第一篇：實(shí)習(xí)報(bào)告合成氨仿真

南京工業(yè)大學(xué)

合成氨仿真實(shí)習(xí)報(bào)告書

學(xué) 院： 班級(jí)、學(xué)號(hào)： 姓名（簽名）：

2011年11 月 實(shí)習(xí)目的

仿真實(shí)習(xí)是認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)計(jì)劃的組成部分，通過(guò)實(shí)習(xí)使學(xué)生了解化工生產(chǎn)一般特點(diǎn)、規(guī)律和工藝參數(shù)的控制，獲得化工生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)，培養(yǎng)運(yùn)用化工專業(yè)理論知識(shí)，分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）和所從事的化工實(shí)際工作打下良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。實(shí)習(xí)要求

1.實(shí)習(xí)裝置為合成氨生產(chǎn)仿真裝置。要求了解并熟悉生產(chǎn)過(guò)程及控制，包括： 1）生產(chǎn)方法和原理，原料、催化劑及產(chǎn)品特性；

2）生產(chǎn)工藝流程（流程中設(shè)備、主副管線，過(guò)程操作和控制）； 3）各工序工藝條件及控制：主要設(shè)備操作溫度、壓力和組成； 4）主要設(shè)備型式、結(jié)構(gòu)；

5）主要設(shè)備及管線上的控制儀表及調(diào)節(jié)方法。2.搜集信息途徑

1）聽(tīng)講座（擬安排工藝及設(shè)備、仿真裝置及操作等講座）；

2）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)：熟悉工藝流程、設(shè)備、及仿真軟件操作，熟悉仿真模型； 3）閱讀實(shí)習(xí)指導(dǎo)書、流程圖、設(shè)備圖及其它文獻(xiàn)資料。實(shí)習(xí)內(nèi)容

仿真實(shí)習(xí)的主要內(nèi)容是：以河南化肥廠為原型的大型合成氨全流程仿真模型和以寧夏化工廠為原型的合成氨大工段DCS控制系統(tǒng)仿真軟件。兩者均以天然氣為原料的合成氨工藝，通過(guò)仿真實(shí)習(xí)了解合成氨工藝原理與流程，掌握合成氨生產(chǎn)中的主要參數(shù)和DCS控制系統(tǒng)的操作。

3.1 合成氨裝置轉(zhuǎn)化工段

1、概述

轉(zhuǎn)化工段包括下列主要部分: 原料氣脫硫、原料氣的一段蒸汽轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)化氣的二段轉(zhuǎn)化、高變、低變、給水、爐水和蒸汽系統(tǒng)。

2、原料氣脫硫

天然氣中含有少量硫化物，這些硫化物可以使多種催化劑中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氫能腐蝕設(shè)備管道。因此，必須盡可能地除去原料氣中的各種硫化物。

加氫轉(zhuǎn)化主要指在加入氫氣的條件下使原料氣中有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫。加氫轉(zhuǎn)化不能達(dá)到直接脫硫的目的，但經(jīng)轉(zhuǎn)化后就大大的利于硫的脫除。在有機(jī)硫轉(zhuǎn)化的同時(shí)，也能使烯烴類加氫轉(zhuǎn)化為烷氫類從而可減少下一工序蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑析炭的可能性。

在采用鈷鉬催化劑的條件下，主要進(jìn)行如下反應(yīng)： R-SH+H2=RH+H2S R-S-R’+2H2=RH+R’H+H2S C4H4S+4H2=C4H10+H2S RC=CR’+H2=RCH2-CH2R’

氧化鋅是一種內(nèi)表面積頗大，硫容較高的接觸反應(yīng)型脫硫劑。除噻吩及其衍生物外，脫除硫化氫及各種有機(jī)硫化物的能力極高，可將出口氣中硫含量降至0.1PPm以下。

氧化鋅脫硫反應(yīng)：ZnO+H2S=ZnS+H2O 原料天然氣在原料氣預(yù)熱器（141－C）中被低壓蒸汽預(yù)熱后，進(jìn)入活性碳脫硫槽（101－DA、102－DA一用一備），進(jìn)行初脫硫后，經(jīng)壓縮機(jī)（102－J）加壓。在一段爐對(duì)流段低溫段加熱到230℃左右與103-J段來(lái)的氫混合后進(jìn)入Co－Mo加氫和氧化鋅脫硫槽（108－D）終脫硫后，天然氣中的總硫≤0.1ppm。

3、原料氣的一段蒸汽轉(zhuǎn)化

經(jīng)脫硫后的原料氣的總硫含量降至0.1PPm以下，與水蒸汽混合后進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)：

CH4 + H2O ＝ CO + 3H2

CnH2n+ nH2O ＝ nCO +（2n+1）H2

由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在高溫條件下有利于反應(yīng)平衡及反應(yīng)速度。在實(shí)際生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)化反應(yīng)分別是一段爐和二段爐中完成。在一段爐中，烴類和水蒸氣的混合氣在反應(yīng)管內(nèi)鎳催化劑的作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，管外有燃料氣燃燒供給反應(yīng)所需熱量，出一段爐轉(zhuǎn)化氣溫度控制在800℃左右。

脫硫后的原料氣與中壓蒸汽混和后，經(jīng)對(duì)流段高溫段加熱后，進(jìn)入一段爐（101－B）的336根觸媒反應(yīng)管進(jìn)行蒸汽轉(zhuǎn)化，管外由頂部的144個(gè)燒嘴提供反應(yīng)熱，經(jīng)一段轉(zhuǎn)化后，氣體中殘余甲烷在10％左右。、轉(zhuǎn)化氣的二段轉(zhuǎn)化

為了進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，需要更高的溫度。在二段爐中加入預(yù)熱后的空氣，利用H2和O2的燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生高熱，促使CH4進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。

一段轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入二段爐（103－D），在二段爐中同時(shí)送入工藝空氣，工藝空氣來(lái)自空氣壓縮機(jī)（101－J）加入少量中壓蒸汽并經(jīng)對(duì)流段高溫段預(yù)熱，轉(zhuǎn)化氣中的H2和空氣中的氧燃燒產(chǎn)生的熱量供給轉(zhuǎn)化氣中的甲烷在二段爐觸媒床中進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，出二段爐的工藝氣殘余甲烷含量0.3％左右，經(jīng)并聯(lián)的兩臺(tái)第一廢熱鍋爐回收熱量，再經(jīng)第二廢熱鍋爐進(jìn)一步回收余熱后，送去變換。

5、CO變換

經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化后的工藝氣含有12～15％的CO，變換工序的任務(wù)是使CO在有催化劑存在的條件下與水蒸汽反應(yīng)：

CO + H2O ＝ CO2 + H2

這樣即能把一氧化碳變?yōu)橐子谇宄亩趸?，同時(shí)又可制得合成需要的原料氫。變換反應(yīng)是一個(gè)可逆、放熱、反應(yīng)前后氣體體積不變的化學(xué)反應(yīng)。

整個(gè)變換過(guò)程是由高溫變換和低溫變換組成。高溫變換所用的催化劑是以Fe3O4為活性組分的，它的活性溫度在300℃以上（一般在350～430℃）。在此溫度下，可以取得較高的反應(yīng)速度，但不能達(dá)到較低的CO濃度。為了進(jìn)一步取得較低的CO濃度，還要以銅為活性組分的催化劑作用下，進(jìn)行低溫變換。它的變換溫度一般在200～250℃，這樣的低溫下，就能使CO的變換進(jìn)行的比較徹底，可以使CO濃度降至0.3％以下。

由第二廢熱鍋爐來(lái)的轉(zhuǎn)化氣約含有12－14％的CO，進(jìn)入高變爐（104－DA），在高變觸媒的作用下將部分CO轉(zhuǎn)化成CO2，經(jīng)高溫變換后CO含量降到3％左右，然后經(jīng)第三廢熱鍋爐（103－C）回收部分熱能，經(jīng)換熱器（104－C）進(jìn)入低變爐（104－DB）在低變觸媒的作用下將其余CO轉(zhuǎn)化為CO2，出低變爐的工藝氣中CO含量約為0.3％左右。

6、給水、爐水、蒸汽系統(tǒng)

合成氨裝置開車時(shí)，將從界外引入3.8MPa、327℃的中壓蒸汽約50T/H。輔助鍋爐和廢熱鍋爐所用的脫鹽水從水處理車間引入，用并聯(lián)的低變出口氣加熱器（106－C）和甲烷化出口氣加熱器（134－C）預(yù)熱到100℃左右，進(jìn)入除氧器（101－U）脫氧段，在脫氧段用低壓蒸汽脫除水中溶解氧后，然后在儲(chǔ)水段加入二甲基硐肟除去殘余溶解氧。最終溶解氧含量小于7PPb。

除氧水加入氨水調(diào)節(jié)PH至8.5－9.2，經(jīng)鍋爐給水泵104－J/JA/JB經(jīng)并聯(lián)的合成氣加熱器（123－C），甲烷化氣加熱器（114－C）及一段爐對(duì)流段低溫段鍋爐給水預(yù)熱盤管加熱到295℃左右進(jìn)入汽包（101－F），同時(shí)在汽包中加入磷酸鹽溶液,汽包底部水經(jīng)101－CA/CB、102－C、103－C一段爐對(duì)流段低溫段廢熱鍋爐及輔助鍋爐加熱部分汽化后進(jìn)入汽包，經(jīng)汽包分離出的飽和蒸汽在一段爐對(duì)流段過(guò)熱后送至103－JAT，經(jīng)103－JAT抽出3.8MPa、327℃中壓蒸汽，供各中壓蒸汽用戶使用。103－JAT停運(yùn)時(shí)，高壓蒸汽經(jīng)減壓，全部進(jìn)入中壓蒸汽管網(wǎng)，中壓蒸汽一部分供工藝使用、一部分供凝汽透平使用，其余供背壓透平使用，并產(chǎn)生低壓蒸汽，供111－C、101－U使用，其余為伴熱使用在這個(gè)工段中，縮合/脫水反應(yīng)是在三個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)器中進(jìn)行的，接著是一臺(tái)分層器，用來(lái)把有機(jī)物從液流中分離出來(lái)。

3.2 合成氨裝置凈化工段

1、脫碳

經(jīng)變換工序后的工藝氣，CO2含量一般在17％左右。本裝置采用改良苯菲爾法脫除工藝氣中的二氧化碳，吸收劑為碳酸鉀溶液，溶液的吸收和再生可以用如下反應(yīng)方程式表示：

K2CO3 + CO2 + H2O ＝ 2KHCO3 + 熱量

這是一個(gè)可逆過(guò)程，脫碳溶液中K2CO3吸收了CO2生成KHCO3，KHCO3又在加熱、減壓的條件下放出CO2，重新變成K2CO3。前一個(gè)過(guò)程是吸收過(guò)程，后一個(gè)過(guò)程是再生過(guò)程。經(jīng)過(guò)吸收塔的脫碳?xì)怏w要求CO2小于0.1％；經(jīng)過(guò)再生塔的CO2氣體要求純度大于98.5％。

從變換工序來(lái)變換氣溫度60℃，壓力2.799MPa進(jìn)入CO2吸收塔(101-E)下部，在吸收塔中經(jīng)塔板逆流向上與塔頂加入的貧液（40℃）接觸，脫去工藝氣中所含二氧化碳，再經(jīng)塔頂洗滌段后出CO2吸收塔，出吸收塔凈化氣在管路上由噴射器噴入變換氣分離器(102-F)來(lái)的工藝?yán)淠哼M(jìn)一步洗滌，經(jīng)凈化氣分離器(121-F)分離出噴入的工藝?yán)淠?，溫?4℃，壓力2.764MPa的氣體去甲烷化工序，液體與變換冷凝液匯合去工藝?yán)淠禾幚硌b置。

從CO2吸收塔塔底出來(lái)的富液（74℃）先經(jīng)溶液換熱器(109-CB)加熱，再經(jīng)溶液換熱器(109-CA)進(jìn)一步升溫至105℃后，進(jìn)入CO2汽提塔(102-E)頂部，102-E為篩板塔，共10塊塔板，在CO2汽提塔中靠變換氣煮沸器(105-CA.B)蒸汽煮沸器(111-C)提供的熱量蒸發(fā)出大量水蒸汽，由下向上逐板汽提出溶液中的CO2，氣體經(jīng)過(guò)CO2汽提塔冷凝器(110-C)，再經(jīng)CO2汽提塔回流液槽(103-F)分離出液體后，CO2氣體送尿素裝置。

從CO2汽提塔底部出來(lái)的熱貧液先經(jīng)溶液換熱器(109-CA)與富液換熱降溫后進(jìn)貧液泵，經(jīng)貧液泵(107-JA/JB/JC)升壓后的貧液再經(jīng)溶液換熱器(109-CB)降溫，并經(jīng)貧液冷卻器(108-C)進(jìn)一步冷卻至40℃左右進(jìn)CO2吸收塔上塔。

從CO2汽提塔回流液槽底部出來(lái)的冷凝液，先經(jīng)回流液泵(108-J)升壓，一部分去冷凝液處理裝置，另一部分去CO2吸收塔頂部洗滌凈化氣中夾帶出的溶液，洗滌后的冷凝液回CO2汽提塔頂部進(jìn)入系統(tǒng)。

2、甲烷化

碳氧化物（CO、CO2）是合成觸媒的毒物，在工業(yè)生產(chǎn)中要求入合成工序的氫氮?dú)庵械腃O、CO2含量小于10PPm。在催化劑作用下將CO、CO2加氫反應(yīng)生成對(duì)合成觸媒無(wú)害甲烷。

在鎳觸媒存在的條件下，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)： CO + 3H2 ＝ CH4 + H2O + 206.16kJ/mol CO2 + 4H2 ＝ CH4 + 2H2O + 165.08kJ/mol 6

甲烷化反應(yīng)是可逆強(qiáng)放熱反應(yīng)，溫升很大，每反應(yīng)1％CO，溫升72℃左右；每反應(yīng)1％CO2，溫升60℃左右。因此，要嚴(yán)格控制低變出口CO含量及脫碳出口CO2含量再規(guī)定指標(biāo)范圍內(nèi)，嚴(yán)防甲烷化觸媒超溫。

甲烷化裝置的原料氣來(lái)自脫碳裝置，該原料氣（44℃、2.76Mpa）先后經(jīng)合成氣一脫碳?xì)鈸Q熱器(136-C)預(yù)熱至117.49℃、高變氣—脫碳?xì)鈸Q熱器(104-C)加熱到316℃，進(jìn)入甲烷化爐(106-D)，爐內(nèi)裝有18m3、J-105型鎳催化劑，氣體自上部進(jìn)入106-D，氣體中的CO和CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O。甲烷化爐(106-D)的出口溫度為363℃，依次經(jīng)鍋爐給水預(yù)熱器(114-C)，甲烷化氣脫鹽水預(yù)熱器(134-C)和水冷器(115-C)，溫度降至40℃，甲烷化后的氣體中CO和CO2含量降至10ppm以下，進(jìn)入104-F進(jìn)行氣液分離。

