襯四氟管道在煤化工企業(yè)合成氨生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用

　　氨是一種重要的化工原料，特別是生產(chǎn)化肥的原料，它是由氫和氮合成。合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)。為了生產(chǎn)氨，一般均以各種燃料為原料。首先，制成含H2和CO等組分的煤氣，然后，采用各種凈化方法，除去氣體中的灰塵、H2S、有機(jī)硫化物、CO、CO2等有害雜質(zhì)，以獲得符合氨合成要求的潔凈的1：3的氮?dú)浠旌蠚猓瑉ui后，氮?dú)浠旌蠚饨?jīng)過(guò)壓縮至15Mpa以上，借助催化劑合成氨。

合成氨指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨。別名氨氣，分子式為NH3，英文名：synthetic ammonia。世界上的氨除少量從焦?fàn)t氣中回收外，絕大部分是合成的氨。

生產(chǎn)合成氨的主要原料有天然氣、石腦油、重質(zhì)油和煤（或焦炭）等。

①天然氣制氨。天然氣先經(jīng)脫硫，然后通過(guò)二次轉(zhuǎn)化，再分別經(jīng)過(guò)一氧化碳變換、二氧化碳脫除等工序，得到的氮?dú)浠旌蠚猓渲猩泻幸谎趸己投趸技s0.1％～0.3％（體積），經(jīng)甲烷化作用除去后，制得氫氮摩爾比為3的純凈氣，經(jīng)壓縮機(jī)壓縮而進(jìn)入氨合成回路，制得產(chǎn)品氨。以石腦油為原料的合成氨生產(chǎn)流程與此流程相似。

②重質(zhì)油制氨。重質(zhì)油包括各種深度加工所得的渣油，可用部分氧化法制得合成氨原料氣，生產(chǎn)過(guò)程比天然氣蒸氣轉(zhuǎn)化法簡(jiǎn)單，但需要有空氣分離裝置。空氣分離裝置制得的氧用于重質(zhì)油氣化，氮作為氨合成原料外，液態(tài)氮還用作脫除一氧化碳、甲烷及氬的洗滌劑。

③煤（焦炭）制氨。隨著石油化工和天然氣化工的發(fā)展，以煤（焦炭）為原料制取氨的方式在世界上已很少采用。

用途氨主要用于制造氮肥和復(fù)合肥料，氨作為工業(yè)原料和氨化飼料，用量約占世界產(chǎn)量的12％。硝酸、各種含氮的無(wú)機(jī)鹽及有機(jī)中間體、磺胺藥、聚氨酯、聚酰胺纖維和丁腈橡膠等都需直接以氨為原料。液氨常用作制冷劑。

貯運(yùn)商品氨中有一部分是以液態(tài)由制造廠(chǎng)運(yùn)往外地。此外，為保證制造廠(chǎng)內(nèi)合成氨和氨加工車(chē)間之間的供需平衡，防止因短期事故而停產(chǎn)，需設(shè)置液氨庫(kù)。液氨庫(kù)根據(jù)容量大小不同，有不冷凍、半冷凍和全冷凍三種類(lèi)型。液氨的運(yùn)輸方式有海運(yùn)、駁船運(yùn)、管道運(yùn)、槽車(chē)運(yùn)、卡車(chē)運(yùn)。

下面，我們對(duì)煤化工企業(yè)合成氨生產(chǎn)過(guò)程中處理系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及主要特點(diǎn)和在其合成氨處理系統(tǒng)系統(tǒng)中常用的防腐襯里材料以及襯四氟管道在這些流程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，以便你更清楚的了解襯四氟管道：

    合成氨 - 工藝流程如下：

    合成氨的工藝流程

    （1）原料氣制備將煤和天然氣等原料制成含氫和氮的粗原料氣。對(duì)于固體原料煤和焦炭，通常采用氣化的方法制取合成氣；渣油可采用非催化部分氧化的方法獲得合成氣；對(duì)氣態(tài)烴類(lèi)和石腦油，工業(yè)中利用二段蒸汽轉(zhuǎn)化法制取合成氣。

（2）凈化對(duì)粗原料氣進(jìn)行凈化處理，除去氫氣和氮?dú)庖酝獾碾s質(zhì)，主要包括變換過(guò)程、脫硫脫碳過(guò)程以及氣體精制過(guò)程。

    ①一氧化碳變換過(guò)程

    在合成氨生產(chǎn)中，各種方法制取的原料氣都含有CO，其體積分?jǐn)?shù)一般為12%~40%。合成氨需要的兩種組分是H2和N2，因此需要除去合成氣中的CO。變換反應(yīng)如下：CO+H2OH→2+CO2=-41.2kJ/mol0298HΔ

