1#合成氨操作规程.docx
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1#合成氨操作规程.docx
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1#合成氨操作规程
1#合成氨操作规程
1#合成
操作规程
1、工艺规程适用范围··································3
2、产品概述:
·········································3
3、工作原理·········································5
4、原材辅料及规格····································5
5、生产工艺流程概述··································7
6、岗位任务及管辖范围································9
7、岗位工艺指标······································10
8、常规检查或巡检内容································12
9、正常开车··········································13
10、正常停车··········································15
11、大修后的开车(或长期停车后的开车等)················16
12、紧急停车··········································27
13、大修停车或长期停车································30
14、主要运转设备各种情况下的开停车.··················31
15、异常情况现象、原因及处理··························44
16、事故处理及防范措施································46
17、安全技术··········································54
18、环境保护··········································61
19、劳动组织划分及定员································62
20、附件
1、主要设备一览表····································64
2、控制仪表一览表····································65
3、仪表位号一览表····································65
4、联锁逻辑图(或工艺联锁说明和因果图)···············67
5、分析项目一览表····································67
6、安全阀及爆破片一览表(安全附件一览表)·············67
7、带控制点的流程简图································69
1.工艺规程适用范围:
1#合成
2产品概述
2.1产品名称:
液氨,分子量17.032
2.2氨的物理性质:
在常温常压下,氨是有刺激性嗅味的无色气体,其比重为0.596(水为1),在温度为0℃、1atm状态下,1m3气体氨重0.77Kg,1mol气体氨的体积为22.08L,临界温度为132.4℃,临界压力112.5atm。
氨极易溶于水,溶于水时放出热量,氨水比重与沸点随浓度的增加而下降。
2.3氨的化学性质:
氨与酸类可以直接作用生成各种铵盐。