3、冷凝液回收系統(tǒng)

自低變104-D來(lái)的工藝氣（260℃）經(jīng)102-F底部冷凝液萃冷后，再經(jīng)105-C，106-C換熱至60℃，進(jìn)入102-F，其中工藝氣中所帶的水分沉積下來(lái)，脫水后的工藝氣進(jìn)入CO2吸收塔101-E脫除CO2。102-F的水一部分進(jìn)入103-F，一部分經(jīng)換熱器C66401換熱后進(jìn)入E66401，由管網(wǎng)來(lái)的327℃的蒸汽進(jìn)入E66401的底部，塔頂產(chǎn)生的氣體進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)，底部液體經(jīng)C66401，C66402換熱后排出。

3.3 合成氨裝置合成工段

氨的合成是整個(gè)合成氨流程中的核心部分。前工序制得的合格氮?dú)錃庠诟邷馗邏杭拌F催化劑作用下合成為氨。由于在反應(yīng)過(guò)程中只有少部分氮?dú)錃夂铣蔀榘保虼朔磻?yīng)后的氣體混合物分離氨后，經(jīng)加壓又送回合成塔，構(gòu)成合成回路。氨合成的化學(xué)反應(yīng)式如下：

1/2 N2 + 3/2H2 ＝ NH3 + 熱量

這是一個(gè)放熱和體積減少的可逆反應(yīng)。

本裝置的合成塔采用了三段間接換熱式徑向合成塔，這樣合成塔觸媒層的溫度分布就更為合理，更加接近最佳溫度分布曲線，觸媒層的阻力降也更小。同時(shí)，在合成塔出口設(shè)置了合成廢鍋，利用合成氨余熱產(chǎn)生125×105Pa（絕）的高壓蒸汽，能量回收更為充分。但是，由于轉(zhuǎn)化工序加入過(guò)量空氣，使合成系統(tǒng)氮過(guò)剩，加大了合成排放氣量。為此增加了氫回收裝置加以彌補(bǔ)，回收的氫返回合成系統(tǒng)。

1、合成系統(tǒng)

從甲烷化來(lái)的新鮮氣（40℃、2.6Mpa、H2/N2=3：1）先經(jīng)壓縮前分離罐(104-F)，分離氣體中的水后，進(jìn)合成氣壓縮機(jī)(103-J)低壓段，在壓縮機(jī)的低壓缸將新鮮氣體壓縮到合成所需要的最終壓力的二分之一左右，出低壓段的新鮮氣先經(jīng)熱交換器（106-C，與甲烷化進(jìn)料氣換熱）冷卻至93.3℃，再經(jīng)水冷器(116-C)冷卻至38℃,最后經(jīng)氨冷器(129-C)冷卻至7℃后與氫回收來(lái)的氫氣混合進(jìn)入中間分離罐(105-F)，進(jìn)一步分離氣體中的水后，從中間分離罐出來(lái)的氫氮?dú)庠龠M(jìn)合成氣壓縮機(jī)高壓段。

合成回路來(lái)的循環(huán)氣與經(jīng)高壓段壓縮后的氫氮?dú)饣旌线M(jìn)壓縮機(jī)循環(huán)段，從循環(huán)段出來(lái)的合成氣進(jìn)合成系統(tǒng)水冷器(124-C)。高壓合成氣自水冷卻器124-C出來(lái)后，分兩路繼續(xù)冷卻，第一路串聯(lián)通過(guò)原料氣和循環(huán)氣一級(jí)和二級(jí)氨冷器117-C和118-C的管側(cè)，冷卻介質(zhì)都是冷凍用液氨，另一路通過(guò)就地的MIC-23節(jié)流后，在合成塔進(jìn)氣和循環(huán)氣換熱器120-C的殼側(cè)冷卻，兩路會(huì)合后，又在新鮮氣和循環(huán)氣三級(jí)氨冷器119-C中用三級(jí)液氨閃蒸槽112-F來(lái)的冷凍用液氨進(jìn)行冷卻，冷卻至-23.3℃。冷卻后的氣體經(jīng)過(guò)水平分布管進(jìn)入高壓氨分離器（106-F），在前幾個(gè)氨冷器中冷凝下來(lái)的循環(huán)氣中的氨就在106-F中分出，分離出來(lái)的產(chǎn)品液氨送往低壓氨分離器(107-F)。從高壓氨分離器出來(lái)后，循環(huán)氣就進(jìn)入合成塔進(jìn)氣—新鮮循環(huán)氣換熱器120-C的管側(cè)，從殼側(cè)的工藝氣體中取得熱量，然后又進(jìn)入合成塔進(jìn)氣--出氣換熱器(121-C)的管側(cè)，再由HCV-11控制進(jìn)入合成塔(105-D)，在121-C管側(cè)的出口處分析氣體成分。

SP-35是一專門的雙向降爆板裝置，是用來(lái)保護(hù)121-C的換熱器，防止換熱器的一側(cè)卸壓導(dǎo)致壓差過(guò)大而引起破壞。

主線合成氣進(jìn)氣由HCV-11控制，從冷激式合成塔105-D的塔底進(jìn)入，自下而上地沿內(nèi)件與外筒之間的環(huán)隙上升，被預(yù)熱至合成塔頂部。再向下依次經(jīng)過(guò)各觸媒層進(jìn)行反應(yīng)；一路副線合成氣進(jìn)氣（冷激氣）經(jīng)由MIC-13控制，直接到第一層觸媒的入口，用以控制該處的溫度（開工時(shí)僅由這一路進(jìn)氣），另一路副線冷激氣可以分別用MIC-

14、MIC-15和MIC-16進(jìn)行調(diào)節(jié)，分別控制第二、第三、第四層觸媒的入口溫度。氣體經(jīng)過(guò)最底下一層觸媒床后，又自下而上地把氣體導(dǎo)入中心內(nèi)部換熱器的管側(cè)，把熱量傳給進(jìn)來(lái)的氣體，再由105-D的頂部出口引出。

合成塔出口氣進(jìn)入合成塔--鍋爐給水換熱器123-C的管側(cè)，把熱量傳給鍋爐給水，接著又在121-C的殼側(cè)與進(jìn)塔氣換熱而進(jìn)一步被冷卻，最后回到103-J高壓缸循環(huán)段(最后一個(gè)葉輪)而完成了整個(gè)合成回路。

合成塔出來(lái)的一部分氣體（吹出氣，又叫馳放氣），經(jīng)氨冷器125-C至高壓吹出氣分離缸108-F，經(jīng)MIC-18調(diào)節(jié)并用FI-63指示流量后，送往氫回收裝置或送往一段轉(zhuǎn)化爐燃料氣系統(tǒng)。從合成回路中排出一部分氣是為了控制循環(huán)氣中的甲烷和氬的濃度，甲烷和氬在系統(tǒng)中積累多了會(huì)使氨的合成率降低。吹出氣在進(jìn)入分離罐108-F以前先在氨冷器125-C中冷卻，由108-F分出的液氨送低壓氨分離器107-F回收。

合成塔備有一臺(tái)開工加熱爐(102-B)，它是用于開工時(shí)把合成塔引溫至反應(yīng)溫度，開工加熱爐的原料氣流量由FI-62指示，另外，它還設(shè)有一低流量報(bào)警器FAL-85與FI-62配合使用，MIC-17調(diào)節(jié)102-B燃料氣量。

2、冷凍系統(tǒng)

合成來(lái)的液氨進(jìn)入中間閃蒸槽(107-F，即低壓氨分離器)，閃蒸出的不凝性氣體通過(guò)PICA-8排出，作為燃料氣送一段爐燃燒。分離器107-F裝有液面指示器LI-12。液氨減壓后由液位調(diào)節(jié)器LICA-12調(diào)節(jié)進(jìn)入三級(jí)閃蒸罐(112-F)，進(jìn)一步閃蒸，閃蒸后作為冷凍用的液氨進(jìn)入系統(tǒng)中。冷凍的一、二、三級(jí)閃蒸罐操作壓力分別為：0.4MPa(G)、0.16MPa(G)、0.0028MPa(G)。三臺(tái)閃蒸罐與合成系統(tǒng)中的第一、第二、第三氨冷器相對(duì)應(yīng)，它們是按熱虹吸原理進(jìn)行冷凍蒸發(fā)循環(huán)操作的。液氨由各閃蒸罐流入對(duì)應(yīng)的氨冷器，吸熱后的液氨蒸發(fā)形成的氣液混合物又回到各閃蒸罐進(jìn)行氣液分離，氣氨分別進(jìn)氨壓縮機(jī)(105-J)各段氣缸，液氨分別進(jìn)各氨冷器。

由液氨接收槽(109-F)來(lái)的液氨逐級(jí)減壓后補(bǔ)入到各閃蒸罐。一級(jí)閃蒸罐(110-F)出來(lái)的液氨除送第一氨冷器(117-C)外，另一部分作為合成氣壓縮機(jī)(103-J)一段出口的氨冷器(129-C)和液氨接收槽(109-F)的氨冷器(126-C)的冷源（126-C）。氨冷器(129-C)和(126-C)蒸發(fā)的氣氨進(jìn)入二級(jí)閃蒸罐(111-F)，110-F多余的液氨也送往111-F。111-F的液氨除送第二氨冷器(118-C)和弛放氣氨冷器(125-C)作為冷凍劑外，其余部分送往三級(jí)閃蒸罐(112-F)。112-F的液氨除送119-C作為冷凍劑外，還可以由冷氨產(chǎn)品泵(109-J)作為冷氨產(chǎn)品送液氨貯槽貯存。

由三級(jí)閃蒸罐(112-F)出來(lái)的氣氨進(jìn)入氨壓縮機(jī)(105-J)一段壓縮，一段出口與二級(jí)閃蒸罐111-F來(lái)的氣氨匯合進(jìn)入二段壓縮，二段出口氣氨先經(jīng)壓縮機(jī)中間冷卻器(128-C)冷卻后，與一級(jí)閃蒸罐110-F來(lái)的氣氨匯合進(jìn)入三段壓縮，三段出口的氣氨經(jīng)氨冷凝器(127-CA、CB)，冷凝的液氨進(jìn)入接收槽(109-F)。109-F中的閃蒸氣去閃蒸罐氨冷器(126-C)，冷凝分離出來(lái)的液氨流回109-F，不凝氣作燃料氣送一段爐燃燒。109-F中的液氨一部分減壓后送至一級(jí)閃蒸罐(110-F)，另一部分作為熱氨產(chǎn)品經(jīng)熱氨產(chǎn)品泵(1-3P-1,2)送往尿素裝置。實(shí)習(xí)思考題

1．以天然氣為原料生產(chǎn)合成氣過(guò)程有哪些主要反應(yīng)？ CH4+H2O ＝ CO+3H2

CnH2n+nH2O ＝ nCO+（2n+1）H2

2．天然氣-水蒸氣轉(zhuǎn)化法制合成氣過(guò)程有哪些步驟？ a、經(jīng)過(guò)預(yù)熱器進(jìn)行加熱 b、脫硫

c、在外加熱的反應(yīng)管中進(jìn)行烴類的蒸汽轉(zhuǎn)化反應(yīng)即一段轉(zhuǎn)化

d、高溫的一段轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化爐并加入空氣，利用反應(yīng)熱將甲烷轉(zhuǎn)化反應(yīng)進(jìn)行到底

e、利用廢熱鍋爐回收高溫轉(zhuǎn)換氣的熱量，產(chǎn)生高壓蒸汽 3．為什么天然氣要預(yù)先脫硫才能進(jìn)行轉(zhuǎn)化？

天然氣中含有少量硫化物，這些硫化物可以使多種催化劑中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氫能腐蝕設(shè)備管道。因此，必須盡可能地除去原料氣中的各種硫化物

4.Co－Mo加氫和氧化鋅脫硫有何特點(diǎn)？

Co-Mo加氫轉(zhuǎn)化主要指在加入氫氣的條件下使原料氣中有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫。加氫轉(zhuǎn)化不能達(dá)到直接脫硫的目的，但經(jīng)轉(zhuǎn)化后就大大的利于硫的脫除。在有機(jī)硫轉(zhuǎn)化的同時(shí)，也能使烯烴類加氫轉(zhuǎn)化為烷氫類從而可減少下一工序蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑析炭的可能性。

氧化鋅是一種內(nèi)表面積頗大，硫容較高的接觸反應(yīng)型脫硫劑。除噻吩及其

衍生物外，脫除硫化氫及各種有機(jī)硫化物的能力極高，可將（108－D）出口氣中硫含量降至0.1PPm以下

5.為什么天然氣-水蒸氣轉(zhuǎn)化過(guò)程需要供熱？供熱形式是什么？

由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在高溫條件下有利于反應(yīng)平衡及反應(yīng)速度。在實(shí)際生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)化反應(yīng)分別是在一段爐和二段爐中完成。在一段爐中（101－B），烴類和水蒸氣的混合氣在反應(yīng)管內(nèi)鎳催化劑的作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，管外有燃料氣燃燒供給反應(yīng)所需熱量，出一段爐轉(zhuǎn)化氣溫度控制在800℃左右。實(shí)習(xí)收獲與體會(huì)

為期三周的實(shí)習(xí)很快的結(jié)束了，這三個(gè)星期的實(shí)習(xí)讓我對(duì)自己的專業(yè)有了更深的認(rèn)識(shí)。在這次實(shí)習(xí)之前，我一直都在懷疑自己平時(shí)在學(xué)校里學(xué)的那些知識(shí)的實(shí)用性，學(xué)習(xí)的時(shí)候也找不到重點(diǎn)，常常只是為了應(yīng)付考試而被動(dòng)的去學(xué)。這次實(shí)習(xí)讓我意識(shí)到平時(shí)的學(xué)習(xí)是非常重要的，因?yàn)槿魏螌?shí)際的操作都依賴于一套理論體系，只有熟悉了理論，才可能在實(shí)際問(wèn)題中找到解決的辦法。

第一周去南化公司化機(jī)廠的實(shí)習(xí)讓我印象深刻。尤其是進(jìn)場(chǎng)的那兩天師父說(shuō)過(guò)一句話，29個(gè)危險(xiǎn)源就會(huì)引起一小的事故，31個(gè)小的事故就會(huì)引起一大的事故。可見(jiàn)事故就是從小的事件積累起來(lái)的，安全就要從點(diǎn)點(diǎn)滴滴坐起。

