合成氨工业的现状及节能技术Word文档格式.docx
- 文档编号:20995263
- 上传时间:2023-01-26
- 格式:DOCX
- 页数:7
- 大小:37.74KB
合成氨工业的现状及节能技术Word文档格式.docx
《合成氨工业的现状及节能技术Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《合成氨工业的现状及节能技术Word文档格式.docx(7页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
概述:
合成氨是大宗化工产品之一,世界每一年合成氨产量已达到1亿吨以上,氨合成产品作为重要的化工产品,能够用于氮肥、硝酸和铵态化肥的生产加工制造。
2012年10月份中国合成氨总产量为万吨,1-10月累计产量万吨,同比增加%。
随着市场对于合成氨产品要求的不断提高和国家对于化工行业节能减排的要求,改善合成氨生产技术,加大节能技术开发,应经成为合成氨等相关化工行业迫切需要解决的主要问题。
最近几年来,我国大型合成氨装置采用国际和国内的先进工艺、设备和控制技术,进行了大量技术改造,经实践证明以下技术是先进、成熟、靠得住的,可供企业改造时选择利用。
Abstract:
Ascountriespromulgatedbytheministryforthesyntheticammoniaindustryaccessconditions(draft)"
increasestheenergyconsumptioninammoniaproductionaccessconditions,thusspeedinguptheimplementationofsyntheticammoniaproductionenergysavingreconstructionhasbecometheenterprisetoadapttothenewsituationofthedevelopmentofthebasicrequirements.Firstlyinsyntheticammoniaproductionrawmaterialsaswellasthemainproductionprocessindicatorsetc.Thepaperintroducesthetechnologyofsyntheticammoniaindustrypresentsituation,andputsforwardthemaintechnicalmeasurestorealizetheenergy-savingreformoftheammoniaproductionforrelevantpersonnelfamiliarwithunderstandingandsyntheticammoniainammoniaproductionenergysavingtransformationprovidesareasonablereference.
Keywords:
syntheticammoniatechnologyactualityEnergysaving
Summary:
Syntheticammoniaisoneofthebulkchemicalproducts,thesyntheticammoniaproductionhasreachedmorethan100milliontonsperyear,ammoniasynthesisproductsasanimportantchemicalproducts,canbeusedfornitrogenfertilizer,nitrateandammoniumfertilizerproductionprocessingmanufacturing.China'
ssyntheticammoniaproductionofmilliontonsinOctober2012,October1-cumulativeoutputwasmilliontons,year-on-yearincreaseof%.Withtheconstantimprovementofthemarketforsyntheticammoniaproductrequirementsaswellasthenationaltotherequirementofchemicalindustryenergyconservationandemissionsreduction,improvementofsyntheticammoniaproductiontechnology,increasingenergyconservationtechnologydevelopment,shouldbethesyntheticammoniachemicalindustryurgentlyneedstosolvethemainproblemsrelatedto.Inrecentyears,China'
sinternationalanddomesticlarge
ammoniaplantusingadvancedtechnology,equipmentandcontroltechnology,alotoftechnicalreform,practicehasprovedthatthetechnologyisadvanced,mature,reliable,andusedfortransformationofenterprisestochoose.