2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4+Q
NH3+HNO3=NH4NO3+Q
NH3+HCL=NH4CL+Q
氨与二氧化碳、水作用生成碳酸铵或碳酸氢铵
2NH3+CO2+H2O=(NH4)2CO3+Q
(NH4)2CO3+H2O+CO2=2NH4HCO3+Q
氨在空气中易形成爆炸性混合物,当空气中氨含量在15.5%-27%(体积)时,遇明火即引起爆炸;在有水存在时,氨对铜和铜合金有较强的化学腐蚀作用。
2.4产品技术标准,用途:
2.4.1技术指标:
液氨纯度≥99.8%,水份油含量≤0.2%。
2.4.2用途:
以氨为原料可以制造各种氮肥,也是重要的工业原料,氨还是常用的冷冻剂。
2.5原辅材料及其材料规格
2.5.1原辅材料:
H2、N2、CH4、Ar的混合气体;冷却水;蒸汽;脱盐水。
2.5.2原辅材料工艺指标:
微量≤20ppm,
冷却水含CL≤400mg/L,含悬浮物<100mg/L,进界区压力≥0.3Mpa,进界区温度≤30℃;蒸汽压力≤1.3Mpa;
脱盐水CL-≤25mg/L,压力≤2.5Mpa。
3、工艺操作原理
3.1氨的合成
氨合成反应方程式如下:
催化剂
N2+3H22NH3+46.22KJ
在所给定的条件下,合成塔出口气中氨含量达到16.42%(mol)左右,未转化的循环气返回合成塔以获得最多产品。
3.2影响合成反应的条件
3.2.1温度
温度对合成反应的影响是两方面的,既影响化学平衡又影响化学反应的速度。
由于合成反应是放热的,温度升高会不利于氨的生成,但温度升高能使反应速度提高。
为此,在催化剂的使用初期,因催化剂的活性好,故可降低操作温度;而在使用催化剂的中、末期,可适当提高操作温度,用其增加反应速度来抵偿催化剂活性的衰减。
3.2.2压力
由于氨合成反应是体积减少(摩尔数减少)的反应,氨的合成反应会随压力升高而增加,同时,压力升高使气体体积减少而增加了停留时间使生成氨的化学反应更趋于平衡。
因此,在较高压力下,有利于氨转化率的提高。
3.2.3空速
当工艺气流速较高时(合成塔内空速较高),在催化剂床层上进行合成反应时间就较短,故使合成塔出塔气中的氨浓度会比工艺气流速较低时低。
然而由于在提高空速后会有更多的气体流进反应器,带来的氨产量增加又可绰绰有余地补偿由于反应不完全(停留时间短)导致氨浓度的降低。
所以在催化剂活性下降时,常用增大合成塔空速来增加氨产量,但此时会使合成回路中的阻力降增加,压缩机循环段的功耗增加;合成塔床层内温度会比低空速时有所降低。
通常,在催化剂活性的初期采用低空速高净值操作,而在催化剂的操作末期采用高空速低净值操作,以保证设计的氨产量不变。
3.2.4氢氮比
进入合成工序的新鲜气(不包括循环气)的氢氮比通常应接近3:
1。
原因是氢与氮化合生成氨是按3:
1反应的。
然而实际上在合成塔内获得最大转化率的氢氮比为2.7~3:
1,为获得合成塔进口混合原料气的最佳氢氮比,新鲜气的氢氮比可以稍偏离3:
1。
3.2.5惰性气含量
当循环气中惰性气含量高时,需从塔后放空将弛放气送至提氢系统,用来调节循环气中甲烷和其它惰性气的浓度。
这些惰性气在合成循环中的积累会导致氨合成率降低和合成回路的压力升高,造成生产能力下降。
3.2.6合成气流量
增加合成原料气流量会使氨产量增加。
正常操作条件下,合成原料气流量由前工序决定,只有前工序有可能提供更多的新鲜气体时,进入合成工序的原料气才能增加。
4生产工艺流程概述
4.1工艺气体流程
