无机化工

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无机化工是以天然资源和工业副产物为原料生产硫酸、硝酸 、盐酸、磷酸等无机酸、纯碱、烧碱、合成氨、化肥以及无机盐等化工产品的工业。

 

硫酸

         硫酸生产工艺,不论其规模多大,就其制酸原料而言,可分为硫磺制酸、硫铁矿制酸、烟气制酸等,而这几种不同原料生产硫酸的工艺过程除SO2气体生成、净化处理略有差异外,其他部分的流程基本上相同。其中硫铁矿制硫酸过程有更广泛的代表性,通常经过原料、焙烧、净化、转化和干吸工序       

典型的硫铁矿制酸工艺流程图如下:

 

      

1)原料工序

各地矿的种类、品位、含水量、杂质含量各不相同,粒度和硬度也不相同,原料工序就是将矿经过一系列处理,使其符合沸腾炉焙烧对入炉质量的要求。

2)焙烧工序

硫铁矿经原料工序处理后, 便加进沸腾炉进行焙烧,以得到含SO2的炉气供制酸使用。

沸腾炉能否稳定运行,是制酸系统能否正常操作的关键,因此通常把沸腾炉比做生产硫酸的“龙头”。

3) 净化工序

炉气净化的目的是将炉气中的有害杂质清除,使炉气质量控制在规定的指标,向转化工序提供符合要求的原料气。炉气净化好坏对触媒寿命,设备腐蚀、大气污染、技术指标乃至生产能否正常进行都有直接的影响。

4)转化工序

炉气在净化工序除去矿尘、酸雾、砷、氟等有害杂质后,再通过干吸工序的干燥塔除去水分,然后进入转化工序。在一定温度下,通过触媒氧化,使炉气中的SO2氧化合成SO3

转化工序主要考核指标是转化率,影响转化率的主要原因有温度、SO2浓度和通气量。

5)干吸工序

 本工序包括干燥和吸收,于燥的目的是去掉炉气中的水份,吸收的目的是吸收气态SO3生成硫酸。

 

    主要控制回路:

 1)焙烧炉炉气氧浓度自动调节系统                       2)焙烧炉空气流量自动调节系统

 3)锅炉汽包液位自动控制系统                               4)锅炉汽包压力自动控制系统

 5)集汽联箱出口蒸汽温度自动控制系统               6)减温减压装置蒸汽温度控制系统

 7)除氧器液位控制系统                                           8)除氧器压力控制

 9)循环水热水池液位电气联锁控制                      10)循环水冷水池液位电气联锁控制

11)转化器一段触媒进口温度调节系统                 12)转化器四段触媒进口温度调节系统

13)净化稀酸循环槽液位调节系统                         14)干燥塔循环槽93%酸浓调节系统

15)一吸塔循环槽98%酸浓调节系统                     16)干燥塔93%酸循环槽液面调节系统

17)一吸塔98%酸循环槽液面调节系统                 18)二吸塔98%酸循环槽酸浓调节系统

19)二吸塔98%酸循环槽液面调节系统

 

 

氯碱

 

        目前我国氯碱企业生产烧碱的工艺主要有隔膜电解法和离子膜法。离子膜法由于生产烧碱的纯度很高而得到广泛应用,按流程顺序分为一次盐水、二次盐水精制、电解、淡盐水脱氯、Cl2处理、H2处理等工序。

      1)一次盐水

      一次盐水的制备效果好坏直接影响产品的质量和产量。传统一次盐水精制工艺采用配水、化盐、加精制剂反应、澄清、砂滤、过滤等工序。近年来大多采用膜过滤技术,该工艺省去了砂滤器和炭素烧结管过滤器,得到了广泛地应用。

      2)二次盐水精制

    二次盐水精制的主要工艺设备是螯合树脂塔,分二塔式和三塔式流程。塔的运行与再生处理及其周期性切换程序由DCS实现控制。

   3)电解

    精制盐水流经自然循环电解槽时,在一定直流电作用下,最终在阴极液相形成烧碱,阳极液相产生淡盐水,阴极气相生成H2,阳极气相生成Cl2。现在能够提供离子膜电解槽的专理商有旭化成、伍迪、氯工程、北化机等厂家。

   4)淡盐水脱氯

    淡盐水脱氯有两种工艺路线:一种采用空气吹除法,该法脱氯效果欠佳,从淡盐水中分离出来的废氯气纯度低,无法汇入湿氯气总管送氯气处理工序,只能由烧碱液循环吸收,制成次氯酸钠溶液。另一种采用真空脱氯法,该法脱氯效果较好,通过蒸汽喷射器或真空泵提供的真空系统将含氯淡盐水中的游离氯抽出分离后进入湿氯气总管。建议采用真空法淡盐水脱氯工艺技术。

   5)氯氢处理

    由电解槽出来的湿氯气,温度高并伴有大量的水蒸气和杂质,具有较强的腐蚀性,必须经过冷却、干燥和净化处理。氯气处理系统分为冷却、干燥、输送三部分。

    由电解槽出来的氢气温度高、含水量大且含碱雾,必须进行冷却。多采用洗涤塔直接洗涤冷却降温、列管换热器间接冷却、水环式氢气压缩机输送。

 

        主要控制回路:盐水二次精制工序塔的正常过滤及再生处理程序控制、电解工序氢氯差压控制、回流烧碱加纯水流量控制、精制盐水与电流比值控制

 

合成氨

 

    中小型氮肥厂是以煤为主要原料,采用固定层间歇气化法制造合成氨原料气。从原料气的制备、净化到氨的合成,经过造气、脱硫、变换、碳化、压缩、精炼、合成等工段。

     1)造气工段

    固定床间歇气化法生产水煤气过程是以无烟煤为原料,周期循环操作,在每一循环时间里具体分为五个阶段;(1)吹风阶段;(2)上吹制气阶段;(3)下吹制气阶段;(4)二次上吹阶段;(5)吹净阶段。

    造气炉的工作方式分为开车、停车、正常造气、升温和制惰等五种方式。每台造气炉需要控制15个电磁阀,为了防止多台炉同时进入吹风阶段而引起争风抢汽观象,各台炉之间必须进行吹风排队顺序控制。 

    2) CO变换工段

    中温变换炉的正常操作应该是将各段催化剂的温度控制在适宜的范围内,以充分发挥催化剂的活性。同时用最低的蒸汽消耗实现最高的CO变换率。影响中温变换炉催化剂床层温度变化的因素很多,如蒸汽的加入量、蒸汽的温度、进入催化剂前反应气体的温度、反应气体的组成以及生产负荷等。 

    3)氨合成工段

    在合成氨生产中,合成塔入塔气体的氢气与氮气的比例是工艺上一个极为重要的控制指标。氢氮比合格率对于全厂生产系统的稳定、提高产量和降低原料及能源消耗起着重要作用,氢氮比的过高或过低,都会直接影响合成效率,导致合成系统超压放空,使合成氨产量减少,消耗增加。但合成氨氢氮比对象是一个纯滞后和容积滞后大,无自衡能力和时变的工艺过程,所以氢氮比控制是氨合成工段的主要控制对象。

    4)精馏塔工段

    合成氨厂氨精馏塔是氨回收单元,以水为溶剂,吸收氨合成回路的放空气和液氨贮槽放空气中的氨,然后利用外部供热使氨水溶液解吸,水作为吸收剂循环使用。

 

   主要控制回路:氢氮比自动控制、吹风、上下吹时间优化控制、自动加煤及炭层高度和加炭量控制、上下吹入炉蒸汽流量调节、风机和油压联锁保护、变换炉热点温度控制等。 

 

 

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