过程装备生产实习报告

过程装备与控制工程07-01班1过程装备生产实习报告⒈实习目的生产实习是学生在学完了基础课之后，在学习专业课期间或在学完了专业课之后而进行的生产认识教学环节。通过生产实习，学生初步了解相关实习厂（或车间）的实际生产过程，包括生产原材料、生产工艺及流程、生产工艺条件、生产设备及控制、产品等;加深对专业理论和生产工艺原理及过程的理解，增加感性认识，并学习简单的生产技能；通过同工人、工程技术人员、生产及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。本次实习有董华东、张永海、刘亚莉三位老师带队。过程装备全体55人参与，前后共计10天。实习工厂是河南晋开化工投资控股集团有限责任公司和开封东京空分集团有限公司。2.公司简介河南晋开化工投资控股集团有限责任公司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。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。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130万吨/年，具备了年生产经营总额30亿元的规模。“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2010年6月底，公司总资产55.19亿元，较成立之初增长了24倍。公司现拥有5家分公司，8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、房地产、劳务、包装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。东京空分成立于70年代，原为开封空分集团骨干生产厂,经过多年发展在原厂的基础上发展成为一家集科研开发、设计制造、工程成套、安装调试、设备维修、气体产品销售和应用于一体的企业集团。30年来，开封东京空分具有我国不断发展的先进技术和管理经验,所生产的产品遍布全国各地并出口国外,在用户中享有良好的声誉。东京空分拥有一支技术精湛、高效实干、富于合作精神的团队，在这个团队里人人为了达成目标同心协力。目前，东京空分具有设计和生产50Nm3/h-52000Nm3/h各种等级空分设备的能力。集团公司现辖六个分公司：开封东京空分集团有限公司、开封东京空分集团广大换热器有限公司、开封东京空分集团鼓风机有限公司、开封东京空分集团耀星机械有限公司、开封东京空分集团电气仪表有限公司、开封东京空分集团工程有限公司。公司的核心业务：设计制造各种规格的成套空气分离设备、液体设备、高纯氮设备、变压吸附制氧制氮设备；一、二类压力容器、高压绕管式换热器、铝制板翅式换热器、透平空气压缩机、活塞氧氮气压缩机、透平膨胀机及各类备品备件等。同时,公司拥有进出口许可证，具有执行海外项目的能力和经验。3实习细节（1）晋开化肥厂本次在晋开化肥厂主要参观车间有：联合车间、造气车间、净化车间、合成车间和尿素合成车间。过程装备与控制工程07-01班2Ⅰ、联合车间：联合车间甲醇生产流程图目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加压催化氢化法合成甲醇.典型的流程包括原料气制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序.天然气、石脑油、重油、煤及其加工产品(焦炭、焦炉煤气)、乙炔尾气等均可作为生产甲醇合成气的原料.天然气与石脑油的蒸气转化需在结构复杂造价很高的转化炉中进行.转化炉设置有辐射室与对流室,在高温,催化剂存在下进行烃类蒸气转化反应.重油部分氧化需在高温气化炉中进行.以固体燃料为原料时,可用间歇气化或连续气化制水煤气.间歇气化法以空气、蒸汽为气化剂,将吹风、制气阶段分开进行,连续气化以氧气、蒸汽为气化剂,过程连续进行.甲醇生产中所使用的多种催化剂,如天然气与石脑油蒸气转化催化剂、甲醇合成催化剂都易受硫化物毒害而失去活性,必须将硫化物除净.气体脱硫方法可分为两类,一类是干法脱硫,一类是湿法脱硫.干法脱硫设备简单,但由于反应速率较慢,设备比较庞大.湿法脱硫可分为物理吸收法、化学吸收法与直接氧化法三类.甲醇的合成是在高温、高压、催化剂存在下进行的,是典型的复合气-固相催化反应过程.随着甲醇合成催化剂技术的不断发展,目前总的趋势是由高压向低、中压发展.粗甲醇中存在水分、高级醇、醚、酮等杂质,需要精制.精制过程包括精馏与化学处理.化学处理主要用碱破坏在精馏过程中难以分离的杂质,并调节PH.精馏主要是除去易挥发组分,如二甲醚、以及难以挥发的组分,如乙醇高级醇、水等.甲醇生产的总流程长,工艺复杂,根据不同原料与不同的净化方法可以演变为多种生产流程.过程装备与控制工程07-01班3生产甲醇有高压法，中压法，低压法三种方法，这个厂用的是高压法。高压工艺流程一般指的是使用锌铬催化剂,在300—400℃,30MPa高温高压下合成甲醇的过程.自从1923年第一次用这种方法合成甲醇成功后,差不多有50年的时间,世界上合成甲醇生产都沿用这种方法,仅在设计上有某些细节不同,例如甲醇合成塔内移热的方法有冷管型连续换热式和冷激型多段换热式两大类,反应气体流动的方式有轴向和径向或者二者兼有的混合型式,有副产蒸汽和不副产蒸汽的流程等.近几年来,我国开发了25-27MPa压力下在铜基催化剂上合成甲醇的技术,出口气体中甲醇含量4％左右,反应温度230-290℃.气体流程造气：有用气体CO+H2；无用气体CO2+Ｈ２Ｓ+N2+CH4造气：CO+H2+CO2→半脱（脱S）→压缩（通过一段、二段、三段）→变换→变脱（脱去Ｈ２Ｓ）→脱碳→精脱（脱去Ｈ２Ｓ）→脱碳→脱去CO2→精脱（脱去Ｈ２Ｓ，总硫含量0.1ppm）→压缩（四级）→合成→精醇、施放气、闪蒸气压缩（一二段）气体成分：COH2CO2到压缩四段发生变化：35％55％6-8％压缩四段气体成分：COCO2H2N2轴瓦温度≤65℃跳车25％64％-66％≤3％≤2％主要设备：甲醇合成塔、甲醇全分离器、闪蒸罐、中间换热器、复合型蒸发式冷却器、注油器。