一、现阶段合成氨工业主要生产原料
合成氨反映公式为
,合成氨的反映特点主要为:
可逆反映,氢气与氮气反映生成氨,同时氨在必然条件下也能够分解成氢气和氮气;
另外,合成氨的反映为放热进程,反映进程中反映热与温度和压力有关;
而且需要催化剂的催化方能迅速进行合成氨反映。
现阶段用硬合成氨生产的原料主要有重质油、天然气、和煤或焦炭,具体生产工艺如下所示:
1.重质油
重质油主如果指常压或减压蒸馏后的渣油和利用原油深度加工后的燃料油。
利用重质油生产合成氨的工艺为第一重油与水蒸气反映值得含氢气体。
通过将部份重油燃烧以为反映转化吸热提供足够的热量和足够的反映温度,进而通过重油制氢为合成氨的生产提供基础原料。
2.天然气
采用天然气生产合成氨主要工序为脱硫、二次转换、一氧化碳转换和去除二氧化碳等工序,在上述工序完成后即可取得氮氢混合气,再利用甲烷化技术去除少量残余的一氧化碳和二氧化碳,并经紧缩机进行紧缩处置,即可取得合成氨产品。
3.煤
以煤作为原料制取氢气的工艺流程主要包括煤的高温干馏焦化和煤的气化两种,煤的焦化主如果将煤处于空气隔间的高温条件下制取焦炉煤气,通常情形下焦炉煤气中含有60%左右的氢气,作为合成氨生产的原料。
而煤的气化,将煤在高温条件下,通过常压或加压的方式与水蒸气或氧气反映,取得含氢的气体产物,以此为制作合成氨的原料。
二、合成氨生产工艺指标
1.生产温度
对于一段炉的温度,一般控制在760~800℃左右,这主如果由于一段炉设备价值高,而且主要为合金钢管,合金钢管的特点在于温度太高容易造成利用寿命大幅度降低。
对于二段炉温度,主要按照甲烷控制指标来肯定。
在合成氨的生产压力和水碳比得出后,应该按照平衡甲烷的浓度来肯定合成氨的生产温度。
通常情形下要求yCH4<
,出口温度应为1000°
C左右。
实际生产中,转化炉出口温度比达到出口气体浓度指标对应的平衡温度高.
2.合成氨生产压力
通常情形下将压力控制在3~4MPa左右,这主如果由于采取加压的条件能够降低能耗,保证能量的合理利用,而且采取加压的方式还能够提高反映余热的利用。
3.水碳比
由于水碳比高的条件下,残余甲烷含量降低,且可避免析碳。
因此一般采用较高的水碳比,约~。
三、合成氨生产节能办法研究
合成氨的生产作为需要大量能好的工业,,对于合成氨生产工艺进行节能技术改造已经成为合成氨工业提高经济效益,实现健康可持续进展的关键。
降低合成氨生产进程中的能耗,能够采取以下办法:
1.实现合成氨生产规模的大型化
生产规模的大型化在于能够综合利用能量,而且能够采用离心紧缩机,在降低本钱投入的同时,实现生产进程的节能。
大型化的合成氨生产能够成立完善的热回收系统,进而降低能量的消耗,提高技术经济指标。
另外,大型化的合成氨生产工艺由于采用了高速离心紧缩机,减少了合成氨的设备,并实现了合成氨生产工艺的优化。
2.从驰放气中回收氢
从驰放气体中回收含氢气体。
从驰放气体中回收有氢气体主要有以下几种方式:
第一,将驰放气体低温液化,进而通过蒸馏进行进一步的分离,通过这种方式不仅能够回收有氢气体,同时能够回收部份稀有气体。
第二,采取分子筛在高压条件下吸附的方式,进而在减压下进行解吸的方式分离取得有氢气体。
第三,采用多极膜分离方式,由于氢气透过膜的速度相较其他气体较高,并通过量极膜进行分离而取得纯度较高的氢气。
3.实现制气系统的节能优化
合成氨的生产主要集中在制气环节,制气环节的能耗达到成产工艺的70%以上,因此实现合成氨的节能,必需提高转化率降低燃料消耗。
对于利用天然气生产合成氨的工艺,能够采取以下几种办法:
结合用于生产合成氨的天然气的密度和其他信息,判断天然气碳含量,并及时调整蒸汽,并通过适当降低水碳比来实现生产工艺的节能;
