目录

一、前言

二、川化集团介绍

三、实习内容

（一）合成氨工艺                                 

   1、概述

 2、工艺原理及生产流程介绍

3、工艺流程框图

（二）尿素合成工艺

   1、概述 

2、工艺原理及生产流程介绍

3、工艺流程框图

（三）硝酸制备工艺

   1、概述 

2、一硝工艺过程和流程框图

3、二硝工艺过程和流程框图

（四）硝酸铵制备工艺

   1、概述 

2、工艺原理及生产流程介绍

3、工艺流程框图

（五）硫酸制备工艺

   1、概述 

2、工艺原理及生产流程介绍

3、工艺流程框图

（六）三聚氰胺合成工艺

   1、概述 

2、低压法生产三聚氰胺工艺原理和流程框图

 3、高压法生产三聚氰胺工艺原理和流程框图

四、工艺流程图

五、实习心得

、

一．前言

    主要介绍川化集团概况，以及几天实习过程中所学到的川化集团的几个主要工艺。各个工艺概述和对应的流程框图。从上述工艺中选择一个画出工艺流程图。其中涉及的工艺主要有合成氨工艺，合成尿素工艺，硝酸制备工艺，硝酸铵制备工艺，硫酸制备工艺，三聚氰胺合成工艺。

二．川化集团介绍

川化集团有限责任公司（原四川化工厂）始建于1956年，

经过四十多年的发展，已成为一个以生产化肥和化工原料为主

的综合性特大型化工企业，是全国18个大型化工基地之一。

公司地处四川省成都市青白江区，距成都市区约30公里，  

距成都双流国际机场约60公里，均高速公路直达。厂区专用铁

道与宝成铁路青白江站接轨，厂区公路与成绵高速公路、川陕公路接道。公司拥有川化股份有限公司、川化永达建设工程有限责任公司、川化润嘉置业有限责任公司、成都望江化工厂、深圳荣生化工有限公司等５家全资、控股子公司和中外合资企业川化味之素有限公司、川化青上有限公司。公司现有在册职工7350人（其中各类专业技术人员1020余人），资产总额25亿元，占地220公顷，生产57种100多个型号的产品，是我国目前最大的合成氨、氮肥生产企业之一及最大的三聚氰胺和赖氨酸生产企业。公司以其规模优势、技术优势、管理优势、人才优势和地域优势，在全国化工行业中处于领先水平。＂川化＂（ｓｃｗ）这一企业品牌和＂天府牌＂商标，在国内外享有较好知名度和声誉，产品畅销全国各省、市、自治区，部分产品还远销国外。公司先后荣获＂全国产品质量优秀企业＂、＂全国环保先进企业＂、 ＂全国五一劳动奖状＂、＂中国企业管理杰出贡献奖＂、“全国环保先进企业”、“全国精神文明建设工作先进单位”、“全国产品质量优秀企业”、“中国企业管理杰出管理贡献奖”等称号。

    主要产品：硫酸;硫酸(98%);浓硝酸;烧碱;亚硫酸铵(固体);硝酸铵(多孔粒状);过氧化氢;二氧化碳(食用);二氧化碳(液体);氧气;氩气;氯气(液);液氨(工业用);电石;三聚氰胺;氮肥;合成氨;氨水;液氨;尿素;尿素(工业用);硝酸铵;结晶硝酸铵;聚氯乙烯树脂;催化剂;天然气一段转化催化剂Z102;天然气二段转化催化剂Z204;中温变换催化剂B109;中温变换催化剂B110-2型;甲烷化催化剂;低温变换催化剂;低温变换催化剂B204;烃类蒸汽转化催化剂;氧化锌脱硫剂CT305;氨合成催化剂A110;硫酸生产用钒催化剂S101;硫酸生产用低温钒催化剂。

    川化集团有限责任是一个以生产化肥为主的综合性特大化工企业，是我国目前最大的氮肥、三聚氰胺和赖氨酸生产厂。共生产90个品种200多个型号的产品，主导产品年生产能力为：合成氨50万吨、尿素62万吨、硝酸铵24万吨、浓硝酸1.5万吨、工业硫酸10万吨、三聚氰胺2.58万吨、催化剂2500吨、双氧水1.4万吨、硫酸钾2万吨、赖氨酸1万吨、皮革化学品8000吨、氨基塑料4500吨。产品均采用国际比标准和国外先进标准组织生产，国家和部级优质产品率达87%以上。公司拥有进出口权，产品畅销全国各省、市、自治区，部分产品还远销日、韩、俄、美等二十多个国家和地区。

三．实习内容

 （一）合成氨

1.概述

合成氨是重要的基本化学产品，在国民经济中占有重要的地位。本装置经增产节能改造后日产液氨1200吨，并付产二氧化碳气体输往尿素装置制造颗粒状尿素产品和尿液。

   2.工艺原理及生产流程介绍

氨是氮和氢两种元素组成的，氮的来源是由空气取得的，而氢的来源是多种多样的，主要是由能产生热能的燃料，如天然气、液态烃和煤与水蒸汽反应而制得的。本装置以天然气为原料，生产工艺主要经过四道工序:

(1)     原料天然气的压缩和脱硫.

