合成氨生产工艺 第二版

合成氨生产工艺 第二版
出版时间：2011年版
内容简介
　　本教材从不同原料、不同工艺、不同设备，多层次、多角度地阐述了合成氨生产工艺，特别是结合当前全国煤化工发展及用工单位对毕业生理论与实践技能的要求，着重介绍了多种煤制气的新工艺、新技术。 全书共分四篇，其中包括原料气的制取、原料气的净化、原料气的压缩与合成、合成氨生产综述与基本工艺计算。在各章的理论部分，分别介绍了基本原理、工艺条件的选择、流程配置的原则、主要设备的结构及操作控制要点。为了突出理论与实践的同步教学，在每一篇的篇末增加了同步教学课题，便于组织学员开展以任务引领型的教学活动，结合拓展训练与思考使所学理论与实践进一步融会贯通。在同步教学内容的编写中，注重由设备单元岗位操作、车间工段操作到全厂全系统操作的循序渐进。 由于合成氨既有气固相、气液相非催化反应，又有气固相、气液相催化反应，其生产工艺包括了液体输送、传热、传质、分离、冷冻等典型的化工单元操作，因此本书既可作为化工类及其相关专业的高、中级技工学校的教材，也可用于在职职工培训及专业技术人员自学。
目录
绪论1
学习目标1
一、氨的性质及用途1
二、合成氨工业的发展概况2
三、合成氨生产的基本过程2
四、合成氨生产原料的种类及技术特点3
五、学习《合成氨生产工艺》的方法与要求4
思考与练习5
第一篇原料气的制取
第一章固体燃料气化6
学习目标6
一、固体燃料的种类及对气化反应的影响7
二、固体燃料制气技术简介8
第一节固体燃料气化原理9
一、气化反应的化学平衡及影响因素9
二、气化反应的反应速率及影响因素12
三、半水煤气的制造13
第二节块煤固定层间歇式气化14
一、气化炉中发生的反应14
二、间歇式制取半水煤气的工作循环15
三、间歇式制取半水煤气的工艺条件15
四、工艺流程17
五、主要设备及操作控制要点18
第三节碎煤固定层加压连续气化19
一、工艺条件的选择20
二、工艺流程20
三、主要设备及操作控制要点21
第四节水煤浆气流层加压气化23
一、水煤浆气流层加压气化技术简介23
二、气化炉内的反应24
三、主要影响因素及工艺条件的选择25
四、工艺流程29
五、主要设备及操作控制要点31
第五节粉煤气流层气化34
一、粉煤气化技术简介34
二、气化反应35
三、主要影响因素及工艺条件的选择36
四、工艺流程39
五、主要设备及操作控制要点42
思考与练习44
第二章重油氧化制气46
学习目标46
第一节概述46
一、重油的组成46
二、重油的性质46
三、重油气化制取合成氨原料气技术简介47
第二节重油部分氧化法47
一、重油部分氧化法的基本原理47
二、重油气化的化学平衡49
三、重油气化的反应速率50
四、重油气化反应中的析炭分析50
第三节工艺条件的选择51
一、温度51
二、压力51
三、氧油比51
四、蒸汽油比51
五、原料的预热52
六、气体的停留时间52
七、炭黑生成的抑制52
第四节工艺流程52
一、激冷流程53
二、废热锅炉流程53
三、炭黑处理54
第五节主要设备及操作控制要点55
一、气化炉55
二、烧嘴（喷嘴）55
思考与练习58
第三章烃类转化制气59
学习目标59
第一节概述59
一 、烃类制气的原料59
二、烃类转化制气技术简介59
第二节烃类蒸汽转化的基本原理60
一、甲烷蒸汽转化反应的基本原理60
二、化学平衡及影响因素61
三、反应速率及影响因素63
四、影响析炭反应的因素63
五、炭黑生成的抑制及除炭方法65
第三节烃类转化催化剂66
一、催化剂的组成66
二、催化剂的还原与钝化66
三、催化剂的中毒与再生68
第四节烃类蒸汽转化的工业方法68
第五节工艺条件的选择69
一、压力69
二、温度69
三、水碳比69
四、空间速率 70
第六节工艺流程70
第七节主要设备及操作控制要点71
