Процесс производства аммиака состоит из следующих основных стадий:
1) компримирование природного газа;
2) очистка природного газа от сернистых соединений;
3) паровая каталитическая конверсия метана (первичный риформинг);
4) компримирование воздуха и паровоздушная конверсия природного газа (вторичный риформинг);
5) двухступенчатая конверсия оксида углерода на высокотемпературном, среднетемпературном и низкотемпературном катализаторах;
6) очистка конвертированного газа от диоксида углерода;
7) метанирование остатков моно- и диоксида углерода;
8) копримирование азото-водородной смеси (АВС);
9) синтез аммиака при давлении 1532 МПа и выделение аммиака.
Блок-схема технологического процесса производства аммиака представлена на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 - Блок-схема технологического процесса производства аммиака
В таблице 2.3 представлено описание технологического процесса производства аммиака с указанием основных входных и выходных потоков по стадиям.
Таблица 2.3 - Описание технологического процесса (с указанием подпроцессов)
Номер процесса | Входной поток | Наименование подпроцесса | Выходной поток | Основное технологическое оборудование | Эмиссии |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
1.1 Компри- | Природный газ из сети (1) | Компрессия природного газа | Природный газ (4) | Компрессор природного газа, межступенчатое оборудование | |
Пар среднего давления (2) | Паровой конденсат (3) | ||||
1.2 Сероочистка | Природный газ на технологию (5) | Подогрев природного газа, каталитическое гидрирование серосодержащих соединений с адсорбцией | Природный газ, очищенный от серосо- | Аппарат гидрирования, аппарат сероочистки, огневой подогреватель | Дымовые газы из огневого подогре- |
Азото- | |||||
Природный газ (топливо) (7) | Дымовой газ (9) | ||||
1.3 Риформинг природного газа | Газовая смесь (8) | Паровая конверсия природного газа | Конверти- | Трубчатая печь с блоком теплоисполь- | Дымовой газ в атмосферу |
Пар среднего давления (10) | |||||
Природный газ (топливо) (11) | Дымовой газ (15) | ||||
Питательная вода в змеевик БТА (12) | Подогретая питательная вода в паросборник (16) | ||||
Насыщенный пар высокого давления (13) | Перегретый пар высокого давления (17) | ||||
Конверти- | Паровоздушная конверсия природного газа | Конверти- | - | ||
Сжатый воздух (21) | |||||
Питательная вода в котлы- | Насыщенный водяной пар высокого давления (23) | ||||
Атмосферный воздух (18) | Компрессия воздуха | Сжатый воздух (21) | Компрессор воздуха, межступен- | - | |
Пар среднего давления (19) | Паровой конденсат (20) | ||||
1.4 Конверсия монооксида углерода | Конверти- | Среднетемпе- | Конверти- | Среднетемпе- | - |
Конверти- | Низкотемпе- | Конверти- | Низкотемпе- | ||
1.5 Очистка от диоксида углерода | Конвертиро- | Абсорбция | Конверти- | Абсорбер, регенератор | Фракция в |
Регенериро- | Раствор на регенерацию (28) | ||||
Раствор на регенерацию (28) | Десорбция | Регенери- | |||
на переработку (27) | |||||
1.6 Метани- | Конверти- | Тонкая очистка газа от CO и (метанирование или КЦА) | АВС (синтез-газ) (31) | Метанатор | - |
1.7 Компрессия синтез-газа | АВС (синтез-газ) (31) | Компрессия АВС (синтез-газа) | АВС (синтез-газ) (35) | Компрессор синтез-газа, межступенчатое оборудование | |
Пар высокого давления (32) | Пар среднего давления (33) | ||||
Циркуля- | Циркуля- | ||||
Азото- | |||||
Паровой конденсат (34) | |||||
1.8 Синтез и выделение аммиака | АВС (синтез-газ) (35) | Синтез аммиака | Циркуляционный газ (37) | Колонна синтеза аммиака, теплооб- | |
Циркуля- | Выделение аммиака | Аммиак сжиженный (40) | |||
Холод, вырабаты- | Танковые и продувочные газы на сжигание в печи риформинга или на дальнейшую переработку (получение аргона и т.п.) (39) | ||||
Циркуляционный газ на компрессию АВС (синтез-газа) (38) | |||||
1.9 Отпарка технологи- | Техноло- | Разгонка технологического конденсата в отпарной колонне | Конденсат на очистку (43) | Отпарная колонна, тепло- | |
Парогазовая смесь (ПГС) | |||||
2.0 АХУ | ПГС (44) | Производство и потребление холода (АХУ) | На сжигание или на гомогенную очистку (45) | Генераторы- |
2.2.1.1 Компримирование природного газа
Исходным сырьем для производства аммиака в агрегатах АМ-70, АМ-76, TEC, Chemico, HTAS является природный газ, поступающий из сети. Требования к качеству природного газа установлены в ГОСТ 5542-2014.
Для переработки по принятой схеме природный газ сжимается до давления не более 4,7 МПа центробежным двухступенчатым компрессором с приводом от паровой конденсационной турбины и очищается от присутствующих в нем сернистых соединений, являющихся каталитическими ядами для стадий паровой конверсии углеводородов и низкотемпературной конверсии оксида углерода. На некоторых предприятиях сырьевой природный газ поступает из сети с давлением, достаточным для ведения технологического процесса, поэтому стадия компрессии природного газа отсутствует.
Для гидрирования соединений серы в природный газ дозируется АВС, отбираемая с нагнетания 1-й или 2-й ступени компрессора синтез-газа.
Подогрев газовой смеси перед гидрированием соединений серы до температуры 370-400°С осуществляется в змеевиках огневого подогревателя или змеевиках, установленных в БТА печи первичного риформинга.
В качестве топливного газа в огневом подогревателе используется часть природного газа, поступающего на агрегат. Образующийся в результате сжигания природного газа дымовой газ из огневого подогревателя выбрасывается в атмосферу.