，里面设置完成转化过程的“竖琴” 系统，它由进口急风管、猪尾管、转化管、下集气管、上升管和输气总管组成、炉顶设烧嘴向下喷烧供热，对流段有多组换热器，用烟道气加热其他介质。原料气脱硫后，则希望以比较经济的方法将原料气转化生成氢气。原料气蒸汽混合气与镍催化剂接触，同时提高温度和压力来促进此反应。该反应是一吸热反应，需要一段炉供给恒定的热量以维持适合一段转化反应
41、的温度。在一段炉和二段炉中，催化剂促使两个同时发生的平衡反应，它们是蒸汽-甲烷反应：但事实上不是这样的，二段炉出口气中含有大量的CO，大部分未变换的CO再变换中氧化成从而提高产氢率。一段转化炉炉管内装有环状或圆柱状的镍催化剂，各炉管内催化剂装填应均匀，从而保证其压降相等，使通过每根转化管的气体分配均匀。如果某根转化管的压降不正常，则可能会发生过热或转化不充分，造成操作不正常。 3.2.3 二段转化炉二段转化炉为立式圆筒形反应器。受压主体为碳钢制圆筒壳，两端为锥形封头，由于内部温度高，在壳外部有水夹套，这样既可降低壳体温度，也可是壳体受热均匀。空气-蒸汽由混合器均匀喷出，工艺气则通过带孔的环形分
42、布板，这样可保证空气-蒸汽和工艺气均匀混合燃烧。转化炉下部为带孔的耐火金刚玉砖拼成的球形承重拱。出一段炉的经部分转化的气体经过一段有水夹套的输送管线107-D，沿切线方向进入二段炉（103-D）的入口室，二段转化炉进口的温度大约830。一段转化后的气体仍含有较多的甲烷，为了进一步转化则需要更高的温度。这个任务在内热式二段炉里完成。在此加入空气，于是气体中的H2与空气中的氧燃烧，同时气体中的CH4、CO也可能燃烧，放出大量的热，温度可达1200-1250，因此，残余的CH4继续转化。出口温度降到900-1000左右。进入二段转化的空气，也为合成提供了N2。3.2.4热交换器热交换器为管式换热器，
43、进热交换器的冷气不经过合成塔的间隙，这样使温度更低，使进水冷器的合成气温度更低，提高了合成反应热利用，同时也降低了水冷器的负荷和冷却水的消耗。3.2.5循环机循环机设与冷交换热气之后，气体经循环机加压后直接进塔，使合成反应处于系统压力最高点，有利于反应。气体在设备中流动和反应都会使得整个体系的压力降低，循环机起到补充系统压力的作用3.2.6 往复式空压机:往复式空压机是变容式压缩机。这种压缩机将封闭在一个密闭空间内的空气逐次压缩（缩小其体积）从而提高其气压。往复式空压机以汽缸内的一个活塞作为压缩位移的原件来完成以上的压缩过程。当压缩过程仅靠活塞的一侧来完成时，该往复式称为单作用空压机，如果靠活
44、塞的二头来完成时称为双作用。往复式空压机在每一个气缸上有许多弹簧式阀门，只有当阀门两侧的压差达到一定值后阀门才会打开。当气缸内的压力略低于进气压力时，进气阀门打开，当气缸内的压力略高于排气压力时排气阀门打开。如果压缩过程由一个汽缸或一组单级的汽缸完成时，该空压机称为单级空压机。许多实际使用工况要超过单级空压机的能力。压缩比大小（排气/进气压力）会引起排气温度过热或其他设计上的问题。许多功率超过75Kw的往复式空压机被设计为多级机组，压缩过程由双级或多级组成，级级之间一般有冷却功能以降低进入下一级的气温。多缸压缩机可以使往复惯性力在机器内部彼此得到部分或全部抵消所采用的方法，一是合理配置各缸曲柄
45、间的错角，是惯性力得到部分或全部抵消；二是合理布置同一曲拐上的各气缸轴线间的夹角。后者使各缸惯性力的合力为某一不变值，且始终作用在曲柄的离心方向，这样可以利用在曲柄相反方向加平衡块的方法来平衡它。但是，在多缸压缩机中，各缸惯性力组成了一个空间力系。因而，除了惯性力的平衡外，还出现了惯性力矩的平衡问题这种立式两缸机的气缸和曲柄布置形式可使俩只气缸的一阶往复惯性力和旋转惯性力在机器内平衡掉。旋转惯性力矩可以用曲柄相反方向加平衡块的方法来完全平衡。 用类似装平衡块的方法能适当抵消在气缸中心线平面内一阶惯性力矩的一部分，但却在垂直于气缸中心线平面上产生了新的不平衡力矩.往复式压缩机是利用容积的改变使气
46、体受到压缩，石化装置中通过往复式压缩机提高氢气压力以 满足工艺操作的要求，一般具有以下主要特点：（1）压缩的气体是烃类和氢气的混合体，属易燃、易爆气体。（2）氢气活动性强，在一定的条件下，对金属有强的腐蚀作用，此特性严重地影响了氢气压缩机的使用寿命。如碳钢发生氢腐蚀的条件是：氢气压力 20MPa，温度 200，而且温度是主要指标。对于氢气压缩机设计的最高实际排气温度应小149，富氢压缩机设计的排气温度应小于 135（富氢分子量 12）。（3）通常进出口压差大 、排气压力高，需采用 多级压缩实现较大的压力比。往复式压缩机对被压 缩气体的分子量不敏感 ，可以在每一压缩级中达到 23的压力比，适合用于新氢的压缩。（4）要限制每一压缩级的出口温度不超过 135。氢气和空气相比具有较大的滑移位数，在压缩过程中，易通过活塞环泄漏，造成温度的升高，亦降低了容积效率。和其他石油气相 比压缩氢气时的容积效率的降低，同时较低的气体出口温度 有利于气阀的寿命和可靠性，还减少了氢气在材料中的渗透。（5）