    由于CO變換過(guò)程是強(qiáng)放熱過(guò)程，必須分段進(jìn)行以利于回收反應(yīng)熱，并控制變換段出口殘余CO含量。*步是高溫變換，使大部分CO轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和H2；第二步是低溫變換，將CO含量降至0.3%左右。因此，CO變換反應(yīng)既是原料氣制造的繼續(xù)，又是凈化的過(guò)程，為后續(xù)脫碳過(guò)程創(chuàng)造條件。

    ②脫硫脫碳過(guò)程

    各種原料制取的粗原料氣，都含有一些硫和碳的氧化物，為了防止合成氨生產(chǎn)過(guò)程催化劑的中毒，必須在氨合成工序前加以脫除，以天然氣為原料的蒸汽轉(zhuǎn)化法，*道工序是脫硫，用以保護(hù)轉(zhuǎn)化催化劑，以重油和煤為原料的部分氧化法，根據(jù)一氧化碳變換是否采用耐硫的催化劑而確定脫硫的位置。工業(yè)脫硫方法種類(lèi)很多，通常是采用物理或化學(xué)吸收的方法，常用的有低溫甲醇洗法（Rectisol）、聚乙二醇二甲醚法（Selexol）等。

    粗原料氣經(jīng)CO變換以后，變換氣中除H2外，還有CO2、CO和CH4等組分，其中以CO2含量zui多。CO2既是氨合成催化劑的毒物，又是制造尿素、碳酸氫銨等氮肥的重要原料。因此變換氣中CO2的脫除必須兼顧這兩方面的要求。

    一般采用溶液吸收法脫除CO2。根據(jù)吸收劑性能的不同，可分為兩大類(lèi)。一類(lèi)是物理吸收法，如低溫甲醇洗法（Rectisol），聚乙二醇二甲醚法（Selexol），碳酸丙烯酯法。一類(lèi)是化學(xué)吸收法，如熱鉀堿法，低熱耗本菲爾法，活化MDEA法，MEA法等。

    ③氣體精制過(guò)程

    經(jīng)CO變換和CO2脫除后的原料氣中尚含有少量殘余的CO和CO2。為了防止對(duì)氨合成催化劑的毒害，規(guī)定CO和CO2總含量不得大于10cm3/m3（體積分?jǐn)?shù)）。因此，原料氣在進(jìn)入合成工序前，必須進(jìn)行原料氣的zui終凈化，即精制過(guò)程。

目前在工業(yè)生產(chǎn)中，zui終凈化方法分為深冷分離法和甲烷化法。深冷分離法主要是液氮洗法，是在深度冷凍（<-100℃）條件下用液氮吸收分離少量CO，而且也能脫除甲烷和大部分氬，這樣可以獲得只含有惰性氣體100cm3/m3以下的氫氮混合氣，深冷凈化法通常與空分以及低溫甲醇洗結(jié)合。甲烷化法是在催化劑存在下使少量CO、CO2與H2反應(yīng)生成CH4和H2O的一種凈化工藝，要求入口原料氣中碳的氧化物含量（體積分?jǐn)?shù)）一般應(yīng)小于0.7%。甲烷化法可以將氣體中碳的氧化物（CO+CO2）含量脫除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰性氣體CH4的含量。甲烷化反應(yīng)如下：

CO+3H2→CH4+H2O=-206.2kJ/mol0298HΔ

CO2+4H2→CH4+2H2O=-165.1kJ/mol0298HΔ

    （3）氨合成將純凈的氫、氮混合氣壓縮到高壓，在催化劑的作用下合成氨。氨的合成是提供液氨產(chǎn)品的工序，是整個(gè)合成氨生產(chǎn)過(guò)程的核心部分。氨合成反應(yīng)在較高壓力和催化劑存在的條件下進(jìn)行，由于反應(yīng)后氣體中氨含量不高，一般只有10%~20%，故采用未反應(yīng)氫氮?dú)庋h(huán)的流程。氨合成反應(yīng)式如下：

