高純氨NH3合成工藝流程介紹
- 發布時間：2022-12-23
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美國 KBR 工藝
KBR 工藝一般多用在以天然氣為原料的大型合成氨裝置中，目前也在煤化工中被廣泛應用，采用臥式徑向流氨合成塔內件，組合氨冷系統制冷。
凈化裝置出口的氫氣與來自空分獲得的高純度氮氣按摩爾比3：1進行混合，混合后的合成氣在合成氣壓縮機內壓縮到15.5MPa，進料與產物進行換熱預熱，然后進入合成反應器。出氨合成塔的反應氣溫度約 441.5 ℃，氨含量體積分數約 20.3%。塔出口的熱量用于副產蒸汽或預熱鍋爐給水，回收熱量后的氣體進入熱交換器預熱合成氣壓縮機出口氣體，再經水冷器、組合式氨冷器最終冷卻至0 ℃后進入氨分離器分離冷凝的液氨。分氨后的循環氣經組合式氨冷器回收冷量后進入壓縮機循環段與新鮮氣匯合，重復上述循環。氨分離器分離出的液氨進入閃蒸槽，通過減壓閃蒸出溶解的氣體。閃蒸后的液氨送往冷凍工段，閃蒸出來的氣體送往燃料氣管網。
丹麥托普索工藝
托普索是合成氨工藝技術專利商中的領導者，擁有 1990 年后新建設的所有合成氨裝置總產能50%的市場份額。這樣的地位來源于托普索公司幾十年來不斷的努力以及在合成氨生產和合成氨裝置設計上所有重要學科上的經驗。此外托普索的科研人員致力于所有相關合成氨生產的催化劑領域的研究，研究范圍從催化劑的熱力學和表面科學的基礎研究，到有關催化劑和催化工藝的應用研究和開發，因此托普索氨合成技術的催化劑只能使用其開發的 KM 型催化劑。
來自氣體凈化單元的合成氣通過離心式合成氣壓縮機壓縮至17.8 MPa，與循環氣在合成氣壓縮機循環段缸內混合壓縮到合成壓力18.5 MPa，然后進入熱交換器。在熱交換器中，合成氣被來自合成塔出口氣體加熱至合成塔進口溫度126℃。在氨合成塔發生合成氣反應后，合成塔出口氨濃度22.39%，反應氣出口溫度為441 ℃。反應器出口氣體所帶出的絕大部分熱量依次在鍋爐給水預熱器得到了回收。然后氣體依次通過熱交換器、水冷器、冷交換器、第1氨冷器、第2氨冷器得到冷卻。此時，反應生成的氨絕大部分已被冷凝并在高壓氨分離器中分離，高壓氨分離器出來的氣體含氨3.84%，溫度0℃，通過冷交換器加熱后進入合成氣壓縮機循環段與新鮮氣混合，然后重復上述循環。高壓氨分離器出口液氨送往中壓分離器減壓至2.8MPa后，氣相送往合成氣壓縮機新鮮段進口。液相產品氨送往下游。
瑞士卡薩利工藝
瑞士卡薩利公司的氨合成工藝是目前中國應用業績最多的一種先進氨合成技術。卡薩利內件設計靈活、形式多樣，通常采用三床層一冷激一換熱的結構形式。該工藝在國內 Kellogg 流程大型合成氨廠合成塔改造中有多家應用實例，同時還參與過熱壁塔、釕催化劑合成塔的改造項目，積累了豐富的設計和生產運行經驗。
來自凈化裝置的新鮮合成氣和來自中壓氨分離器的氣體送入合成氣壓縮機，在新鮮段壓縮并冷卻后，與循環氣在合成氣壓縮機循環段壓縮至14.07MPa(絕)，然后送入熱交換器。送入熱交換器的氣體與來自回路鍋爐給水預熱器的出口反應氣換熱，溫度升至199.5 ℃后送入合成塔。入塔氣的溫度由該側的旁路管線控制，并同時控制第 3 床的入口溫度。入塔氣被送至氨合成塔，在適當的氨合成催化劑作用下產生氨合成反應，使出口氨含量升至19.75%。第1層和第2層床層進口溫度由內部換熱器的旁路氣體控制。出合成塔反應氣進入鍋爐給水預熱器中回收熱量。接著冷卻后的反應氣送至熱交換器、水冷器、冷交換器，在冷交換器中用來自高壓氨分離器的冷循環氣使反應氣中的液氨得以進一步冷凝下來。冷交換器的出口氣體連接2個氨冷器繼續冷卻，完成冷凝并在高壓氨分離器中分離出液氨，閃蒸的循環氣送至冷交換器冷卻反應氣，接著送至壓縮機的循環段。高壓氨分離器的液氨在中壓分離器中降壓至約2.81 MPa(絕)閃蒸，閃蒸氣回收至壓縮機新鮮段進口，完成上述循環。
