合成氨实验报告.docx

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合成氨实验报告

化教论学生实

验报告册

《合成氨实验》

一．实验目的

．对实验原理的分析

1、实验分析：

合成氨实验是模拟工业合成氨的方法，在实验室中进行实验，由于实验室条件有限，无法完全按照工业要求，不过可以通过实验的设计，尽可能得使反应达到更好的效果

2.、实验思路：

分别通过不同的药品反应制取氮气和氢气，再使两种气体充分混合，进行反应如下：

n2+3h2→2nh3（g）

3、实验条件的控制：

nh3的合成是一个放热的、气体总体积缩小、

可逆反应。

●在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很

高，加入铁催化剂后，降低了反应的活化能

●可逆反应为使反应顺利发生，要尽量将氨

气在反应发生环境中排除，使反应正向进行，

●加压有利于反应发生，但是实验室条件实

现困难

●适宜反应的温度在500摄氏度左右

二

三．实验操作过程

合成氨

四．实验相关思考提问篇二：

化工厂合成氨认识实习报告

前言

自本世纪20年代起，合成尿素生产经历了60多年的发展，我国60年代中期引进荷兰斯塔米卡本公司的水溶液全循环法工艺。

1986年我国小型氮肥厂碳铵改产尿素的技术改造在山东邹城等三个小型氮肥厂水溶液全循环工艺实验装置上相继获得成功。

小型尿素装置的生产呈现出产量增加，能耗降低，产品质量提高的可喜局面。

目前我国大型厂多采用的是二氧化碳气提法和溶液全循环改良c法，小型厂绝大多数采用水溶液全循环法。

水溶液全循环制尿素是指将尿素合成反应后的物料分段减压；加热使其中未反应的甲铵分解和游离氨解析出来，并逐段将氨和二氧化碳冷凝成液氨和吸收成氨基甲酸铵水溶液，用泵加压返回合成系统中去循环利用。

水溶液全循环法制尿素一般可分为：

原料的压缩和净化、尿素合成、循环吸收、尾气吸收与解析、蒸发和造粒几个工序。

本次认识实习报告所分析的为年产大约在4万吨左右的小型尿素生产厂的大体流程。

由于水溶液全循环法有大概三种形式，以下做出比较分析及选择。

1、传统水溶液全循环法中，未反应物经三段分解、三段吸收，流程较长，分解消耗热能较多；分解器冷凝温度低，在吸收冷凝循环中放出的热能都需要用冷却水带走，未能得到利用，只有一段分解气的少量热量用于一段蒸发，能耗高。

2、改良c法采用较高的合成压力和温度，并取较高的氨碳比和较低的水碳比，转化率高，降低了分解循环吸收的负荷。

但热回收利用不高，总能量消耗低于传统水溶液全循环法。

3、uti热循环法采用等温合成塔，二氧化碳转化率高，减少了循环甲铵量和下游设备尺寸。

原料二氧化碳有40%进入中压系统，节省压缩耗能。

另外采用工艺物料之间互相换热，除第一分解器使用外供蒸汽外，其它不借助中间蒸汽，所以热能充分利用。

所以本次认识实习主要分析uti热循环法制尿素的流程与主要设备分析。

在此次研究与实习中能让我们对工厂的生产概况有初步的了解与认识，同时能培养我们独立思考问题与解决问题的能力。

这还使我们能对书本上的知识增加感官认识，能将实际与理论结合起来。

由于查阅了大量的文献，在新式与老式生产流程中做了比较与分析，所以反反复复做了大部分的修改，如有不妥之处望老师指正，敬请见谅。

原料及产品的物化性质

本实验报告主要分析uti热循环法制尿素。

原料为二氧化碳和氨。

二氧化碳为无色无味气体其比重约为空气的1.53倍，临界温度为31.06℃临界压力为7.35mpa它的化学性质不活泼，但与强碱有剧烈反应，在一定催化剂及条件下还能参与多种化学反应。