(2)     粗合成气的制备(转化和变换)

(3)     合成气的净化(脱碳和甲烷化)

(4)     精合成气的压缩和氨的合成

在实际生产过程中，要实现上述工序和回收能量,还要增加一些必要的措施

  (1) 原料天然气的压缩和脱硫

硫是天然气带来的主要危害，合成氨生产过程所用的催化剂对硫极为敏感，在转化工序中，硫的中毒书硫和催化剂中的镍直接反应的结果，平均每一个镍原子中，只要有不到一个硫原子就足以产生严重的硫中毒。虽然转化催化剂的硫中毒，可以用提高温度将硫驱除，但是硫浓度增加五倍，温度要提高38⁰C才能抵消其影响。这样就要求炉管在较高的温度下操作,不仅使炉管的寿命缩短，并使每吨氨的燃料消耗大大增加，在变换工序中，低温变换催化剂的硫中、毒是不可逆的，因此必须先除去原料气中的硫化物。

天然气中所含的硫，是以各种形式存在的，如硫化氢、硫醇、硫醚、二硫醚、噻吩、二硫化碳、氧硫化碳等等，这些化合物中，硫化氢属于无机化合物，称之为“无机硫”，其余的属于有机化合物，把它们称为“有机硫”。

本装置使用的天然气，含硫量设计值不大于35PPm，其中主要是硫化氢和硫醇(硫醇占有机硫的90%)，这套装置根据使用的天然气中硫含量不高，而要求的净化程度很高这二个特点，选用了钴钼加氢转化串联氧化锌脱硫。

(2)粗合成气的制备(转化和变换)

甲烷制备的方法，有蒸汽二段转化法和部分氧化法二种，部分氧化法生产粗合成气比二段转化法的过程简单，而且适应性大，但是它需要空分装置。以得到富氧空气，生产消耗较高，由于本装置以固定的天然气为原料，所以采用了现在世界上比较普遍采用的甲烷蒸汽二段转化法。

蒸汽二段转化法是把甲烷分二次转化，采用二次转化的目的是为了减轻一段炉的负荷，使其能在较低的温度下操作，第一次转化是在一段转化炉内进行，为了得到适于氨合成的原材料气，甲烷浓度必须很低（0.2~0.5%），这就必须在1000⁰C以上的高温下进行。但是由于转化管材料的限制，在3.0Mpa以上的操作压力下，目前还不可能达到操作，目前还不能达到这个高温，在实际生产中一段转化炉管内气体温度控制在760~850度范围内，此时一段转化炉内尚有8~12%的甲烷，将其引入二段转化炉内进行二次转化，二段转化炉内要加入一定量的经过予热的空气，与一段转化气中的部分H₂，CO，CH₄进行燃烧产生热量，温度升到1035~1370⁰C左右，借催化剂的作用，将剩余甲烷转化到0.3%左右，二段转化炉内空气加入量是根据氨合成所需的H₂/N₂来决定，而不是根据转化所需热量决定的。

变换过程分二段进行，第一段在较高温度下进行，使大量的一氧化碳进行变换反应，第二段在较低温度下进行，力求接近平衡，以降低变换气中一氧化碳含量。

二段变换的段间冷却方式一般二种形式，当流程需要热源时，可采用热交换器进行间接冷却，不需要热源时，可以喷洒冷凝液，即可降低温度，又可节约蒸汽用量，本装置采用前一种形式。

   （3）合成气的净化（脱碳与甲烷化）

经过变换后的工艺气体中，二氧化碳含量达17.23%，必须清除到0.1%以下，如果有较多的二氧化碳存在，不仅会使氨合成塔催化剂中毒，而且进入甲烷化后，给清除少量的一氧化碳过程带来困难，因为二氧化碳越多，则消耗的氢气越多，同时放出大量的热量，产生很大的温升，可能使甲烷化触媒由于超温所损坏，另一方面，二氧化碳是制造尿素的原料，在脱除二氧化碳过程中，要考虑它的回收以满足尿素生产需要。

