合成氨生產(chǎn)

前言

從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，我國(guó)自行設(shè)計(jì)建設(shè)了一大批中小型合成氨企業(yè)，積累了一定的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，以煤為原料的合成氨企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步迅速，企業(yè)裝備水平和操作管理水平不斷提高。隨著國(guó)內(nèi)合成氨技術(shù)的迅速發(fā)展和化肥工業(yè)的不斷壯大，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的努力，我國(guó)已擁有多種原料，不同流程的大、中、小型合成氨廠500余家，到2010年底中國(guó)氨產(chǎn)量已經(jīng)躍居世界第一。 本書結(jié)合國(guó)內(nèi)中小型合成氨企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，基于合成氨及氨加工產(chǎn)品的生產(chǎn)流程設(shè)置了四個(gè)學(xué)習(xí)情境，即合成氨原料氣制造、合成氨原料氣凈化、氨的合成以及尿素生產(chǎn)，每個(gè)學(xué)習(xí)情境下創(chuàng)設(shè)了若干個(gè)課業(yè)和具體的工作任務(wù)。全書理論聯(lián)系實(shí)際，力求使各學(xué)習(xí)情境與課業(yè)緊密結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，反映國(guó)內(nèi)外合成氨企業(yè)在生產(chǎn)管理、技術(shù)改造領(lǐng)域的新成果以及新工藝、新材料、新設(shè)備的應(yīng)用情況。 本書由湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院田偉軍和吉林工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院楊春華主編，田偉軍負(fù)責(zé)全書統(tǒng)稿。楊春華編寫學(xué)習(xí)情境一和學(xué)習(xí)情境四；田偉軍編寫預(yù)備知識(shí)和學(xué)習(xí)情境二；湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院黃鈴編寫學(xué)習(xí)情境三；湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院鄧桂花負(fù)責(zé)整理部分圖表。本書的編寫得到了編者所在學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和同事的支持和幫助，同時(shí)也得到了社會(huì)同仁的大力支持。湖南省化肥工業(yè)協(xié)會(huì)李平輝教授對(duì)書稿內(nèi)容提出了許多寶貴意見(jiàn)，化學(xué)工業(yè)出版社為本書的編輯出版做了大量的工作，在此一并致謝。 由于編者水平有限，加之編寫時(shí)間較緊，書中疏漏和不妥之處在所難免，敬請(qǐng)使用本書的專家、同行和同學(xué)們多提寶貴意見(jiàn)，以便修改完善。 編者 2011年9月

內(nèi)容概要

　　本書結(jié)合國(guó)內(nèi)中小型合成氨企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際，基于合成氨及氨加工產(chǎn)品的生產(chǎn)流程分四個(gè)學(xué)習(xí)情境介紹了合成氨原料氣生產(chǎn)、合成氨原料氣凈化、氨的合成以及尿素生產(chǎn)，每個(gè)學(xué)習(xí)情境下創(chuàng)設(shè)了若干個(gè)課業(yè)和具體的工作任務(wù)。
　　本書可作為高職高專應(yīng)用化工技術(shù)等專業(yè)學(xué)生的教材，也可供從事合成氨生產(chǎn)和尿素生產(chǎn)的技術(shù)人員閱讀參考。