最后兩周的這次仿真實(shí)習(xí)讓我們充分了解了合成氨工藝的流程和主要的控制參數(shù)，更加深刻的理解課本上學(xué)到的知識(shí)，有這次實(shí)踐的機(jī)會(huì),讓我們大大開闊了眼界，獲得了書本上得不到的知識(shí)。

此外，員工自己應(yīng)當(dāng)以身作則，積極遵守各項(xiàng)規(guī)章制度，培養(yǎng)較高的安全責(zé)任意識(shí)，珍惜自己與他人的生命。

第二篇：合成氨仿真實(shí)習(xí)報(bào)告

氨合成仿真實(shí)習(xí)報(bào)告

一、實(shí)習(xí)目的及意義

仿真實(shí)習(xí)是畢業(yè)實(shí)習(xí)計(jì)劃的組成部分，通過(guò)實(shí)習(xí)使學(xué)生了解化工生產(chǎn)一般特點(diǎn)、規(guī)律和工藝參數(shù)的控制，獲得化工生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)，培養(yǎng)運(yùn)用化工專業(yè)理論知識(shí)，分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為今后畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）和所從事的化工實(shí)際工作打下良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。

二、合成氨工藝原理與流程

(1)合成氨裝置轉(zhuǎn)化工段 1 概述

轉(zhuǎn)化工段包括下列主要部分: 原料氣脫硫、原料氣的一段蒸汽轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)化氣的二段轉(zhuǎn)化、高變、低變、給水、爐水和蒸汽系統(tǒng)。原料氣脫硫

天然氣中含有少量硫化物，這些硫化物可以使多種催化劑中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氫能腐蝕設(shè)備管道。因此，必須盡可能地除去原料氣中的各種硫化物。

加氫轉(zhuǎn)化主要指在加入氫氣的條件下使原料氣中有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫。加氫轉(zhuǎn)化不能達(dá)到直接脫硫的目的，但經(jīng)轉(zhuǎn)化后就大大的利于硫的脫除。在有機(jī)硫轉(zhuǎn)化的同時(shí)，也能使烯烴類加氫轉(zhuǎn)化為烷氫類從而可減少下一工序蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑析炭的可能性。

在采用鈷鉬催化劑的條件下，主要進(jìn)行如下反應(yīng)： R-SH+H2=RH+H2S R-S-R’+2H2=RH+R’H+H2S C4H4S+4H2=C4H10+H2S RC=CR’+H2=RCH2-CH2R’

氧化鋅是一種內(nèi)表面積頗大，硫容較高的接觸反應(yīng)型脫硫劑。除噻吩及其衍生物外，脫除硫化氫及各種有機(jī)硫化物的能力極高，可將出口氣中硫含量降至0.1PPm以下。

氧化鋅脫硫反應(yīng)：ZnO+H2S=ZnS+H2O 原料天然氣在原料氣預(yù)熱器（141－C）中被低壓蒸汽預(yù)熱后，進(jìn)入活性碳脫硫槽（101－DA、102－DA一用一備），進(jìn)行初脫硫后，經(jīng)壓縮機(jī)（102－J）加壓。在一段爐對(duì)流段低溫段加熱到230℃左右與103-J段來(lái)的氫混合后進(jìn)入Co－Mo加氫和氧化鋅脫硫槽（108－D）終脫硫后，天然氣中的總硫≤0.1ppm。3 原料氣的一段蒸汽轉(zhuǎn)化

經(jīng)脫硫后的原料氣的總硫含量降至0.1PPm以下，與水蒸汽混合后進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)：

CH4 + H2O ＝ CO + 3H2

CnH2n+2 + nH2O ＝ nCO +（2n+1）H2 由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在高溫條件下有利于反應(yīng)平衡及反應(yīng)速度。在實(shí)際生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)化反應(yīng)分別是一段爐和二段爐中完成。在一段爐中，烴類和水蒸氣的混合氣在反應(yīng)管內(nèi)鎳催化劑的作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，管外有燃料氣燃燒供給反應(yīng)所需熱量，出一段爐轉(zhuǎn)化氣溫度控制在800℃左右。

脫硫后的原料氣與中壓蒸汽混和后，經(jīng)對(duì)流段高溫段加熱后，進(jìn)入一段爐（101－B）的336根觸媒反應(yīng)管進(jìn)行蒸汽轉(zhuǎn)化，管外由頂部的144個(gè)燒嘴提供反應(yīng)熱，經(jīng)一段轉(zhuǎn)化后，氣體中殘余甲烷在10％左右。轉(zhuǎn)化氣的二段轉(zhuǎn)化

為了進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，需要更高的溫度。在二段爐中加入預(yù)熱后的空氣，利用H2和O2的燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生高熱，促使CH4進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。

一段轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入二段爐（103－D），在二段爐中同時(shí)送入工藝空氣，工藝空氣來(lái)自空氣壓縮機(jī)（101－J）加入少量中壓蒸汽并經(jīng)對(duì)流段高溫段預(yù)熱，轉(zhuǎn)化氣中的H2和空氣中的氧燃燒產(chǎn)生的熱量供給轉(zhuǎn)化氣中的甲烷在二段爐觸媒床中進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，出二段爐的工藝氣殘余甲烷含量0.3％左右，經(jīng)并聯(lián)的兩臺(tái)第一廢熱鍋爐回收熱量，再經(jīng)第二廢熱鍋爐進(jìn)一步回收余熱后，送去變換。CO變換

經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化后的工藝氣含有12～15％的CO，變換工序的任務(wù)是使CO在有催化劑存在的條件下與水蒸汽反應(yīng)：

CO + H2O ＝ CO2 + H2 這樣即能把一氧化碳變?yōu)橐子谇宄亩趸?，同時(shí)又可制得合成需要的原料氫。變換反應(yīng)是一個(gè)可逆、放熱、反應(yīng)前后氣體體積不變的化學(xué)反應(yīng)。

整個(gè)變換過(guò)程是由高溫變換和低溫變換組成。高溫變換所用的催化劑是以Fe3O4為活性組分的，它的活性溫度在300℃以上（一般在350～430℃）。在此溫度下，可以取得較高的反應(yīng)速度，但不能達(dá)到較低的CO濃度。為了進(jìn)一步取得較低的CO濃度，還要以銅為活性組分的催化劑作用下，進(jìn)行低溫變換。它的變換溫度一般在200～250℃，這樣的低溫下，就能使CO的變換進(jìn)行的比較徹底，可以使CO濃度降至0.3％以下。

由第二廢熱鍋爐來(lái)的轉(zhuǎn)化氣約含有12－14％的CO，進(jìn)入高變爐（104－DA），在高變觸媒的作用下將部分CO轉(zhuǎn)化成CO2，經(jīng)高溫變換后CO含量降到3％左右，然后經(jīng)第三廢熱鍋爐（103－C）回收部分熱能，經(jīng)換熱器（104－C）進(jìn)入低變爐（104－DB）在低變觸媒的作用下將其余CO轉(zhuǎn)化為CO2，出低變爐的工藝氣中CO含量約為0.3％左右。

給水、爐水、蒸汽系統(tǒng)

合成氨裝置開車時(shí)，將從界外引入3.8MPa、327℃的中壓蒸汽約50T/H。輔助鍋爐和廢熱鍋爐所用的脫鹽水從水處理車間引入，用并聯(lián)的低變出口氣加熱器（106－C）和甲烷化出口氣加熱器（134－C）預(yù)熱到100℃左右，進(jìn)入除氧器（101－U）脫氧段，在脫氧段用低壓蒸汽脫除水中溶解氧后，然后在儲(chǔ)水段加入二甲基硐肟除去殘余溶解氧。最終溶解氧含量小于7PPb。

除氧水加入氨水調(diào)節(jié)PH至8.5－9.2，經(jīng)鍋爐給水泵104－J/JA/JB經(jīng)并聯(lián)的合成氣加熱器（123－C），甲烷化氣加熱器（114－C）及一段爐對(duì)流段低溫段鍋爐給水預(yù)熱盤管加熱到295℃左右進(jìn)入汽包（101－F），同時(shí)在汽包中加入磷酸鹽溶液,汽包底部水經(jīng)101－CA/CB、102－C、103－C、一段爐對(duì)流段低溫段廢熱鍋爐及輔助鍋爐加熱部分汽化后進(jìn)入汽包，經(jīng)汽包分離出的飽和蒸汽在一段爐對(duì)流段過(guò)熱后送至103－JAT，經(jīng)103－JAT抽出3.8MPa、327℃中壓蒸汽，供各中壓蒸汽用戶使用。103－JAT停運(yùn)時(shí)，高壓蒸汽經(jīng)減壓，全部進(jìn)入中壓蒸汽管網(wǎng)，中壓蒸汽一部分供工藝使用、一部分供凝汽透平使用，其余供背壓透平使用，并產(chǎn)生低壓蒸汽，供111－C、101－U使用，其余為伴熱使用在這個(gè)工段中，縮合/脫水反應(yīng)是在三個(gè)串聯(lián)的反應(yīng)器中進(jìn)行的，接著是一臺(tái)分層器，用來(lái)把有機(jī)物從液流中分離出來(lái)。

(2)合成氨裝置凈化工段 1 脫碳

經(jīng)變換工序后的工藝氣，CO2含量一般在17％左右。本裝置采用改良苯菲爾法脫除工藝氣中的二氧化碳，吸收劑為碳酸鉀溶液，溶液的吸收和再生可以用如下反應(yīng)方程式表示：

K2CO3 + CO2 + H2O ＝ 2KHCO3 + 熱量

這是一個(gè)可逆過(guò)程，脫碳溶液中K2CO3吸收了CO2生成KHCO3，KHCO3又在加熱、減壓的條件下放出CO2，重新變成K2CO3。前一個(gè)過(guò)程是吸收過(guò)程，后一個(gè)過(guò)程是再生過(guò)程。經(jīng)過(guò)吸收塔的脫碳?xì)怏w要求CO2小于0.1％；經(jīng)過(guò)再生塔的CO2氣體要求純度大于98.5％。

從變換工序來(lái)變換氣溫度60℃，壓力2.799MPa進(jìn)入CO2吸收塔(101-E)下部，在吸收塔中經(jīng)塔板逆流向上與塔頂加入的貧液（40℃）接觸，脫去工藝氣中所含二氧化碳，再經(jīng)塔頂洗滌段后出CO2吸收塔，出吸收塔凈化氣在管路上由噴射器噴入變換氣分離器(102-F)來(lái)的工藝?yán)淠哼M(jìn)一步洗滌，經(jīng)凈化氣分離器(121-F)分離出噴入的工藝?yán)淠海瑴囟?4℃，壓力2.764MPa的氣體去甲烷化工序，液體與變換冷凝液匯合去工藝?yán)淠禾幚硌b置。

從CO2吸收塔塔底出來(lái)的富液（74℃）先經(jīng)溶液換熱器(109-CB)加熱，再經(jīng)溶液換熱器(109-CA)進(jìn)一步升溫至105℃后，進(jìn)入CO2汽提塔(102-E)頂部，102-E為篩板塔，共10塊塔板，在CO2汽提塔中靠變換氣煮沸器(105-CA.B)蒸汽煮沸器(111-C)提供的熱量蒸發(fā)出大量水蒸汽，由下向上逐板汽提出溶液中的CO2，氣體經(jīng)過(guò)CO2汽提塔冷凝器(110-C)，再經(jīng)CO2汽提塔回流液槽(103-F)分離出液體后，CO2氣體送尿素裝置。從CO2汽提塔底部出來(lái)的熱貧液先經(jīng)溶液換熱器(109-CA)與富液換熱降溫后進(jìn)貧液泵，經(jīng)貧液泵(107-JA/JB/JC)升壓后的貧液再經(jīng)溶液換熱器(109-CB)降溫，并經(jīng)貧液冷卻器(108-C)進(jìn)一步冷卻至40℃左右進(jìn)CO2吸收塔上塔。

從CO2汽提塔回流液槽底部出來(lái)的冷凝液，先經(jīng)回流液泵(108-J)升壓，一部分去冷凝液處理裝置，另一部分去CO2吸收塔頂部洗滌凈化氣中夾帶出的溶液，洗滌后的冷凝液回CO2汽提塔頂部進(jìn)入系統(tǒng)。甲烷化

碳氧化物（CO、CO2）是合成觸媒的毒物，在工業(yè)生產(chǎn)中要求入合成工序的氫氮?dú)庵械腃O、CO2含量小于10PPm。在催化劑作用下將CO、CO2加氫反應(yīng)生成對(duì)合成觸媒無(wú)害甲烷。

在鎳觸媒存在的條件下，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)： CO + 3H2 ＝ CH4 + H2O + 206.16kJ/mol CO2 + 4H2 ＝ CH4 + 2H2O + 165.08kJ/mol 甲烷化反應(yīng)是可逆強(qiáng)放熱反應(yīng)，溫升很大，每反應(yīng)1％CO，溫升72℃左右；每反應(yīng)1％CO2，溫升60℃左右。因此，要嚴(yán)格控制低變出口CO含量及脫碳出口CO2含量再規(guī)定指標(biāo)范圍內(nèi)，嚴(yán)防甲烷化觸媒超溫。

甲烷化裝置的原料氣來(lái)自脫碳裝置，該原料氣（44℃、2.76Mpa）先后經(jīng)合成氣一脫碳?xì)鈸Q熱器(136-C)預(yù)熱至117.49℃、高變氣—脫碳?xì)鈸Q熱器(104-C)加熱到316℃，進(jìn)入甲烷化爐(106-D)，爐內(nèi)裝有18m3、J-105型鎳催化劑，氣體自上部進(jìn)入106-D，氣體中的CO和CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O。甲烷化爐(106-D)的出口溫度為363℃，依次經(jīng)鍋爐給水預(yù)熱器(114-C)，甲烷化氣脫鹽水預(yù)熱器(134-C)和水冷器(115-C)，溫度降至40℃，甲烷化后的氣體中CO和CO2含量降至10ppm以下，進(jìn)入104-F進(jìn)行氣液分離。冷凝液回收系統(tǒng)

自低變104-D來(lái)的工藝氣（260℃）經(jīng)102-F底部冷凝液萃冷后，再經(jīng)105-C，106-C換熱至60℃，進(jìn)入102-F，其中工藝氣中所帶的水分沉積下來(lái)，脫水后的工藝氣進(jìn)入CO2吸收塔101-E脫除CO2。102-F的水一部分進(jìn)入103-F，一部分經(jīng)換熱器C66401換熱后進(jìn)入E66401，由管網(wǎng)來(lái)的327℃的蒸汽進(jìn)入E66401的底部，塔頂產(chǎn)生的氣體進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)，底部液體經(jīng)C66401，C66402換熱后排出。