本装置脱除CO₂采用苯菲尔法，是催化热钾碱法的一种，使用的液相催化剂为二已醇胺， 苯菲尔溶液有较高的净化能力，并能副产较纯的CO₂尿素生产用，其流程和设备设计为二段吸收，二段加闪蒸再生，吸收塔上段有三层鲍尔环填料(其中碳钢环54.2m³不锈钢环3.7M³)塔下段有三层超级拉西环填料，不锈钢环是设置在气液分界处，气液易冲刷处及温度较篙处，以减少腐蚀和克服在这些位置钒化膜不稳定的缺点。

再生塔上段有三层超级拉西环填料151.7 m^3，塔下段有一层填料鲍尔环，其中碳钢环26.2 m^3,，不锈钢环8.7 m^3,。

甲烷化的作用是将氢氮混合气中未被完全脱除掉的少量一氧化碳（约0.39%）和二氧化碳（0.1%以下）在一定温度下通过甲烷化催化剂的作用与氢反应生产甲烷，使在氢氮混合气中的CO＋CO₂降到10PPm以下。

甲烷化操作是否稳定取决于低变触媒的状况或脱碳操作是否稳定，如果低变后的CO或脱碳后的CO₂超过了设计数据，进入合成系统的甲烷将会增多，结果不仅增加了驰放损失和功耗，而且甲烷化反应放出的热量增加时（即超温）可能损坏触媒和容器，这是实际操作中必须注意的问题。

   （4）精合成气的压缩和氨的合成

    合成系统是合成气气氨生产的最后一道工序，这个工序主要包括合成气的压缩和氨的合成，冷冻分离，驰放气的回收和氨贮存装置。

新鲜合成气和循环的压缩是用一台抽气冷凝液式的高压蒸汽透平带动的三缸四段（第四段为循环段）离心压缩机（103—J）进行的。

氨冷系统是为了供给合成系统冷冻量，并按合成系统的温度及流量输送成品液氨，冷冻系统的设计适应合成压力较低和节省冰机负荷的三级氨冷系统。

合成回路的弛放气体用于驱动弛放气喷射器，喷射器同时还将冷冻氨受槽的惰性气体及氨的闪蒸气一并吸入弛放气洗涤塔。在弛放气洗涤塔内，氨被回收为氨水，氨水送出界区，弛放气体经氨回收后，送出界区供其它装置利用。

从液氨受槽热端抽出的氨产品通过氨产品泵送入尿素装置。当生产冷氨产品时，冷氨在组合式氨冷凝器中生产。冷氨产品通过冷氨产品泵送入液氨贮罐。

3.工艺流程框图

（二）尿素合成工艺

  1.概述

川化股份有限公司化肥厂现有两套尿素生产装置，其中一尿装置采用传统水溶液全循环法工艺，主要包括合成、两段分解、三段吸收、两段蒸发和自然通风造粒等工序，生产能力为160kt/a；二尿装置原采用日本东洋工程公司水溶液全循环改良C法工艺，20##年采用该公司的ACES21工艺进行增产、节能技术改造，改造后设计生产能力为720kt/a。

 

 2.工艺原理及生产流程介绍

尿素生产过程主要有：

（1）原料氨和二氧化碳的压缩

              （2）合成与气提

              （3）中低压分解和回收工序

              （4）尿液的蒸发和造粒

（1）原料氨和二氧化碳的压缩

    原料液氨由合成氨车间供给，进入尿素车间后，经过氨预热器后进入高压氨泵，为了避免液氨气化需控制液氨的温度比经过氨泵提压后的沸点低10℃。原料气CO2经过二氧化碳压缩机压缩后送入合成塔和气提塔底部。

   （2）合成与气提

    合成氨装置来的原料液氨经过升压和预热后进尿素合成塔，原料CO2经脱氢反应器脱除H2后，再经过压缩，大部分的CO2送汽提塔作汽提介质，其余部分则送尿素塔合成尿素。在达到高的转化率后，尿素进入汽提塔，通过CO2汽提，将尿素溶液中的未反应的甲铵分解以及过量的氨汽提出来之后进入甲铵冷凝器，经过汽提后的尿素溶液送至提纯工序。

甲铵冷凝器出来的气体则进一步进入高压吸收塔冷却器进一步回收NH3和CO2，甲铵冷凝器底部出来的甲铵溶液通过高压甲铵喷射器进入尿素合成塔。

    (3) 中低压分解和回收工序

    从合成工序来的尿素溶液进入一段分解塔，通过尿素自身热量使液相中的一部分NH3和CO2被解吸出来，进而通过中压蒸汽的热量使甲铵分解成气相的NH3和CO2，再进入一段吸收塔冷却器。从一段分解塔出来的尿素溶液经二段溶液分解塔进一步使尿素溶液中的NH3和CO2降至0.7%和0.5%。从二段分解塔出来的尿素溶液经冷凝、闪蒸后送至蒸缩工序。

