氨合成造气车间操作规程.doc

合
成
氨
操
作
规
程
第一章天然气造气
第一节岗位任务
入厂天然气脱硫合格后,经过转化、变换、净化为合成氨制备合格的氮氢气,并为其他工段提供所需的蒸汽。
天然气造气的基本原理
一、天然气加压蒸汽转化的基本原理
由于气态烃中主要组分是甲烷,并且其他烃类转化反应与甲烷基本相同,因此这里只介绍甲烷蒸汽转化。
烃类蒸汽转化是指以气态烃为原料在一定压力、温度及催化剂的作用下,按下列反应进行以制取合成氨或合成甲醇所用的原料气,其主要反应如下:
CH4+H2O=CO+3H2
CH4+2H2O=CO2+4H2
CO+H2O=CO2+H2
在一定条件下,甲烷蒸汽转化过程中还可能发生下列析碳反应:
CH4=C+2H2-Q
2CO=CO2+C+Q
CO+H2=C+H2O+Q
对于甲烷的同系物,例如乙烷、丙烷、丁烷等,与蒸汽转化反应,可以在低温下进行,反应通式为:
CnH2n+2+nH2O=nCO+(2n-1)H2-Q
我公司转化工序采用双一段加二段转化,在方箱一段炉里,烃类和水蒸汽在反应管内的镍触媒上反应,由管外天然气燃烧提供反应所需热量,而换转炉内烃类和水蒸汽在反应管内的反应所需热量由二段出口气体提供。
一段炉和换转炉的气体进入二段炉,在二段炉里加入空气或纯氧燃烧放热,又继续进行甲烷的转化,经二段转化后,可使粗原料气达到下列要求:
1、制取合成氨原料气
(1)H2+CO/N2(分子比)—
(2)—%左右。
2、制取甲醇原料气
(1)H2-CO2/CO+CO2=—
(2)—%左右
二、一氧化碳变换的基本原理
一氧化碳不是合成氨所需的直接原料组分,而且对氨合成催化剂有害,在送往合成氨工序之前,必须将一氧化碳彻底清除,生产中一般分为两步除去,首先,利用中温变换与低温变换相结合方法将一氧化碳与水蒸汽作用生成氢和二氧化碳,将大部分一氧化碳变成二氧化碳,这一过程称为一氧化碳的变换。
其反应机理为:
CO+H2O=CO2+H2
三、甲烷化反应的基本原理
甲烷化法清出H2、N2混合气中少量的一氧化碳和二氧化碳,是在一定条件下使二者与氢反应生成甲烷,要求甲烷化前CO+-%,而反应后气体中CO+CO2小于10ppm。
其反应机理如下:
CO+3H2=CH4+H2O
CO2+4H2=CH4+H2O
第三节工艺流程说明
一、合成氨工序造气流程:
经加压脱硫来的天然气和蒸汽混合分别送进各自的混合气预热器预热后进入箱式一段转化炉和换热式转化炉进行转化反应,反应后的气体和甲醇工段送来的驰放气进入二段炉。压缩送来的空气,经过空气预热器预热达到一定温度后进入二段炉,空气中的氧与转化气中的氢燃烧释放热量在二段炉内继续进行甲烷转化(当有甲醇弛放气时,配适量的纯氧)。出二段炉的工艺气体进入换热式转化炉的管间,作为热源供换热式转化炉转化管内天然气的转化,然后管间的二段转化气离开换热式转化炉进入换转炉的混合气预热器,预热进换转炉的混合气,换热后的二段转化气经过废热锅炉进一步回收热量产生蒸汽,气体降至一定温度后进入中温变换炉进行一氧化碳的变换,中温变换炉出来的气体进入甲烷化第二换热器,预热甲烷化入口气,换热后的中温变换气进入中变废锅,气体降至一定温度后进入低温变换炉,进一步将一氧化碳变换为二氧化碳,出低温变换炉一氧化碳达到≤%,经低变废锅回收部份热量产蒸汽,回收热量后的低变气进入脱碳系统低变气再沸器预热再生塔底部溶液,最后进入低变冷却系统降温至35℃以下进入压缩工段或碳化工段。
脱碳来的净化气或压缩来的碳化气进入甲烷化第一换热器预热后进入甲烷化第二换热器进一步预热,气体达到一定温度后进入甲烷化炉,残余的一氧化碳和二氧化碳在镍触媒作用下生成甲烷,使CO+CO2的含量<10PPm,甲烷化出来的气体进入甲一换回收部份热量后进入甲烷化第一、第二冷却器,气体温度降至35
℃以下送压缩加压,最后送往合成氨工序。
二、甲醇造气流程
经加压脱硫来的天然气和蒸汽混合分别送进各自的混合气预热器预热后进入箱式一段转化炉和换热式转化炉进行转化反应,反应后的气体进入二段炉。空分来的氧气经预热后达到一定温度进入二段炉,氧与转化气中的氢燃烧释放热量在二段炉内继续进行甲烷转化。出二段炉的工艺气体进入换热式转化炉的管间,作为热源供换热式转化炉转化管内天然气的转化,然后管间的二段转化气离开换热式转化炉进入换转炉的混合气预热器,预热进换转炉的混合气,换热后的二段转化气经过废热锅炉进一步回收热量产生蒸汽,气体降至一定温度后根据甲醇合成气体成分情况通过中变近路阀调整入中温变换炉的气量进行一氧化碳的变换,以便调整气体成分。中温变换炉出来