(3)合成氨裝置合成工段

氨的合成是整個(gè)合成氨流程中的核心部分。前工序制得的合格氮?dú)錃庠诟邷馗邏杭拌F催化劑作用下合成為氨。由于在反應(yīng)過(guò)程中只有少部分氮?dú)錃夂铣蔀榘?，因此反?yīng)后的氣體混合物分離氨后，經(jīng)加壓又送回合成塔，構(gòu)成合成回路。氨合成的化學(xué)反應(yīng)式如下：

1/2 N2 + 3/2H2 ＝ NH3 + 熱量

這是一個(gè)放熱和體積減少的可逆反應(yīng)。本裝置的合成塔采用了三段間接換熱式徑向合成塔，這樣合成塔觸媒層的溫度分布就更為合理，更加接近最佳溫度分布曲線，觸媒層的阻力降也更小。同時(shí)，在合成塔出口設(shè)置了合成廢鍋，利用合成氨余熱產(chǎn)生125×105Pa（絕）的高壓蒸汽，能量回收更為充分。但是，由于轉(zhuǎn)化工序加入過(guò)量空氣，使合成系統(tǒng)氮過(guò)剩，加大了合成排放氣量。為此增加了氫回收裝置加以彌補(bǔ)，回收的氫返回合成系統(tǒng)。合成系統(tǒng)

從甲烷化來(lái)的新鮮氣（40℃、2.6Mpa、H2/N2=3：1）先經(jīng)壓縮前分離罐(104-F)，分離氣體中的水后，進(jìn)合成氣壓縮機(jī)(103-J)低壓段，在壓縮機(jī)的低壓缸將新鮮氣體壓縮到合成所需要的最終壓力的二分之一左右，出低壓段的新鮮氣先經(jīng)熱交換器（106-C，（現(xiàn)場(chǎng)圖中錯(cuò)標(biāo)為136-C）與甲烷化進(jìn)料氣換熱）冷卻至93.3℃，再經(jīng)水冷器(116-C)冷卻至38℃,最后經(jīng)氨冷器(129-C)冷卻至7℃后與氫回收來(lái)的氫氣混合進(jìn)入中間分離罐(105-F)，進(jìn)一步分離氣體中的水后，從中間分離罐出來(lái)的氫氮?dú)庠龠M(jìn)合成氣壓縮機(jī)高壓段。

合成回路來(lái)的循環(huán)氣與經(jīng)高壓段壓縮后的氫氮?dú)饣旌线M(jìn)壓縮機(jī)循環(huán)段，從循環(huán)段出來(lái)的合成氣進(jìn)合成系統(tǒng)水冷器(124-C)。高壓合成氣自水冷卻器124-C出來(lái)后，分兩路繼續(xù)冷卻，第一路串聯(lián)通過(guò)原料氣和循環(huán)氣一級(jí)和二級(jí)氨冷器117-C和118-C的管側(cè)，冷卻介質(zhì)都是冷凍用液氨，另一路通過(guò)就地的MIC-23節(jié)流后，在合成塔進(jìn)氣和循環(huán)氣換熱器120-C的殼側(cè)冷卻，兩路會(huì)合后，又在新鮮氣和循環(huán)氣三級(jí)氨冷器119-C中用三級(jí)液氨閃蒸槽112-F來(lái)的冷凍用液氨進(jìn)行冷卻，冷卻至-23.3℃。冷卻后的氣體經(jīng)過(guò)水平分布管進(jìn)入高壓氨分離器（106-F），在前幾個(gè)氨冷器中冷凝下來(lái)的循環(huán)氣中的氨就在106-F中分出，分離出來(lái)的產(chǎn)品液氨送往低壓氨分離器(107-F)。從高壓氨分離器出來(lái)后，循環(huán)氣就進(jìn)入合成塔進(jìn)氣—新鮮循環(huán)氣換熱器120-C的管側(cè)，從殼側(cè)的工藝氣體中取得熱量，然后又進(jìn)入合成塔進(jìn)氣--出氣換熱器(121-C)的管側(cè)，再由HCV-11控制進(jìn)入合成塔(105-D)，在121-C管側(cè)的出口處分析氣體成分。

SP-35是一專門的雙向降爆板裝置，是用來(lái)保護(hù)121-C的換熱器，防止換熱器的一側(cè)卸壓導(dǎo)致壓差過(guò)大而引起破壞。

主線合成氣進(jìn)氣由HCV-11控制，從冷激式合成塔105-D的塔底進(jìn)入，自下而上地沿內(nèi)件與外筒之間的環(huán)隙上升，被預(yù)熱至合成塔頂部。再向下依次經(jīng)過(guò)各觸媒層進(jìn)行反應(yīng)；一路副線合成氣進(jìn)氣（冷激氣）經(jīng)由MIC-13控制，直接到第一層觸媒的入口，用以控制該處的溫度（開工時(shí)僅由這一路進(jìn)氣），另一路副線冷激氣可以分別用MIC-

14、MIC-15和MIC-16進(jìn)行調(diào)節(jié)，分別控制第二、第三、第四層觸媒的入口溫度。氣體經(jīng)過(guò)最底下一層觸媒床后，又自下而上地把氣體導(dǎo)入中心內(nèi)部換熱器的管側(cè)，把熱量傳給進(jìn)來(lái)的氣體，再由105-D的頂部出口引出。

合成塔出口氣進(jìn)入合成塔--鍋爐給水換熱器123-C的管側(cè)，把熱量傳給鍋爐給水，接著又在121-C的殼側(cè)與進(jìn)塔氣換熱而進(jìn)一步被冷卻，最后回到103-J高壓缸循環(huán)段(最后一個(gè)葉輪)而完成了整個(gè)合成回路。

合成塔出來(lái)的一部分氣體（吹出氣，又叫馳放氣），經(jīng)氨冷器125-C至高壓吹出氣分離缸108-F，經(jīng)MIC-18調(diào)節(jié)并用FI-63指示流量后，送往氫回收裝置或送往一段轉(zhuǎn)化爐燃料氣系統(tǒng)。從合成回路中排出一部分氣是為了控制循環(huán)氣中的甲烷和氬的濃度，甲烷和氬在系統(tǒng)中積累多了會(huì)使氨的合成率降低。吹出氣在進(jìn)入分離罐108-F以前先在氨冷器125-C中冷卻，由108-F分出的液氨送低壓氨分離器107-F回收。合成塔備有一臺(tái)開工加熱爐(102-B)，它是用于開工時(shí)把合成塔引溫至反應(yīng)溫度，開工加熱爐的原料氣流量由FI-62指示，另外，它還設(shè)有一低流量報(bào)警器FAL-85與FI-62配合使用，MIC-17調(diào)節(jié)102-B燃料氣量。冷凍系統(tǒng)

合成來(lái)的液氨進(jìn)入中間閃蒸槽(107-F，即低壓氨分離器)，閃蒸出的不凝性氣體通過(guò)PICA-8排出，作為燃料氣送一段爐燃燒。分離器107-F裝有液面指示器LI-12。液氨減壓后由液位調(diào)節(jié)器LICA-12調(diào)節(jié)進(jìn)入三級(jí)閃蒸罐(112-F)，進(jìn)一步閃蒸，閃蒸后作為冷凍用的液氨進(jìn)入系統(tǒng)中。冷凍的一、二、三級(jí)閃蒸罐操作壓力分別為：0.4MPa(G)、0.16MPa(G)、0.0028MPa(G)。三臺(tái)閃蒸罐與合成系統(tǒng)中的第一、第二、第三氨冷器相對(duì)應(yīng)，它們是按熱虹吸原理進(jìn)行冷凍蒸發(fā)循環(huán)操作的。液氨由各閃蒸罐流入對(duì)應(yīng)的氨冷器，吸熱后的液氨蒸發(fā)形成的氣液混合物又回到各閃蒸罐進(jìn)行氣液分離，氣氨分別進(jìn)氨壓縮機(jī)(105-J)各段氣缸，液氨分別進(jìn)各氨冷器。

由液氨接收槽(109-F)來(lái)的液氨逐級(jí)減壓后補(bǔ)入到各閃蒸罐。一級(jí)閃蒸罐(110-F)出來(lái)的液氨除送第一氨冷器(117-C)外，另一部分作為合成氣壓縮機(jī)(103-J)一段出口的氨冷器(129-C)和液氨接收槽(109-F)的氨冷器(126-C)的冷源（126-C冷卻管道圖中省略）。氨冷器(129-C)和(126-C)蒸發(fā)的氣氨進(jìn)入二級(jí)閃蒸罐(111-F)，110-F多余的液氨也送往111-F。111-F的液氨除送第二氨冷器(118-C)和弛放氣氨冷器(125-C)作為冷凍劑外，其余部分送往三級(jí)閃蒸罐(112-F)。112-F的液氨除送119-C作為冷凍劑外，還可以由冷氨產(chǎn)品泵(109-J)作為冷氨產(chǎn)品送液氨貯槽貯存。

由三級(jí)閃蒸罐(112-F)出來(lái)的氣氨進(jìn)入氨壓縮機(jī)(105-J)一段壓縮，一段出口與二級(jí)閃蒸罐111-F來(lái)的氣氨匯合進(jìn)入二段壓縮，二段出口氣氨先經(jīng)壓縮機(jī)中間冷卻器(128-C)冷卻后，與一級(jí)閃蒸罐110-F來(lái)的氣氨匯合進(jìn)入三段壓縮，三段出口的氣氨經(jīng)氨冷凝器(127-CA、CB)，冷凝的液氨進(jìn)入接收槽(109-F)。109-F中的閃蒸氣去閃蒸罐氨冷器(126-C)，冷凝分離出來(lái)的液氨流回109-F，不凝氣作燃料氣送一段爐燃燒。109-F中的液氨一部分減壓后送至一級(jí)閃蒸罐(110-F)，另一部分作為熱氨產(chǎn)品經(jīng)熱氨產(chǎn)品泵(1-3P-1,2)送往尿素裝置。

三、合成氨模型主要設(shè)備平面布置圖

見(jiàn)附圖

四、合成工段流程圖

見(jiàn)附圖

五、實(shí)習(xí)思考題

1．為什么天然氣要預(yù)先脫硫才能進(jìn)行轉(zhuǎn)化？

天然氣中含有少量硫化物，這些硫化物可以使多種催化劑中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氫能腐蝕設(shè)備管道。因此，必須盡可能地除去原料氣中的各種硫化物

2.Co－Mo加氫和氧化鋅脫硫有何特點(diǎn)？

Co-Mo加氫轉(zhuǎn)化主要指在加入氫氣的條件下使原料氣中有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫。加氫轉(zhuǎn)化不能達(dá)到直接脫硫的目的，但經(jīng)轉(zhuǎn)化后就大大的利于硫的脫除。在有機(jī)硫轉(zhuǎn)化的同時(shí)，也能使烯烴類加氫轉(zhuǎn)化為烷氫類從而可減少下一工序蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑析炭的可能性。

氧化鋅是一種內(nèi)表面積頗大，硫容較高的接觸反應(yīng)型脫硫劑。除噻吩及其衍生物外，脫除硫化氫及各種有機(jī)硫化物的能力極高，可將（108－D）出口氣中硫含量降至0.1PPm以下

3.為什么天然氣-水蒸氣轉(zhuǎn)化過(guò)程需要供熱？供熱形式是什么？

由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在高溫條件下有利于反應(yīng)平衡及反應(yīng)速度。在實(shí)際生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)化反應(yīng)分別是在一段爐和二段爐中完成。在一段爐中（101－B），烴類和水蒸氣的混合氣在反應(yīng)管內(nèi)鎳催化劑的作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，管外有燃料氣燃燒供給反應(yīng)所需熱量，出一段爐轉(zhuǎn)化氣溫度控制在800℃左右。

4．少量CO、CO2的脫除方法有哪些？各自特點(diǎn)？ a、銅氨液吸收法：可循環(huán)使用

b、甲烷化法：可將原料氣中的碳氧化物總含量脫除到10ppm以下。由于甲烷化過(guò)程中消耗氫氣并生成無(wú)用的甲烷，因此，此過(guò)程只適用于一氧化碳和二氧化碳的含量低于0.5﹪的氣體精制。

c、液氮洗滌法：用高純度氮在-190℃左右將原料氣中所含的少量一氧化碳脫除的分離過(guò)程，由于甲烷和氬的沸點(diǎn)都比一氧化碳高，所以在脫除一氧化碳的同時(shí)，也可將這些組分除去

5．在仿真裝置中，氨合成塔的反應(yīng)壓力如何控制？ 從甲烷化來(lái)的新鮮氣（40℃、2.6Mpa、H2/N2=3：1）先經(jīng)壓縮前分離罐(104-F)，分離氣體中的水后，進(jìn)合成氣壓縮機(jī)(103-J)低壓段，在壓縮機(jī)的低壓缸將新鮮氣體壓縮到合成所需要的最終壓力的二分之一左右，出低壓段的新鮮氣先經(jīng)熱交換器（106-C，與甲烷化進(jìn)料氣換熱）冷卻至93.3℃，再經(jīng)水冷器(116-C)冷卻至38℃,最后經(jīng)氨冷器(129-C)冷卻至7℃后與氫回收來(lái)的氫氣混合進(jìn)入中間分離罐(105-F)，進(jìn)一步分離氣體中的水后，從中間分離罐出來(lái)的氫氮?dú)庠龠M(jìn)合成氣壓縮機(jī)高壓段。

六、實(shí)習(xí)心得

短短幾天的仿真實(shí)習(xí)實(shí)習(xí)很快的結(jié)束了，這幾天的學(xué)習(xí)讓我對(duì)自己的專業(yè)有了更深的認(rèn)識(shí)。在這次實(shí)習(xí)之前，我一直都在懷疑自己平時(shí)在學(xué)校里學(xué)的那些知識(shí)的實(shí)用性，學(xué)習(xí)的時(shí)候也找不到重點(diǎn)，常常只是為了應(yīng)付考試而被動(dòng)的去學(xué)。這次實(shí)習(xí)讓我意識(shí)到平時(shí)的學(xué)習(xí)是非常重要的，因?yàn)槿魏螌?shí)際的操作都依賴于一套理論體系，只有熟悉了理論，才可能在實(shí)際問(wèn)題中找到解決的辦法。在老師的指導(dǎo)下我們學(xué)習(xí)了仿真軟件中的“合成氨”的仿真操作?？梢哉f(shuō)我們?cè)谶@ 幾 天的 實(shí)習(xí)中學(xué)到了很多在平時(shí)課堂沒(méi)學(xué)到的知識(shí),受益匪淺。這次實(shí)習(xí)仿真軟件的操作，使我們 不僅進(jìn)一步熟悉了“合成氨”三個(gè)工段的工藝流程，更讓我們了解到在工廠的實(shí)際操作上是怎 么操作的，使我們了解到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在實(shí)際的生產(chǎn)操作中起到的重要作用。這是一種步驟，更是一種結(jié)合。這不僅是學(xué)校給我們的一個(gè)課程，而且還是我 們對(duì)以后在工廠 “中控室”的一種初步了解,讓我們受益匪淺!通過(guò)使用仿真軟件以及觀看化工廠模型并對(duì)其進(jìn)行畫圖分析，更進(jìn)一步加深了我們對(duì)氨合成等項(xiàng)目的印象和認(rèn)識(shí)，將我們之前的理論盡最大可能的于實(shí)際結(jié)合起來(lái)，加深我們對(duì)氨合成的認(rèn)知。更為重要的是，是仿真軟件帶來(lái)的觀念的改變，不是一定要去生產(chǎn)車間去實(shí)物面前才能學(xué)習(xí)了解相關(guān)的工藝流程。學(xué)校組織的這斷時(shí)間的認(rèn)知實(shí)習(xí)，對(duì)我們有著重大的作用和深遠(yuǎn)的影響，希望在之后的學(xué)校生活中能有更多的機(jī)會(huì)參與。