（4）尿液的蒸发和造粒

    从提纯工序来的尿素溶液经预压缩至70%wt左右，再进入蒸发工序，经二段工序蒸发后，送造粒塔生产颗粒尿素产品。蒸发出来的水蒸汽，进入最终浓缩器表冷器，冷凝后送至工艺冷凝液处理工序。从蒸发器出来的汽液混合物在分离器中分离，气相经冷凝后送至工艺冷凝液处理工序。

3. 合成尿素工艺流程框图如上图所示

（三）硝酸制备工艺

1.概述

硝酸是工业上的“三酸”之一，在国民经济和国防工业中占有重要地位。我国1989年产量为41.2万吨，1993年为56.3万吨（以100%HNO₃计）增长速度很快。纯硝酸是无色的液体，工业产品往往含有二氧化氮，所以略带黄色，但硝酸可以与任意体积水混合，并放出热量，目前工业硝酸的生产均以氨为原料采用催化氧化法。氨催化氧化反应为气固相催化反应，包括反应物的分子从气相主体扩散到催化剂表面，在催化剂表面进行化学反应，生成物从催化剂表面扩散到气相主体等阶段。

硝酸的生产方法：

工业上生产硝酸的原料主要是氨和空气，采用氨的接触催化氧化的方法进行生产的。其总反应是式为：

NH₃+2O₂=HNO₃+H₂O

此反应由3步组成，在催化剂的作用下，氨氧化为一氧化氮；一氧化氮进一步氧化为二氧化氮；二氧化氮被水吸收生成硝酸。可用下列反应式表示：

                      4NH₃+5O₂=4NO+6H₂O

                      2NO+O₂=2NO₂

                      3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO

氨催化氧化法能制得45%—60%的稀硝酸

2．一硝车间：

川化硝酸厂第一硝铵车间的稀硝酸生产装置采用综合法工艺，即常压氧化、加压吸收。氧化为并联的总管系统，吸收则是分别以3 台透平各自为主的单系统。

综合法是采用氧化炉与废热锅炉联合装置，因而设备紧凑，节省管道，可减少热损失，使热量得到充分利用；采用带有透明装置的压缩机，使电能消耗降低；采用泡沫筛板吸收塔，吸收率高，可达98%；与常压吸收相比较，吸收容积大为减小，并省去了酸泵，因而设备费用降低，但纸板过滤器易烧坏。综合法氧化压力低，氨氧化率高，铂损耗率较低，但是吸收压力低，排出尾气NOx含量较高，需要用氨还原来处理。

氨与空气在常压下进行氧化，反应生成的氮氧化物气体被冷却。形成的冷凝酸浓度尽量低于2%。氮氧化物气体经氧化塔与60%硝酸接触，NO被氧化成NO₂。硝酸则按下式反应分解为NO₂，从而增加了气体中NO₂浓度。

2HNO₃+NO==3NO₂+H₂O

然后氮氧化物气体中加入含NO₂的二次空气，并加压到0.25MPa。氮氧化物气体经第一吸收塔吸收后，残余的NO₂经第二吸收塔进一步吸收。

综合法生产稀硝酸工艺流程如下图

3.二硝车间

双加压法具有全中压法和全高压法的优点，总氨耗最低可达到283 kg/吨酸，铂耗也较低，其他动力消耗也较低，尾气排放浓度可达到200ppm以下，成品酸浓度可达到60%。该生产工艺，环保大大优于我国现行标准，又节约能耗，是目前国内外生产成本最低的方法。

本装置为单系列，中压法生产流程，氨氧化及二氧化氮的水吸收过程采用0.45Mpa（绝压）的压力。生产过程集中控制，自动化程度较高。空气压缩机采用蒸汽透平带动，利用锅炉自产中压蒸汽驱动透平机，电耗低。系统热利用合理，利用吸收循环水蒸发液氨，同时制取冷冻水再利用。采用液相氧化流程。一氧化氮的氧化度较高，可获得53%的硝酸浓度。出塔尾气采用氨催化还原法处理，以氨作为还原剂将尾气中的氧化氮气体还原为氮气和水。尾气处理反应热用来提高锅炉水水温后再入汽轮机组的膨胀透平回收能量，减少蒸汽透平耗汽量。漂白塔单独设置减少重沸腐蚀。吸收补充空气增设冷却措施有利于第一吸收塔氧化段内一氧化氮的氧化及减少漂白塔的腐蚀。