氨气通常情况下是无色刺激性气味，极易溶于水，易液化，液氨可作致冷剂。

尿素工业或农业品为白色略带微红色固体颗机无臭无味。

密度1．335g/cm3。

熔点132．7℃。

溶于水、醇，不溶于乙醚、氯仿。

呈微碱性，可与酸作用生成盐，有水解作用。

在高温下可进行缩合反应，生成缩二脲、缩三脲和三聚氰酸。

加热至160℃分解，产生氨气同时变为氰酸。

因为在人尿中含有这种物质，所以取名尿素。

尿素含氮（n）46％，是固体氮肥中含氮量最高的。

尿素的用途很广泛，主要用于肥料，饲料和工业原料。

下面介绍尿素的物料流程和主要的工艺流程及特点。

小型尿素装置的生产工艺流程

尿素的生产方程式：

2nh3+co2=（nh3）2co+h2o+q

一原料的压缩和净化

原料二氧化碳有60%进入合成塔，其余40%进入中压系统，起提气剂作用，最后以甲铵液形式送入合成塔。

原料液氨在泵出口加入少量钝化空气，经预热后有70%自合成塔顶进入盘管，其余30%则从合成塔底引入，保持全塔平衡。

二尿素的合成

合成塔出料减压至2.6mpa（绝对压力），进入液体分布器6，进行闪蒸，将合成出料先行气液分离，液体则减压到2.3mpa（绝对压力），进入第一分解器7，第一加热器8和第一分解器9，气液再次分离。

第一分离器采用co2气提。

出第一分离器的液体减压到0.2mpa，进入第二解析器10和第二分离器11.此处得到已相当纯净的70%尿液，再进入尿液浓缩器12，被蒸发浓缩到86%~88%。

从分离器即可得到液体尿素产品。

三循环回收

从第二分离器出来的气体进入第二冷凝器，将不冷凝气体中微量氨回收后，惰性气体排入大气。

出第二冷凝器的液体是稀甲铵液，经回流冷却器5放出一部分热量，再至第一分解器壳侧，与第一分离器来的气体混合。

这些气液混合物经第一分解器7、第二分解器10、尿素浓缩器12、甲铵加热器14、氨回热器15，最后在第一冷凝器16中用冷却水冷凝为浓甲铵液，由高压甲铵泵18加压，再经甲铵加热器14返回合

成塔。

四尾气吸收与解吸

从第一冷凝器分出的气体包括惰性气体及与他平衡的氨气，在惰性气体洗涤器17中被冷凝吸收。

冷凝吸收的氨水返回第一冷凝器，回收气体中微量的氨后排放入空气中。

收集在冷凝液收集槽中的冷凝液送水解解析系统回收其中的nh3和co2，废液达到排放标准后排放。

五蒸发造粒

从分离器送来的熔融尿素由熔融泵送往造粒塔顶部的旋转喷头进行造粒。

造粒塔底部得到的成品颗粒尿素由皮带机送包装楼称量包装。

水溶液全循环法制尿素工艺流程简图

1-co2压缩机；2-空气压缩机；3-高压氨泵；4-合成塔；5-回流冷却器；6-流体分离器；7-第一分解器；8-第一加热器；9-第一分布器；10-第二分解器；

11-第二分离器；12-尿液浓缩机；13-浓缩分离器；14-甲铵加热器；15-氨回热器；16-第一冷凝器；17-惰性气体洗涤器；18-高压甲铵泵；19-低压甲铵泵；

