合成氨技术解决方案
Purifier™ 合成氨工艺
BFPL 合成氨工厂，全球最大的 Purifier 合成氨工厂，生产能力为 2200 吨/天，位于澳大利亚 Karratha，于2006年4月投产，能耗极低（< 6.8Gcal/吨产品
氨）。
降低成本。获得较大灵活性。节约能源。
KBR 在设计和优化合成氨方面拥有超过 40 年的经验，在合成氨技术领域处于领先地位。自 1966 首个 Purifier 工 厂投产以来，KBR 已在全球许可、设计并/或建造了 18 个 Purifier 合成氨工厂，创下可观的运营记录，并实现低能 耗。我们愿与您分享我们的经验。
过量空气
进料
空气压缩机
天然气压缩机
工艺 蒸气
脱硫
工艺 预热炉
自热式 转化炉 (ATR)
换热式 燃料
干燥器 冷凝器
合成气 压缩机
热量 回收
吸收塔
膨胀机
卧式合成氨反应器
进出口换热器
精馏塔
Purifier 系统
热量 回收
热量 回收
工艺 蒸气 冷凝 气提塔
MP 蒸汽
去 BFW 系统
制冷 压缩机
组合氨冷器
氨 产品
KBR 的新 PURIFIERplus 合成氨工艺将 KRES 工艺和 Purifier 技术结合在一起。
降低成本。获得较大灵活性。节约能源。
较低的投资成本——比采用传统一段转化炉装置节约 3-5% 的投资成本 较低的运营成本——通过去除一段转化炉降低运营和维护所需成本 操作灵活性——操作简单，具有更强的处理工艺变化的能力 施工成本低——KRES 换热式转化炉的占地空间小，从而节省了现场施工的成本 可靠性高——基于 KRES 和 Purifier 技术的成熟商业设计，停工时间少，在线率超过 97% 环保，低排放——无需一段转化炉，减少了 NOx 和 CO2 排放
• 降低投资成本——用 KRES 装置取代一段转化炉可节约 5% 的前期工厂投资成本。无需空气分离和弛放 气回收装置也能显著节约投资成本。
• 降低能量消耗——预热炉的热负荷较低。Purifier 系统提供的合成气不含杂志，惰性气体含量少，从而实现 较高的合成回路转化率。
• 减少占地面积——该工厂的转化单元所需的占地面积比传统工艺少 25-35%。 • 提高可靠性和灵活性——换热式转化炉比传统转化炉更可靠，简单精确的氢氮比控制稳定了整个工厂的运
卧式合成塔
对于传统的磁性催化剂合成氨回路，KBR 提供了卧式合成氨反应器。该反应器包含二到三段反应床层，合成气从每 段床层的顶部垂直向下流动。床层间设置冷却器，用于最大限度地提高转化率和回收热量。在需要装卸催化剂时，可 以将催化剂内沿轨道轻松推出卧式反应器，从而避免了架设笨重昂贵的高塔吊车。
自 1966 年安装第一套设备以来，KBR 已许可全球的许多合成氨工厂使 用其 Purifier 工艺。最近的一次成功应用包括中海石油化学有限公司在 中国建造的化肥厂。
Purifier系统 – 简单设计提供卓越效果
Purifier 系统包含三个设备：一个进出料换热器，一个带有内置冷凝器的精馏塔以及一个膨胀机。所有设备和内部连管线都 整体封装在一个隔热的冷箱里。具体设备的结构特点包括：
• 换热器，板翅式设计，铝制 • 低温精馏塔，其操作温度范围为 -170°C～-200°C • 内置冷凝器，为管壳式设计 • 膨胀机，是一个结构紧凑的低速装置，通常与发电机相连用来回收
欲了解更多信息，请访问 或发送电子邮件至 ammonia@
合成氨技术解决方案
PURIFIERplus™ 合成氨工艺
结合 KBR 的成熟技术，提高合成氨生产过程中的可靠性，并降低成本
KBR 的 PURIFIERplus™ 合成氨工艺结合了我们可靠的专利 KRES™ 系统（KBR 换热式转化炉）、Purifier™ 系统 和卧式合成氨反应器，是一种具有协同作用的低成本工艺，可取消空气分离设备和传统一段转化炉。
KRES™
KBR 的换热式转化炉系统 (KRES) 用预热炉、自热式转化炉(ATR) 和换热式转化炉取代了传统一段炉装置。该专利 设计通过有效利用转化气的自身热量来加热工艺物料，从而大大降低了燃料天然气的消耗。与传统蒸气转化工艺相 比，此工艺还降低了投资和运营成本，并大幅地减少了所需的占地空间。
Purifier™ 系统
合成氨技术解决方案
合成氨和合成气技术
提供成本和可操作性方面的竞争优势
40 多年来，KBR 拥有先进的合成氨技术，并牢记您的重要运营目标：提高安全性、降低投资成本和能耗、提高可靠 性和可操作性，并进行可靠的环保运行。我们不但在传统合成氨工艺技术方面提供专业知识和解决方案，同时在合成 气制备和氨合成方面提供许多先进的专利技术，包括：
• 一个进料/流出物换热器，板翅式设计，铝制 • 一个低温精馏塔，操作温度范围为 -170°C～-200°C，带有内置管壳式冷凝器 • 一个结构紧凑的低速膨胀机，通常与发电机相连。 所有设备和内部连接管线都封装在一个隔热的冷箱里。