二硝车间稀硝工段设计能力为年产浓度为48%-53%的稀硝酸8万吨，其为1978年从德国进口装置，采用的是加压法生产工艺。其主要工艺流程如下：

    由大气吸入的空气经泡沫过滤器、呢袋过滤器然后进入空气压缩机压缩机二段出口空气压力为 0. 3 5MPa，温度151℃，经氨空气混合器与氨气混合。一部分空气经二次空气换热器到漂白塔吹除成品酸中溶解的氧化氮气体后入第一吸收塔的氧化段，这部分空气称为二次空气。氨与空气在氨空气混合器中混合成含氨10.5％体积的氨空气混器经混合气过滤器最后净化后，送至氧化炉—废热锅炉的铂网上，在800℃－900℃的温度下，氨被氧化成一氧化氮气体，然后在废热锅炉内回收热量付产蒸汽供汽轮机使用。出废热锅炉的氧化氮气体温度为260℃，入第一尾气预热器管内，温度降至224℃后进入第二尾气预热器管内，温度降至120℃入快速冷却器，出快速冷却器的氧化氮气体温度为50℃入分离器除去气体夹带的酸雾后，进入第一吸收塔的氧化段，由于氧化氮气体的塔内停留时间较长，且在比较低的温度下进行液相氧化，因此入氧化段的氧化氮气体氧化度约46％左右，出氧化段时氧化氮气体氧化度增加至98％左右，温度为40℃。此时氧化氮气体相对应的硝酸浓度在53％以上。由氧化段来的氧化氮气体进入第一塔吸收吸收段，然后再进入第二吸收塔。出第二吸收塔的尾气进入第二尾气预热器管间，温度升至165℃后入第一尾气预热器管间，温度升至250℃入尾气混合器。

 由合成送来压力为1.2－2.5MPa的液氨，经液氨过滤器入液氨蒸发器，液氨在蒸发器管间蒸发成0.549MPa的气氨，经氨蒸发分离器分离出夹带的雾沫后，一部分气氨进入气氨总管，一部分气氨入气氨过滤器过滤，用0.2MPa的低压蒸汽将气氨加热至60℃，然后去氨空气混合器。另一部分进入尾气反应器，氨与尾气在混合器中进行混合，尾气中氨与氧化氮气体的分子比值为l—1.2，最大不超过l.4。温度控制在250－350℃，在Cu—Cr触媒作用下，尾气中氮氧化物90％还原为氮气与水蒸汽，出尾气反应器的氮氧化物一般不超过500PPm。

 由氨蒸发器来的18℃冷冻水，送入第一吸收塔上段及第二吸收塔各层冷却盘管内，出塔时水温升至24 ℃左右，再回到加压水泵入口，经加压后入氨蒸发器管内，蒸发液氨后水温降至18℃再循环使用。

全加压法硝酸吸收流程

 第一吸收塔下段与氧化段用32℃循环水冷却，出塔水回循环水系统。第二吸收塔底的稀酸用倒酸泵抽出送至第一吸收塔顶吸收塔内氧化氮气体。氧化段酸泵抽第一吸收塔底的53％左右的酸，一部分送至氧化段第七层塔板上，一部分送至1#吸收塔吸收段一层塔板与塔顶下来的酸相混合。成品酸由吸收段引出到漂白塔，吹除氧化氮气体后送至硝铵酸槽。

全加压法硝酸蒸汽流程

出尾气反应器的尾气入锅炉给水预热器与除氧器水箱来的脱氧水换热后，去透平膨胀机回收能量后经排气筒放空。废热锅炉付产蒸汽压为2.7MPa，经汽水分离器引出，进入氧化炉过热段过热成2.7MPa，温度为 390℃的过热蒸汽进入分汽缸供汽轮机使用。汽轮机来的冷凝液温度为45℃，在二次空气换热器内温度升至66℃入除氧器，由除氧器来的脱氧水经锅炉给水泵送入锅炉给水预热器与管间的尾气换热后温度升至170℃入汽水分离器。

（四）硝酸铵制备工艺

   1.概述

   川化制备硝酸铵的原料是由硝酸车间和合成氨车间提供的，生产的产品主要用来生产化肥。主要操作有蒸发，分离，冷凝结晶等。

2. 工艺原理及生产流程介绍

    川化氨氮生产线生产的部分液氮通过管道进入一硝厂的液氨蒸发器，经由约26℃的循环水蒸发，再经过气氨预热器预热，而后通过气氨过滤器进入气氨总管，部分与空气混合进入硝酸生产，另一部分进入中和器与硝酸反应产生硝铵。