書籍目錄

預(yù)備知識(shí)
　一、氨的性質(zhì)及用途
　二、合成氨工業(yè)概況
　三、合成氨的工業(yè)生產(chǎn)方法
　四、合成氨工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位
　思考題
學(xué)習(xí)情境一合成氨原料氣制造
　課業(yè)一認(rèn)識(shí)工業(yè)鍋爐
　　工作任務(wù)一認(rèn)識(shí)工業(yè)鍋爐設(shè)備及燃料
　　　一、工業(yè)鍋爐產(chǎn)品型號(hào)編制方法
　　　二、各類工業(yè)鍋爐及操作
　　　三、鍋爐機(jī)組的傳熱過(guò)程
　　　四、燃料及燃燒
　　　五、水和水蒸氣
　　工作任務(wù)二操作和維護(hù)工業(yè)鍋爐
　　　一、鍋爐的運(yùn)行
　　　二、鍋爐運(yùn)行中的典型事故及其處理
　　　三、鍋爐安全運(yùn)行的基本常識(shí)
　　工作任務(wù)三治理工業(yè)鍋爐“三廢”
　　　一、煙塵防治
　　　二、廢水治理
　　　三、爐渣治理與粉煤灰綜合利用
　　　思考題
　課業(yè)二天然氣造氣
　　工作任務(wù)一認(rèn)識(shí)天然氣轉(zhuǎn)化催化劑
　　　一、轉(zhuǎn)化反應(yīng)的基本原理
　　　二、化學(xué)平衡
　　　三、反應(yīng)速率
　　　四、炭黑的生成及除炭方法
　　　五、甲烷蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑
　　工作任務(wù)二繪制天然氣轉(zhuǎn)化工藝流程圖
　　　一、工藝條件的選擇
　　　二、工藝流程
　　工作任務(wù)三操作天然氣轉(zhuǎn)化爐
　　　一、轉(zhuǎn)化爐的操作控制要點(diǎn)
　　　二、制氫轉(zhuǎn)化爐的啟用
　　　三、轉(zhuǎn)化爐的停爐
　　　四、轉(zhuǎn)化爐的烘爐
　　　五、催化劑的裝填
　　　六、異?，F(xiàn)象及處理
　　　思考題
　課業(yè)三固定層間歇?dú)饣ㄖ茪?br />　　工作任務(wù)一認(rèn)識(shí)間歇式氣化原料型煤
　　　一、中國(guó)煤炭資源及其分布特征
　　　二、生產(chǎn)半水煤氣用煤要求
　　　三、型煤
　　工作任務(wù)二分析間歇式氣化的生產(chǎn)條件
　　　一、碳和空氣的氣化過(guò)程
　　　二、碳和水蒸氣的氣化過(guò)程
　　　三、煤氣爐內(nèi)燃料層的分區(qū)
　　　四、間歇式制半水煤氣的工作循環(huán)
　　　五、間歇式制半水煤氣的工藝條件
　　工作任務(wù)三繪制間歇式煤制氣工藝流程圖
　　　一、中型氨廠塊煤制氣工藝流程
　　　二、小型氨廠固體燃料制氣工藝流程
　　　三、識(shí)別間歇式煤氣發(fā)生爐結(jié)構(gòu)
　　工作任務(wù)四回收吹風(fēng)氣
　　　一、吹風(fēng)氣回收工藝及設(shè)備
　　　二、生產(chǎn)操作
　　　拓展訓(xùn)練生產(chǎn)操作與技能訓(xùn)練
　　　一、生產(chǎn)操作的基本知識(shí)
　　　二、化工生產(chǎn)操作
　　　三、固定層間歇式氣化的生產(chǎn)操作
　　　思考題
　課業(yè)四新型煤氣化生產(chǎn)
　　工作任務(wù)一水煤漿加壓氣化生產(chǎn)操作
　　　一、水煤漿加壓氣化原理
　　　二、水煤漿加壓氣化工藝條件
　　　三、水煤漿加壓氣化工藝流程
　　工作任務(wù)二移動(dòng)床氣化生產(chǎn)操作
　　　一、常壓發(fā)生爐煤氣生產(chǎn)工藝
　　　二、加壓氣化生產(chǎn)工藝
　　工作任務(wù)三流化床氣化生產(chǎn)操作
　　　一、常壓流化床氣化工藝
　　　二、加壓流化床氣化工藝
　　工作任務(wù)四氣流床氣化生產(chǎn)操作
　　　一、K?T氣化法
　　　二、Shell煤氣化工藝(SCGP)
　　　思考題
學(xué)習(xí)情境二合成氨原料氣凈化
　課業(yè)一脫硫
　　工作任務(wù)一繪制濕法脫硫工藝流程圖
　　　一、濕式氧化法脫硫原理
　　　二、濕式氧化法脫硫工藝流程
　　　三、濕式氧化法脫硫工藝技術(shù)特點(diǎn)
　　　四、濕法脫硫的應(yīng)用
　　工作任務(wù)二分析濕法脫硫工藝參數(shù)
　　　一、脫硫溶液組分
　　　二、操作溫度
