高纯氨NH3合成工艺流程介绍
- 发布时间：2022-12-23
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美国 KBR 工艺
KBR 工艺一般多用在以天然气为原料的大型合成氨装置中，目前也在煤化工中被广泛应用，采用卧式径向流氨合成塔内件，组合氨冷系统制冷。
净化装置出口的氢气与来自空分获得的高纯度氮气按摩尔比3：1进行混合，混合后的合成气在合成气压缩机内压缩到15.5MPa，进料与产物进行换热预热，然后进入合成反应器。出氨合成塔的反应气温度约 441.5 ℃，氨含量体积分数约 20.3%。塔出口的热量用于副产蒸汽或预热锅炉给水，回收热量后的气体进入热交换器预热合成气压缩机出口气体，再经水冷器、组合式氨冷器最终冷却至0 ℃后进入氨分离器分离冷凝的液氨。分氨后的循环气经组合式氨冷器回收冷量后进入压缩机循环段与新鲜气汇合，重复上述循环。氨分离器分离出的液氨进入闪蒸槽，通过减压闪蒸出溶解的气体。闪蒸后的液氨送往冷冻工段，闪蒸出来的气体送往燃料气管网。
丹麦托普索工艺
托普索是合成氨工艺技术专利商中的领导者，拥有 1990 年后新建设的所有合成氨装置总产能50%的市场份额。这样的地位来源于托普索公司几十年来不断的努力以及在合成氨生产和合成氨装置设计上所有重要学科上的经验。此外托普索的科研人员致力于所有相关合成氨生产的催化剂领域的研究，研究范围从催化剂的热力学和表面科学的基础研究，到有关催化剂和催化工艺的应用研究和开发，因此托普索氨合成技术的催化剂只能使用其开发的 KM 型催化剂。
来自气体净化单元的合成气通过离心式合成气压缩机压缩至17.8 MPa，与循环气在合成气压缩机循环段缸内混合压缩到合成压力18.5 MPa，然后进入热交换器。在热交换器中，合成气被来自合成塔出口气体加热至合成塔进口温度126℃。在氨合成塔发生合成气反应后，合成塔出口氨浓度22.39%，反应气出口温度为441 ℃。反应器出口气体所带出的绝大部分热量依次在锅炉给水预热器得到了回收。然后气体依次通过热交换器、水冷器、冷交换器、第1氨冷器、第2氨冷器得到冷却。此时，反应生成的氨绝大部分已被冷凝并在高压氨分离器中分离，高压氨分离器出来的气体含氨3.84%，温度0℃，通过冷交换器加热后进入合成气压缩机循环段与新鲜气混合，然后重复上述循环。高压氨分离器出口液氨送往中压分离器减压至2.8MPa后，气相送往合成气压缩机新鲜段进口。液相产品氨送往下游。
瑞士卡萨利工艺
瑞士卡萨利公司的氨合成工艺是目前中国应用业绩最多的一种先进氨合成技术。卡萨利内件设计灵活、形式多样，通常采用三床层一冷激一换热的结构形式。该工艺在国内 Kellogg 流程大型合成氨厂合成塔改造中有多家应用实例，同时还参与过热壁塔、钌催化剂合成塔的改造项目，积累了丰富的设计和生产运行经验。
来自净化装置的新鲜合成气和来自中压氨分离器的气体送入合成气压缩机，在新鲜段压缩并冷却后，与循环气在合成气压缩机循环段压缩至14.07MPa(绝)，然后送入热交换器。送入热交换器的气体与来自回路锅炉给水预热器的出口反应气换热，温度升至199.5 ℃后送入合成塔。入塔气的温度由该侧的旁路管线控制，并同时控制第 3 床的入口温度。入塔气被送至氨合成塔，在适当的氨合成催化剂作用下产生氨合成反应，使出口氨含量升至19.75%。第1层和第2层床层进口温度由内部换热器的旁路气体控制。出合成塔反应气进入锅炉给水预热器中回收热量。接着冷却后的反应气送至热交换器、水冷器、冷交换器，在冷交换器中用来自高压氨分离器的冷循环气使反应气中的液氨得以进一步冷凝下来。冷交换器的出口气体连接2个氨冷器继续冷却，完成冷凝并在高压氨分离器中分离出液氨，闪蒸的循环气送至冷交换器冷却反应气，接着送至压缩机的循环段。高压氨分离器的液氨在中压分离器中降压至约2.81 MPa(绝)闪蒸，闪蒸气回收至压缩机新鲜段进口，完成上述循环。