经过多级过滤除粉尘和泡沫除尘器进一步除尘的空气，与气氨总管中的氨气混合进入氨空混合器，由于泡沫除尘器是利用脱盐水进行洗涤除尘，处理后的空气中含有水分，而氨空混合器处于常温下，部分氨气会溶于水中产生氨水，这些冷凝氨水将被接入槽车进行回收利用。通过氨空混合器的混合气体需要通过与废热锅炉进行热价换将温度升到90~100℃，以便于在氧化炉中进行反应生成NO。

通过气冷器洗涤的气体通过透平的压缩段，温度升高至270~300℃，压力增加到0.27MPa左右，通过尾气预热器，再进入快冷器通过冷却水将温度降至40~50℃，因为温度越低NO与O2越容易反应生成NO2。降温后的气体进入氧化器进行反应，温度又升高至80~100℃，反应后的气体在进入吸收塔之前需经过塔前冷却器（循环水冷却）降至40~50℃，再进入二十几层的吸收塔。气体从吸收塔的底部进入，生产水（加入缓蚀阻垢剂及Cl2等杀菌除垢剂）从顶部流下，产生成品酸及含HNO3、NO等的尾气。尾气通过快冷器之前的尾气预热器预热，再进入尾气反应器反应，将NOx降至排放标准600ppm以下，最后通过透平的膨胀段排放。成品酸还需要进入漂白塔经由空气漂白，漂白后的酸进入酸槽。

酸槽中40~45%的酸经由泵压入酸高位槽，并在静压的作用下流入中和器。气氨总管中的部分气氨也流入中和器，生成产物硝酸铵，此时硝酸铵的质量浓度约为60%左右。生成的硝酸铵溶液进入二段蒸发，二段蒸发中的一段蒸发利用中和器中产生的二次蒸汽，将硝酸铵浓度提升至70%，而二段蒸发中的二段蒸发利用废热锅炉产生的新鲜蒸汽，将硝酸铵浓度提升至89~94%。浓度升高的硝酸铵溶液首先经过二段一次分离器，进入结晶机产生最终产品结晶硝铵，再经过二段二次分离机回到一段蒸发中。

3．工艺流程框图

硝酸铵生产过程中产生大量的工业废水，。特别是由于硝酸铵生产工艺决定的由稀硝酸带入的水分在中和、蒸发及结晶过程中以二次蒸汽的形式排出，形成的工艺冷凝液中含有硝酸铵和氨，成为硝酸铵生产的主要废水源。这些冷凝液若直接排放，会使排放水中氨氮含量严重超标，造成地表水体的富营养化，破坏水环境的生态平衡。川化厂目前采用的是电渗析技术处理硝酸铵冷凝废水。

工艺原理

    电渗析是在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的淡化、浓缩、精化或纯化的目的。利用电渗析脱盐这一特性，从某些化工、医药、食品等产品中去除无机电解质，达到分离、净化、提纯和精制的目的，以提高产品的品质。并且逐渐扩大到海水淡化和制取工业纯水的给水处理中，在重金属废水、放射性废水等工业废水处理中都已得到了应用。

电渗析系统由一系列阴膜、阳膜交替排列于阴、阳两电极之间组成许多由膜隔开的小水室。当原水进入这些小室时，溶液中的离子选择性地透过离子交换膜，阳离子交换膜CM只允许阳离子通过，阻挡阴离子通过，而阴离子交换膜AM则反之。在直流电场的作用下，溶液中的离子作定向迁移。阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移，从而发生溶液中的溶质与水分离。由于离子交换膜具有选择透过性，结果使一些小室离子浓度降低而成为淡水室，与淡水室相邻的小室则因富集了大量离子而成为浓水室。一个淡水室和一个浓水室总称为一个单元。一套电渗析装置就是由若干个这样的单元组成的。从淡水室和浓水室分别得到淡水和浓水。原水中的溶质得到了分离和浓缩，水便得到了净化。其工艺原理见图

    电渗析是在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，把电解质从溶液中分离出来，从而实现溶液的淡化、浓缩、精化或纯化的目的。利用电渗析脱盐这一特性，从某些化工、医药、食品等产品中去除无机电解质，达到分离、净化、提纯和精制的目的，以提高产品的品质。并且逐渐扩大到海水淡化和制取工业纯水的给水处理中，在重金属废水、放射性废水等工业废水处理中都已得到了应用。