严格控制合成氨进程中的烟气氧含量,并尽可能的减少其波动,将其控制在较低的数值;
在生产进程中除知足氢气与氮气比、二段炉出口的甲烷含量和温度的条件外,应尽可能降低一段炉负荷;
对于类似于Kelogg型的合成氨生产转化炉,应该尽可能地均衡控制各个支路间温度,并减少各炉管间温度误差,进而大幅提高加热效率,如此不仅延长设备利用寿命,同时实现能耗的降低。
对于采用重油和煤粉气化炉的合成氨生产工艺,实现节能技术改造能够采取以下办法:
按照原料的大体属性如密度、热值等探访反映的最佳配比,及时调整氧气量、蒸汽量,减少能耗;
按照炉型及工艺设计不同控制方案,通过平稳操作和优化参数,提高转化率,降低能耗;
由于这种气化控制的特殊性,如原料性质难以定性、监测点少、自动化程度低等,尚无开发出理想的优化控制系统。
四、引进装置的节能技术办法
1.烃类蒸汽转化
一段炉烟气余热回收,降低烟道气排放温度,可采用旋转蓄热式换热器或热管式换热器加热燃烧空气;
采用新型催化剂,降低进料H20/C,不但降低了工艺蒸汽消耗量,而且可有效地降低一段炉蒸汽转换的热负荷;
采用新型合金材质的转化炉管(如HP50薄壁管),有利于提高转化管操作压力和温度,降低管壁厚度及长度,增加转化管催化剂装填量;
改造蒸汽系统,提高高压蒸汽的过热度,可提高蒸汽的做功能力和热利用率;
二段炉采用新型烧咀;
借鉴节能型工艺设计思想,改变转化工艺设计或转化炉型,提高转化效率以降低能耗,降低一段转化强度,放宽其出
含量,增加二段炉空气加入量以维持反映温度;
用燃气轮机驱动空气紧缩机,燃气轮机的高温空气送入一段炉作为补充空气,即热量的联合循环工艺,可节约燃料并提高一段炉燃烧效率。
2.变换
采用低水碳比高活性的催化剂,提高CO变换率,降低蒸汽消耗。
降低变换阻力,如将高低变换炉由轴向床改成轴径向床。
3.脱碳
采用低能耗的脱碳工艺。
如低热耗苯菲尔工艺(半贫液四级喷射闪蒸)、双塔再生工艺、MDEA工艺等。
采用低热苯菲尔工艺和改换高效阶梯环演料等配套改造,使脱碳能力提高30%以上,再生热耗降低30%。
3.氨合成及合成回路
采用新型合成塔内件配以小颗粒、高活性催化剂,使合成塔及合成回路阻力下降,氨净值提高,合成反映热综合利用好。
目前大型氨厂采用的塔型有卡萨利(casale)轴径向冷激或层间换热型、托普索S-200径向层间换热型、Ke110g卧式合成塔等,均取得较好效果。
4.弛放气回收
可采用深冷分离或膜分离技术,现多采用后者,效果专门好。
5.机泵
采用“三元流”设计的新型高效节能型转子;
采用先进的防喘振控制系统和调速系统;
采用大机组状态监测和故障诊断技术;
一些效率较低的小型汽轮机改用电机驱动,有利于提高机组效率和装置运行靠得住性。
6.控制系统
控制系统改传统的模拟仪表为运算机集散控制系统(DCE)。
利用运算机丰硕的硬件和软件功能,可完成工艺变量的调节、指示、设定、记录、报警、动态图表显示等操作。
在对主要工艺参数优化控制、开停车智能控制、联锁先进控制系统和管控一体化的开发应用方面均有新的进展,有利于装置安全、稳固、优化运行,具有显著节能效果。
7.其他
工艺冷凝液回收,可采用中压蒸汽(工艺蒸汽)汽提法或天然气饱和法;
改良保温件结构及施工方式,减少进程热损失,提高热效率。
如采用陶瓷纤维毡隔热层代替传统的耐火砖等。
渣迪型装置
气化炉采用新型烧嘴,如shell气扮装置的多通道同心圆烧嘴,可将气化炉出口的有效气体成份提高4%,使氨渣油消耗降低近40kg/t;
Texaco开发出的新烧嘴也降低了氧耗、汽耗。
空分装置采用全低压分子筛流程,提高氧气收率,降低空压机功耗。