20-第二冷凝器；21-尿素产品泵

塔设备的分析

塔设备的作用是实现气（汽）—液相或液—液相之间的充分接触，从而达到相际间的传质与传热的目的。

目前工业上应用最广泛的塔设备为：

填料塔、板式塔。

尿素合成塔是生产尿素的关键设备。

由于尿素生产系统中大部分都是尿液或nh3-co2-h2o三元溶液，它们熔点都比较高，如果使用板式塔极易反应结晶堵塞，会使生产无法正常进行。

因此，为了稳妥起见，在尿素生产中的塔设备常采用填料塔。

填料塔具有如下优点：

生产能力大，分离效率高，压力降小，持液量小，操作弹性大等。

在本流程中尿素合成塔的，尿素合成塔的操作条件是压力20mpa,温度190℃，氨碳比4~4.2，水碳比0.86，二氧化碳转化率可达74%。

该合成塔是一个内部换热室的等温反应器。

它是由壳体、热管和隔板组成的。

热管作为主要的传热元件，是一种具有高导热性能的传热装置。

其工作原理为：

二氧化碳、预热了的液氨（含有钝化作用空气）和返回的甲铵液一起自塔顶进入设备塔内的盘管中，进行合成甲铵反应，并放出热量传到盘管以外。

盘管的下端形成开口的罩式分布器，反应液自此流出，又与一部分液氨混合，在从下而上流动，此时进行甲铵脱水的吸热反应。

这样盘管内外热量匹配，最后达到塔顶。

此种管壳式换热塔设备在设计与使用的过程中要注意流体流径的选择，要注意管程和壳程各走哪种流体。

它的主要优点是传热面积大，传热系数高，流体流动较快，物料停留时间短，耐高温，高压，结构简单。

这种塔在工业上应用较为广泛，一般在制糖工业，合成氨工业上也有应用。

此塔在uti热循环法制尿素生产过程中节能减排的环节中起到了重要的作用。

此塔意结构识图见下页。

篇三：

合成氨仿真实习报告

南京工业大学

城建学院

仿真实习报告书

刘皓

1905090228

安全工程系

化学化工实验教学中心

2011年10月

合成仿真实习报告

30万吨合成氨装置模型照片

一、实习的目的

合成仿真实习是理论联系实际，应用和所学专业知识的一项重要环节，是培养我们动手能力和学习能力的一个重要手段。

仿真实习是以仿真的实习模式，在既保证学生安全又能完美提供实习机会的情况下，学校给予我们的一次专业实践的机会。

是我们在学习专业知识后进行实际运用的重要环节，它对培养我们的动手能力有很大的意义，同时也能使我们了解化工工艺的重点要素，仿真实习是我们走向工作岗位的必要前提。

二、实习要求

1．实习装置为合成氨生产仿真装置。

要求了解并熟悉生产过程及控制，包括：

1）生产方法和原理，原料、催化剂及产品特性；

2）生产工艺流程（流程中设备、主副管线，过程操作和控制）；

3）各工序工艺条件及控制：

主要设备操作温度、压力和组成；

4）主要设备型式、结构；

5）主要设备及管线上的控制仪表及调节方法。

2.搜集信息途径

1）听讲座（拟安排工艺及设备、仿真装置及操作等讲座）；

2）现场实习：

熟悉工艺流程、设备、及仿真软件操作，熟悉仿真模型；

3）阅读实习指导书、流程图、设备图及其它文献资料。

三、实习内容

仿真实习的主要内容是：

以河南化肥厂为原型的大型合成氨全流程仿真模型和以宁夏化工厂为原型的合成氨大工段dcs控制系统仿真软件。

两者均以天然气为原料的合成氨工艺，通过仿真实习了解合成氨工艺原理与流程，掌握合成氨生产中的主要参数和dcs控制系统的操作。

以下为东方仿真软件的合成氨工艺流程。

（1）合成氨装置转化工段

1概述

转化工段包括下列主要部分:

原料气脱硫、原料气的一段蒸汽转化、转化气的二段转化、高变、低变、给水、炉水和蒸汽系统。

2原料气脱硫

天然气中含有少量硫化物，这些硫化物可以使多种催化剂中毒而不同程度地使其失去活性，硫化氢能腐蚀设备管道。

因此，必须尽可能地除去原料气中的各种硫化物。

加氢转化主要指在加入氢气的条件下使原料气中有机硫转化为无机硫。

加氢转化不能达到直接脱硫的目的，但经转化后就大大的利于硫的脱除。

在有机硫转化的同时，也能使烯烃类加氢转化为烷氢类从而可减少下一工序蒸汽转化催化剂析炭的可能性。

在采用钴钼催化剂的条件下，主要进行如下反应：

r-sh+h2=rh+h2s

r-s-r’+2h2=rh+r’h+h2s

c4h4s+4h2=c4h10+h2s

rc=cr’+h2=rch2-ch2r’

