化工工艺概论（第二版）第六章化工生产工艺流程.PPTVIP

第四节 典型工艺流程解析 氨（Ammonia）合成过程是整个合成氨生产的核心，其任务是将精制的氢氮气合成为氨，再将生成的气态氨从混合气体中冷凝分离，获得液氨产品的生产过程。该过程的生产状况直接关系到合成氨的生产成本，是合成氨厂高产低耗的关键工段。 一、氨合成工艺流程解析 第四节 典型工艺流程解析 1．反应原理 氢和氮在高温、高压和催化剂存在下合成氨。氨合成是可逆、放热、体积减小的反应，需要催化剂才能以较快的速率进行。 第四节 典型工艺流程解析 2．工艺条件 （1）压力 采用往复式压缩机加压的合成氨厂一般以30MPa左右较为经济；采用离心式压缩机的合成氨厂，一般采用15—20MPa。从发展方向看，大型合成氨装置采用25～30MPa的操作压力，在技术经济上仍是有利的。 （2）温度 使用铁催化剂的操作温度一般保持在480℃～550℃。 第四节 典型工艺流程解析 （3）入塔气体组成 ①氢氮比 ②惰性气体含量 ③氨含量 （4）空间速度 一般为10000～30000h-1 第四节 典型工艺流程解析 3．流程配置 （1）原料气的预处理 （2）反应设备 （3）氨的分离 （4）合成回路的设计 （5）能量的综合利用 第四节 典型工艺流程解析 氨合成流程原则上应由原料气的预处理、氨合成反应和氨的分离三大系统组成，根据工艺过程的特点，应配置未反应气体的循环系统。 氨合成过程原则流程示意图 第四节 典型工艺流程解析 4．流程分析与评价 中型合成氨厂氨合成工艺流程示意图 第四节 典型工艺流程解析 （1）流程简述 补充的新鲜气体与循环气汇合后经油分离器除去杂质，气体进入冷交换器的上部换热器管内，回收氨冷器出口循环气的冷量后，再经氨冷器冷却到-10℃左右，使气体中绝大部分氨冷凝，并在冷交换器下部的氨分离器中分离出来。气体进入冷交换器上部换热器管间预冷进氨冷器的气体，自身被加热到10～30℃分两路进入氨合成塔。一路经主阀从塔顶进入，一路经副阀从塔底进入，来调节催化剂床层温度。合成塔出口气体经水冷器冷却至25～50℃，其中部分气氨被冷凝，并在氨分离器中分离。为降低惰性气体含量，循环气在氨分离器后部分放空，大部分气体作为循环气循环使用。 第四节 典型工艺流程解析 （2）流程分析与评价 优点：①流程简单，投资低；②放空气位置设在氨分离器之后、新鲜气加入前，惰性气体含量最高而氨含量较低处，氨和原料气损失少；③循环压缩机位于水冷器和氨分离器之后，循环气温度较低，有利于降低压缩功；④新鲜气在油分离器中补人，经氨冷器后可进一步除去带入的油、二氧化碳和水。 缺点：①冷交换器管内阻力大，因为新鲜气中所含微量二氧化碳与循环气中的氨会形成氨基甲酸铵结晶，堵塞管口；②采用有油润滑的往复式压缩机，润滑油会导致氨合成催化剂中毒；③热能和放空气中的氢气未充分回收利用。 第四节 典型工艺流程解析 （3）流程改进 Topsφe氨合成流程与前述中型合成氨厂氨合成工艺流程相比有了很大进步。该流程采用透平压缩机和透平循环压缩段，避免了油雾对气体的污染；将循环压缩机置于合成塔人口处，降低了循环功耗。 Topsφe氨合成流程图 第四节 典型工艺流程解析 根据评价工艺流程的原则和标准来分析该流程，主要具有如下特点。 ①物料利用比较充分。放空气位置设在惰性气体含量最高而氨含量较低的部位，减少了氨和氢氮气的损失，提高了原料的利用率。 ②反应热利用充分，节能措施比较合理。离开合成塔的出塔气直接进人锅炉，给水预热器，回收了出塔气高位热能，更充分地回收了反应热；在压缩机循环段前冷凝分离氨，循环功耗较低；因操作压力较高，仅采用二级氨冷，能量利用合理。 ③采用径向合成塔，系统压力降小。 ④由于压力较高，对离心压缩机的要求也相应提高。 第四节 典型工艺流程解析 1．反应原理 氯乙烯聚合是在引发剂作用下的自由基聚合，聚合反应的基本过程包括链引发、、链终止。链引发是吸热反应，需要外界提供能量。链增长反应速度极快，放出大量的热量，其链终止反应非常复杂，有偶合终止、歧化终止以及大分子长链自由基与引发剂产生活性自由基之间的链终止。 二、氯乙烯悬浮法聚合生产聚氯乙烯工艺流程解析 第四节 典型工艺流程解析 2．工艺条件 （1）原料纯度 （2）引发剂用量 （3）聚合温度 （4）聚合压力 第四节 典型工艺流程解析 3．流程配置 （1）原料预处理 ①为了防止“鱼眼”的产生，设置引发剂配置釜，将引发剂、分散剂配置成溶液后再加入聚合体系。 ②配置原料过滤器，来除去原料中的杂质，保持其纯度。 （2）反应设备 ①配置聚合