由压缩机六出来的N2、H2气体(补充气)其压力≤30Mpa,气体温度在30~40℃,1#合成由1#、2#4M20,2#,5#,6#6M32压缩机供气,补充气经由压进阀控制进入补充气氨冷器,温度降至5-10℃,进入补充气油分,分离掉油水后与冷交一次出口气体汇合进入大、小两个循环气氨冷,温度降至-5±2℃,气体进入冷交底部,气体中冷凝下来的液氨在冷交下部分离器分离下来通过放氨阀送球罐,气体则在冷交内上升至上部换热器管间,换热后气体温度升至25-40℃,出冷交二次出口,进入透平机(3台往复式循环机)进口,气体分两路同时进入透平机D601内部,沿电机转子与定子环隙进入叶轮初级,与保护气汇合后一并升压循环,经出口分两路进入合成塔,主线有塔顶部进入外筒与内件之间的环隙,副线由副线阀控制由底部进入塔内件下部换热器,在中心管与主线气体汇合。
主线气体沿内筒与外筒间环隙下行,带走内筒传出的热量,从而控制塔壁温度<100℃,气体由一次出口导出温度50℃左右,进入塔外热交换器沿内外筒环隙下行至底部,由内件环隙缺口进入换热器管间向上流动,由塔外换热器上部方铁顶部出口导出进入合成塔二次进口,经合成塔下换热器下部环型缺口进入管间换热至300-320℃,出换热器进入中心管,与不经换热器的副线冷气体汇合,沿中心管上行至触媒筐顶部分气盒,一部分气体进入上段触媒冷管导气管下行进入冷管内升温至400℃左右,在下行经出口导气管下行进入下段触媒层进行氨合成反应,一部分气体沿导气管下行进入下段触媒冷管上行升温400℃左右后继续上行,经出口导气管进入上段触媒层进行氨合成反应,两部分气体经氨合成反应后,相对流动至中部菱形集气盒汇合后沿中心管的外层套管下行进入下部换热器管内与管外冷气换热,温度由460-420℃降至270-320℃,由合成塔二出导出进入中锅管内,被管外冷却水冷却至180-220℃左右,后进入水加热器进一步降温至110-165℃,出水加热器进入塔外换热器顶部三通方铁侧面进入换热器管内下行与管间冷气换热后温度降至50-70℃,由下部二出导出进入水冷却器温度降至40℃左右进入氨分离器分离掉冷凝下来的雾状液氨后,由冷交一次入口进入管程与管间冷气体换热降温至15℃左右由冷凝塔顶部出来与补充气汇合后进入循环气氨冷形成一个循环。
4.2液氨流程
由氨分离器分离的液氨和冷交分离的液氨,分别经自调阀减压至2.2~2.65Mpa后进入放氨总管送往球罐。
4.3系统近路流程
透平机出口(循环机出口)引出管线经自调阀控制引至水冷器进口,形成系统近路管线。
4.4保护气流程
由补充气油分出口来少量补充气(或由压进阀前来补充气)经小氨冷和水分由硅胶干燥器底部进入,由上部引出经阀门控制流量400~800m3/h,进入透平机内部沿电机转子与定子环隙进入叶轮初级与循环气汇合一并升压循环,形成保护气流程。
4.5硅胶再生气流程
由保护气管线来的气体进入电加热器加热至<180℃、压力<0.6Mpa,出电加热器由硅胶干燥器顶部进入硅胶升温再生,再生后气体由硅胶干燥器下部出来气体温度<80℃,去煤气大管形成硅胶再生流程。
4.6蒸汽流程
脱盐水经自调阀进入中锅壳程与管内气体换热产生<1.3Mpa饱和蒸汽经除水器除水后,由出口蒸汽自调阀控制一定压力而后送入蒸汽总管,在出口蒸汽大阀后接有反吹蒸汽阀控制进中锅壳程的蒸汽主要是供开车时升温暖炉时使用。
4.7热水流程
由锅炉来的水经水加热器与管内气体换热后回锅炉。
4.8冷却水流程
冷却水由1#水站来,由冷却器下部进入壳程给管内气体降温,水与管内气体对流相互换热,换热后水经上部的出口阀汇入回水总管回1#水站。
4.9制冷流程
1#冷冻站贮槽来的液氨经加氨自调阀进入补充气氨冷,循环气氨冷,保护气氨冷,液氨蒸发吸热对管内气体降温,同时产生的气氨经除沫器分离掉带出的液氨雾滴经气氨出口阀共同汇入气氨总管送回1#冷冻站循环使用。
4.10排油流程
补充气油分、循环机油分、透平机油分排油进入分离器,废油进入废油槽;各氨冷器自排污进入排污总管后进入煮油器壳程(应该是管程),蒸发后的气氨回收送至吹风气锅炉,废油排入废油箱收集。
5岗位的任务及管辖范围
5.1岗位任务:
5.1.1总控的任务及管辖范围:
本岗位负责φ1000合成系统装置开车停车和正常生产时工艺指标的控制与调节,并负责与调度员、现场、班长及其它有关岗位的联系,同时负责全岗位的生产指挥,随时注意工艺条件的变化与调查,稳定生产、高产、优质、低耗,保护触媒,保护内筒。
5.1.2现场的任务及管辖范围:
5.1.2.1负责1#合成系统现所有装置的开、停车,正常生产时听从总控岗位人员的生产指挥,做好现场的操作控制与调节,稳定生产,保证中锅压力、温度、液位在正常指标之内。
5.1.2.2负责透平机干燥系统的正常操作,负责干燥器再生和干燥器保护气的正常操作。
5.1.2.3负责电气仪表的维护和保养工作。
5.1.2.4按要求对对现场进行巡回检查,发现问题及时联系相关人员处理。
5.1.2.5负责透平机、循环机的正常开停车、日常维护,异常情况处理。
5.1.2.6负责中锅的正常开停车、异常情况处理。
5.1.2.7负责现场各种不正常现象的处理。
5.1.2.8负责现场各种作业的安全处理,落实各种安全防护措施。
5.1.2.9负责岗位所属卫生区的卫生管理,做好清洁文明生产工作。
5.1.2.10管辖范围
1#合成东以变压吸附岗位为界,南至与脱硫岗位间马路为界,北与1#冷冻站岗位间马路为界,西与φ2.6米造气岗位间马路为界。
6工艺指标
6.1压力:
补充气压力≤30Mpa 系统压差≤3.0Mpa
合成塔压差≤1.2Mpa 气氨总管压力0.15~0.25Mpa
触媒还原放水压力 ≤0.5Mpa 蒸汽压力≤1.3Mpa
中锅加水压力 ≤2.5Mpa 吹风气锅炉压力≤0.25Mpa
放氨压力:
2.2~2.65 Mpa 塔后放空压力≤10.0Mpa
6.2温度
触媒温度470℃±5℃合成塔塔壁温度<100℃
合成塔一入温度25-45℃合成塔一出温度50-70℃
合成塔二入温度140-165℃合成塔二出温度<300℃
中锅出口温度<240℃水加热器温度<180℃
循环气氨冷温度-5℃±2℃ 补充气氨冷温度5-10℃
6.3液位指标
氨分冷交液位30%---70%中锅液位50~75%
补充气氨冷器液位50~75% 循环气氨冷器液位50~75%
透平机油泵油位 1/3以上
6.4成分指标
微量≤20ppm正常生产>20ppm减量>40ppm停车
循环氢54--60%甲烷11-----21%
氢差≤4个数进口氨≤4.0%
出口氨≥9%
中锅水含氯根≤25mg/l 碱度≤12.5
总固体100----1000mg/lPH值8----11
6.5其它指标
保护气流量400~800NM3/h透平机打气量≥50%
透平机绝缘≥0.5MΩ电炉绝缘≥0.3MΩ
电加热器绝缘≥0.5MΩ油泵下油量8~12滴/分
透平机电流TC450≤1042A
各轴承注油1次/2小时注油量12g/次
电炉电流≤700A电炉升降电流速率≤40A/5min
加量速率6M32一台机/15分钟
7常规检查和巡检内容
7.1检查内容
7.1.1总控岗位检查内容
7.1.1.1全面检查各工艺控制指标是否在控制范围
7.1.1.2全面检查控制是各仪表工作是否正常,各报警是否灵敏好用,与其他岗位信号联系是否好用。
7.1.1.3经常注意压力、温度、液位、循环氢、补充氢,甲烷、进口氨、出口氨含量是否符合工艺指标。
7.1.1.4随时调节合成塔温度及压力,控制在指标范围内,注意合成塔正常工作的变化情况。
7.1.1.5随时注意调节中压及低压系统各工艺指标,严防超标。
7.1.1.6注意控制各仪表指示是否与现场实际相符,各调节阀动作是否正常。
7.1.1.7经常注意各分析指标是否与正常,以便必要时及时调整工艺指标,并注意各仪表的维护和保养。
7.1.1.8按时记录和向现场报表,写好交接班记录。
7.1.2现场常规检查内容
7.1.2.1全面检查各工艺控制指标是否在控制范围内。
7.1.2.2全面检查各仪表工作是否正常,各报警是否灵敏好用,注意各调节阀动作是否正常。
。
