化工认识实习指导书合成氨工艺

前言本《化工认识实习指导书》是根据学生惊醒生产现场化工认识实习的需要，结合学院实习基地的具体生产实际编写的，具有很强的针对性、实用性。根据化工声场的特点和安全生产的重要性，以及小学生毕业后在化工企业从事生产和管理的需要，本书对化工安全生产应具备的知识、化工生产的普遍特点、相关化工产品采用的工艺流程等方面做了较为详细的介绍。为使学生在实习过程中，能够更好的理论联系实际，正对实习基地生产合成氨和尿素的实际情况，对各工序的作用、原理、工艺流程的选用、其他流程的介绍、操作主义事项等作了具体的阐述。由于编者水平有限，不当之处在所难免；由于技术的进步，有的内容还有待修正。希望读者给予指正或补充完善。编者2010.12目录第一章安全知识.................................................................................3第一节化工安全生产的重要性.......................................................3第二节化工生产的特点...................................................................4第三节合成氨、尿素生产过程中，有毒有害物质的产生、理论性质和危害..............................................................................................6第四节预防与防护..........................................................................9第五节中毒、灼伤事故的现场抢救.............................................11第二章合成氨生产工艺基础..........................................................13第一节概述....................................................................................13第二节以天然气为原料的合成氨工艺流程................................16第三节脱硫....................................................................................17第四节转化..................................................................................20第五节一氧化碳变换......................................................................24第六节脱碳.....................................................................................27第七节甲烷化..............................................................................31第八节氨的合成..............................................................................33第一章安全知识第一节化工安全生产的重要性化工安全生产是确保企业提高经济效益和促进生产迅速发展的唯一保证。如果一个化工企业经常发生事故，特别是发生灾害事故，就无法提高经济效益，更谈不上生产的发展。保护员工人身安全和健康是企业的主要职责，是国家对企业的起码要求，因此，搞好安全生产是每位员工的重要职责，也是企业对员工的起码要求。为确保企业安全生产，国家与2002年10月1日颁布实施了《安全生产法》，这是新中国成立以来颁布的首部有关安全生产的法规。《安全生产法》提出来国家安全生产的方针：安全第一，预防为主，综合治理。对于安全生产重在预防和综合治理，预防和智力都搞好了，安全生产也就有了保障。为确保企业安全生产，《安全生产法》的规定：对每一位新入厂的员工（包括下场实习的学生和到厂培训的人员），首先要对其进行公司（厂）级、车间级、班组级等三级安全教育后，方能上岗。现在很多化工企业对新入厂的员工实行安全第一课和安全第一考的制度。若安全知识考核成绩不合格，则不能上岗，必须在进行安全教育和考试，直至成绩合格，才准予上岗。安全生产对国家、企业、个人都是十分重要的，同学的实习过程中一定要认真学习安全知识，增强安全意识。第二节化工生产的特点化工生产为什么特别强调安全声场的重要性？这是因为化工生产本身客观地存在很多潜在的不安全因素。如果能熟练地掌握或驾驭这些不安全因素，生产就会按照认得医院顺利地进行，如果不讲科学，不严格按照制度和规程从事化工生产，就必然会发生不幸事故。化工生产具有以下特点：1、易燃、易爆和有毒有害物质随着经济的发展和科学技术的进步，化学物品的生产迅猛发展，据统计，目前世界上有化学物品达六百多万种。我国经常生产和使用的化工物品（包括产品、中间品、原料）达两万余种。这些化学物品有70%以上具有易燃易爆、有毒有害，如合成氨生产中的CO、CO2、NH3、H2；氯碱生产中的Cl2、HCl、CH2=CHCl;…………，都是属于易燃易爆和有腐蚀性的化学危险品。尽管这些化学产品给人们带来了巨大的好处，但如果管理不当，活在生产过程中发生失误，就会发生火灾、爆炸、中毒、窒息或烧伤等事故。