浦安全0906 孫健

學(xué)號(hào)P1905090618

2011年11月2日

第三篇：NJUT合成氨仿真實(shí)習(xí)報(bào)告2012.11

南京工業(yè)大學(xué) 城市建設(shè)與安全工程學(xué)院

仿 真 實(shí)習(xí)報(bào) 告 書

AAAAAA 1000000000 安全工程系

化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心

2012年11月

一、實(shí)習(xí)目的

本次氨合成仿真實(shí)習(xí)是實(shí)習(xí)計(jì)劃的組成部分，通過(guò)實(shí)習(xí)使學(xué)生了解化工生產(chǎn)一般特點(diǎn)、規(guī)律和工藝參數(shù)的控制，獲得化工生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)，培養(yǎng)運(yùn)用化工專業(yè)理論知識(shí)，分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為適應(yīng)今后所從事的化工企業(yè)工作打下良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。

合成仿真實(shí)習(xí)是理論聯(lián)系實(shí)際，應(yīng)用和所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)我們動(dòng)手能力和學(xué)習(xí)能力的一個(gè)重要手段。仿真實(shí)習(xí)是以仿真的實(shí)習(xí)模式，在既保證學(xué)生安全又能完美提供實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)的情況下，學(xué)校給予我們的一次專業(yè)實(shí)踐的機(jī)會(huì)。是我們?cè)趯W(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)后進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用的重要環(huán)節(jié)，它對(duì)培養(yǎng)我們的動(dòng)手能力有很大的意義，同時(shí)也能使我們了解化工工藝的重點(diǎn)要素，仿真實(shí)習(xí)是我們走向工作崗位的必要前提。

二、實(shí)習(xí)要求

1.實(shí)習(xí)裝置為合成氨生產(chǎn)仿真裝置。要求了解并熟悉生產(chǎn)過(guò)程及控制，包括： 1）生產(chǎn)方法和原理，原料、催化劑及產(chǎn)品特性；

2）生產(chǎn)工藝流程（流程中設(shè)備、主副管線，過(guò)程操作和控制）； 3）各工序工藝條件及控制：主要設(shè)備操作溫度、壓力和組成； 4）主要設(shè)備型式、結(jié)構(gòu)；

5）主要設(shè)備及管線上的控制儀表及調(diào)節(jié)方法。

三、實(shí)習(xí)內(nèi)容

仿真實(shí)習(xí)的主要內(nèi)容是：

以河南化肥廠為原型的大型合成氨全流程仿真模型和以寧夏化工廠為原型的合成氨大工段DCS控制系統(tǒng)仿真軟件。兩者均以天然氣為原料的合成氨工藝，通過(guò)仿真實(shí)習(xí)了解合成氨工藝原理與流程，掌握合成氨生產(chǎn)中的主要參數(shù)和DCS控制系統(tǒng)的操作。

四、合成氨的工藝原理與流程

(1)合成氨裝置轉(zhuǎn)化工段 轉(zhuǎn)化工段包括下列主要部分: 原料氣壓縮和脫硫→原料氣的一段蒸汽轉(zhuǎn)化、轉(zhuǎn)化氣的二段轉(zhuǎn)化→CO變換。1 原料氣壓縮和脫硫

原料天然氣進(jìn)入壓縮機(jī)，經(jīng)四段壓縮至51×105Pa，溫度加熱至390℃，進(jìn)入鈷-鉬加氫反應(yīng)器中反應(yīng)，將有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫。天然氣中含有少量硫化物，這些硫化物可以使多種催化劑中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氫能腐蝕設(shè)備管道。因此，必須盡可能地除去原料氣中的各種硫化物。

加氫轉(zhuǎn)化主要指在加入氫氣的條件下使原料氣中有機(jī)硫轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)硫。加氫轉(zhuǎn)化不能達(dá)到直接脫硫的目的，但經(jīng)轉(zhuǎn)化后就大大的利于硫的脫除。在有機(jī)硫轉(zhuǎn)化的同時(shí)，也能使烯烴類加氫轉(zhuǎn)化為烷氫類從而可減少下一工序蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑析炭的可能性。

在采用鈷鉬催化劑的條件下，主要進(jìn)行如下反應(yīng)： R-SH+H2=RH+H2S R-S-R’+2H2=RH+R’H+H2S C4H4S+4H2=C4H10+H2S RC=CR’+H2=RCH2-CH2R’

氧化鋅是一種內(nèi)表面積頗大，硫容較高的接觸反應(yīng)型脫硫劑。除噻吩及其衍生物外，脫除硫化氫及各種有機(jī)硫化物的能力極高，可將出口氣中硫含量降至0.1PPm以下。

氧化鋅脫硫反應(yīng)：ZnO+H2S=ZnS+H2O 原料天然氣在原料氣預(yù)熱器（141－C）中被低壓蒸汽預(yù)熱后，進(jìn)入活性碳脫硫槽（101－DA、102－DA一用一備），進(jìn)行初脫硫后，經(jīng)壓縮機(jī)（102－J）加壓。在一段爐對(duì)流段低溫段加熱到230℃左右與103-J段來(lái)的氫混合后進(jìn)入Co－Mo加氫和氧化鋅脫硫槽（108－D）終脫硫后，天然氣中的總硫≤0.1ppm。原料氣的一段蒸汽轉(zhuǎn)化

經(jīng)脫硫后的原料氣的總硫含量降至0.1PPm以下，與水蒸汽混合后進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)：

CH4 + H2O ＝ CO + 3H2

CnH2n+2 + nH2O ＝ nCO +（2n+1）H2 由于轉(zhuǎn)化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，在高溫條件下有利于反應(yīng)平衡及反應(yīng)速度。在實(shí)際生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)化反應(yīng)分別是一段爐和二段爐中完成。在一段爐中，烴類和水蒸氣的混合氣在反應(yīng)管內(nèi)鎳催化劑的作用下進(jìn)行轉(zhuǎn)化反應(yīng)，管外有燃料氣燃燒供給反應(yīng)所需熱量，出一段爐轉(zhuǎn)化氣溫度控制在800℃左右。

脫硫后的原料氣與中壓蒸汽混和后，經(jīng)對(duì)流段高溫段加熱后，進(jìn)入一段爐（101－B）的336根觸媒反應(yīng)管進(jìn)行蒸汽轉(zhuǎn)化，管外由頂部的144個(gè)燒嘴提供反應(yīng)熱，經(jīng)一段轉(zhuǎn)化后，氣體中殘余甲烷在10％左右。轉(zhuǎn)化氣的二段轉(zhuǎn)化

為了進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，需要更高的溫度。在二段爐中加入預(yù)熱后的空氣，利用H2和O2的燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生高熱，促使CH4進(jìn)一步轉(zhuǎn)化。

一段轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入二段爐（103－D），在二段爐中同時(shí)送入工藝空氣，工藝空氣來(lái)自空氣壓縮機(jī)（101－J）加入少量中壓蒸汽并經(jīng)對(duì)流段高溫段預(yù)熱，轉(zhuǎn)化氣中的H2和空氣中的氧燃燒產(chǎn)生的熱量供給轉(zhuǎn)化氣中的甲烷在二段爐觸媒床中進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，出二段爐的工藝氣殘余甲烷含量0.3％左右，經(jīng)并聯(lián)的兩臺(tái)第一廢熱鍋爐回收熱量，再經(jīng)第二廢熱鍋爐進(jìn)一步回收余熱后，送去變換。CO變換

經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化后的工藝氣含有12～15％的CO，變換工序的任務(wù)是使CO在有催化劑存在的條件下與水蒸汽反應(yīng)：

CO + H2O ＝ CO2 + H2 這樣即能把一氧化碳變?yōu)橐子谇宄亩趸?，同時(shí)又可制得合成需要的原料氫。變換反應(yīng)是一個(gè)可逆、放熱、反應(yīng)前后氣體體積不變的化學(xué)反應(yīng)。

整個(gè)變換過(guò)程是由高溫變換和低溫變換組成。高溫變換所用的催化劑是以Fe3O4為活性組分的，它的活性溫度在300℃以上（一般在350～430℃）。在此溫度下，可以取得較高的反應(yīng)速度，但不能達(dá)到較低的CO濃度。為了進(jìn)一步取得較低的CO濃度，還要以銅為活性組分的催化劑作用下，進(jìn)行低溫變換。它的變換溫度一般在200～250℃，這樣的低溫下，就能使CO的變換進(jìn)行的比較徹底，可以使CO濃度降至0.3％以下。

由第二廢熱鍋爐來(lái)的轉(zhuǎn)化氣約含有12－14％的CO，進(jìn)入高變爐（104－DA），在高變觸媒的作用下將部分CO轉(zhuǎn)化成CO2，經(jīng)高溫變換后CO含量降到3％左右，然后經(jīng)第三廢熱鍋爐（103－C）回收部分熱能，經(jīng)換熱器（104－C）進(jìn)入低變爐（104－DB）在低變觸媒的作用下將其余CO轉(zhuǎn)化為CO2，出低變爐的工藝氣中CO含量約為0.3％左右。

圖1 合成氨轉(zhuǎn)化階段總圖

(2)合成氨裝置凈化工段 1 脫碳

經(jīng)變換工序后的工藝氣，CO2含量一般在17％左右。本裝置采用改良苯菲爾法脫除工藝氣中的二氧化碳，吸收劑為碳酸鉀溶液，溶液的吸收和再生可以用如下反應(yīng)方程式表示：

K2CO3 + CO2 + H2O ＝ 2KHCO3 + 熱量

這是一個(gè)可逆過(guò)程，脫碳溶液中K2CO3吸收了CO2生成KHCO3，KHCO3又在加熱、減壓的條件下放出CO2，重新變成K2CO3。前一個(gè)過(guò)程是吸收過(guò)程，后一個(gè)過(guò)程是再生過(guò)程。經(jīng)過(guò)吸收塔的脫碳?xì)怏w要求CO2小于0.1％；經(jīng)過(guò)再生塔的CO2氣體要求純度大于98.5％。

從變換工序來(lái)變換氣溫度60℃，壓力2.799MPa進(jìn)入CO2吸收塔(101-E)下部，在吸收塔中經(jīng)塔板逆流向上與塔頂加入的貧液（40℃）接觸，脫去工藝氣中所含二氧化碳，再經(jīng)塔頂洗滌段后出CO2吸收塔，出吸收塔凈化氣在管路上由噴射器噴入變換氣分離器(102-F)來(lái)的工藝?yán)淠哼M(jìn)一步洗滌，經(jīng)凈化氣分離器(121-F)分離出噴入的工藝?yán)淠?，溫?4℃，壓力2.764MPa的氣體去甲烷化工序，液體與變換冷凝液匯合去工藝?yán)淠禾幚硌b置。

從CO2吸收塔塔底出來(lái)的富液（74℃）先經(jīng)溶液換熱器(109-CB)加熱，再經(jīng)溶液換熱器(109-CA)進(jìn)一步升溫至105℃后，進(jìn)入CO2汽提塔(102-E)頂部，102-E為篩板塔，共10塊塔板，在CO2汽提塔中靠變換氣煮沸器(105-CA.B)蒸汽煮沸器(111-C)提供的熱量蒸發(fā)出大量水蒸汽，由下向上逐板汽提出溶液中的CO2，氣體經(jīng)過(guò)CO2汽提塔冷凝器(110-C)，再經(jīng)CO2汽提塔回流液槽(103-F)分離出液體后，CO2氣體送尿素裝置。

從CO2汽提塔底部出來(lái)的熱貧液先經(jīng)溶液換熱器(109-CA)與富液換熱降溫后進(jìn)貧液泵，經(jīng)貧液泵(107-JA/JB/JC)升壓后的貧液再經(jīng)溶液換熱器(109-CB)降溫，并經(jīng)貧液冷卻器(108-C)進(jìn)一步冷卻至40℃左右進(jìn)CO2吸收塔上塔。

從CO2汽提塔回流液槽底部出來(lái)的冷凝液，先經(jīng)回流液泵(108-J)升壓，一部分去冷凝液處理裝置，另一部分去CO2吸收塔頂部洗滌凈化氣中夾帶出的溶液，洗滌后的冷凝液回CO2汽提塔頂部進(jìn)入系統(tǒng)。

圖2 脫碳系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)圖

甲烷化

碳氧化物（CO、CO2）是合成觸媒的毒物，在工業(yè)生產(chǎn)中要求入合成工序的氫氮?dú)庵械腃O、CO2含量小于10PPm。在催化劑作用下將CO、CO2加氫反應(yīng)生成對(duì)合成觸媒無(wú)害甲烷。

在鎳觸媒存在的條件下，進(jìn)行如下化學(xué)反應(yīng)： CO + 3H2 ＝ CH4 + H2O + 206.16kJ/mol CO2 + 4H2 ＝ CH4 + 2H2O + 165.08kJ/mol 甲烷化反應(yīng)是可逆強(qiáng)放熱反應(yīng)，溫升很大，每反應(yīng)1％CO，溫升72℃左右；每反應(yīng)1％CO2，溫升60℃左右。因此，要嚴(yán)格控制低變出口CO含量及脫碳出口CO2含量再規(guī)定指標(biāo)范圍內(nèi)，嚴(yán)防甲烷化觸媒超溫。冷凝液回收系統(tǒng)

自低變104-D來(lái)的工藝氣（260℃）經(jīng)102-F底部冷凝液萃冷后，再經(jīng)105-C，106-C換熱至60℃，進(jìn)入102-F，其中工藝氣中所帶的水分沉積下來(lái)，脫水后的工藝氣進(jìn)入CO2吸收塔101-E脫除CO2。102-F的水一部分進(jìn)入103-F，一部分經(jīng)換熱器C66401換熱后進(jìn)入E66401，由管網(wǎng)來(lái)的327℃的蒸汽進(jìn)入E66401的底部，塔頂產(chǎn)生的氣體進(jìn)入蒸汽系統(tǒng)，底部液體經(jīng)C66401，C66402換熱后排出。

