典型生产工艺--合成氨化肥厂生产工艺概况

小型合成氨（碳酸氢铵）生产工艺介绍

煤制气合成氨生产工艺是中国自行开发的合成氨碳酸氢铵联合生产工艺，主要工艺及产污点见下图：

空气

注：W、G、S、N、O分别是废水、废气、固废、噪声和废油产生点

主要工艺简述如下：

⑴造气工段

化学原理

C+O2=CO2

C+H20=CO+H2

CO2+C=2CO

C+H20=C02+2H2

造气系统主要由煤气发生炉和燃煤锅炉两部分组成。

原料煤经预选，破碎、筛分后倒入吊斗，提升至煤气发生炉顶部，经自动加焦机定时加入煤气发生炉内煤气发生炉间歇自动操作制取半水煤气。气化后的灰渣由炉底排出，送往燃煤锅炉混合燃煤掺烧。

吹风阶段空气由炉底送入，由炉顶出来的吹风气经过旋风除尘后直接排放，未加以回收。

合格的半水煤气经洗气塔洗气，降低温度后进入煤气气柜。气柜中的半水煤气作为原料气由罗茨风机送往脱硫工序。洗气废水经简单处理后直接排放。

⑵脱硫工段

化学原理

脱硫化氢：NaCO3+H2S=NaHS+NaHCO3

氧化析硫：NaHS+1/2O2=NaOH+S

溶液再生：NaHCO3+NaOH= NaCO3+H2O

脱硫系统主要由罗茨风机、脱硫塔、再生塔等设备组成。

采用湿法脱硫工艺。在脱硫塔内，半水煤气由下而上与脱硫液逆流接触。半水煤气大部份硫化氢被脱除。脱硫后的半水煤气送往压缩工序。氧化生成的单质硫成泡沫状浮在液面上。脱硫液经再生后可循

环使用。

⑶变换工段

由于半水煤气中含有26%~30%的CO必须转换为CO2。其化学原理如下：

CO+H2O=CO2+H2+Q

由于该反应是可逆放热反应，因此变换工段必须控制温度和压力，使平衡向有利于产生氢气和二氧化碳方向移动。

变换工段主要由一、二段变换炉、热交换器、热水饱和塔等设备组成。

半水煤气经压缩机一、二段加压至0.8MPa后进入变换饱和热水塔增湿，并在出口管道上再补充蒸汽，经热交换器换热至变换反应所需的温度后进入中温变换炉，采用Fe2O3铁铬催化剂，经两段中温变换，控制适当变换率制得中变气，中变气经换热降温进入第一低变进行低温变换，第一低变后变换气经降温后进入第二低变，制得合格的变换气，变换气经第一加热器，热水塔和第二加热器回收余热后，最后入冷却塔降温至35℃，二次进入干法脱槽变换气进行二次脱硫，脱硫后变换气控制流量分别去碳化工序和脱碳工序。

⑷碳化工段

碳化工段采用浓氨水吸收变换气中的二氧化碳，并制成合格的碳酸氢铵。被清除了二氧化碳的原料气送往压缩工段。

NH3+CO2+H2O=NH4HCO3

碳化工段主要由碳化主塔、碳化副塔、分离装置和热交换器组成。 约四分之一变换气进入碳化工段，依次进入碳化主塔、副塔，变换气与吸氨岗位（采用稀氨水水吸收气氨）送来的浓氨水鼓泡接触，

变换气中CO2与浓氨水发生碳化反应，在碳化主塔生成NH4HCO3结晶，晶液经取出在稠厚器长大，最后经离心分离水份制得合格产品碳酸氢铵。碳化副塔出来的碳化气进入碳化综合塔，采用软水回收气体中的氨后，合格的碳化气进入压缩三段。

⑷脱碳工段

脱碳工段是利用二氧化碳在有机溶剂中溶解度大的特点除去变换气中的二氧化碳。此处采用MDEA法，即N-甲基二乙醇胺的水溶液为吸收剂。

脱碳工段主要由吸收塔、常压解吸塔、气提再生塔组成。

约四分之三的变换气进入吸收塔内，在吸收塔内与从上而下MDEA水溶液逆流吸收，脱除二氧化碳等杂质，净化气（CO2

⑸压缩工段

合成氨生产，原料气的精炼和合成都是在较高压力下进行，因此需要利用混合气压缩机将气体压缩到较高的压力。该厂采用的是七级压缩机，其流程见下：

原料气经除尘、脱硫后，进压缩机，二段出口（0.8MPa）送到变换、分别脱碳、碳化后送入三段，六段出口（12.8MPa）送甲烷化，甲烷化后送入七段，七段出口（32.6MPa）送到合成。

⑹甲烷化工段

甲烷化属于精炼工艺，因为原料气经过脱碳后尚含有少量的CO

和CO2；碳化工段的原料气，除含有H2、N2和CH4有效气体外，还含有CO、CO2、O2和微量的H2S，必须加以去除制成合格的精炼合成气。该厂采用的是甲烷化工艺。

甲烷化工段主要由甲烷化换热器、甲烷化中间换热器、甲烷化炉氧化锌脱硫槽组成。

化学原理

CO+3H2=CH4+H2O

CO2+4H2=CH4+2H2O

送来的原料气（CO+CO2

⑺合成工段

合成是最后一道工序，在适当的温度、压力和催化剂存在的条件下，将氢、氮混合气按一定比例合成成氨，然后将气氨从未合成的混合气体中冷凝分离出来，循环合成。

化学原理

3H2+N2=2NH3

净化后的精炼气即为新鲜合成气，通过压缩机七段加压到31.4MPa，补充到合成工段。合成循环气经循环压缩机升压并被预热至一定温度后，进入合成塔，在合成催化剂的作用下合成氨。

出塔气经水冷凝器、液氨冷凝器二级冷凝分离出液氨，分离后的合成循环气循环使用。液氨通过氨冷凝器蒸发为气氨，一部份气氨送碳化工序吸氨岗位，一部份气氨由冰机制成液氨进入产品贮槽，作为产品出售。

驰放气：合成氨中生产出的液氨溶解有H2、N2、CH4，这部分气体在液氨储槽又释放出来，称为驰放气。

放空气：合成工段在操作、调节、放氨过程中均要跑气或塔后放空，这部分含有大量的氨、以及H2、N2、CH4等可燃气体，称为驰放气。

拟稿：罗俊

校核：李尚科

2010-2-1