1 本科生实习报告 实习类型 生产实习 题 目 合成氨及尿素合成生产工艺流程 学院名称 材料与化学化工学院 专业名称 化学工程与工艺 学生姓名 邹梦 学生学号 201302070128 指导教师 周堃 实习地点 青白江川化汇成培训中心及川化总厂
实习成绩
二〇15 年 12 月22 二〇 15 年 12 月24 2
合成氨及尿素合成工艺流程 目录 摘要
关键词
第1章 安全培训
1.1 入厂要求 1.1.1 文明实习
1.1.2 注意事项
1.1.3 个人防护
第2章 合成氨 2.1 合成氨理论学习
2.1.1 原料天然气的压缩和脱硫. 2.1.2 粗合成气的制备(转化和变换) 2.1.3 合成气的净化(脱碳和甲烷化) 2.1.4 精合成气的压缩和氨的合成 2.2 合成氨现场工艺流程 第3章 尿素合成 3.1 尿素合成理论学习 3.1.1 合成 3.1.2 净化 3.1.3 浓缩 3.1.4 回收 3.1.5 工艺冷凝液处理 3.1.6 三胺来尾气处理 3.2 尿素合成现场流程合成氨及尿素合成 摘要
川化股份有限公司化肥厂，是川化股份有限公司下属的二级生产单位，是四川化工控股集团公司川化基地的核心骨干企业。化肥厂始建于2008年12月，其前身为川化股份有限公司原第一化肥厂（即老系统或国产化装置）、第二化肥厂（即新系统或引进装置）。化肥厂主要装备为：大、中型氮肥生产装置各一套即：年产20万吨合成氨、14万吨尿素的国产化中氮肥装置和年产36万吨合成氨、72万吨尿素的大化肥引进装置。
关键字 安全培训；合成氨；尿素合成
第1章 安全培训
1.1 入厂要求 1.1.1 文明实习 1.穿戴合理，拖鞋短裤不能穿进现场，生产场所严禁吸烟，行人走人行道，严禁在马路上疯玩打闹，三人成列。
2.做好个人防火，穿戴好防护用品。 3.管好自己的手，总控制室及现场操作开停车按钮，实习人员不能乱动，征得同意后可以动手。
1.1.2 注意事项 1.观察风向标 2.上下楼梯时不要跟得太近 3.上下楼梯抓好扶手 4.进入现场注意看现场标志，比如：严禁靠近，小心坠落等，不要站在放空管下面
5.如有不适，一定不能勉强，要告诉老师。比如有恐高，眩晕 4
6.违反相关规定的指令或要求，有权拒绝 1.1.3 个人防护 1.头部（安全帽） 2.面部（面罩和护目镜）：保护眼睛 3.呼吸护具类：预防尘肺和职业病 4.躯干（防护服）：免受物理或化学伤害 5.听力 6.防坠落（安全带），基准面2米以上使用 7,防护手套，护肤用品 8.防静电，酸碱（工作股，劳保鞋） 9，防职业病
第2章 合成氨
2.1 合成氨理论学习 2.1.1 原料天然气的压缩和脱硫 （1）原料天然气的过滤和压缩 用天然气气分离器分离水滴、灰尘（0.35MPa、35℃）分离气经过滤器除去悬浮固体杂质，分两部分，一部分作转化原料天然气，一部分作燃料天然气，原料天然气加压至4.32 MPa、115℃去脱硫。
（2）原料天然气的脱硫 A、脱硫目的 避免催化剂中毒 B、方法： 钴钼加氢转化：将天然气中的有机硫: 硫醇（R-SH）、硫醚（R-S-R1）、噻吩（C4H6S）二硫化碳（CS2）、氧硫化碳（COS）转化为无机硫（H2S），然气用氧化锌脱去无机硫（H2S），使硫含量≤０.1PPM
T：370～400℃ P=4.2 MPa 2.1.2 粗合成气的制备(转化和变换) （1）转化反应 A、主反应： 5
CH4 + H2O(g) = CO + 3H2--Q B、副反应(析碳)：（碳损失） CH4 = C + 2H2 +Q 2CO = CO2 + C -Q CO + H2 = C + H2O -Q （2）转化工艺条件的选择 A、影响甲烷转化平衡移动的因素 a、水碳化（H2O的mol数与天然气中Cmol数之比）↗→H2O（g）量↗→平衡合移→转化率↗
b、温度：CH4 + H2O = CO + 3H2 -Q T↗→向放热方向移动→转化率↗ C、压力：P↙→向气体体积增大方向移为→转化率↗ 这就是生产中的两高（T↗水碳比↗）一低（P↙） B、影响甲烷转化反应速率的因素 a、催化剂：没有催化剂T在较高时，V也很小 有催化剂T=600～800℃，V就很快 b、温度：T↗→V↗ c、H2：H2对甲烷转化有阻碍作用，反应初期（H2少）反应速率快，随反应进行（H2↗）V↙
d、催化剂粒度：粒度↙→扩散有利→V↗ （3）转化方式两段转化 为了明确CH4转化率达≥99.5%，而反应温度不太高（材质要求高），一般采用两段转化。 6
