晉開實習報告

1 過程裝備生產實習報告

⒈實習目的生產實習是學生在學完了基礎課之後，在學習專業課期間或在學完了專業課之後而進行的生產認識教學環節。通過生產實習，學生初步了解相關實習廠（或車間）的實際生產過程，包括生產原材料、生產工藝及流程、生產工藝條件、生產裝置及控制、產品等;加深對專業理論和生產工藝原理及過程的理解，增加感性認識，並學習簡單的生產技能；通過同工人、工程技術人員、生產及管理人員的接觸和了解，增加對社會的認識，提高其社會適應能力。本次實習有董華東、張永海、劉亞莉三位老師帶隊。

過程裝備全體55人參與，前後共計10天。實習工廠是河南晉開化工投資控股集團有限責任公司和開封東京空分集團****。

2.公司簡介河南晉開化工投資控股集團有限責任公司的前身是開封晉開化工有限責任公司，成立於2023年5月28日，是中國500強企業山西晉煤集團在山西省境外設立的第一家煤化工子公司。公司主要產品有合成氨、尿素、硝酸銨、多孔硝銨、硝酸磷肥、甲醇、稀硝酸、濃硝酸、硝酸鈉、亞硝酸鈉、氨水、液體二氧化碳等，產品註冊商標為「三中」及「晉開」，在化肥化工行業享有良好的聲譽。

晉開集團積極進行資源整合，強化企業管理，通過「技術改造、戰略併購、新建專案」三路並舉，走出了一條規模化發展和效益型增長的新路子，躍上了發展的新平台。公司產能規模和盈利能力不斷提公升，總氨生產能力由成立之初的12萬噸/年增長至目前的130萬噸/年，具備了年生產經營總額30億元的規模。「十二?

五」期間，公司總氨產量將達到260～300萬噸/年，生產經營規模突破100億元/年，利稅15～20億元/年。截至2023年6月底，公司總資產55.19億元，較成立之初增長了24倍。

公司現擁有5家分公司，8家子公司，形成了乙個以化肥化工為主，在**、機械加工、建築、房地產、勞務、包裝等領域多元發展的跨地區、跨行業、跨所有制的大型現代煤化工企業集團。

3實習細節晉開化肥廠本次在晉開化肥廠主要參觀車間有：聯合車間、造氣車間、淨化車間、合成車間和尿素合成車間。

聯合車間

目前工業上幾乎都是採用一氧化碳、二氧化碳加壓催化氫化法合成甲醇.典型的流程包括原料氣製造、原料氣淨化、甲醇合成、粗甲醇精餾等工序. 天然氣、石腦油、重油、煤及其加工產品(焦炭、焦爐煤氣)、乙炔尾氣等均可作為生產甲醇合成氣的原料.

天然氣與石腦油的蒸氣轉化需在結構複雜造價很高的轉化爐中進行.轉化爐設定有輻射室與對流室,在高溫,催化劑存在下進行烴類蒸氣轉化反應.重油部分氧化需在高溫氣化爐中進行.

以固體燃料為原料時,可用間歇氣化或連續氣化制水煤氣.間歇氣化法以空氣、蒸汽為氣化劑,將吹風、制氣階段分開進行,連續氣化以氧氣、蒸汽為氣化劑,過程連續進行. 甲醇生產中所使用的多種催化劑,如天然氣與石腦油蒸氣轉化催化劑、甲醇合成催化劑都易受硫化物毒害而失去活性,必須將硫化物除淨.

氣體脫硫方法可分為兩類,一類是乾法脫硫,一類是濕法脫硫.乾法脫硫裝置簡單,但由於反應速率較慢,裝置比較龐大.濕法脫硫可分為物理吸收法、化學吸收法與直接氧化法三類.

甲醇的合成是在高溫、高壓、催化劑存在下進行的,是典型的復合氣-固相催化反應過程.隨著甲醇合成催化劑技術的不斷發展,目前總的趨勢是由高壓向低、中壓發展.

粗甲醇中存在水分、高階醇、醚、酮等雜質,需要精製.精製過程包括精餾與化學處理.化學處理主要用鹼破壞在精餾過程中難以分離的雜質,並調節ph.