N2+3H2→2NH3（g）=-92.4kJ/mol

    我國(guó)的氮肥工業(yè)自20 世紀(jì)50 年代以來(lái), 不斷發(fā)展壯大, 目前合成氨產(chǎn)量已躍居世界*位, 現(xiàn)已掌握了以焦炭、無(wú)煙煤、焦?fàn)t氣、天然氣及油田伴生氣和液態(tài)烴多種原料生產(chǎn)合成氨、尿素的技術(shù), 形成了*的煤、石油、天然氣原料并存和大、中、小生產(chǎn)規(guī)模并存的生產(chǎn)格局。目前合成氨總生產(chǎn)能力為4500 萬(wàn)噸/年左右, 氮肥工業(yè)已基本滿(mǎn)足了國(guó)內(nèi)需求, 在與接軌后, 具備與合成氨產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的能力, 今后發(fā)展重點(diǎn)是調(diào)整原料和產(chǎn)品結(jié)構(gòu), 進(jìn)一步改善經(jīng)濟(jì)性。

    根據(jù)合成氨技術(shù)發(fā)展的情況分析, 估計(jì)未來(lái)合成氨的基本生產(chǎn)原理將不會(huì)出現(xiàn)原則性的改變, 其技術(shù)發(fā)展將會(huì)繼續(xù)緊密?chē)@“降低生產(chǎn)成本、提高運(yùn)行周期, 改善經(jīng)濟(jì)性” 的基本目標(biāo), 進(jìn)一步集中在“大型化、低能耗、結(jié)構(gòu)調(diào)整、清潔生產(chǎn)、長(zhǎng)周期運(yùn)行”等方面進(jìn)行技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，大型化、集成化、自動(dòng)化, 形成經(jīng)濟(jì)規(guī)模的生產(chǎn)中心、低能耗與環(huán)境更友好將是未來(lái)合成氨裝置的主流發(fā)展方向。因此各大型煤化工企業(yè)對(duì)自身企業(yè)采用的合成氨處理系統(tǒng)管道越來(lái)越重視，如何選擇合適的適合自身企業(yè)合成氨處理系統(tǒng)用的襯四氟管道越來(lái)越成為煤化工生產(chǎn)企業(yè)設(shè)備采用人員首要關(guān)心的問(wèn)題。我公司生產(chǎn)的襯四氟管道是以普通碳鋼管作為基體，內(nèi)襯化學(xué)穩(wěn)定性?xún)?yōu)良的熱塑性聚四氟乙烯（英文縮寫(xiě)為T(mén)eflon或[PTFE,F4]）塑料，經(jīng)特定的工藝加工而成。它既有鋼管的機(jī)械性能，又有四氟塑料的高耐腐蝕，不易生長(zhǎng)微生物的特點(diǎn)，在強(qiáng)腐蝕介質(zhì)條件下，可以滿(mǎn)足使用溫度范圍-40℃~+230℃，在此溫度范圍內(nèi)（除了熔融堿金屬、元素氟及芳香烴類(lèi)外），可滿(mǎn)足所有化學(xué)介質(zhì)，顯著的熱穩(wěn)定性，使它可以在冷凍溫度下工作而不脆化，在高溫下不融化，是輸送強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、工業(yè)鹽及有強(qiáng)烈腐蝕性氣體等介質(zhì)的理想管道。襯四氟管道能有效消除煤化工行業(yè)在輸送強(qiáng)酸性腐蝕性介質(zhì)的安全隱患，是當(dāng)前我國(guó)發(fā)展新型煤化工業(yè)，加強(qiáng)煤炭綜合利用，發(fā)展經(jīng)濟(jì)，節(jié)約能源、減少污染，是解決我國(guó)煤化工企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中輸送合成氨處理系統(tǒng)的強(qiáng)酸性腐蝕性介質(zhì)，避免輸送過(guò)程中出現(xiàn)跑冒滴漏問(wèn)題而造成環(huán)境污染的重要設(shè)備，實(shí)施與環(huán)境友好的清潔生產(chǎn)是未來(lái)合成氨裝置的必然和惟一的選擇。生產(chǎn)過(guò)程中不生成或很少生成副產(chǎn)物、廢物, 實(shí)現(xiàn)或接近“*”的清潔生產(chǎn)技術(shù)將日趨成熟和不斷完善。并能有效提高煤化工企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性, 延長(zhǎng)運(yùn)行周期，是未來(lái)合成氨裝置“改善經(jīng)濟(jì)性、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力”的必要保證，有利于“提高裝置生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)率、延長(zhǎng)運(yùn)行周期”的技術(shù), 包括工藝優(yōu)化技術(shù)、*控制技術(shù)等將越來(lái)越受到重視，是煤化工企業(yè)對(duì)合成氨生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行深度凈化綜合利用，走可持續(xù)發(fā)展的循環(huán)經(jīng)濟(jì)道路的*設(shè)備。