A、一段转化 T=800℃转化率90%左右，采用Ni催化剂 B、二段转化 T=1200℃ 转化率：99.5～99.8% 镍催化剂 在此加入空气与H2燃烧放热升温，同时补充合成氨所需N2，空气加入量满足（H2+CO）/N2=3.1～3.2。
（4）析碳 A、影响析碳的因素 a、T↗→析碳加重 b、水碳比↗→析碳减弱 理论水碳比＞2.5 一般：3.1～3.3 C、烃类碳数↗→析碳加重 d、催化剂活性↙→天然气停留时间↗→析碳加重 （5）影响甲烷转化的因素 P、T、空速、水碳比 A、压力P： a、P↗→压缩功耗↙ b、P↗→空速↗ c、P↗→催化剂利用率↗ d、P↗→用材↙ e、P↗→热利用率↗ f、P↗→转化率↙ 综合: 3.8MPa 7
B、 温度 a、T↗→转化率↗ b、T↗→V↗ c、T↗→对材质要求↗ d、T↗→析碳加重 e、T↗→燃烧天燃气用量↗ 一段：600～800℃ 二段：1200℃ C、空速 a、空速↗→负荷↗→转化率↙ b、空速→系统阻力↗ c、空速↗→生产强度↗ d、空速↗→传热有利 D、水碳化 a、水碳化↗→甲烷转化率↗ b、水碳化↗→防止析碳 c、水碳化↗→对变换有利 d、水碳化↗→H2O（g）用量↗ e、水碳化↗→系统阻力↗ 一般为3.5 3、转化气的变换（CO的变换） 甲烷蒸汽转化的产物中有CO（12～14%）它是合成NH3所需物且对合成NH3催化剂有害，因而需除去
（1）CO的消除方法 8
A、变换 CO+ H2O (g) == CO2 + H2 +Q 大部分CO被转化成CO2和合成NH3有用的H2 B、甲烷化：CO + 3H2 = CH4 + H2 +Q （2）变换的原理 CO + H2O = CO2 + H2 +Q 此反应为可逆散热反应，T↙，水气比↗交换有利，但很能使CCO＜0.5%，生产中采用铁基催化剂在370℃左右进行中高，除去在部分CO（2-4%），然后用铜基催化剂在200℃左右进行低变，CCO≈0.3%
（3）影响变换的因素 A、压力 a、P↗→对平衡无影响 b、P↗→V↗ c、P↗→催化剂用量↙ d、P↗→阻力↗ e、P↗→设备紧凑 一般3.3MPa B、反应温度 a、T↗→交换率↗ b、T↗→V↗ 首先进行高度（370℃）将大部分CO快速完成CO2和H2，然后进行低变（200℃）将少部分CO变成CO2和H2，确保变换率使CCO＜0.3%
C、水气比（H2O /CO） a、水气比→交换率↗ 9
b、水气比↗→阻力↗ c、水气比↗→V↗ d、水气比↗→副反应↙ e、水气比↗→蒸汽量↗ H2O/CO=3～5 2.1.3 合成气的净化(脱碳和甲烷化) 1.变换气的净化（脱碳） 将CCO2=18%的变换气中用苯菲尔吸收液（含二乙醇胺的碳酸钾溶液）吸收后，使变换气中CCO2＜0.1%，然后再将吸收液中CO2解析出来。
（1）机理： CO2 + H2O + K2CO3 == 2KHCO3 +Q CO2+（C2H5O）2NH ==（C2H5O）2NCOOH （二乙醇胺） （二乙醇胺基甲酸） 2.少量CO2和CO的脱除（甲烷化） 合成NH3要求原料气中CO+CO2＜5PPM，将少量CO和CO2与H2反应在镍催化剂作用下，生成CH4和H2O。
（1）机理： Ni CO + 3H2 === CH4 + H2O +Q Ni CO2 + 4H2 === CH4 + 2 H2O +Q （2）工艺条件： 温度：240～450℃ 原则T＜500℃ 10
2.1.4 精合成气的压缩和氨的合成 （1）合成机理： 铁催化剂 3H2 + N2=========2 NH3 +Q 此反应为气体体积减小的可逆放热反应
（2）合成工艺条件： A、压力： a、P↗→平移有利 b、P↗→V↗ c、P↗→冷冻负荷↙ d、P↗→循环气中NH3分离有利 e、P↗→阻力↗ 一般为13～26MPa B、温度 a、T↗→平移不利 b、T↗→V↗ 采用适宜温度（400～525℃） c、进合成塔气体组成 H2/N2=2.8～3.0 2.2 合成氨现场工艺流程 天然气于0.4-0.6Mpa,35℃引入系统,分作原料及燃料天然气使用,原料天然气经分离罐(116-F)分离凝析油及水分后,进入由中压蒸汽透平带动的三缸三段天然气压缩机(102-J).经过三段压缩后,天然气压力提高到4.1Mpa温度104℃,流量31360Nm3/H,与来自合成气压缩机(103-J)一段出口抽出的约4000Nm3/H的合