精餾主要是除去易揮發組分,如二甲醚、以及難以揮發的組分,如乙醇高階醇、水等. 甲醇生產的總流程長,工藝複雜,根據不同原料與不同的淨化方法可以演變為多種生產流程. 生產甲醇有高壓法，中壓法，低壓法三種方法，這個廠用的是高壓法。

高壓工藝流程一般指的是使用鋅鉻催化劑,在300—400℃,30mpa高溫高壓下合成甲醇的過程.自從2023年第一次用這種方法合成甲醇成功後,差不多有50年的時間,世界上合成甲醇生產都沿用這種方法,僅在設計上有某些細節不同,例如甲醇合成塔內移熱的方法有冷管型連續換熱式和冷激型多段換熱式兩大類,反應氣體流動的方式有軸向和徑向或者二者兼有的混合型式,有副產蒸汽和不副產蒸汽的流程等.近幾年來,我國開發了25-27mpa壓力下在銅基催化劑上合成甲醇的技術,出口氣體中甲醇含量4％左右,反應溫度230-290℃.

氣體流程造氣：有用氣體 co+ h2 ；無用氣體 co2+ｈ２ｓ+n2+ch4 造氣：co+ h2 +co2→半脫（脫s）→壓縮（通過一段、二段、三段）→變換→變脫（脫去ｈ２ｓ）→脫碳→精脫（脫去ｈ２ｓ）→脫碳→脫去co2→精脫（脫去ｈ２ｓ，總硫含量0.

1ppm）→壓縮（四級）→合成→精醇、施放氣、閃蒸氣壓縮（一二段）氣體成分： co h2 co2 到壓縮四段發生變化： 35％ 55％ 6-8％壓縮四段氣體成分：

co co2h2 n2 軸瓦溫度≤65℃跳車 25％ 64％-66％ ≤3％ ≤2％主要裝置：甲醇合成塔、甲醇全分離器、閃蒸罐、中間換熱器、複合型蒸發式冷卻器、注油器。