液氮洗装置可采用shell冷箱液体泵回收CO技术,或采用林德公司设计的高压膨胀闪蒸回收技术,都可进一步降低油耗。
变换采用宽温耐硫催化剂,提高CO变换率。
五、国内大中型合成氨厂节能技术
以天然气为原料的企业,可采用换热式转化炉,每吨氨耗天然气可降到750-800Nm3;
碎煤或粉煤加压气化,开拓原料来源,提高碳利用率90%以上;
优化常压固定层间歇气化操作,实现低耗高产,每吨氨煤耗低于1200Kg;
固定层常压富氧持续气化技术,改善环境,降低本钱;
全低变工艺,节约蒸汽,提高装置能力;
MID、MDEA、双塔再生等新脱碳工艺,降低能耗;
新型填料、过滤器等,提高效率;
轴径向内件和低温高活性催化剂,提高氨合成塔能力、净值;
膜分离或变压吸附回收氢技术;
循环流化床锅炉,提高煤炭综合利用水平。
六、小合成氨节能技术
推行低温变换工艺技术,淘汰中变或中串低技术,该技术分全低变和中低变两种,可按照企业的不同情形选用,该技术实施后,变换系统蒸汽消耗可降至300Kg以下;
采用聚乙二醇二甲醚(NHD)或改良的碳酸丙烯酯脱碳技术;
铁-碱溶液催化法气体脱硫技(DDs),科灵精脱硫新工艺;
普遍推行优化的合成氨蒸汽自给技术,上、下行煤气余热集中回收器、D型风机、重风燃烧炉的开发应用,提高了第一热力网络的技术水平;
提温型一进一出合成塔及一塔一泵变换工艺的成功,加倍优化第二热力网络的工艺;
尿素合成双塔并联工艺;
推行小尿素“6改10”、“4改10”技术,可使4万t/a尿素装置能力达320t/d(单尿塔)和400t/d(双尿塔),尿素耗氨降到580Kg/t以下,耗蒸汽降到1000-1200Kg/t;
推行造气炉改造技术,将原2260炉改造到2610,采用自动加煤、新型炉蓖、炉条机无级调速和D型风机等;
推行垂直筛板塔技术;
改造饱和热水塔,碳化回清塔;
推行新型氨合成塔内件,推荐IIIJ-99型、JR型、NC型,提高氨净值,降低合成压力;
推行流化床燃渣锅炉,燃用低热值造气炉渣,每吨氨的造气炉渣可副产蒸汽1000Kg;
合成氨-尿素蒸汽自给技术;
全循环尿素装置的高压圈汽提法技术;
实现造气吹风气回收系统;
变换系统、氨合成系统的运算机优化控制;
优化氦合成系统压力,实现低压合成,大幅度降低产品电耗;
推行运算机集散控制系统,实现装置的稳产安全生产。
七、结语
随着资源的不断匮乏和能源危机的制约,在合成氨生产工艺中采取各类节能办法,并进行技术改造以便于降低能源消耗,提高合成氨的生产效益已经成为合成氨生产技术改造的重点,这对于提高合成氨装置的设备靠得住性,改善合成氨的技术经济指标也具有重要的意义。
参考文献:
[1]罗建烘杨明鸿,合成氨运转设备节能技术应用,2008-11.
[2]靳灿丁莉赵文甲,我国合成氨企业节能现状和趋势,2009.
[3]赵昌富,以技术革新助力节能减排,2009年第2期.
[4]施俊鹏,一体化净水器在合成氨造气废水处置回用中的应用,2009.
[5]李士安吕峰王知强,A/O-MBR复合生物脱氮工艺在合成氨废水处置中的应用,2009.
[6]蒋德军,合成氨工艺技术的现状及其进展趋势,2005.
[7]韩明山.合成氨生产技术探讨[J].化学工程与装备,2011(5).
[8]徐松华,王文富,李涛,吴玉华.探讨节能减排技术在合成氨生产中的应用[J].科技信息,2011(25).
[9]於子方.合成氨行业节能技术综述[J].企业与科技2010(03).
[10]孙凤伟,栾智宇.合成氨工艺技术的现状及其进展趋势[J].化学工程师,2010(04)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 合成氨 工业 现状 节能 技术