Ⅱ造气车间：造气方法：原煤汽化法制半水煤气。采用固定床煤气发生炉，利用加过热的空气来吹风，高温高热的蒸汽制气，对反应炉进行特殊的保温处理，控制制气阶段气化区最下部未烬燃料温度，不低于碳氧反应的过渡控制温度，不使气化层下部未燃尽的炭层温度在制气后期降至燃点以下，确保了整个循环过程中煤充分燃烧。两步法水煤气制造工艺仅有短时吹风提高炉温和上吹风制气两个过程，大大简化了工艺过程，提高了单炉生产效率，消除了间歇制气过程中各个环节频繁切换带来的低产高耗问题，并克服了富氧连续制气所需的高昂制氧成本。对于“两步法”仅有上行制气，炉上带出热量较多问题，可通过空气预热器、蒸汽过热器将空气和蒸汽预热，回收这部分热量再用于制气，这样就充分回收余热，使热量损失降到了最低，同时也提高了供热水平，稳定了火层。合成氨的工艺流程(1)原料气制备将煤和天然气等原料制成含氢和氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成气。(2)净化对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫脱碳过程以及气体精制过程。①一氧化碳变换过程在合成氨生产中，各种方法制取的原料气都含有CO，其体积分数一般为12%~40%。合成氨需要的两种组分是H2和N2，因此需要除去合成气中的CO。变换反应如下：CO+H2OH→2+CO2=-41.2kJ/mol0298HΔ由于CO变换过程是强放热过程，必须分段进行以利于回收反应热，并控制变换段出口残余CO含量。第一步是高温变换，使大部分CO转变为CO2和H2；第二步是低温变换，将CO含量降至0.3%左右。因此，CO变换反应既是原料气制造的继续，又是过程装备与控制工程07-01班4净化的过程，为后续脱碳过程创造条件。②脱硫脱碳过程各种原料制取的粗原料气，都含有一些硫和碳的氧化物，为了防止合成氨生产过程催化剂的中毒，必须在氨合成工序前加以脱除，以天然气为原料的蒸汽转化法，第一道工序是脱硫，用以保护转化催化剂，以重油和煤为原料的部分氧化法，根据一氧化碳变换是否采用耐硫的催化剂而确定脱硫的位置。工业脱硫方法种类很多，通常是采用物理或化学吸收的方法，常用的有低温甲醇洗法、聚乙二醇二甲醚法等。粗原料气经CO变换以后，变换气中除H2外，还有CO2、CO和CH4等组分，其中以CO2含量最多。CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。一般采用溶液吸收法脱除CO2。根据吸收剂性能的不同，可分为两大类。一类是物理吸收法，如低温甲醇洗法，聚乙二醇二甲醚法(，碳酸丙烯酯法。一类是化学吸收法，如热钾碱法，低热耗本菲尔法，活化MDEA法，MEA法等。③气体精制过程经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此，原料气在进入合成工序前，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。深冷分离法主要是液氮洗法，是在深度冷冻(-100℃)条件下用液氮吸收分离少量CO，而且也能脱除甲烷和大部分氩，这样可以获得只含有惰性气体100cm3/m3以下的氢氮混合气，深冷净化法通常与空分以及低温甲醇洗结合。甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数)一般应小于0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量脱除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性气体CH4的含量。甲烷化反应如下：CO+3H2→CH4+H2O=-206.2kJ/mol0298HΔCO2+4H2→CH4+2H2O=-165.1kJ/mol0298HΔ(3)氨合成将纯净的氢、氮混合气压缩到高压，在催化剂的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨产品的工序，是整个合成氨生产过程的核心部分。氨合成反应在较高压力和催化剂存在的条件下进行，由于反应后气体中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反应氢氮气循环的流程。氨合成反应式如下：(4)N2+3H2→2NH3(g)=-92.4kJ/mol2.合成氨的催化机理热力学计算表明，低温、高压对合成氨反应是有利的，但无催化剂时，反应的活化能很高，反应几乎不发生。当采用铁催化剂时，由于改变了反应历程，降低了反应的活化能，使反应以显著的速率进行。目前认为，合成氨反应的一种可能机理，首先是氮分子在铁催化剂表面上进行化学吸附，使氮原子间的化学键减弱。接着是化学吸附的氢原子不断地跟表面上的氮分子作用，在催化剂表面上逐步生成—NH、—NH2和NH3，最后氨分子在表面上脱吸而生成气态的氨。上述反应途径可简单地表示为：xFe+N2→FexNFexN+［H］吸→FexNHFexNH+［H］吸→FexNH2FexNH2＋［H］吸FexNH3xFe+NH3在无催化剂时，氨的合成反应的活化能很高，大约335kJ/mol。加入铁催化剂后，过程装备与控制工程07-01班5反应以生成氮化物和氮氢化物两个阶段进行。第一阶段的反应活化能为126kJ/mol～167kJ/mol，第二阶段的反应活化能为13kJ/mol。由于反应途径的改变（生成不稳定的中间化合物），降低了反应的活化能，因而反应速率加快了。3.催化剂的中毒催化剂的催化能力一般称为催化活性。有人认为：由于催化剂在反应前后的化学性质和质量不变，一旦制成一批催化剂之后，便可以永远使用下去。实际上许多催化剂在使用过程中，其活性从小到大，逐渐达到正常水平，这就是催化剂的成熟期。接着，催化剂活性在一段时间里