(3)合成氨裝置合成工段

氨的合成是整個(gè)合成氨流程中的核心部分。前工序制得的合格氮?dú)錃庠诟邷馗邏杭拌F催化劑作用下合成為氨。由于在反應(yīng)過(guò)程中只有少部分氮?dú)錃夂铣蔀榘?，因此反?yīng)后的氣體混合物分離氨后，經(jīng)加壓又送回合成塔，構(gòu)成合成回路。氨合成的化學(xué)反應(yīng)式如下：

1/2 N2 + 3/2H2 ＝ NH3 + 熱量

這是一個(gè)放熱和體積減少的可逆反應(yīng)。1 合成系統(tǒng)

從甲烷化來(lái)的新鮮氣（40℃、2.6Mpa、H2/N2=3：1）先經(jīng)壓縮前分離罐(104-F)，分離氣體中的水后，進(jìn)合成氣壓縮機(jī)(103-J)低壓段，在壓縮機(jī)的低壓缸將新鮮 氣體壓縮到合成所需要的最終壓力的二分之一左右，出低壓段的新鮮氣先經(jīng)熱交換器（106-C，（現(xiàn)場(chǎng)圖中錯(cuò)標(biāo)為136-C）與甲烷化進(jìn)料氣換熱）冷卻至93.3℃，再經(jīng)水冷器(116-C)冷卻至38℃,最后經(jīng)氨冷器(129-C)冷卻至7℃后與氫回收來(lái)的氫氣混合進(jìn)入中間分離罐(105-F)，進(jìn)一步分離氣體中的水后，從中間分離罐出來(lái)的氫氮?dú)庠龠M(jìn)合成氣壓縮機(jī)高壓段。

合成回路來(lái)的循環(huán)氣與經(jīng)高壓段壓縮后的氫氮?dú)饣旌线M(jìn)壓縮機(jī)循環(huán)段，從循環(huán)段出來(lái)的合成氣進(jìn)合成系統(tǒng)水冷器(124-C)。高壓合成氣自水冷卻器124-C出來(lái)后，分兩路繼續(xù)冷卻，第一路串聯(lián)通過(guò)原料氣和循環(huán)氣一級(jí)和二級(jí)氨冷器117-C和118-C的管側(cè)，冷卻介質(zhì)都是冷凍用液氨，另一路通過(guò)就地的MIC-23節(jié)流后，在合成塔進(jìn)氣和循環(huán)氣換熱器120-C的殼側(cè)冷卻，兩路會(huì)合后，又在新鮮氣和循環(huán)氣三級(jí)氨冷器119-C中用三級(jí)液氨閃蒸槽112-F來(lái)的冷凍用液氨進(jìn)行冷卻，冷卻至-23.3℃。冷卻后的氣體經(jīng)過(guò)水平分布管進(jìn)入高壓氨分離器（106-F），在前幾個(gè)氨冷器中冷凝下來(lái)的循環(huán)氣中的氨就在106-F中分出，分離出來(lái)的產(chǎn)品液氨送往低壓氨分離器(107-F)。從高壓氨分離器出來(lái)后，循環(huán)氣就進(jìn)入合成塔進(jìn)氣—新鮮循環(huán)氣換熱器120-C的管側(cè)，從殼側(cè)的工藝氣體中取得熱量，然后又進(jìn)入合成塔進(jìn)氣--出氣換熱器(121-C)的管側(cè)，再由HCV-11控制進(jìn)入合成塔(105-D)，在121-C管側(cè)的出口處分析氣體成分。

圖3 合成氨工段現(xiàn)場(chǎng)圖 2 冷凍系統(tǒng)

合成來(lái)的液氨進(jìn)入中間閃蒸槽(107-F，即低壓氨分離器)，閃蒸出的不凝性氣體通過(guò)PICA-8排出，作為燃料氣送一段爐燃燒。分離器107-F裝有液面指示器LI-12。液氨減壓后由液位調(diào)節(jié)器LICA-12調(diào)節(jié)進(jìn)入三級(jí)閃蒸罐(112-F)，進(jìn)一步閃蒸，閃蒸后作為冷凍用的液氨進(jìn)入系統(tǒng)中。冷凍的一、二、三級(jí)閃蒸罐操作壓力分別為：0.4MPa(G)、0.16MPa(G)、0.0028MPa(G)。三臺(tái)閃蒸罐與合成系統(tǒng)中的第一、第二、第三氨冷器相對(duì)應(yīng)，它們是按熱虹吸原理進(jìn)行冷凍蒸發(fā)循環(huán)操作的。液氨由各閃蒸罐流入對(duì)應(yīng)的氨冷器，吸熱后的液氨蒸發(fā)形成的氣液混合物又回到各閃蒸罐進(jìn)行氣液分離，氣氨分別進(jìn)氨壓縮機(jī)(105-J)各段氣缸，液氨分別進(jìn)各氨冷器。

由液氨接收槽(109-F)來(lái)的液氨逐級(jí)減壓后補(bǔ)入到各閃蒸罐。一級(jí)閃蒸罐(110-F)出來(lái)的液氨除送第一氨冷器(117-C)外，另一部分作為合成氣壓縮機(jī)(103-J)一段出口的氨冷器(129-C)和液氨接收槽(109-F)的氨冷器(126-C)的冷源（126-C冷卻管道圖中省略）。氨冷器(129-C)和(126-C)蒸發(fā)的氣氨進(jìn)入二級(jí)閃蒸罐(111-F)，110-F多余的液氨也送往111-F。111-F的液氨除送第二氨冷器(118-C)和弛放氣氨冷器(125-C)作為冷凍劑外，其余部分送往三級(jí)閃蒸罐(112-F)。112-F的液氨除送119-C作為冷凍劑外，還可以由冷氨產(chǎn)品泵(109-J)作為冷氨產(chǎn)品送液氨貯槽貯存。

圖4 冷凍工段DCS圖 3.氨回收

合成回路來(lái)的馳放氣入吸收塔底部，被水吸收，吸收后氣體中含氨量為0.02％，大部分氣體送往氨冷器冷卻后送氫回收裝置。閃蒸槽來(lái)的馳放氣入吸收塔底部，出吸收塔氣體送往燃料氣系統(tǒng)。吸收塔底部流出的氨水，經(jīng)加熱后入汽提塔與此同時(shí)從吸收塔底部流出的氨水也同樣加入汽提塔，從汽提塔頂蒸出的氣氨在冷凝器中冷凝為液氨。汽提塔底流出的氨水濃度為0.1％經(jīng)冷卻后分別送往吸收塔作吸收劑循環(huán)使用。4.氫回收

經(jīng)氨回收后的氣體進(jìn)入分子篩干燥器，將氣體中的NH3，H2O徹底清除，然后送入冷箱，CH4、Ar、部分N2液化為液體與未液化的氫氣進(jìn)入分離器，氫氣被富集為富氫氣，送往合成氣壓縮機(jī)循環(huán)段入口。

五、合成氨合成工段的工藝儀表流程圖

開工加熱爐氨合成塔廢熱鍋爐熱交換器氣體冷卻器冷交換器急冷器惰氣冷卻器速冷器分離器氨泵開工加熱爐NH3合成六、合成氨合成工段自動(dòng)控制的要點(diǎn)

1、整個(gè)塔的溫度控制: 工藝氣正常進(jìn)氣后，關(guān)小進(jìn)氣總閥HCV11，由于反應(yīng)氣進(jìn)料量減少，反應(yīng)放熱減少，整個(gè)塔的溫度都將有所下降。

2、塔的各段溫度控制：

開大MIC13,由于塔的上部冷激氣量增加，塔的上部溫度將降低；同理，開大MIC14,塔的中部溫度將降低；開大MIC15、MIC16,塔的下部溫度將降低。

3、閃蒸罐液位控制總原則：

看清閃蒸罐的流入管路和流出管路，“開源節(jié)流”則液位上升，反之則下降。

4、冷凍工段的各液位控制先進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)，待達(dá)到正常值穩(wěn)定后，再切換到自動(dòng)。5、109F液位無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)控制，只能通過(guò)VV066手動(dòng)控制。即打開VV066，不做其它操作，看到液位升高到約70%，即關(guān)閉VV066。反之液位低于30%，即打開VV066補(bǔ)充液位。

6、合成工段與冷凍工段是一個(gè)整體，在反應(yīng)器升溫時(shí)開始進(jìn)行冷凍工段的操作。合成工段106F的液體流至冷凍工段的107F。

七、實(shí)習(xí)思考題

1．為什么天然氣要預(yù)先脫硫才能進(jìn)行轉(zhuǎn)化？

答：天然氣中含有少量硫化物，這些硫化物可以使多種催化劑中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氫能腐蝕設(shè)備管道。因此，必須盡可能地除去原料氣中的各種硫化物。

2．影響氨平衡濃度的因素有哪些？ 答：溫度、壓力、空速、氫氮比

3．溫度和壓力對(duì)氨合成反應(yīng)速率的影響？

答：溫度升高、壓力增大均能使氨合成反應(yīng)速率加快。4．氨合成塔的主要結(jié)構(gòu)？

答：按降溫方法不同，氨合成塔可分為以下三類：

（1）冷管式。在催化劑層中設(shè)置冷卻管，用反應(yīng)前溫度較低的原料氣在冷管仲流動(dòng)，移出反應(yīng)熱，降低反應(yīng)溫度，同時(shí)將原料氣預(yù)熱到反應(yīng)溫度。根據(jù)冷管結(jié)構(gòu)不同，又可分為雙套管、三套管、單管等不同形式。冷管式合成塔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般用于小型合成氨塔。（2）冷激式。將催化劑分為多層，氣體經(jīng)過(guò)每層絕熱反應(yīng)溫度升高后，通入冷的原料氣與之混合，溫度降低后再進(jìn)入下一層催化劑。冷激式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但加入未反應(yīng)的冷原料氣，降低了氨合成率，一般多用于大型氨合成塔。

（3）中間換熱式。將催化劑分為幾層，在層間設(shè)置換熱器，上一層反應(yīng)后的高溫氣體進(jìn)入換熱器降溫后，再進(jìn)入下一層進(jìn)行反應(yīng)。

5．在仿真裝置中，氨合成塔的反應(yīng)溫度如何控制？ 答：（1）、整個(gè)塔的溫度控制: 工藝氣正常進(jìn)氣后，關(guān)小進(jìn)氣總閥HCV11，由于反應(yīng)氣進(jìn)料量減少，反應(yīng)放熱減少，整個(gè)塔的溫度都將有所下降。

（2）、塔的各段溫度控制：

開大MIC13,由于塔的上部冷激氣量增加，塔的上部溫度將降低；同理，開大MIC14,塔的中部溫度將降低；開大MIC15、MIC16,塔的下部溫度將降低。

八、仿真軟件、仿真模型操作的收獲、體會(huì)和建議

操作過(guò)程中的感受：想要操作好這個(gè)仿真軟件首先要十分熟悉工藝原理及流程，這樣才知道自己操作的每一步的效果和目的是什么，而且可以根據(jù)實(shí)際情況隨即調(diào)整，不至于盲目的按照操作步驟做。其次要細(xì)心和耐心，冷凍工段調(diào)液位以及合成工段溫度的時(shí)候都需要反復(fù)的調(diào)，液位要格外注意109和107，液位過(guò)高或過(guò)低都特容易爆。第三是在操作的過(guò)程中要注意總結(jié)技巧。比如說(shuō)111的液位按一般步驟調(diào)的話特別慢，但是實(shí)際上先把107中的液體通過(guò)MIC24放到111中，這樣111的液位會(huì)計(jì)較快的達(dá)到，但要注意這一步驟要在開LICA12之前做，否則的話107里的液位不能低于20.遺憾的是練習(xí)3天半?yún)s一直沒(méi)把溫度調(diào)好，前兩天是因?yàn)闆](méi)有掌握技巧，星期四一天是因?yàn)槎嚅_了一個(gè)VV060（說(shuō)明書上有的步驟，是為了補(bǔ)充氫氣）以至于壓縮機(jī)103會(huì)停止工作，根本沒(méi)有機(jī)會(huì)調(diào)溫度，好在考試之前發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題的原因，考試的時(shí)候調(diào)出了溫度。我想如果可以再練習(xí)一遍我可以做的更好，但是事實(shí)總會(huì)給人留些遺憾,我們需要做的是把握已有的機(jī)會(huì)。

建議：個(gè)人認(rèn)為在學(xué)生操作一下軟件之后，再講一遍工藝原理及流程的效果是更好一些的，因?yàn)椴僮髦髸?huì)有更直觀的了解，并且會(huì)知道自己在哪一步不清楚，再聽(tīng)一遍講解的話就會(huì)有針對(duì)性的去聽(tīng)，然后加深理解。

第四篇：合成氨仿真實(shí)習(xí)指導(dǎo)書（定稿）

南京工業(yè)大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院

仿 真 實(shí)習(xí)教 學(xué) 指 導(dǎo)

化學(xué)化工實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心

2011年10月

書

仿真實(shí)習(xí)教學(xué)指導(dǎo)書

一、實(shí)習(xí)目的

仿真實(shí)習(xí)是實(shí)習(xí)計(jì)劃的組成部分，通過(guò)實(shí)習(xí)使學(xué)生了解化工生產(chǎn)一般特點(diǎn)、規(guī)律和工藝參數(shù)的控制，獲得化工生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)，培養(yǎng)運(yùn)用化工專業(yè)理論知識(shí)，分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，為適應(yīng)今后所從事的化工企業(yè)工作打下良好的實(shí)踐基礎(chǔ)。

二、實(shí)習(xí)要求

1.實(shí)習(xí)裝置為合成氨生產(chǎn)仿真裝置。要求了解并熟悉生產(chǎn)過(guò)程及控制，包括： 1）生產(chǎn)方法和原理，原料、催化劑及產(chǎn)品特性；

2）生產(chǎn)工藝流程（流程中設(shè)備、主副管線，過(guò)程操作和控制）； 3）各工序工藝條件及控制：主要設(shè)備操作溫度、壓力和組成； 4）主要設(shè)備型式、結(jié)構(gòu)；

5）主要設(shè)備及管線上的控制儀表及調(diào)節(jié)方法。2.搜集信息途徑

1）聽(tīng)講座（擬安排工藝及設(shè)備、仿真裝置及操作等講座）；

2）現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)：熟悉工藝流程、設(shè)備、及仿真軟件操作，熟悉仿真模型；