一、一段转化炉71
二、二段转化炉73
第八节气态烃蒸汽转化的新技术75
第九节轻质油蒸汽转化76
一、反应过程76
二、防止石脑油析炭的方法77
三、工艺流程77
思考与练习78
第四章空气的分离与惰性气体的制备79
学习目标79
第一节概述79
一、空气的净化79
二、空气的液化81
三、空气的分离82
第二节空气分离的工艺流程82
第三节主要设备及其操作控制84
第四节惰性气体的制备85
一、惰性气体的制备原理85
二、工艺流程85
思考与练习86
第五章原料气制取的理论与实践同步教学87
学习目标87
课题一气流层水煤浆加压气化的生产操作87
任务1气化装置启动操作87
任务2正常停车操作89
任务3事故停车操作90
任务4异常现象及故障处理91
课题二空气分离生产操作93
任务1空气分离装置的启动93
任务2正常操作94
任务3异常现象及处理95
拓展训练与思考96
第二篇原料气的净化
第六章原料气的脱硫97
学习目标97
第一节湿法脱硫98
一、栲胶法98
二、其他湿法脱硫方法102
第二节干法脱硫103
一、 钴钼加氢转化法103
二、氧化锌法104
第三节硫磺的回收107
第四节脱硫方法的选择与比较108
一、湿法脱硫的比较108
二、干法脱硫的比较109
思考与练习110
第七章一氧化碳变换111
学习目标111
第一节一氧化碳变换原理111
一、变换反应的特点111
二、变换反应的化学平衡111
三、变换反应速率113
第二节一氧化碳变换催化剂114
一、中温变换催化剂114
二、低温变换催化剂116
三、耐硫变换催化剂117
第三节工艺条件的选择118
一、中温变换工艺条件118
二、低温变换工艺条件120
三、耐硫低温变换工艺条件120
第四节生产流程120
一、中温变换流程121
二、中温变换串低温变换流程122
三、全低变流程123
四、中低低流程123
第五节主要设备及操作控制要点124
一、主要设备124
二、操作控制要点125
思考与练习129
第八章原料气中二氧化碳的脱除130
学习目标130
第一节物理吸收法130
一、聚乙二醇二甲醚法（NHD法）130
二、低温甲醇洗法134
三、其他物理吸收法136
第二节化学吸收法137
一、本菲尔法137
二、甲基二乙醇胺法（MDEA）141
第三节变压吸附法143
第四节脱碳方法的比较与选择143
一、物理吸收法的比较143
二、化学吸收法的比较144
三、脱碳方法的选用145
思考与练习146
第九章原料气的精制147
学习目标147
第一节铜氨液洗涤法147
一、醋酸铜氨液的组成及性质147
二、铜液吸收CO的基本原理148
三、铜液吸收CO2、O2和H2S149
四、铜液吸收工艺条件149
五、铜液的再生150
六、铜液工艺流程和主要设备151
第二节甲烷化法155
一、基本原理155
二、甲烷化催化剂156
三、工艺条件的选择157
四、工艺流程158
五、主要设备及操作控制要点159
第三节液氮洗涤法161
一、基本原理161
二、工艺条件161
三、工艺流程162
四、主要设备及操作控制要点163
第四节双甲精制工艺简介165
一、基本原理165
二、醇烃化精制工艺166
思考与练习166
第十章原料气净化的理论与实践同步教学168
学习目标168
课题一湿式氧化法脱硫生产操作168
任务1原始开车168
任务2正常操作169
任务3停车170
任务4异常现象及处理170
课题二耐硫低温变换生产操作171
任务1开车操作171
任务2停车操作172
任务3正常操作172
任务4异常现象及处理173
拓展训练与思考173
第三篇原料气的压缩与合成
第十一章原料气的压缩174
学习目标174
第一节概述174
一、气体压缩在合成氨生产中的意义174
二、气体压缩技术简介174