氧化锌是一种内表面积颇大，硫容较高的接触反应型脱硫剂。

除噻吩及其衍生物外，脱除硫化氢及各种有机硫化物的能力极高，可将出口气中硫含量降至0.1ppm以下。

氧化锌脱硫反应：

zno+h2s=zns+h2o

原料天然气在原料气预热器（141－c）中被低压蒸汽预热后，进入活性碳脱硫槽（101－da、102－da一用一备），进行初脱硫后，经压缩机（102－j）加压。

在一段炉对流段低温段加热到230℃左右与103-j段来的氢混合后进入co－mo加氢和氧化锌脱硫槽（108－d）终脱硫后，天然气中的总硫≤0.1ppm。

3原料气的一段蒸汽转化

经脱硫后的原料气的总硫含量降至0.1ppm以下，与水蒸汽混合后进行转化反应：

ch4+h2o＝co+3h2

cnh2n+2+nh2o＝nco+（2n+1）h2

由于转化反应是吸热反应，在高温条件下有利于反应平衡及反应速度。

在实际生产中，转化反应分别是一段炉和二段炉中完成。

在一段炉中，烃类和水蒸气的混合气在反应管内镍催化剂的作用下进行转化反应，管外有燃料气燃烧供给反应所需热量，出一段炉转化气温度控制在800℃左右。

脱硫后的原料气与中压蒸汽混和后，经对流段高温段加热后，进入一段炉（101－b）的336根触媒反应管进行蒸汽转化，管外由顶部的144个烧嘴提供反应热，经一段转化后，气体中残余甲烷在10％左右。

4转化气的二段转化

为了进一步转化，需要更高的温度。

在二段炉中加入预热后的空气，利用h2和o2的燃烧反应，产生高热，促使ch4进一步转化。

一段转化气进入二段炉（103－d），在二段炉中同时送入工艺空气，工艺空气来自空气压缩机（101－j）加入少量中压蒸汽并经对流段高温段预热，转化气中的h2和空气中的氧燃烧产生的热量供给转化气中的甲烷在二段炉触媒床中进一步转化，出二段炉的工艺气残余甲烷含量0.3％左右，经并联的两台第一废热锅炉回收热量，再经第二废热锅炉进一步回收余热后，送去变换。

5co变换

经蒸汽转化后的工艺气含有12～15％的co，变换工序的任务是使co在有催化剂存在的条件下与水蒸汽反应：

co+h2o＝co2+h2

这样即能把一氧化碳变为易于清除的二氧化碳，同时又可制得合成需要的原料氢。

变换反应是一个可逆、放热、反应前后气体体积不变的化学反应。

整个变换过程是由高温变换和低温变换组成。

高温变换所用的催化剂是以fe3o4为活性组分的，它的活性温度在300℃以上（一般在350～430℃）。

在此温

度下，可以取得较高的反应速度，但不能达到较低的co浓度。

为了进一步取得较低的co浓度，还要以铜为活性组分的催化剂作用下，进行低温变换。

它的变换温度一般在200～250℃，这样的低温下，就能使co的变换进行的比较彻底，可以使co浓度降至0.3％以下。

由第二废热锅炉来的转化气约含有12－14％的co，进入高变炉（104－da），在高变触媒的作用下将部分co转化成co2，经高温变换后co含量降到3％左右，然后经第三废热锅炉（103－c）回收部分热能，经换热器（104－c）进入低变炉（104－db）在低变触媒的作用下将其余co转化为co2，出低变炉的工艺气中co含量约为0.3％左右。

6给水、炉水、蒸汽系统

合成氨装置开车时，将从界外引入3.8mpa、327℃的中压蒸汽约50t/h。

辅助锅炉和废热锅炉所用的脱盐水从水处理车间引入，用并联的低变出口气加热器（106－c）和甲烷化出口气加热器（134－c）预热到100℃左右，进入除氧器（101－u）脱氧段，在脱氧段用低压蒸汽脱除水中溶解氧后，然后在储水段加入二甲基硐肟除去残余溶解氧。

最终溶解氧含量小于7ppb。

除氧水加入氨水调节ph至8.5－9.2，经锅炉给水泵104－j/ja/jb经并联的合成气加热器（123－c），甲烷化气加热器（114－c）及一段炉对流段低温段锅炉给水预热盘管加热到295℃左右进入汽包（101－f），同时在汽包中加入磷酸盐溶液,汽包底部水经101－ca/cb、102－c、103－c、一段炉对流段低温段废热锅炉及辅助锅炉加热部分汽化后进入汽包，经汽包分离出的饱和蒸汽在一段炉对流段过热后送至103－jat，经103－jat抽出3.8mpa、327℃中压蒸汽，供各中压蒸汽用户使用。