2、高温、高压设备和管道许多化工生产工艺都有高温高压的设备和与之项链的管道、阀门等，尤其是合成氨装置中，从天然气、空气进口至合成氨进入氨碳的整个工艺流程都是处高温，高压的状态。在天然气与水蒸气惊醒加压状花的系统中，一段和二段转化炉的运行温度在800℃和1000℃左右；氨合成系统的工作压力在15MPa左右。由于化工生产工艺中采用高温高压等高参数，大大提高了设备的单机生产效率，产品收率，降低了能耗和生产成本，但是高温高压设备的布置比较集中，且互相连接，如果设计或制造不符合规定要求；或未按规定的期限惊醒检测或更新；活在生产过程中操作不当，均会导致灾害性事故发生。3.工艺流程表、系统图、操作要求严格一种化工产品往往由几个车间（或工序）来共同完成，而每个生产车间（或工序）又由许多化工单元和设备、电器、仪表组成，各车间、化工单元和设备之间，又由纵横交错的管道、景罗棋布的各种阀构成。在这种工艺复杂和设备繁多的生产车间，对操作的要求必须十分严格；必须严格执行工艺指标，任何人不得擅自改动，操作时也不允许有微小的失误，否则，将会影响生产或导致事故的发生。4.生产过程的连续性和高度自动化控制为提高生产效率，很多化工产品都采用连续性的生产工艺流程。在氮肥生产过程中，合成氨和氨加工产品（如碳酸氢铵，尿素硝酸铵等）的生产均具有典型的高度连续性，生产装置和辅助工序布置紧凑、连续紧密、自动化控制。生产原料——天然气、水蒸气、空气；中间品氢气、氮气、氨基甲酸铵等，在生产系统过程中，在高温、高压采用自动控制的工况下，经过躲到工序的化学反应和处理加工，生产出合格的产品。在这何种高度连续性的工艺流程中，精心操作，保持每每一台设备和每一个工序的正常运行是至关重要的，如果其中任何一台设备或工序发生故障，或者是操作失误，都会造成局部或者全部停车，甚至会发生意想不到的重大恶性事故。所以，在实际的生产运行中，一定要加强现场管理，加强对设备的巡回加强，这就是很多工厂实行的巡检制度。确保整条生产线的安全稳定和长期周期运行。第三节合成氨、尿素生产过程中，有毒有害物质的产生、理论性质和危害不管采用任何原料，也不管采用何种工艺流程。生产合成氨和尿素，只要生产原料进去生产系统的第一道工序，也就是说，如果采用煤气化制合成气，或采用天然气转化制和成气，在气化炉或转化炉中，大量的H2、CO2、CO、N2就产生了，虽说这些气体对人来说有毒有害，但它的事生产合成氨和尿素的必备原料气。只要不泄露，就不会对人产生伤害，使它的在密阀的生产系统中运行，生产出造福于人类的化工产品。合成氨、尿素生产过程中的有毒有害物质的理化性质及其危害。1、一氧化碳一氧化碳是一种无色、无味、无臭、无刺激性的气体，相对密度为0.77，比空气轻，燃烧时呈淡蓝色火焰，是一种易燃易爆气体，其爆炸极限为12.5%——75%；是合成氨生产中所有有毒气体中最危险的一种。人吸入一氧化碳能引起中毒。亦称煤气中毒。一氧化碳通过呼吸进入肺部，在肺（经气体交换进入血液循环与血红蛋白结合成难解离的碳氧血红蛋白（COHB），由于碳氧血红蛋白难以解离，使血液流动减慢，正常的生理功能受损而使人中毒。中毒症状：轻则晕倒；重则：休克，严重者死亡。2、二氧化碳二氧化碳又称碳酸气，为无色无臭气体，略带有酸味。相对密度为1.524，比空气重。沸点-78.5℃，溶于水。由于比空气重，所以易沉积于设备、容器的底部，以及窨井、地沟、地窖等低洼、不通风的场所，二氧化碳能被液化，液体二氧化碳再经蒸发，吸热而凝固，亦称干冰。皮肤接触干冰，可发生局部冻伤。大气中含有约0.04%的二氧化碳。一般情况下，二氧化碳是无毒的，但高浓度的二氧化碳对人体有毒性作用，是呼吸中枢系统麻痹。其毒性作用有两方面,一是高浓度二氧化碳使空气中氧含量降低而导致抗体缺氧窒息，甚至死亡；二是高浓度二氧化碳本身有刺激和麻痹作用。通常两种作用同时发生。3、硫化氢硫化氢是无色具有臭鸡蛋气味的气体，相对密度1.19，比空气重，能溶于水，0℃时溶解度为0.06%克水。是一种易燃易爆气体，燃烧时呈淡蓝色火焰，与空气混合的爆炸极限为4.3%——44.5%。物质腐烂时能产生硫化氢，同时空气重，常积聚在阴沟低洼处。硫化氢是一种神经性毒物，经呼吸道吸入人体，隐瞒器中毒。在以天然气为原料的合成氨厂里，硫化氢存在于天然气中，生产车间并无高浓度的硫化氢。在以煤为原料的合成氨厂里，硫化氢存在于工业煤气中。硫化氢不仅对人体有毒害作用，在合成氨生产流程中，还会使后工序的触媒中毒，所以，对天然气或工业煤气都要进行脱硫后，才能进入工序生产。4、氨氨是一种具有强烈刺激性、催泪性和特殊臭味的无色气体，相对密度0.599，比空气轻；沸点-33.4℃，熔点-77.7℃；极易溶于水，20℃时，体积水可溶解800提及的氨。氨的水溶液可称为氨水，呈碱性。氨是一种可燃烧的气体，火焰呈黄绿色。氨在空气中混合后的爆炸极限为15.5%——27%，在此范围内，若遇到火花或明火立即产生爆炸。氨在大气下冷却至-33.4℃，则液化成液氨。在工业生产中因系统压力提高，故液化温度也相应提高。液氨在减压的情况下而气化，并吸收大量的热，因此，常作为制冷剂。利用这一性质，在合成氨系统设置氨冷器，用自产的液氨去冷却分离循环气中的氨，同时将气氨用水泥回收成液氨，循环使用。氨对人体有毒，同时能灼伤皮肤和眼睛。氨中毒时通过呼吸道进入体内，刺激和灼伤呼吸系统中毒，严重时，可提高心脏和使中枢神经兴奋，引起痉挛。长期接触低浓度的氨，能引起慢性咽炎、鼻炎、支气管炎、结膜炎等症状。5、氮但是空气中的主要成分，含量78.93%，也是合成氨的主要原料。氮是一种无色、无味、化学性质稳定性的气体，沸点-196％。氮气本身没有毒性，但当环境中氮气含量增高时，会是氧气含量降低，从而引起呼吸困难而窒息，严重时会因缺氧而死亡，所以高浓度的氮气是一种危害性很大的气体。由于氮气的化学稳定性好，故在进行容器管道检修时，常用作置换其中的易燃易爆气体。空气中含氧为21%，其余大部分是氮气。当氧含量下降至18%时，人就会感觉不适，下降至16%，会发生窒息症状。6、煤气煤气是以煤、焦、液态氢和气体氢为原料，