3）閱讀實(shí)習(xí)指導(dǎo)書、流程圖、設(shè)備圖及其它文獻(xiàn)資料。

三、實(shí)習(xí)內(nèi)容

仿真實(shí)習(xí)的主要內(nèi)容是：以河南化肥廠為原型的大型合成氨全流程仿真模型和以寧夏化工廠為原型的合成氨大工段DCS控制系統(tǒng)仿真軟件。兩者均以天然氣為原料的合成氨工藝，通過(guò)仿真實(shí)習(xí)了解合成氨工藝原理與流程，掌握合成氨生產(chǎn)中的主要參數(shù)和DCS控制系統(tǒng)的操作。

四、實(shí)習(xí)安排

實(shí)習(xí)地點(diǎn)：化學(xué)化工學(xué)院計(jì)算機(jī)仿真中心，沉毅北樓301 實(shí)習(xí)時(shí)間及內(nèi)容：見(jiàn)安排表。

五、實(shí)習(xí)考核要求

1、平時(shí)成績(jī)（20%）

熟悉實(shí)習(xí)裝置原理及流程，能熟練對(duì)仿真實(shí)習(xí)裝置進(jìn)行操作，多思考，勤于記錄。要求 1 遵章守紀(jì)，不得無(wú)故缺勤。

2、仿真操作聯(lián)機(jī)考核（60%）

學(xué)生在指定的時(shí)間內(nèi)上機(jī)獨(dú)立完成教師指定的仿真操作聯(lián)機(jī)考核內(nèi)容。

3、實(shí)習(xí)報(bào)告（20%）

根據(jù)實(shí)習(xí)的平時(shí)記錄、參考資料及實(shí)習(xí)心得，加以綜合整理，寫出仿真實(shí)習(xí)報(bào)告，內(nèi)容要求正確充實(shí)、文字表達(dá)簡(jiǎn)練、圖面清晰、位置比例合理等。

六、合成氨仿真實(shí)習(xí)報(bào)告主要內(nèi)容

1、實(shí)習(xí)的目的、意義。

2、概述合成氨工藝原理與流程。

3、畫出合成氨模型主要設(shè)備的平面布置圖。

4、根據(jù)仿真軟件合成工段的內(nèi)容畫出合成工段的流程圖及主要控制點(diǎn)并注明控制參數(shù)。

5、選做5題實(shí)習(xí)思考題。

6、實(shí)習(xí)的收獲、體會(huì)和建議。實(shí)習(xí)報(bào)告封面見(jiàn)附頁(yè)。

七、實(shí)習(xí)思考題

1．以天然氣為原料生產(chǎn)合成氣過(guò)程有哪些主要反應(yīng)？ 2．天然氣-水蒸氣轉(zhuǎn)化法制合成氣過(guò)程有哪些步驟？

3．為什么天然氣要預(yù)先脫硫才能進(jìn)行轉(zhuǎn)化？

4．Co－Mo加氫和氧化鋅脫硫有何特點(diǎn)？

5．為什么天然氣-水蒸氣轉(zhuǎn)化過(guò)程需要供熱？供熱形式是什么？ 6．影響天然氣-水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)的主要因素有哪些？ 7．天然氣-水蒸氣轉(zhuǎn)化反應(yīng)的主要操作參數(shù)有哪些? 8．一段轉(zhuǎn)化爐的主要結(jié)構(gòu)？

9．一氧化碳變換催化劑有哪些類型？各適用于什么場(chǎng)合？

10．少量CO、CO2、的脫除方法有哪些？各自特點(diǎn)？ 11．影響氨平衡濃度的因素有哪些？ 12．溫度和壓力對(duì)氨合成反應(yīng)速率的影響？

13．惰性氣體對(duì)氨合成反應(yīng)的平衡氨濃度及反應(yīng)速率的影響？ 14．氨合成塔的主要結(jié)構(gòu)？

15．熟悉實(shí)習(xí)裝置的氨合成工藝流程。16．仿真裝置氨合成系統(tǒng)的開停車操作步驟？ 17．在仿真裝置中，氨合成塔的反應(yīng)壓力如何控制？ 18．在仿真裝置中，氨合成塔的反應(yīng)溫度如何控制？ 19．如何控制仿真裝置的換熱器換熱效果？ 20．仿真裝置操作中如何控制儲(chǔ)槽（罐）液位穩(wěn)定？

七、實(shí)習(xí)參考資料

1．仿真實(shí)習(xí)教學(xué)指導(dǎo)書

2．劉曉勤.《化工工藝學(xué)》北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010 3．陳五平.《無(wú)機(jī)化工工藝學(xué)－合成氨》北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 4．有關(guān)“化工過(guò)程及裝置仿真”書籍 5．機(jī)房服務(wù)器和網(wǎng)站所列的相關(guān)東方仿真文檔

南京工業(yè)大學(xué)

合成氨仿真實(shí)習(xí)報(bào)告書

學(xué) 院： 班級(jí)、學(xué)號(hào)： 姓名（簽名）：

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第五篇：合成氨工廠實(shí)習(xí)報(bào)告

實(shí)習(xí)報(bào)告

1.實(shí)習(xí)單位介紹

山鐘情，水毓秀，三明的山水和人文名聞海西。位于閩西北部的三明化工有限責(zé)任公司是福建省老字號(hào)國(guó)企，成立于1958年，2000年10月經(jīng)省政府批準(zhǔn),從工廠制改為公司制。2007年1月18日，經(jīng)省政府決定整體劃入福建省三鋼(集團(tuán))有限責(zé)任公司，跨越發(fā)展，風(fēng)鵬正舉。公司是福建省最大的化肥生產(chǎn)企業(yè)，是以生產(chǎn)基本化工原料和化肥為主的國(guó)家大型一檔企業(yè)。企業(yè)具有強(qiáng)烈的使命感和厚重的文化底蘊(yùn)，“斑竹”和“聚星”是公司的著名商標(biāo)。公司主要裝置能力：年產(chǎn)總氨32萬(wàn)噸、加工尿素45萬(wàn)噸、三聚氰胺1.5萬(wàn)噸、精甲醇15萬(wàn)噸、甲醛5萬(wàn)噸、年發(fā)電2.5億千瓦時(shí)、供熱310萬(wàn)吉焦耳、年機(jī)械加工能力2000噸。具有一、二類壓力容器制造許可資質(zhì)。

2.實(shí)習(xí)概況

實(shí)習(xí)時(shí)間安排在2011-2012學(xué)年第二學(xué)期的第一周到第四周（2月13日-3月9日），實(shí)習(xí)單位為福建三鋼集團(tuán)三明化工有限責(zé)任公司。首先要進(jìn)行實(shí)習(xí)動(dòng)員，學(xué)習(xí)實(shí)習(xí)大綱和實(shí)習(xí)計(jì)劃，明確實(shí)習(xí)目的與要求、方法和步驟，做好準(zhǔn)備。到達(dá)實(shí)習(xí)地點(diǎn)后，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，熟悉工作環(huán)境和相關(guān)工作，按學(xué)校以及實(shí)習(xí)單位的要求完成有關(guān)實(shí)習(xí)任務(wù)。然后學(xué)習(xí)公司安全、消防知識(shí)以及合成氨各流程的工藝知識(shí)。接著分別在第一造氣、凈化、合成和尿素4個(gè)車間輪流實(shí)習(xí)，實(shí)習(xí)期間做好實(shí)習(xí)記錄，記載每天的實(shí)習(xí)內(nèi)容、心得體會(huì)和存在的問(wèn)題，完成實(shí)習(xí)作業(yè)，要求不僅對(duì)該車間及其相關(guān)車間的工作有“面”上的認(rèn)識(shí)，同時(shí)在某一點(diǎn)上深入學(xué)習(xí)，積極與工人師傅交流，切實(shí)了解實(shí)習(xí)單位具體的生產(chǎn)實(shí)踐與相關(guān)管理和銷售環(huán)節(jié)，全面培養(yǎng)從事相關(guān)領(lǐng)域工作的能力。實(shí)習(xí)結(jié)束后，及時(shí)完成個(gè)人實(shí)習(xí)總結(jié)和實(shí)習(xí)報(bào)告，將本科學(xué)生實(shí)習(xí)手冊(cè)上交學(xué)院，作為畢業(yè)實(shí)習(xí)考核的依據(jù)。、3.實(shí)習(xí)具體內(nèi)容

氨的合成是人類從自然界制取含氮化合物的最重要方法，氨則是進(jìn)一步合成含氮化合物的最重要原料，而含氮化合物在人們生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中都是必不可少的。實(shí)習(xí)期間主要學(xué)習(xí)合成氨造氣、凈化、合成3段工藝和尿素生產(chǎn)工藝，簡(jiǎn)單參觀三聚氰胺車間。1)安全與消防知識(shí)教育

合成氨工廠生產(chǎn)存在高溫、高壓、易燃、易爆、有毒、有害，必須嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)要求，確保實(shí)現(xiàn)期間的人身和生產(chǎn)安全。因此由工廠的安全工程師為我們做工廠勞動(dòng)保護(hù)、安全技術(shù)、防火、防爆、防毒等內(nèi)容的安全生產(chǎn)教育。

a)注意著裝，不能穿裙子，不能披散長(zhǎng)發(fā)，不能穿高跟鞋。b)嚴(yán)禁接觸閥門、儀表、按鈕。c)工廠區(qū)禁止吸煙。

d)進(jìn)入工廠區(qū)必須佩戴安全帽，不能脫離組織，不要妨礙正常生產(chǎn)操作。e)出現(xiàn)事故迅速撤離至下風(fēng)處。2)造氣車間工藝

合成氨的直接原料為氫和氮，工廠制造原料氣的原材料為型煤、塊煤、蒸汽和氧氣，造氣車間的成品是半水煤氣，半水煤氣的主要成分有氫氣、氮?dú)狻⒀鯕?、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化氫和惰性氣體。工藝流程分為間歇制氣和富氧連續(xù)制氣。a)間歇制氣有5個(gè)階段：

空氣吹風(fēng)階段：空氣→煤氣爐→燃燒爐→廢熱鍋爐→煙囪（或送吹風(fēng)氣余熱回收裝置）上吹制氣階段：蒸汽、加氮空氣→煤氣爐→燃燒爐（或旋風(fēng)除塵器）→廢熱鍋爐→洗氣箱→洗氣塔→氣柜

下吹制氣階段：蒸汽→燃燒爐（或旋風(fēng)除塵器）→煤氣爐→洗氣箱→洗氣塔→氣柜 二次上吹階段：與上吹制氣階段流程相同

空氣吹凈階段：空氣→煤氣爐→燃燒爐（或旋風(fēng)除塵器）→廢熱鍋爐→洗氣箱→洗氣塔→氣柜 b)富氧連續(xù)制氣

來(lái)自三鋼1.6MPa左右的氧氣經(jīng)DN200的氧氣總管送到造氣界區(qū)內(nèi)，分為兩路：一路經(jīng)過(guò)減壓后，與羅茨機(jī)來(lái)的空氣混合進(jìn)入1#-9#爐富氧加氮總管；另一路經(jīng)減壓后送到新系統(tǒng)富氧加氮管，再進(jìn)入混合噴射器和從4#風(fēng)機(jī)出口DN400管引來(lái)的空氣進(jìn)行充分混合進(jìn)入DN400的富氧空氣總管后，經(jīng)DN300的截止閥送到11#-13#爐各臺(tái)的富氧空氣總管，經(jīng)流量計(jì)、截止閥、止逆閥、加氮總閥、上吹加氮閥、富氧空氣調(diào)節(jié)閥，與入爐的低壓蒸汽在混配器進(jìn)行混合后從爐子底部進(jìn)入煤氣爐。富氧空氣和蒸汽通過(guò)熾熱的碳層進(jìn)行燃燒和氣化反應(yīng)，生成的煤氣由爐頂送出，經(jīng)上氣道、除塵器（或燃燒室）、廢熱鍋爐和洗氣箱進(jìn)入煤氣總管，最后經(jīng)洗氣塔進(jìn)入氣柜。3)凈化車間工藝

由原料制成的半水煤氣中含有能導(dǎo)致催化劑中毒的組分，主要是含硫化合物和碳的氧化物，需要經(jīng)歷脫硫和脫碳的凈化過(guò)程。凈化車間的工藝流程為：

a)電除塵：原料氣中含有一定數(shù)量的粉塵、焦油和炭黑等固體雜質(zhì)，會(huì)引起設(shè)備和管道的堵塞、系統(tǒng)阻力的增加，因此使用靜電除塵器清除原料氣中的粉塵雜質(zhì)，并通過(guò)沖洗方式排出。

b)脫硫崗位：栲膠脫硫法，是以純堿為吸收劑，以栲膠為載氧體，以NaVO2為氧化劑，在吸收塔內(nèi)原料氣與脫硫液逆流接觸硫化氫與溶液中純堿作用被吸收，在反應(yīng)槽內(nèi)硫氫根被高價(jià)金屬離子氧化生成單質(zhì)硫，在噴射再生槽內(nèi)空氣將酚態(tài)物氧化為醌態(tài)，按順序連續(xù)進(jìn)行從而完成氣體脫硫凈化。反應(yīng)過(guò)程如下：

H2S+Na2CO2====NaHS+NaHCO2

NaHS+NaHCO2+2NaVO2=====S↓+Na2V2O2+Na2CO2+H2O

2HQ+1/2 O2====2Q+H2O c)變換崗位:原料氣中的CO，在一定溫度與壓力條件下，借助催化劑的催化作用，于水蒸氣進(jìn)行變換反應(yīng)，生成CO2和H2。合理利用反應(yīng)熱充分回收余熱，降低能耗。

CO+H2O→CO2+H2+Q d)變脫崗位:采用濕式氧化法用氨水溶液來(lái)脫除變換氣中的H2S，以滿足后工段的工作的生成需要。

吸收反應(yīng)：NH3+H2S→NH4HS 再生反應(yīng)：2NH4HS+O2→2NH3+2S+2H2O e)脫碳崗位：清除變換氣中的CO2，獲得合格的凈化氣，分為MDEA脫碳和變壓吸附脫碳。MDEA脫碳：MDEA學(xué)名N-甲基二乙醇胺（純度99%），MDEA水溶液吸收來(lái)自變換工段的CO2，吸收CO2后的MDEA水溶液經(jīng)過(guò)加熱、減壓在再生塔中得到汽提、再生，循環(huán)使用。MDEA水溶液屬于有機(jī)堿溶液，在水中呈弱堿性，遇酸性二氧化碳?xì)怏w將發(fā)生酸堿中和反應(yīng)，同時(shí)在較高壓力下，CO2氣體有較高的物理溶解性，所以整個(gè)吸收過(guò)程屬于物理、化學(xué)吸收過(guò)程。