103－jat停运时，高压蒸汽经减压，全部进入中压蒸汽管网，中压蒸汽一部分供工艺使用、一部分供凝汽透平使用，其余供背压透平使用，并产生低压蒸汽，供111－c、101－u使用，其余为伴热使用在这个工段中，缩合/脱水反应是在三个串联的反应器中进行的，接着是一台分层器，用来把有机物从液流中分离出来。

（2）合成氨装置净化工段

1脱碳

经变换工序后的工艺气，co2含量一般在17％左右。

本装置采用改良苯菲尔

法脱除工艺气中的二氧化碳，吸收剂为碳酸钾溶液，溶液的吸收和再生可以用如篇四：

合成氨实习报告

企业认识实习报告

一、实习时间：

2013.9.24——2013.9.27

二、实习地点：

晋开化工有限公司

三、实习目的

通过教师和工程技术人员、工人师傅现场讲解，全面而详细的了解相关生产

工艺过程。

在实习的过程中，学会从技术人员和工人那里获得直接的和间接地

生产实践经验，积累相关的生产知识。

学习本专业方面的生产时间实践知识，

为专业课学习打下坚实的基础，同时也能够为毕业后走向工作岗位积累有用的

经验。

通过同工人、工程技术人员、生产机管理人员的接触和了解、增加对社

会的认识，提高其社会适应能力。

四、公司概况

河南晋开化工投资控股集团有限责任公司（以下简称“晋开集团”）的前身是

开封晋开化工有限责任公司，成立于2004年5月28日，是中国500强企业山

西晋煤集团在山西省境外设立的第一家煤化工子公司。

2008年5月28日，以

开封晋开化工有限责任公司为母公司组建河南晋开投资控股集团，公司变更为

现名。

晋开集团总部位于七朝古都开封，地理位置优越。

公司注册资本36791万

元，其中晋煤集团控股85.35%。

公司本部现有在职员工3235人，占地3318亩

（不包括子公司）。

公司主要产品有合成氨、尿素、硝酸铵、多孔硝铵、硝酸

磷肥、甲醇、稀硝酸、浓硝酸、硝酸钠、亚硝酸钠、氨水、液体二氧化碳等，

产品注册商标为“三中”及“晋开”，在化肥化工行业享有良好的声誉。

经过八年来的不断奋斗、拼搏和探索，晋开集团形成了具有自身特色

的核心价值观和企业文化，制定了可持续发展的战略规划和愿景目标，提出了

“发展是解决一切问题的金钥匙”的发展宗旨，以“十年百亿，百年晋开，河

南第一，中部最强”为发展目标，以“回报股东，造福员工，贡献社会，共创

和谐”为发展目的，按照晋煤集团和开封市委市政府的正确部署，晋开集团积

极进行资源整合，强化企业管理，通过“技术改造、战略并购、新建项目”三

路并举，走出了一条规模化发展和效益型增长的新路子，跃上了发展的新平

台。

公司产能规模和盈利能力不断提升，总氨生产能力由成立之初的12万吨/

年增长至目前的200万吨/年，具备了年生产经营总额40亿元的规模。

“十二?