 电渗析系统由一系列阴膜、阳膜交替排列于阴、阳两电极之间组成许多由膜隔开的小水室。当原水进入这些小室时，溶液中的离子选择性地透过离子交换膜，阳离子交换膜CM只允许阳离子通过，阻挡阴离子通过，而阴离子交换膜AM则反之。在直流电场的作用下，溶液中的离子作定向迁移。阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移，从而发生溶液中的溶质与水分离。由于离子交换膜具有选择透过性，结果使一些小室离子浓度降低而成为淡水室，与淡水室相邻的小室则因富集了大量离子而成为浓水室。一个淡水室和一个浓水室总称为一个单元。一套电渗析装置就是由若干个这样的单元组成的。从淡水室和浓水室分别得到淡水和浓水。原水中的溶质得到了分离和浓缩，水便得到了净化。其工艺原理见图

                                                                                                            

                                      

   

    川化股份有限公司原有结晶硝酸铵和造粒硝酸铵装置各1套，11万t／a结晶硝酸铵装置，采用传统的中和反应、二段蒸发和真空结晶工艺。原有13．5万t／a造粒硝酸铵装置改为11万t／a塔式造粒硝基复合肥装置，采用传统的中和反应、一段蒸发和熔融造粒工艺。这2套装置的中和蒸汽经冷凝器冷凝和蒸发蒸汽经表冷器冷凝后形成的氨氮含量较高的冷凝液，由于以前国内尚无成熟可靠的技术进行处理，只能通过稀释的方式进行处理，致使硝酸铵和硝基复合肥装置排水量达900m3／h，氨氮排放的质量浓度为95～160mg／L，月平均氨氮排放总量为50～110t，不仅造成了水质严重污染，而且还浪费了大量的原材料和水资源。利用电渗析特有的特性来达到浓缩硝酸铵，淡化排放水，从而实现治理和回收的目的。其处理的工艺过程为：冷凝废水先经中和调节系统处理，用硝酸调节至pH值6左右后的冷凝液进入废水收集罐，然后经冷却器冷却到30℃以下，再用水泵送入过滤精度为10μm的精密过滤器中，过滤掉杂质后的冷凝废水进入电渗析系统进料罐，随后进入电渗析装置，废水中的NH4＋和NO3－通过离子交换膜，进行浓缩和淡化处理。所得的淡水回到硝酸铵循环水系统作补充水用，浓缩水回到硝酸生产系统循环使用。

    整个电渗析装置由24台具有特殊专用膜的电渗析单元所组成，分布在冷凝废水处理的循环浓缩系统和淡化回收系统。这2个系统分别由12台电渗析单元组成，每3台组成一个串联系统运行，冷凝废水的最大处理量为36t／h，能够满足生产负荷的需要。硝酸铵冷凝废水经电渗析装置循环浓缩、淡化处理后，浓水中硝酸铵的质量分数为20%，回收率达96%以上，合格淡水排放水中氨氮的质量浓度不大于40mg／L。冷凝废水中氨、硝酸、硝酸铵每年削减或回收的量分别为113．54、362．23、88．34t，氨氮排放总量从每年的71．208t减少到10．162t，减少量为61．046t，削减85．73%，不仅达到了减少硝酸铵废水排放量，消除污染的目的，而且还提高了资源综合利用率，降低了生产成本，取得了显著的环保效益和经济效益。

（五）硫酸制备工艺

1.概述

硫酸厂是以硫磺为原料，以五氧化二钒为主体的催化剂催化，通过接触法生产98%的浓硫酸及其副产品。硫酸厂在硫磺价格上涨，而硫酸价格持平的情况下，基本处于亏损状态，但是由于硫磺制酸工艺过程中会产生大量热量，除了供给自身以外，还要供给硝酸车间、合成氨车间、尿素车间，所以仍在持续生产。

2.工艺原理及生产流程介绍

硫磺熔融及SO2气体的制取 原料固体硫磺先通过熔硫系统，利用蒸汽熔化成液态，经过利用硅藻土附在叶片上做成的液硫过滤器除去其中的灰分、渣子等。通过过滤的液硫在泵的压力下进入贮硫罐，流过精硫槽，精硫槽出口处的泵出口呈枪型，对液硫进行物理雾化，使之进入焚硫炉可以更加完全的燃烧。产生的SO2气体约在400℃进入转化器。

SO2转化生成SO3阶段 转换器内自下而上分成四层，每一层都装满了V2O5，气体从底部进入转换器首先进入的是一层，在这一层的转化率达到60%，气体温度升至600℃，通过过热器吸收降温至420~440℃。过热器是气液热交换，最终将废热锅炉产生的200℃的蒸汽再次升温至380℃，进入川化的蒸汽管网流通。而后气体进入二层，在二层的转化率达到80%，反应后的气体温度上升至500多℃，通过热热换热器将温度降至420~440℃。再进入三层，此时转化率升高不多，仍旧是80%多，温度上升至400多℃（高于440℃），反应后的气体经过冷热换热器将温度降至200多℃。经过三层转化，反应已经基本平衡，很难再提高转化率，此时需要吸收已经生成的SO3使反应继续进行。

