實習內容年產30萬噸合成氨裝置及流程
專業化學工程與工藝
年級班級
學號姓名
指導教師吳雪梅
實習單位大化集團合成氨廠
時間05年7月3日～7月7日
一、典型單元操作裝置的主要結構及用途
1.篩板萃取塔
結構：如右圖
優點：結構簡單
造價低廉
生產能力大
工業上廣泛應用
用途：分離均相液體混合物
2.浮頭列管式換熱器
結構：殼體、管束、管板、折流擋板和封頭。 一種流體在管內流動，其行程稱為管程；另一種流體在管外流動，其行程稱為殼程。
管束的壁面即為傳熱面。高溫液體在流動過程中，受到折流擋板的作用而不斷的改變流向，提高了殼程流體湍動程度，強化傳熱。而且可以沖刷沉積物，減小汙垢熱阻。
折流板還可以對殼體起支撐作用。這種換熱器的單位體積裝置所能提供的傳熱面積大，傳熱效果好，結構堅固，可選用的結構材料範圍寬廣，操作彈性大，大型裝置中普遍採用。缺點就是結構複雜，成本較高。
用途：用於高溫液體和低溫液體的熱交換，把熱量收集起來使用，減少能量的浪費，節約能源。
二、重要實習部分概要說明和流程圖
大化的合成氨工藝原理是重油不完全氧化法，原料是渣油，空氣和水。合成的氨主要用於氮肥的生產，服務於糧食生產。通過廠裡技術人員的講解和實地參觀，我了解到了整套工藝流程主要分為制氣（h2,n2），淨化（除去co2，co，h2s等氣體），合成（氨的合成）幾大部分。
具體到這套裝置，主要有以下的系統組成：
1． 空分系統（100號）
空氣中氧、氮的沸點的不同，可在低溫、高壓下將其分離，為後續工藝提供純氧、氮氣體。引入空氣（c0104a－d），過濾（s0101）除機械雜質。壓縮（c0101）至595kp，水洗塔冷卻（t0101），蒸發塔冷卻（t0102）至6℃，同時洗掉so2等。
進入分子篩（a0101a/b）吸附掉co2,碳氫化合物，殘留水。進入主換熱器降溫至－173℃，然後進行分離。
2． 氣化系統（200號）
採用德土谷激冷流程，將渣油不完全氧化，生成合成氨原料氣h2及副產物co、co2、c 等。主要化學過程：
渣油氧化反應： cmhnsr +（m/2）o2→ mco + (n/2-r)h2 + rhh2s + q
高溫裂解反應： cmhnsr →（n/4-r/2）ch4+ (m-n/4+r/2)c +(r)h2s –q
氣體燃燒反應： 2co + o2 = 2co2
2h2 + o2 = 2ho2
水蒸氣與甲烷、碳、co轉化反應：
ch4 + ho2 = co + 3h2 –q
c + h2o = co + h2-q
co +h2o =co2 + h2 +q
其它反應： 3h2 + n2 = 2nh3
2c + h2 + n2 = 2hcn
主要裝置：儲油罐、氣化爐、燃燒室、激冷室等。最後產生h2、 co、 h2s 粗氣體和大量碳黑汙水。
其汙水經碳黑**系統，利用石腦油與碳黑有很強親和力的特性，將碳其從碳黑水中萃取出來，形成油碳漿層和灰水層，然後分離，**迴圈使用。
3． 碳黑**系統（300號）
碳黑水經降溫與石腦油充分混合分成石腦油碳漿和灰水層，將其分開。石腦油碳漿加入部分渣油，引入石腦油氣提塔，經再沸器換熱，將石腦油從塔頂引出繼續使用，塔底重油碳漿作原料使用。
4． co變換系統（400號）
經此系統。將含約19%的co， h2s氣體，在耐硫催化劑作用下，co變為co2， 降至1.15%。變換反應： co + h2o = h2 + co2 + q
主要裝置：第一變換爐，廢熱鍋爐，第二變換爐，熱交換氣，降溫塔等。最後將粗氣體松甲醇洗滌工序。
5． 低溫甲醇吸收系統（500號）
根據低溫甲醇對酸性氣體co2，h2s 的吸收遠大於對h2，co，n2的吸收，從而將co2，h2s分離出來，co2送制鹼，h2s送硫**系統，使h2的含量達到97%。
主要裝置：降溫塔，吸收塔，二氧化碳解析塔，熱再生塔，甲醇精餾塔等。
6． 合成氨系統（600號）