五”期间，公司总氨产量将达到260～300万吨/年，生产经营规模突破100亿

元/年，利税15～20亿元/年。

截至2013年2月底，公司总资产110亿元，较

成立之初增长了47倍。

公司现拥有6家分公司，6家子公司，形成了一个以化

肥化工为主，在贸易、机械加工、建筑、劳务、包装、餐饮服务等领域多元发

展的跨地区、跨行业、跨所有制的大型现代煤化工企业集团。

公司通过了中质协的质量、环境和职业健康安全管理三项体系认证，

先后获得“中国氮肥行业50强”、“河南省资源综合利用企业”、“河南省企

业100强”、“河南省化肥化工行业综合实力十强”、“开封市工业强市先进

单位”、“晋煤集团模范单位”等荣誉；被确定为河南省“重点服务企业”、

开封市“重点培育企业”；公司党委荣获河南省“五好基层党组织”和晋煤集

团“优秀基层党委”光荣称号；公司董事长樊进军光荣当选十二届全国人大代

表，荣获“全国石油和化学工业劳动模范”、“开封市五一劳动奖章”、“工

业强市特殊贡献奖”等荣誉称号。

实习准备工作：

召开实习动员大会，由老师给我们讲解有关实习期间的各项注意事项。

包

括安全、知识、纪律等方面的内容。

布置了相关的任务，让我们课下查资料了

解与化肥生产有关的知识，以便在实习期间能有目的的去了解各种设备、工艺

流程等。

通过自己查资料，我了解了与氨的合成有关的知识，加深了对每个步

骤的认识，学到了以前不知道的东西。

也提高了我们查阅资料以及对信息的筛

选的能力。

进入工厂之前由工厂的技术员为我们做了工厂劳动保护、安全技术、防

火、防爆、防毒等内容的安全生产知识讲座。

此化工厂的生产为高温、高压、易燃易爆的高危企业。

化肥生产中的氨

气、co属有毒气体，h2易燃易爆，液氨有毒，若不做好有效地安全防范工作，

很容易发生事故。

进入工厂以后必须遵守以下规定：

1．禁止触摸设备、按钮

2．规定时间内参观

3．禁止抽烟、喝酒

4．戴好安全帽

5．严格遵守规定，不单独行动

6．不能穿越禁道

7．不能携带易燃易爆品

8．不乱扔垃圾保护环境

9．上班时间禁止睡觉

10．安全装置不齐全的设备不准使用

11．停机检修的设备未经检查不准使用

12．移动式电动工具必须安装触电保护器

13．如遇火灾拨打厂内报警电话，禁止拨打119

14．禁止进入危险区域，从管道底下穿过

实习安排：

全班人分为三组，分别参观造气、合成、尿素制造。

参观完后

轮换。

最后一天参观我们在化工厂见到的大型设备的维修过程，能够清楚的见

到内部的结构。

通过参观设备的维修过程，能够更加直观的了解其工作原理。

五、化工产品的生产原理

原料煤利用蒸汽和空气为气化剂，在煤气发生炉内产生半水煤气。

经一次

脱硫、变换、二次脱硫、脱碳、精脱硫、甲醇、烃化等工艺将气体净化。

除去

杂质后，将氮氢气体送入合成塔内，在高温高压，有催化剂存在的条件下合成

氨。

脱碳解吸出来的二氧化碳经净化和压缩后，与氨一起送入尿素合成塔在适

当的温度和压力下，合成尿素。

经蒸发、造粒后包装销售。

总的工艺流程如下：

其中，氨的合成共有三个阶段，造气、净化、合成。

晋开公司采用的是

以煤为原料造气。

c+h2o=co+h2

工艺流程如下：

工艺流程说明：

采用间歇式固定常压气化法，即在煤气发生炉内，以无烟煤块或者焦炭为原

料，并保持一定的炭层，在高压下，交替的吹入空气和蒸汽，使煤气化，以制

取合格的半水煤气。

经过除尘、热量回用降温后送入汽柜。

自上一次开始送风

至下一次送分为止，称为一个工作循环，每个循环分吹风、上吹、下吹、二次

上吹和吹净五个部分。

工艺流程：

吹风阶段，回收阶段，上次制气，下次制气，二次上吹

吹风阶段：

空气→煤气发生炉→除尘器蒸汽过滤器→废热锅炉→烟囱放空

回收阶段：

空气→煤气发生炉→除尘器蒸汽过滤器→废热锅炉→洗气塔→气柜

上吹制气阶段：

蒸汽顶进→煤气发生炉→废热锅炉→洗气塔→气柜

二次上吹阶段：

蒸汽→煤气发生炉→除尘器蒸汽过滤器→废热锅炉→洗气塔→

气柜

半水煤气成分（工艺指标）：

co2:

≤8%

o2:

≤0.5%

co+h2:

≥68%

合成循环气h2/n22.4-3.1

气体温度：

煤气炉顶出口温度≤380℃

煤气炉底出口温度150-280℃

气体入口煤气温度≤45℃

氢氮比的调节是造气工序的一重要操作

半水煤气质量→氢氮比是否稳定

根据氨的合成反应，氢氮比控制在3:

1左右，一般按照循环空气中氢含量的高低进行调节

主要用到的设备包括：

煤气发生炉、蒸汽缓冲器、空气鼓风机、集尘器、洗气塔、除尘器、废热锅炉、各种管道等。

煤气发生炉构造及原理

固体燃料由进料口加入