ⅱ造氣車間

造氣車間造氣車間

造氣車間：

造氣方法：原煤汽化法制半水煤氣。採用固定床煤氣發生爐，利用加過熱的空

氣來吹風，高溫高熱的蒸汽制氣，對反應爐進行特殊的保溫處理，控制制氣階段氣

化區最下部未燼燃料溫度，不低於碳氧反應的過渡控制溫度，不使氣化層下部未燃

盡的炭層溫度在制氣後期降至燃點以下，確保了整個迴圈過程中煤充分燃燒。兩步

法水煤氣製造工藝僅有短時吹風提高爐溫和上吹風制氣兩個過程，大大簡化了工藝

過程，提高了單爐生產效率，消除了間歇制氣過程中各個環節頻繁切換帶來的低產

高耗問題，並克服了富氧連續制氣所需的高昂製氧成本。對於「兩步法」僅有上行

制氣，爐上帶出熱量較多問題，可通過空氣預熱器、蒸汽過熱器將空氣和蒸汽預熱，

**這部分熱量再用於制氣，這樣就充分**餘熱，使熱量損失降到了最低，同時

也提高了供熱水平，穩定了火層。

合成氨的工藝流程

(1)原料氣製備將煤和天然氣等原料製成含氫和氮的粗原料氣。對於固體原料

煤和焦炭，通常採用氣化的方法製取合成氣；渣油可採用非催化部分氧化的方法獲

得合成氣；對氣態烴類和石腦油，工業中利用二段蒸汽轉化法制取合成氣。

(2)淨化對粗原料氣進行淨化處理，除去氫氣和氮氣以外的雜質，主要包括變換過

程、脫硫脫碳過程以及氣體精製過程。

① 一氧化碳變換過程

在合成氨生產中，各種方法製取的原料氣都含有co，其體積分數一般為12%~40%。

合成氨需要的兩種組分是h2和n2，因此需要除去合成氣中的co。變換反應如下：

co+h2oh→2+co2 =-41.2kj/mol 0298hδ

由於co變換過程是強放熱過程，必須分段進行以利於**反應熱，並控制變換段

出口殘餘co含量。第一步是高溫變換，使大部分co轉變為co2和h2；第二步是低溫

變換，將co含量降至0.3%左右。因此，co變換反應既是原料氣製造的繼續，又是

淨化的過程，為後續脫碳過程創造條件。

② 脫硫脫碳過程

各種原料製取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產過程

催化劑的中毒，必須在氨合成工序前加以脫除，以天然氣為原料的蒸汽轉化法，第過程裝備與控制工程 07-01班

4 一道工序是脫硫，用以保護轉化催化劑，以重油和煤為原料的部分氧化法，根據一

氧化碳變換是否採用耐硫的催化劑而確定脫硫的位置。工業脫硫方法種類很多，通

常是採用物理或化學吸收的方法，常用的有低溫甲醇洗法、聚乙二醇二甲醚法等。

粗原料氣經co變換以後，變換氣中除h2外，還有co2、co和ch4等組分，其中以

co2含量最多。co2既是氨合成催化劑的毒物，又是製造尿素、碳酸氫銨等氮肥的重要原料。因此變換氣中co2的脫除必須兼顧這兩方面的要求。

一般採用溶液吸收法脫除co2。根據吸收劑效能的不同，可分為兩大類。一類是物

理吸收法，如低溫甲醇洗法，聚乙二醇二甲醚法(，碳酸丙烯酯法。一類是化學吸收

法，如熱鉀鹼法，低熱耗本菲爾法，活化mdea法，mea法等。

③ 氣體精製過程

經co變換和co2脫除後的原料氣中尚含有少量殘餘的co和co2。為了防止對氨合成

催化劑的毒害，規定co和co2總含量不得大於10cm3/m3(體積分數)。因此，原料氣在進入合成工序前，必須進行原料氣的最終淨化，即精製過程。

目前在工業生產中，最終淨化方法分為深冷分離法和甲烷化法。深冷分離法主要是

液氮洗法，是在深度冷凍(<-100℃)條件下用液氮吸收分離少量co，而且也能脫除甲

烷和大部分氬，這樣可以獲得只含有惰性氣體100cm3/m3以下的氫氮混合氣，深冷淨

化法通常與空分以及低溫甲醇洗結合。甲烷化法是在催化劑存在下使少量co、co2與h2反應生成ch4和h2o的一種淨化工藝，要求入口原料氣中碳的氧化物含量(體積分數)一般應小於0.7%。

甲烷化法可以將氣體中碳的氧化物(co+co2)含量脫除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分h2，並且增加了惰性氣體ch4的含量。甲烷化反應如下：

co+3h2→ch4+h2o =-206.2kj/mol 0298hδ

co2+4h2→ch4+2h2o =-165.1kj/mol 0298hδ (3)氨合成將純淨的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在催化劑的作用下合成氨。氨的合

成是提供液氨產品的工序，是整個合成氨生產過程的核心部分。氨合成反應在較高

壓力和催化劑存在的條件下進行，由於反應後氣體中氨含量不高，一般只有10%~20%，

故採用未反應氫氮氣迴圈的流程。氨合成反應式如下：

(4)n2+3h2→2nh3(g) =-92.4kj/mol

2.合成氨的催化機理

熱力學計算表明，低溫、高壓對合成氨反應是有利的，但無催化劑時，反應的活化

能很高，反應幾乎不發生。當採用鐵催化劑時，由於改變了反應歷程，降低了反應

的活化能，使反應以顯著的速率進行。目前認為，合成氨反應的一種可能機理，首

先是氮分子在鐵催化劑表面上進行化學吸附，使氮原子間的化學鍵減弱。接著是化

學吸附的氫原子不斷地跟表面上的氮分子作用，在催化劑表面上逐步生成—nh、—

nh2和nh3，最後氨分子在表面上脫吸而生成氣態的氨。上述反應途徑可簡單地表示為：

xfe + n2→fexn

fexn +［h］吸→fexnh

fexnh +［h］吸→fexnh2

fexnh2 ＋［h］吸fexnh3xfe+nh3 在無催化劑時，氨的合成反應的活化能很高，大約335 kj/mol。加入鐵催化劑後，

反應以生成氮化物和氮氫化物兩個階段進行。第一階段的反應活化能為126 kj/mol～

167 kj/mol，第二階段的反應活化能為13 kj/mol。由於反應途徑的改變（生成不穩

定的中間化合物），降低了反應的活化能，因而反應速率加快了。

3.催化劑的中毒

催化劑的催化能力一般稱為催化活性。有人認為：由於催化劑在反應前後的化學性

質和質量不變，一旦製成一批催化劑之後，便可以永遠使用下去。實際上許多催化

劑在使用過程中，其活性從小到大，逐漸達到正常水平，這就是催化劑的成熟期。

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