KBR 的专利低温净化技术可去除合成气中的甲烷、氩气和多余氮气， 并使合成氨工厂能够在转化中用空气取代氧气， 从而避免使用昂贵的空气分离装置。
合成氨技术解决方案
减少投资和运营成本 同时实现产能、安全、效益的最大化
合成氨技术解决方案
Purifier™ 合成氨工艺
提供灵活、低成本的高效合成氨方案
通过结合以下专利技术，KBR 的 Purifier 合成氨工艺能够造就一个非常可靠、稳定和低能耗的工厂：
• 利用过量空气进行温和转化 • KBR Purifier 深冷净化器 • 卧式磁性合成氨反应器 通过 KBR 的深冷净化合成气技术，您可以获得一条用于合成氨工厂的低成本高效处理途径，以制备高纯度的合成 气。这项前沿的专利技术能同时利用过量氮气洗去合成气中的杂质（例如，甲烷、氩气），并将氢氮比 (H2/N2) 调 节为 3:1。
废气 用作燃料
来自干燥器 的合成气
合成气，进入压缩机
H2/N2= 3.0 惰性气体 ~0.3%
体积百分数
这是个简化的 Purifier 系统设计，包含三个设备：一个进出口物料换热器，一个带有内置冷凝器的精馏塔以及一个膨胀机。
Purifier™ 合成氨工艺的优点
为合成回路提供清洁、干燥的新鲜合成气，并实现 H2/N2 比的简单精确控制， Purifier 技术能够为以下几个关键领域的整体操作带来益处：
对于传统的磁铁矿氨合 成回路，KBR 为其提 供了卧式氨合成塔。催 化床间的内部冷却器用 于最大程度地提高转化 率和回收热量
联合技术带来协同益处
KRES 和 Purifier 系统分别具有显著节约成本和提高运转效率的优点，因此在 PURIFIERplus™ 系统中组合使用 这两种技术，将会进一步提高经济效益。包括：
通过通入过量空气，一段转化和二段转化在温和的条件下进行，然后利用KBR 的专利深冷净化器清除多于的氮气和 杂质，得到几乎不含惰性气体的合成气。KBR 的 Purifier 工艺可以降低转化催化剂用量和合成回路驰放气排放量， 并可以免去独立的弛放气回收装置，从而降低投资和操作成本。
管板
末端开口的 管程 ART 排出物
气体 和蒸汽进料
混合 转化气
填充催化剂的 重整管
耐火 衬里
分布器
KBR 换热式转化炉
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Purifier™ 系统
KRES 的下游装置，KBR 的深冷净化器技术可同时去除多种杂质，并将氢氮比调节至 3:1。此系统可接受来自合成回 路的弛放气，因此免去了对独立弛放气回收装置的需求。 Purifier 系统由以下几部分组成：
转。对于冬季原料短缺的地区，KBR 的 KRES 转化系统可以在无须调整操作的情况下应对进料量的改 变，并可以降低燃料天然气的使用量，在有限的气量下最大限度的提高合成气的产量。 • 提高环保合规性——该系统减少了 CO2 和 NOx 的排放。
合成氨技术解决方案
PURIFIERplus™ 合成氨工艺
欲了解更多信息，请访问 或发送电子邮件至 ammonia@
降低投资成本
• 不需要独立的驰放气回收装置，因为合成回路排放的弛放气直接送入深冷净化器。 • KBR 的 Purifier 工艺提供非常洁净的新鲜合成气，能够降低合成压力、减少催化剂用量、降低驰放气排放量，减小
低能耗
• 清洁、干燥的新鲜合成气能够降低合成回路压缩机和冷冻系统的负载，节约运营成本 • 转化单元的一段炉、二段炉采用温和的反应温度，降低燃料消耗并延长炉管寿命 • 较少的惰性气体，较高的回路转化率 • Purifier 工厂的操作被证实具有最低的能耗。最近一个工厂实现了6.5 Gcal/吨产品氨（ISBL，LHV ）的能耗。
合成回路设备的尺寸。
灵活性
• 能够实现较高的操作稳定性和灵活性，因为不需要通过严格控制转化单元的空气进料来获得精确的 H2/N2 比 • 即使深冷净化器上游的催化剂钝化，也能维持正常生产
可靠性
• 温和的转化温度能够降低管道内部的应力，并延长一段炉炉管寿命 • 许多 Purifier 工厂已连续运行 3-4 年而没有停车检修。
能量。 一个日产量为 2000 吨 (MTPD) 的合成氨工厂通常配备 200KW 的膨胀机。
KBR Purifier™ 技术可去除合成气中的甲烷、氩气和多余氮气， 并使合成氨工厂能够在转化单元中用空气取代氧气， 从而避免使用昂贵的空气分离装置。
KBR 在澳大利亚为 Burrup Fertilisers Pty Ltd (BFPL) 建造的 Purifier 工艺的工厂。
位于加拿大英属哥伦比亚省的合成氨工厂内的 自热式转化炉（左）和 KRES 换热式 转化炉（右）
卧式合成塔
对于传统的磁性催化剂合成氨回路，KBR 提供了卧式合成氨反应器。该反应器包含二到三段反应床层，合成气从 每段床层的顶部垂直向下流动。床层间设置冷却器，用于最大限度地提高转化率和回收热量。在需要装卸催化剂 时，可以将催化剂内沿轨道轻松推出卧式反应器，从而避免了架设笨重昂贵的高塔吊车。