7.1.2.3随时注意压力、温度,保护气流量、液位、成分、电流等是否符合工艺指标,并及时进行调整。
7.1.2.4注意中锅的正常变化及电加热器的工作情况等。
7.1.2.5常检查透平机、循环机的各运转部件运转情况。
7.1.2.6经常注意干燥系统的正常运行情况。
7.1.2.7随时注意高压和低压系统各工艺指标,严禁因中锅列管泄漏造成超压。
7.1.2.8经常检查透平机保护气流量是否在指标之内。
7.1.2.9经常注意放氨压力、水加加水压力、去吹风气锅炉压力,有异常及时联系处理。
7.2巡检内容
7.2.1在操作室内观察透平机电流、电压、功率、绝缘,电炉启用时的电炉电流、电压;放氨压力、水加加水压力、去吹风气锅炉压力;氢表、甲烷表、氨分析表;电加热器电流、电压是否正常。
7.2.2检查循环机油泵、冷却水、进出口压力及周围管线状况是否正常,检查循环机水泵运行是否正常,水槽水位是否正常。
7.2.3检查合成塔塔下管线、主副线阀阀位,气动阀的使用状况,中锅压力、液位、排污水阀门及周围管线状况是否正常。
7.2.4检查氨冷器管道、液位、排油阀是否正常,检查废油槽、煮油器是否正常。
7.2.5检查硅胶干燥器的压力、阀位及设备仪表状况是否正常。
7.2.6检查透平机油泵油位,下油量,两分离器排油、轴承点排油1次/h,透平机压力,温度,声音,周围管线状况,阀位是否正常。
7.2.7检查氨分、冷交放氨、放氨总阀的使用状况,摸管道温度,听放氨声音,判断有无跑气现象,塔后放空阀的使用状况是否正常。
8正常开车
8.1检查与准备:
检查各高压操作阀门、汽、氨、水控制阀门、放空阀门、仪表分析取样管、阀门等开启位置是否正常。
8.2对E2601中置锅炉进行暖炉,中锅加水液位50~75%,开中锅反吹蒸汽进行加温,温度升至100℃,等待加电升温。
8.3检查透平机或循环机及电炉的调压装置是否准确可用,测透平机或循环机电机绝缘是否合格,若系统经过检修需要试压合格。
8.4通知压缩机岗位送气,系统压力补压至5.0Mpa,当系统升至2.5Mpa时,通知球罐、总控岗位注意压力,将放氨总阀打开。
8.5调整干燥器阀门处于正常开位,检查透平机各个阀门处于正常开车状态,联系电工,现场主操作按《透平机开车操作票》执行,调节保护气量在400~800Nm3/h,,开启透平机运转5分钟,测电炉绝缘≥0.3MΩ为合格,低于0.3Mω应加保险丝测试是否能用,
8.6待升温条件具备后,开启电炉加电升温。
启动电流小于40A,电炉预热5~10分钟后,再按指标提高电流,电流升降指标40A/5分钟。
8.7正常升温:
调整各个阀门处于升温状态,调节循环量在15000~18000Nm3/h。
升温可分为二个阶段:
将触媒层温度,提升到反应点以前为第一阶段,升温350℃前一阶段,,提升到反应点以后为第二阶段,350℃以后为第二阶段,升温速度60℃/小时,升温100℃时开水冷器,350℃前这段因在触媒活性温度以下无NH3,合成反应故较容易控制,只用电炉供热循环气传递使温度升高,操作方法用改变电炉和增减循环量,压力保持不变,温度均匀上升主要控制触媒1.2点,温度300℃以后,已有NH3生成,300℃以后开启NH3冷器,此段升温尽量注意上下层温度差要小些,以防后段加压时下层温度猛升,420℃以上时注意中锅内蒸汽压力,待自产蒸汽时,要停反吹蒸汽,开中锅蒸汽出口自调阀门,触媒温度达到400℃以后,系统内根据压力情况适当补充鹇气提高系统压力,补压不易过快,以防上层温度下降过快或下层温度猛升而超标,故升压与升温速度应结合来看,随系统内补压反应加剧,放出热量增多,应逐渐加大循环量,降低电炉至停用电炉,自补压后至温度升到指标,这段时间内的反应不断加剧,各种条件不断变化,因此要特别注意温度、压力、循环量、H2含量、NH3冷温度、气NH3总管压力的变化,及时正确调节,切不可造成升温补压时温度幅度波动,严格控制升温速度,勿过快以防超温,随补压进行压进阀门逐渐开大,当合成系统压力与补充气总管压力接近时,全开压进阀门,升温结束,应根据各成份、循环氢、甲烷、温度、循环量的大小,至系统满负荷生产。