　　　三、再生條件
　　　四、硫黃回收
　　　五、原料氣脫硫生產(chǎn)操作
　　工作任務(wù)三選擇脫硫方法
　　　一、鈷鉬加氫串聯(lián)氧化鋅法
　　　二、活性炭法
　　　三、選擇脫硫方法
　　　思考題
　課業(yè)二一氧化碳變換
　　工作任務(wù)一認(rèn)識(shí)變換催化劑
　　　一、鐵系催化劑
　　　二、銅系催化劑
　　　三、鈷鉬系催化劑
　　　四、一氧化碳變換催化劑的選用
　　　五、催化劑的維護(hù)與保養(yǎng)
　　工作任務(wù)二繪制一氧化碳變換工藝流程圖
　　　一、高變串低變工藝
　　　二、多段中變工藝
　　　三、全低變工藝
　　　四、中低低工藝
　　工作任務(wù)三分析一氧化碳變換操作條件
　　　一、溫度
　　　二、壓力
　　　三、水碳比
　　　四、催化劑裝填量和空速
　　工作任務(wù)四認(rèn)識(shí)變換爐
　　　一、變換反應(yīng)器的類型
　　　二、變換爐操作控制要點(diǎn)
　　　三、生產(chǎn)操作與技能訓(xùn)練
　　　思考題
　課業(yè)三二氧化碳脫除
　　工作任務(wù)一變壓吸附脫碳生產(chǎn)操作
　　　一、變壓吸附法脫碳的基本原理和工作過(guò)程
　　　二、變壓吸附法脫碳工藝流程及主要設(shè)備
　　　三、變壓吸附脫碳的生產(chǎn)操作與管理
　　工作任務(wù)二碳酸丙烯酯脫碳生產(chǎn)操作
　　　一、碳酸丙烯酯脫碳典型工藝
　　　二、碳酸丙烯酯脫碳工藝過(guò)程溶劑的回收
　　　三、碳丙脫碳節(jié)能降耗的途徑
　　　四、碳丙脫碳系統(tǒng)的操作管理
　　工作任務(wù)三熱碳酸鉀脫碳生產(chǎn)操作
　　　一、本菲爾脫碳原理
　　　二、本菲爾脫碳工藝流程
　　　三、多段吸收與多段再生流程
　　工作任務(wù)四選擇脫碳方法
　　　一、改良熱鉀堿法
　　　二、活化N?甲基二乙醇胺法
　　　三、聚乙二醇二甲醚法
　　　四、低溫甲醇法
　　　五、NHD法
　　　六、脫碳方法的比較
　　　思考題
　課業(yè)四原料氣的精制
　　工作任務(wù)一銅氨液洗滌脫除少量一氧化碳
　　　一、銅氨液吸收工藝
　　　二、銅液吸收工藝條件的選擇
　　工作任務(wù)二甲烷化精制生產(chǎn)操作
　　　一、甲烷化法的基本原理
　　　二、甲烷化催化劑
　　　三、甲烷化法工藝條件的選擇
　　　四、甲烷化法的工藝流程
　　工作任務(wù)三雙甲、聯(lián)醇生產(chǎn)操作
　　　一、工藝原理
　　　二、醇烴化反應(yīng)原理
　　　三、催化劑
　　　四、聯(lián)醇工藝
　　　五、雙甲工藝
　　　六、醇烴化工藝
　　　思考題
學(xué)習(xí)情境三氨的合成生產(chǎn)
　課業(yè)一氣體的壓縮
　　工作任務(wù)一識(shí)別往復(fù)式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)
　　　一、往復(fù)式壓縮機(jī)的分類
　　　二、往復(fù)式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)及附屬設(shè)備
　　　三、往復(fù)式氫氣壓縮機(jī)設(shè)計(jì)分析
　　　四、氫氣壓縮機(jī)的運(yùn)行
　　工作任務(wù)二操作往復(fù)式壓縮機(jī)
　　　一、往復(fù)式壓縮機(jī)特點(diǎn)
　　　二、往復(fù)式壓縮機(jī)的生產(chǎn)能力
　　　三、往復(fù)式壓縮機(jī)的單機(jī)試車
　　　四、安全文明施工及保證措施
　課業(yè)二氨的合成
　　工作任務(wù)一認(rèn)識(shí)氨合成催化劑
　　　一、合成氨催化劑現(xiàn)狀
　　　二、催化劑的中毒
　　　三、合成氨催化劑的發(fā)展
　　工作任務(wù)二確定氨合成生產(chǎn)條件
　　　一、壓力
　　　二、溫度
　　　三、空間速率
　　　四、原料氣組成
　　　五、合成氨生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
　　工作任務(wù)三繪制氨合成與分離工藝流程圖
　　　一、以煤為原料生產(chǎn)合成氨
　　　二、以天然氣等氣態(tài)烴為原料生產(chǎn)合成氨
　　　三、以重油為原料生產(chǎn)合成氨
　　　四、傳統(tǒng)中壓法氨合成工藝