低溫下脫除co，ch4，ar，同時配氮，是氫氮比例3：1。
主要裝置：分子篩，換熱器，氮洗塔。
7． 合成氨系統（700號）
原料氣經低溫液氮吸收系統，脫除co,ch4 ,ar，同時使n2：h2 = 3：1，再進入合成氨系統。
在高溫高壓下，發生反應：h2 + n2 = 2nh3，此反應轉化率為18.72%。
主要裝置：壓縮機，托普索s-200型合成塔，廢熱鍋爐，冷卻塔，液氨分離罐，吸收塔等。
生成的液氨產品，一部分用於按冷凍系統對液氨過冷迴圈，一部分在氨冷凍器過冷後送入界區外常壓氨罐中。
8． 氨冷凍系統（1100號）
5臺注油螺桿幫浦式壓縮機，根據氣氨，液氨的產量要求而壓縮氨蒸發器來的作過工質的氣氨。
9． 蒸氣和冷凝液系統（1300號）
高壓氣廢熱鍋爐，將合成中產生的高壓蒸氣為系統氮壓縮機和合成氣壓縮
機提供驅動。中壓蒸氣為高壓鍋爐給水幫浦提供動力。低壓蒸氣為空氣壓縮機提供動力。
三、實習單位簡介
大化集團合成氨廠是大化集團有限責任公司所屬統負盈虧的分廠。廠區位於公司界區的最南端，占地面積80000平方公尺。擁有固定資產20.6億元。主要產品有合成氨、二氧化碳。
主要裝置生產能力：
合成氨：30萬噸/年二氧化碳：40萬噸/年
大化合成氨廠是從德國林德公司引進的，採用渣油為原料的具有當代國際先進水平的合成氨裝置。
其採用的主要專利技術有美國德士古渣油氣化專利技術；德國林德公司低溫甲醇洗和液氮洗氣體淨化專利技術；丹麥托普索氨合成專利技術。主裝置區的空分裝置、液氮洗裝置、空壓機、氮壓機、合成氨壓縮機、氣化爐、變換爐、甲醇吸收塔、再生塔、氨合成塔、廢熱鍋爐等主要裝置及總控dcs集散控制系統均由國外引進，輔助生產裝置及裝置由國內配套。
裝置於2023年5月開工建設，2023年11月20日投料試車，2023年1月24日生產出合格產品，2023年4月25日裝置完成最終效能考核，達到設計能力。投產以來，通過廣大科技人員對引進技術的消化吸收和對裝置的技術改造，裝置已進入了穩定執行期，各項經濟技術指標處於國內同型別裝置的領先水平。
在整個的系統中，原料和能源的利用都很高，整個的裝置基本很少用電力資源，靠自己產生的蒸氣做動力和能源。在每噸氨的生產中，需要原料油758kg，清水7噸，產生高壓蒸氣2120kg，低壓蒸氣300kg，電力耗費為220kw/h.基本實現了低投入和高產出。
四．實習收穫和體會及對學校工作的建議
本次認識實習歷時一周，在下到工廠前期我們還在校內做了大量的準備工作以保證到校外實習基地參觀的質量，通過在校內進行的認識實習講座，單元操作裝置介紹，校內認識實習基地參觀等內容使我對合成氨工藝流程有了初步的了解，在工廠經過技術人員的講解使我對整個過程有了進一步的認識。工業合成與實驗室合成有著很大的差距，不僅要考慮到產品的產量還要考慮到經濟投入等多方面的內容，盡可能的做到效益最優化。整個流程的裝置每一處的設計方面都考慮到了能量和原料的迴圈利用問題，設計得的精妙令人佩服，使我認識到了化學在生產生活中的實用性。
在整個參觀過程中，我看到的龐大的生產車間卻幾乎沒有什麼人在其中，偶爾有一兩個檢修人員，全部流程由八台計算機四五個人在控制室中監控操作完成，自動化水平相當之高。但每名操作員卻絲毫沒有懈怠之意，使我認識到在工業生產中安全意識尤為重要。這就要求我們除了要具備紮實的專業基礎素質外更要把嚴謹的作風帶到工作中去。
短短的認識實習卻使我受益匪淺，遺憾的是由於專業知識儲備還不夠使得整個實習過程的理論知識顯得有些匱乏，到工廠後問不出什麼問題，但我相信這次實習為下學期化工原理的學習會有很大的幫助。如果可能的話我希望學校能在我們化工原理學習進行一定程度後再安排一次認識實習，我想那將更加有利於我們把理論與實際結合起來，也為生產實習打下好的基礎。
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