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在线气体分析仪在煤化工中的应用—合成氨
  • 发布日期:2021-06-29     信息来源:      浏览次数:224
    • 煤化工

             我国是一个多煤、少油、贫气的国家,煤炭资源极其丰富,煤化工是发展煤基化学品(氨、甲醇、二甲醚等、煤制油、煤制乙二醇)、煤基液体燃料、先进的IGCC 发电、多联产系统、制氢、燃料电池等过程工业的基础。以煤间接液化为例,规模为500 万吨/年的生产装置,气化用煤在2200~2500 万吨/年。国内在建的甲醇装置、合成氨装置、煤制油装置和处于筹建中煤制烯烃装置、煤制油装置、甲醇装置项目众多,对分析仪器的需求依然旺盛。

      化肥厂—合成

      第一步:原料气的制取。制备含有氢气、一氧化碳、 氮气的粗原料气。一般由造气、空分工序组成。
       造气工段造气出来的煤气也就是半水煤气,在气柜出口(或入口)控制其中的氧含量,防止氧含量超高从而对电捕焦器带来危险,其检测目的是安全检测。
      测量组份氧, 测量范围 0-1%
       变换工段
      中变:CO  0-15%   CO2 0-1%
      低变:CO  0-5%    H2 35-75% 

      CO2出工段:CO2 0-100%

      第二步:原料气的净化。除去粗原料气中的氢气、氮气以外的杂质。一般由原料气的脱硫、一氧化碳的变换、二氧化碳的脱除、原料气的精制工序组成。
       脱硫
      以煤、天然气或重油为原料制取的合成氨原料气中,都含有一定量的硫化物。 一些工厂在脱硫工段脱硫塔后对H2S进行在线测量。
      常用: 醋酸铅纸带法、色谱法、紫外法。
       脱碳
      无论采用固体、液体或气体原料,所制成的合成氨原料气中均含有一氧化碳,其含量为12~40%。一氧化碳不是合成氨的直接原料,而且能使氨合成催化剂中毒,因此在送到合成工序前必须除掉。一氧化碳的脱除分两步:
      中变:  CO 0-15%   CO2  0-1%
      低变:  CO 0-5%    H2  35-75% 
      CO2出工段:CO2  0-100%
      不论以固体燃料还是以烃类原料制得的合成氨原料气中,经CO变换以后还会有18 ~35%的CO2, CO2的存在不仅能使氨合成催化剂中毒,而且给精制工序带来困难,如堵塞管线等。CO2又是制造尿素等化工产品的原料,所以必须加以回收利用,脱除气体中的CO2 过程习惯上简称为脱碳。脱碳方法可分为:物理吸收法、化学吸收法和物理化学吸收法三大类。
      净化出口:CO2  0-1%
      低闪气:CO2  0 ~10%
      醇后气:CO  0 ~2%    CO2  0 ~1%
      ▲ 原料气的精制(精炼)
      目前只有小化肥厂在使用铜洗法,一般中型以上化肥厂均使用甲烷化法
      甲烷化入口:CO 0-1%  CO2   0-0.5%

      甲烷化出口:CO 0-50ppm ,CO2  0-50ppm

      第三步:原料气的压缩与合成。将符合要求的氢氮混合气压缩到一定的压力后,在高温、高压和有催化剂的条件下,将氢氮气合成为氨。一般由压 缩、合成工序组成。

      ▲ 压缩
      在合成氨生产过程中,采用不同原料制备的合成氨原料气,需要输送到在一定压力下操作的净化、合成工序,同时完成原料气各工序间的输送,所以需要对原料气进行压缩。压缩工序的任务就是输送合成氨原料气并提高其压力,以满足各个工序对压力的实际需求。
      CO2   80-100% 
      ▲ 合成
      氨的合成是整个合成氨流程中的核心部分,是合成氨厂最后一道工序。它的任务是在一定的温度、压力及催化剂存在的条件下,将精制的氢氮气合成为氨,反应后气体中一般氨含量只有10~20%,将反应后气体中的氨与其他气体组分分离,提供液氨产品,将分离氨后的未反应气体循环使用。因而氨合成工艺通常采用循环流程。由于采用合成的方法生产氨,所以称为合成氨,将生产氨的工厂称为合成氨厂。   
      新鲜气:H2  35-75%
      循环气:H2  35-75%
      进合成塔混合气:H2  35-75%   CH4 0-30%  NH3 0-5%

      合成塔出口:NH3  0-20%

      ▲ 尿
      液氨与二氧化碳反应生成氨基甲酸铵,反应后送造粒塔喷淋,下落过程干燥、结晶,落到塔底成为尿素。反应过程中要严格控制二氧化碳中的氧含量,氧的测量范围是0~1%,背景气是CO2

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