8.8注意事项:
升温过程中要保证电炉的安全气量,不可太小,以防烧坏电炉,透平机要有保护气不可太小或无有,注意绝缘变化,小于0.5MΩ时应及时倒干燥器,如绝缘仍降,应紧急停车(先停电炉),加压时不可过猛过快以有利于升温时保护设备,升温过程中注意中锅内蒸汽压力,及时开出口阀门防超压。
9正常停车
9.1接班长通知,减量前2小时补充气氨冷停止加氨,减量前半小时关加氨总阀,循环气氨冷加氨阀及旁路阀暂时不关,待停车后再关。
电炉摇绝缘,做好备用工作,在控氨过程中,应及时关注氨冷温度,氨冷温度要逐步上升,不得出现氨冷温度猛涨,造成炉温、压力急剧变化。
9.2随氨冷温度上升,系统压力升高,据合成塔入口压力控制减量速度,均不允许超压,降温速率60℃/h。
9.3触媒降温操作可分为380℃以前和以后两个阶段。
380℃以前此阶段主要利用减少氨合成反应来达到,这一阶段不易操作,常会出现温度下降过快或反而上升等现象,因此要特别注意降温速率,用副线和循环量来控制降温。
如出现温度剧降应立即开启电炉,控制降温速度。
380℃以后反应热已减少,如果控制不好,往往会出现温度降的过快的现象,主要以减少循环量来控制降温。
9.4当减量完毕后,关死压进阀,系统降温同时进行卸压,开大往提氢去阀门,压力降至6Mpa时,停送提氢。
停透平机后,开塔后、塔前放空卸压(塔前放空开度要小)。
9.5系统压力降至3.0Mpa时,联系球罐,排净两氨分液位,关放氨总阀及放氨阀,开放氨管排污阀。
9.6压力卸净后,关透平机进出口阀,开透平机放空阀,记录各干燥器开停用时间。
9.7联系调度室停水加热器,关中锅加水阀,如果中锅需要检修,则关闭蒸汽出口阀,中锅卸压,同时排净液位,如果不需要检修,则无需处理,关闭加水阀即可。
9.8注意事项:
a)接停车通知后与2#、3#合成及压缩机岗位联系好,防止超压现象发生,同时联系调度。
b)放两氨分液位时,注意放氨压力,防止球罐超压,待系统压力降至3.0Mpa时,关闭放氨总阀,以防球罐液氨倒回。
c)卸压时通知提氢岗位注意原料气压力,防止超压,卸压时控制卸压速度小于0.6Mpa/min,防静电着火。
d)电炉、透平机、循环机停车后,办理停电联络票。
e)压力卸净前排净透平机、油分、氨冷内油水,将油回收。
f)停车前检查本岗位防护用品、照明灯具。
g)放氨排污应加大稀释力度,避免环境污染。
h)停车卸压完毕后,关合成塔进出口各阀门,关气氨出口大阀。
10大修后的开车
10.1更换触媒后的开车步骤
大修结束,所有设备、管线全部恢复正常开车状态后,开车按以下步骤进行:
10.1.1吹除
六出管道置换压缩机六出管道氮气或精炼气置换时,开压进前放空阀放空。
在压进前压力表排污处取样,氮气置换合格标准:
N2≥98%,O2≤0.4%,(精炼气置换标准:
O2≤0.4%,)并连续两个分析结果合格为置换合格。
氮气(精炼气)置换合格后,拆压进前保护气阀后盲板,开压进前保护气阀,用压进前保护气阀控制压力,系统进行吹除。
吹除目的:
吹除大修时系统存留的杂质或由于系统热洗而残留的水分,新更换触媒吹触媒粉。
一般用1.0-3.0Mpa的合格氮气或精练气进行吹除。
流程
(1):
压进补充气NH3冷油分冷交一出循环气NH3冷冷交二入冷交二出
排放地点:
油分排污阀、冷交下部放NH3根部、冷交液面计液相排污、冷交二出与透平机进口之间拆口、透平机一端加挡板。
流程
(2):
压进补充气NH3冷油分冷交一出冷交一入氨分冷排出口与氨分进口拆口,冷排一端加挡板,
排放地点:
氨分液相、放氨根部、塔后放空排放。
吹触媒粉:
拆合成塔二
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