通过三层转化的混合气体经过3A省煤器进一步将温度降至100℃，因为降低温度有利于增大吸收率，且吸收塔中部分部件，如阀门等是由聚氟材料制成的，最大承受温度为260℃。经过降温的气体从底部进入第一吸收塔，98.3%的硫酸从吸收塔顶部流下。吸收塔内填充满物质，使气体与硫酸在吸收塔内停留时间更长，接触更加充分。吸收塔吸收率为99.9%，剩余气体温度降至60℃从第一吸收塔顶部流出，依次通过转化器三层的冷热换热器、二层的热热换热器，使温度再次达到起燃温度，进入转化器四层。

经过转化器四层V2O5的催化氧化，气体中SO3的量再次增大，这些气体经过4A省煤器，进入第二吸收塔被98.3%的硫酸吸收，经过第二吸收塔剩余的气体则进入尾气系统。尾气系统通过稀氨水吸收残留的硫氧化物，可以使最终排放的气体中硫氧化物的含量低于10mg/L，这些残留的SOx还能在另外的工业生产中利用到，比如造纸，所以这些气体通过管道再送人其他需要的工厂。

SO3的吸收98.3%的浓硫酸在经过吸收塔吸收之后，浓度更高，若浓度高于99.3%，会破坏铁等金属表面的钝化膜，所以必须控制硫酸的浓度在99.3%以下。经过吸收塔的浓硫酸首先通过干燥塔，利用浓硫酸吸水的特性除去空气中的水分，这些经过干燥的空气再通过压缩风机进入焚硫炉。通过干燥塔的硫酸进入混酸器，加入脱盐水使硫酸浓度维持在98.3%，多余的酸作为产品输出，其余的酸则进入酸循环槽，经由泵以及冷却装置，再次进入吸收塔吸收SO3。

（六）三聚氰胺合成工艺

1.概述

川化从1981年开始建设国内第一套引进的大型三聚氰胺装置以来，已经建成了三套三聚氰胺装置，分别采用了荷兰DSM 低压法、意大利欧技公司高压法和国内低压法的工艺。这次实习学的是后两种方法。

2.低压法生产三聚氰胺工艺原理和流程框图

肥料级尿素在贮罐中熔融后，用几个喷嘴喷入反应器中，以流态化的氧化铝为催化剂，将预热至400℃的循环氨气通入反应器保持流态化，反应压力为常压或稍高于大气压。反应吸热，反应器内装有加热盘管，以熔融盐作为加热介质，维持反应温度380℃左右。喷入的尿素自行蒸发，反应生成三聚氰胺、二氧化碳和氨，转化率为95%。反应气体从反应器顶部出来，先进入气体冷却器，冷却后的温度在三聚氰胺的露点以上。在此温度下，密勒胺和密白胺等高沸点副产物结晶析出，和催化剂粉末一起经过滤器除去。过滤后的气体进升华器，以冷却至140℃的循环气使升华器的温度维持在170℃～200℃，98%的三聚氰胺以微粒状结晶析出，而未转化的尿素仍留在气体中，三聚氰胺晶体和气体通过旋风分离器分离，得到的产品纯度达99.9%，分离效率为99%。

　　从旋风分离器出来的循环气体进入尿素洗涤塔，冷却至140℃，循环气中未被回收的固体和气体三聚氰胺及未转化的尿素在尿素洗涤塔内被洗涤回收。从洗涤塔出来的气体，一部分作为升华器的介质，一部分加压预热后循环入反应器，另一部分可返回尿素装置。

3.高压法生产三聚氰胺工艺原理和流程框图

将加压至9.8MPa的熔融尿素送入压缩骤冷器中，经骤冷后进入合成反应器；另将液氨加压至9.8MPa，在预热器中加热至400℃气化后送入反应器中，反应器用熔盐加热。生成的三聚氰胺在加压淬冷器中用液氨冷却，再在氨气提塔中分离出氨气，然后送入结晶器，残留的氨气去氨吸收塔。三聚氰胺在离心机中与浆液分离，母液作为氨吸收塔吸收剂，吸收后在氨蒸馏塔与气提塔中分离的氨一起精馏，在大气压下返回，作为液氨循环使用。分离后的三聚氰胺经干燥，在粉碎机中制成粉末，即得精制三聚氰胺成品。

                        高压法生产三聚氰胺

四．工艺流程图

              高压法制三聚氰胺生产流程