合成氨工艺简介

合成氨工艺简介
工艺危险特点:
1 高温、高压使可燃气体爆炸极限扩宽,气体物料一旦过氧(亦称透氧),极易在设备和管道内发生爆炸。
2 高温、高压气体物料从设备管线泄露时会迅速膨胀与空气混合形成爆炸性混合物,遇到明火或因郜流速物料与裂(喷)口处摩擦产生静电火花引起着火和空间爆炸。
3 气体压缩机等转动设备在高温下运行会使润滑油挥发裂解,在附近管道内造成积炭,可导致积炭燃烧和爆炸。
4 高温、高压可加速设备金属材料发生蠕变、改变金相组织,还会加剧氢气、氮气对钢材的氢蚀和渗氮,加剧设备的疲劳腐蚀,使其机械强度减弱,引发物理爆炸。
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5 液氨大规模事故性泄露会形成低温云团引起大范围人中毒,遇明火还会发生空间爆炸。
合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成氨,为一种基本无机化工流程。现代
化学工业中,氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料。
工艺流程
1 原料气制备(制备H2、CO、N2的粗原料气)
1-1煤气化
煤气化是用气化剂对或焦炭固体燃料进行热加工,使其转变为可燃性气体的过程,简称造气。气化剂主要是水蒸气、空气(或氧气)及它们的混合气体。
对于固体原料煤和焦炭,通常采用气化的方法制取合成气;
空气煤气:以空气为气化剂制取的煤气,主要成分为N超微电极2和CO2非结构化数据管理碰撞打靶实验。合成氨生产中也称之为吹风气
水煤气:以水蒸气为气化剂制得的煤气,主要成分H2和CO。图书馆学概论
混合煤气:以空气和适量水蒸气为气化剂。
半水煤气:以适量空气和水蒸气做气化剂,所得气体组成符合([H2]+[CO])/[N2]=3.1~3.2的混合煤气,即合成氨的原料气。
北纬31度录像带1-1-1 以空气为气化剂-空气煤气,其主要成分为空气和二氧化碳
C + O2 = CO2
C + 1/2O2 = CO
C + CO2 = 2CO
CO + 1/2O2 = 2CO2
1-1-2 以水蒸气为气化剂-水煤气,其主要成分为氢气和一氧化碳。
C + H2O = CO + H2
C + 2H2O = CO2 + 2H2
CO + H2O = CO2 + H2
C + 2H2 = CH4
1-1-3 间歇式生产半水煤气
1-1-3-1固定床煤气发生炉
右图为间歇式固定床煤气发生炉燃料层分区示意图。
块状燃料油顶部间歇加入,气化剂通过燃料层进行气化反应,灰渣落入灰箱排出炉外。
在稳定的燃烧条件下,燃料层大致分为以下区域:最上部燃料与温度较高的煤气相接触,水分被蒸发(干燥区),燃料下移继续受热,释放出低分子烃类,燃料逐渐焦炭化(干馏区),气化反应主要在气化区中进行,当气化剂为空气时,在气化区的下部主要进行碳的燃烧反应(氧化层),其上部主要进行碳与二氧化碳的反应(还原层)。最底部为灰渣区,它可预热从炉底进入的气化剂,同时,炉渣被冷却可保护炉箅不致过热变形。
1-1-3-2 间歇式生产半水煤气的工作循环
考虑到热量的充分利用、燃料层温度均衡和安全生产等原因,间歇式生产半水煤气通常分为五个阶段进行。
吹风阶段:空气从炉底吹入,进行气化反应,提高燃料层温度(积蓄热量),大部分吹风气进入余热回收系统或放空,部分吹风气回收送入气柜。
一次上吹制气阶段:水蒸气从炉底余热进入气化区,生成的水煤气送入气柜。
在一次上吹制气阶段制气过程中,由于水蒸气温度较低,加上气化反应大量吸热,使气化层温度逐渐下降,而燃料层上部却因煤气的通过,温度有所上升,气化区上移,煤气带走的显热损失增加,因而在上吹制气进行一段时间后,应改变气体流向。
下吹制气阶段:水蒸气从炉顶自上而下通过燃料层,生成的煤气也送入气柜。水蒸气下行时,吸收炉面热量可降低炉顶温度,使气化区恢复到正常位置。同时,使灰层温度提高,有利于燃尽残炭。
二次上吹制气阶段:下吹制气后,如立即进行吹风,空气与下行煤气在炉底相遇,可能导致爆炸。所以再做第二次蒸汽上吹,将炉底及下部管道中煤气排净。
空气吹净阶段:二次上吹后,煤气发生炉上部空间,出气管道及有关设备都充满了煤气,如吹入空气立即放空或送预热回收系统将造成很大的浪费,且当这部分煤气排至烟囱和空气接触,遇到火星也可能引起爆炸。因此,在转入吹风阶段之前,从炉底吹入空气,使所产生的空气煤气与原来残留的水煤气一并送入气柜。

本文发布于:2024-09-21 19:55:23,感谢您对本站的认可!

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