　　　五、大型合成氨廠氨合成工藝流程
　　工作任務(wù)四認(rèn)識(shí)氨合成塔
　　　一、氨合成塔結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
　　　二、催化床調(diào)節(jié)溫度的方法
　　　三、壓力的控制
　　　思考題
學(xué)習(xí)情境四尿素生產(chǎn)
　　工作任務(wù)一尿素合成
　　　一、尿素合成生產(chǎn)技術(shù)
　　　二、尿素合成的工藝條件分析與選擇
　　　三、尿素合成工藝流程的組織
　　　四、尿素合成塔
　　　五、尿素合成塔的操作與控制
　　工作任務(wù)二分離與回收未反應(yīng)物
　　　一、未反應(yīng)物的分離與回收原理
　　　二、分析確定分離與回收的工藝條件
　　　三、未反應(yīng)物的分離與回收工藝流程的組織
　　　四、分離與回收的操作與控制
　　工作任務(wù)三尿素溶液的加工
　　　一、分析尿素溶液加工條件
　　　二、尿素溶液加工工藝流程的組織
　　　三、尿素生產(chǎn)過(guò)程常見(jiàn)故障及其排除方法
　　　拓展知識(shí)大顆粒尿素生產(chǎn)
　　　一、大顆粒尿素的造粒機(jī)理
　　　二、大顆粒尿素的造粒技術(shù)
　　　三、大顆粒尿素在我國(guó)應(yīng)用的前景展望
　　　思考題
　　　參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：   插圖：   裝填催化劑時(shí)倒入的落差不超過(guò)500mm，不能集中傾倒成堆，以免床層各部分松緊不一，影響生產(chǎn)中氣流分布。裝填人員進(jìn)爐時(shí)，嚴(yán)禁踩踏催化劑，可站在臨時(shí)木板上操作，裝好后，用木板將表面刮平，再覆蓋一層鐵絲網(wǎng)和耐火球，然后封上人孔和變換爐頂蓋。催化劑的升溫還原操作對(duì)催化劑的活性和使用壽命影響很大，必須高度重視。在催化劑升溫還原前，要根據(jù)催化劑生產(chǎn)廠家的要求和現(xiàn)場(chǎng)情況制訂出合理的升溫還原指標(biāo)及曲線，詳細(xì)標(biāo)明升溫還原的階段和升溫速率以及恒溫時(shí)間長(zhǎng)短等。 （2）中溫變換催化劑的升溫還原 以B112型CO中變催化劑升溫還原方案為例。在開(kāi)車前，必須檢查飽和熱水塔的水質(zhì)、水位、水封情況，謹(jǐn)防毒物帶入催化劑床層，飽和熱水塔水中的Cl—、總固體物、堿度要定時(shí)分析，嚴(yán)加監(jiān)控。在常溫至120℃惰性氣體循環(huán)升溫階段控制升溫速度和溫差的方法是調(diào)節(jié)氣量大小和電爐功率大小，此階段催化劑床層溫差不宜超過(guò)30℃，為了保證催化劑床層按升溫速率均衡上升，電爐出口溫度與催化劑床層第一點(diǎn)溫差應(yīng)控制≤20℃。120℃恒溫目的是為了縮小催化劑床層溫差和催化劑游離水逐漸蒸發(fā)，其操作方法可通過(guò)加大氣量，并保證電爐出口溫度穩(wěn)定。在120～200℃階段，應(yīng)注意此階段催化劑最高溫度不超200。C，當(dāng)催化劑溫度達(dá)到200℃、底層溫度達(dá)到160℃時(shí)，轉(zhuǎn)為半水煤氣加少量蒸汽，開(kāi)啟熱水循環(huán)，并減少或停止氣體循環(huán)，采用放空或送后崗位用氣。在200～250℃階段，若出現(xiàn)因還原速度過(guò)快造成催化劑溫度猛升，應(yīng)減小電爐功率，減少氣量。250～450℃階段為還原主期，應(yīng)根據(jù)催化劑還原情況和溫度情況逐漸加大煤氣及提高CO、H2O含量，逐漸提高蒸汽比例，嚴(yán)格控制半水煤氣中氧含量，防止催化劑溫度猛升。催化劑還原時(shí)最高溫度不應(yīng)超過(guò)460 ℃，當(dāng)整個(gè)床層熱點(diǎn)溫度在400℃以上平穩(wěn)數(shù)小時(shí)CO含量小于3％時(shí)，升溫還原即告結(jié)束。整個(gè)升溫還原過(guò)程中，應(yīng)每半小時(shí)排污、排水一次，并嚴(yán)格控制半水煤氣中氧含量小于0.5％。轉(zhuǎn)人輕負(fù)荷期，提壓要緩慢，以防床層溫度急劇變化。

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