第二节往复式压缩机的生产能力175
一、设备条件175
二、操作条件176
第三节往复式压缩系统的工艺流程176
一、正常生产时的工艺流程177
二、气体循环时的工艺流程177
三、润滑系统的工艺流程178
思考与练习179
第十二章原料气的合成180
学习目标180
第一节概述180
一、原料气合成在合成氨生产中的意义180
二、原料气合成技术简介180
第二节氨合成的基本原理181
一、反应特点181
二、反应热效应181
三、化学平衡181
四、化学反应速率184
第三节氨合成催化剂187
一、催化剂的组成和作用187
二、催化剂的还原和钝化189
三、催化剂的中毒和衰老193
第四节工艺条件的选择193
一、压力193
二、温度194
三、空间速率195
四、进塔气组成196
第五节工艺流程197
一、氨合成基本工艺步骤197
二、氨合成工艺流程199
三、氨合成排放气的回收203
第六节主要设备205
一、氨合成塔205
二、氨分离器211
第七节氨冷冻与液氨的储存212
一、氨冷冻212
二、液氨的储存215
思考与练习215
第十三章原料气压缩与合成的理论和实践同步教学217
学习目标217
课题一往复式压缩机的生产操作217
任务1压缩机的开车217
任务2压缩机的停车218
任务3正常操作219
任务4常见故障及处理方法222
课题二氨合成的生产操作223
任务1开车223
任务2停车224
任务3正常操作224
任务4常见故障及处理方法228
拓展训练与思考228
第四篇合成氨生产综述与基本工艺计算
第十四章合成氨生产综述230
学习目标230
第一节合成氨生产的工艺技术特点230
一、固体原料生产合成氨230
二、液态烃原料生产合成氨231
三、气态烃原料生产合成氨233
四、合成氨生产的展望235
第二节合成氨与其他产品的联产236
一、变换气脱二氧化碳与碳化技术的联合236
二、一氧化碳与甲醇生产的联合237
三、氨生产与合成气生产的联合237
第三节合成氨生产操作238
一、合成氨生产操作综述238
二、合成氨生产的自动控制241
三、合成氨的安全生产242
四、生产操作的基本技能243
思考与练习245
第十五章合成氨生产基本工艺计算247
学习目标247
第一节物料与能量衡算的意义和方法247
第二节物料与热量衡算案例248
一、转化过程物料衡算248
二、转化过程热量衡算250
三、供热系统（天然气燃烧供热）物料及热量综合衡算252
四、总物料、热量汇总表255
第三节生产控制指标计算案例255
一、脱硫生产控制指标计算255
二、一氧化碳变换生产控制指标计算256
三、氨合成生产控制指标计算案例258
思考与练习260
第十六章合成氨全系统生产理论与实践同步教学262
学习目标262
课题一认识合成氨操作的仿真系统262
任务1了解仿真技术262
任务2启动学员站263
课题二合成氨全系统生产仿真实训264
第一部分合成氨系统的开车操作264
任务1气化及炭黑回收工段开车264
任务2净化工段开车272
任务3合成及冷冻工段开车278
第二部分合成氨系统的停车操作281
任务1气化及炭黑回收工段停车281
任务2净化工段的停车283
任务3氨合成及冷冻工段的停车287
拓展训练与思考288
附录289
一、中华人民共和国法定计量单位289
二、法定单位与其他单位的换算关系290
三、化肥催化剂分类和命名292
四、我国合成氨厂生产用的几种重质油的组分293
五、氨的饱和蒸气压及有关性质293
六、液氨产品的规格294
七、合成氨生产中常见有毒物质在车间空气中的最高容许浓度294
八、合成氨生产中常见有毒物质的理化特性294
九、合成氨生产中常见毒物对人体的危害及中毒症状295
十、氨的p?H图296
十一、空气的T?S图297
参考文献298