變壓吸附脫碳：利用吸附劑對(duì)變換氣中個(gè)組分在不同分壓下，不同的吸附容量、吸附速度和吸附力，并且在一定壓力下對(duì)被分離的氣體混合物的個(gè)組分有選擇性吸附的特性，加壓吸附除去變換氣中的某些組分，減壓脫吸被吸附的組分，從而使吸附劑獲得再生。由兩個(gè)系統(tǒng)組成，即CO2提純系統(tǒng)和CO2凈化系統(tǒng)，提純系統(tǒng)將變換氣進(jìn)行多塔吸附和脫附，將脫附的CO2濃度富集到98.5%以上，供尿素生產(chǎn)用和作為制取高純CO煤氣裝置的氣源；出提純系統(tǒng)的中間氣進(jìn)入凈化系統(tǒng)，進(jìn)行多塔循環(huán)吸附和脫附，將CO2凈化到≤0.2%，供生產(chǎn)合成氨用。4)合成車間工藝

任務(wù)是循環(huán)氣中的氫氣和氮?dú)?，在高溫、高壓條件下，借助于催化劑的作用，進(jìn)行化合反應(yīng)生產(chǎn)氨，經(jīng)冷凝、分離得到液氨，未合成氨的氣體補(bǔ)充新鮮氣后繼續(xù)循環(huán)使用。工藝流程為： a)電除塵：再次清除原料氣中的粉塵雜質(zhì)，凈化氣體。

b)高壓機(jī)：合成氨是可逆反應(yīng)，提高反應(yīng)物壓力有利于反應(yīng)向合成氨的方向進(jìn)行。

c)高壓醇化系統(tǒng)：深度凈化合成氨原料氣，將氣體中一氧化碳和二氧化碳轉(zhuǎn)化為甲醇，出高壓

醇化系統(tǒng)氣體中的CO+CO2達(dá)到200ppm以下。氣體進(jìn)入高壓醇化系統(tǒng)，在壓力24MPa，溫度210～250℃的條件下，經(jīng)銅系催化劑的催化作用，與氫氣反應(yīng)，生成甲醇和水，其反應(yīng)方程式為：

CO+2H2====CH3OH CO2+2H2====CH3OH+H2O d)高壓烷化系統(tǒng):進(jìn)一步凈化氣體，在250℃左右的溫度條件下，經(jīng)鎳系催化劑的催化作用，與氫氣反應(yīng)，生成甲烷和水，經(jīng)甲烷化系統(tǒng)后氣體的CO+CO2達(dá)到10ppm以下，其反應(yīng)方程式為：

CO+3H2====CH4+H2O CO2+4H2====CH4+2H2O e)氨合成系統(tǒng)：凈化后的氣體在400～500℃的條件下，經(jīng)鐵系催化劑的催化作用，氣體中的氫氣與氮?dú)夥磻?yīng)，生成氨，其反應(yīng)方程式為：

3H2+N2====2NH3

5)尿素合成車間工藝

尿素由液氨和二氧化碳在合成塔反應(yīng)生成甲胺，脫水生成尿素，其反應(yīng)方程式為：

2NH3+CO2====NH2COON4 NH2COONH4====NH2CONH2+H2O 工藝為水溶液全循環(huán)法：

a)原料液的凈化和加壓：原料CO2有60%進(jìn)入合成塔，其余40%進(jìn)入中壓系統(tǒng)，起提氣劑作用，最后以甲胺液形式送入合成塔，原料液氨在泵出口加入少量鈍化空氣，經(jīng)預(yù)熱后有70%自合成塔頂加入盤管，其余30%則從合成塔底引入，保持全塔平衡。

b)尿素的合成：合成塔出料減壓至2.6MPa進(jìn)入液體分布器，進(jìn)行閃蒸，將合成出料先氣液分離，液體減壓至2.3MPa，再次氣液分離，液體減壓到0.2MPa，得到已相對(duì)純凈的70%尿液，在進(jìn)入尿液濃縮器，被蒸發(fā)濃縮到99.5%-99.7%，從分離器即可得到液體尿素產(chǎn)品。c)未反應(yīng)物中甲胺的分解、過(guò)量氨的解吸及氨和二氧化碳的回收循環(huán)。

d)尿素溶液蒸發(fā)和造粒：從分離器送來(lái)的熔融尿素由熔融泵送往造粒塔頂部的旋轉(zhuǎn)噴頭進(jìn)行造粒，塔底得到的成品顆粒尿素由傳送帶送包裝樓稱量包裝。6)三聚氰胺車間工藝

三聚氰胺C3H6N6，白色單斜晶體，幾乎無(wú)味，微溶于水，被用作化工原料，與甲醛縮合能制成氨基樹脂，具體耐熱、耐水、耐老化、耐化學(xué)藥劑等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于木材加工、涂料、紡織、電器制造、造紙等工業(yè)部門，對(duì)身體有害，不可用于食品加工或食品添加物。三聚氰胺的生產(chǎn)以尿素為原料，按操作壓力分為高壓、低壓、常壓法。生產(chǎn)工業(yè)有3個(gè)工序：反應(yīng)、精制、回收。

a)反應(yīng)：以尿素為原料，以氨為載氣，硅膠為催化劑，已脫除二氧化碳的干燥氨氣，經(jīng)氨預(yù)熱器加熱送入流化床底部，通過(guò)彎形管預(yù)分布，再經(jīng)分布板上稚形泡罩的縫隙均勻吹入床內(nèi)，使床內(nèi)催化劑呈流化態(tài)，尿素過(guò)篩后以壓縮空氣送至尿素罐，通過(guò)加料管用稍高于床內(nèi)壓力的冷氨氣，吹入流化床反應(yīng)生成的三聚氰胺和副產(chǎn)物由進(jìn)床氨氣攜帶，經(jīng)旋風(fēng)分離器回收夾帶的部分硅膠催化劑后進(jìn)入熱氣過(guò)濾器，濾除硅膠和副產(chǎn)物，再經(jīng)干捕器降溫，得粗品。

b)精制：將粗品三聚氰胺投入加好母液的溶解槽中，加熱溶解，調(diào)節(jié)好溶液溫度和pH值，趁熱壓濾，濾液導(dǎo)入結(jié)晶槽冷卻結(jié)晶，經(jīng)離心機(jī)脫水后，干燥粉碎即得精制三聚氰胺。

c)回收：已分離出三聚氰胺的循環(huán)氣體經(jīng)洗塔除二氧化碳并降溫除濕、干燥，在經(jīng)氨壓縮機(jī)升壓后導(dǎo)至氨氣柜回收。

4.實(shí)習(xí)效果及收獲

在短暫的實(shí)習(xí)期間，在車間師傅和帶隊(duì)老師的詳細(xì)講解和悉心指導(dǎo)下，進(jìn)一步鞏固專業(yè)思想，使我們了解了各工段的設(shè)備和操控系統(tǒng)，初步了解工廠各工段的工藝流程和主要機(jī)器和設(shè)備的結(jié)構(gòu)、作用原理，對(duì)工廠的管理制度有了簡(jiǎn)單的認(rèn)識(shí)。最大的收獲就是把在學(xué)校所學(xué)的專業(yè)知識(shí)綜合運(yùn)用實(shí)踐，把握課本知識(shí)和實(shí)際的異同，提高運(yùn)用理論知識(shí)到實(shí)際工作中去的技能，比較清楚的認(rèn)識(shí)合成氨生產(chǎn)的方法和工藝流程，弄清主要工藝參數(shù)確定的理論依據(jù)，知道了生產(chǎn)中的技術(shù)革新措施，從而注意新技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，還接受企業(yè)安全與消防知識(shí)教育，增強(qiáng)安全生產(chǎn)集體觀念，有機(jī)會(huì)與工程技術(shù)人員接觸，學(xué)習(xí)他們對(duì)生產(chǎn)的高度責(zé)任感以及理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)。

5.意見(jiàn)建設(shè)

在工廠實(shí)習(xí)和撰寫報(bào)告的過(guò)程中，查閱了很多關(guān)于合成氨工藝流程的資料，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的一些問(wèn)題，對(duì)此提出自己的看法意見(jiàn)。

造氣車間間歇制氣流程和富氧連續(xù)制氣流程都分別有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，間歇制氣建設(shè)投資低，但流程繁瑣，必備空氣鼓風(fēng)機(jī)，配有上下行煤氣管道和上下吹蒸汽管道，閥門切換多，容易造成設(shè)備磨損嚴(yán)重，而且煤耗高，發(fā)氣量小，吹風(fēng)過(guò)程有大量煙氣排放，降低了煤氣爐的熱效率；富氧連續(xù)制氣出氣溫度高，要求循環(huán)水有足夠低的溫度來(lái)滿足對(duì)原料氣降溫，造成能量浪費(fèi)，富氧生產(chǎn)能力是間歇制氣的2倍，工藝流程簡(jiǎn)單，但是二氧化碳含量大，脫碳困難，因此廢氣全回收，同時(shí)需要富氧，增加了投資。近年來(lái)，由于制氧成本降低，又要擴(kuò)大生產(chǎn)能力的需求，工廠采用富有間歇兩用。

凈化車間使用變壓吸附脫碳，雖然生產(chǎn)工藝先進(jìn)，凈化度高，能耗低，成本低，但該系統(tǒng)在運(yùn)行中有效氣體損失較大是個(gè)比較關(guān)鍵的問(wèn)題。損失有效氣使得合成氨系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題：H2/N2易偏高，造氣加氮量需大幅度增加，不斷回收吹風(fēng)氣來(lái)降低H2/N2，降低了有效氣體成分CO+H2的含

量；使壓縮機(jī)做部分無(wú)用功，電耗將增加，單機(jī)出率下降；由于甲醇生產(chǎn)需要消耗一定量的H2和CO，使造氣需要大幅度加氮的現(xiàn)象好轉(zhuǎn)，但為了提高甲醇產(chǎn)量變換氣中CO的含量比不開脫碳要提高1.5%-2.0%，從而影響醇和氨的產(chǎn)量。采取的辦法可以為改全脫為半脫，減少放空次數(shù)降低氣體損失，但效果不明顯；在液氨供應(yīng)不很緊的情況下，采用降低負(fù)荷延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間，減少放空次數(shù)降低氣體損失；適當(dāng)降低逆放壓力使有效氣體回收量增加；注意閥門泄露，防止變換氣漏入再生系統(tǒng)而被真空泵抽走。以上各種方法都不能從根本解決問(wèn)題，關(guān)鍵得解決吸附劑對(duì)各種氣體的選擇性。

長(zhǎng)期以來(lái)，人們對(duì)循環(huán)冷卻水處理都不是很重視，人們一直以為循環(huán)冷卻水處理設(shè)備和工藝的增加，會(huì)提高運(yùn)行的安全性，但認(rèn)為會(huì)大大提高運(yùn)行成本，因?yàn)樵黾恿艘淮瓮顿Y和運(yùn)行費(fèi)用。實(shí)際上，循環(huán)冷卻水處理設(shè)備和工藝的增加，不僅提高了運(yùn)行的安全性，而且也提高了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，這是因?yàn)檠h(huán)冷卻水水質(zhì)的提高，降低了排污量，減少了補(bǔ)充水量，提高了濃縮倍率，同時(shí)降低了加藥量，更重要的是水質(zhì)的提高，改善了系統(tǒng)的腐蝕、結(jié)垢以及微生物的滋生情況，對(duì)設(shè)備的保護(hù)作用明顯，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，減少了設(shè)備的維護(hù)、維修和更換費(fèi)用。因此，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，增加處理設(shè)備也是經(jīng)濟(jì)的。

發(fā)現(xiàn)在工藝流程中沒(méi)有一個(gè)設(shè)備的選用能完美無(wú)缺，課本中的理想狀態(tài)在實(shí)際中不存在，所有的工藝和設(shè)備有利必有弊，我們應(yīng)該對(duì)工業(yè)設(shè)備的選擇進(jìn)行利弊衡量與分析。

6.實(shí)習(xí)體會(huì)

在工廠的身臨其境讓我褪去了書本的束縛，在機(jī)械的轟鳴聲中，在空氣彌漫的氨氣味道里，看到工人師傅認(rèn)真生產(chǎn)，一絲不茍的表情，我有了更多的理解和敬佩，我不僅要學(xué)習(xí)他們的工藝，更要學(xué)習(xí)他們對(duì)工作的負(fù)責(zé)敬業(yè)精神。

由于工廠實(shí)習(xí)時(shí)間倉(cāng)促?zèng)]能及時(shí)消化所學(xué)的知識(shí)，因此在寫實(shí)習(xí)報(bào)告的時(shí)間里，每次的查閱資料，都能感覺(jué)到充實(shí)有收獲，自己收獲的不僅是一篇較完整的報(bào)告，更多的是對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的了解與所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，在一定程度上培養(yǎng)學(xué)習(xí)思維，通過(guò)學(xué)習(xí)發(fā)現(xiàn)實(shí)踐應(yīng)用于理論還是有很多差距的，所以必要的實(shí)踐基礎(chǔ)還是相當(dāng)重要的，只有理論與實(shí)際相結(jié)合，才可以達(dá)到學(xué)以致用的目的。

經(jīng)過(guò)這次實(shí)習(xí)讓我明白學(xué)無(wú)止境的道理，對(duì)如今的化工行業(yè)來(lái)說(shuō)，怎樣減少原材料的消耗，怎樣減少?gòu)U氣、廢水、廢渣的排放，怎樣做到資源的回收、利用、再生產(chǎn)，怎樣實(shí)現(xiàn)企業(yè)利益的最大化，是當(dāng)今化工行業(yè)共同努力的方向，我們只有不斷更新所學(xué)知識(shí)，才能為將來(lái)化工行業(yè)服務(wù)。

7.自我評(píng)語(yǔ)

畢業(yè)實(shí)習(xí)匆匆結(jié)束，雖然時(shí)間短暫但讓我大開眼界同時(shí)獲益匪淺，過(guò)程中自己嚴(yán)格按要求完

成實(shí)習(xí)任務(wù)，聽(tīng)從組織紀(jì)律，牢記“安全第一”的觀念，也虛心的向師傅請(qǐng)教問(wèn)題，但是由于時(shí)間的問(wèn)題，沒(méi)能在崗位上親自操作，是這次實(shí)習(xí)的唯一遺憾。隨著實(shí)習(xí)的結(jié)束，畢業(yè)的日子也離我們?cè)絹?lái)越近，不管以后在何種崗位，承當(dāng)何種職務(wù)，都要一心一意把它做好，在崗位上貢獻(xiàn)力量。

致謝：在本次的實(shí)習(xí)過(guò)程中首先感謝學(xué)院給我們這次認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，使我們可以講理論和實(shí)際結(jié)合；同時(shí)感謝福建三鋼集團(tuán)三明化工有限責(zé)任公司的老師和師傅的耐心講解指導(dǎo)；感謝帶隊(duì)老師吳老師、翁老師和盧老師；感謝所有幫助我們的人。